Pertemuan 15-16 Muatan dan Medan Listrik Matakuliah : D0564/Fisika Dasar Tahun : September 2005 Versi : 1/1 Pertemuan 15-16 Muatan dan Medan Listrik

Learning Outcomes Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa akan mampu : Menjelaskan konsep muatan listrik, medan listrik dan potensial listrik (C2)

• Listrik statis, muatan listrik dan kekekalannya Outline Materi • Listrik statis, muatan listrik dan kekekalannya • Hukum Coulomb • Medan listrik dan potensial listrik

MEDAN LISTRIK Muatan listrik : Terdapat dua jenis muatan listrik, yaitu muatan Positif dan muatan Negatif. Jika dua muatan listrik saling berdekatan akan terjadi interaksi antar keduanya. Coulomb adalah orang yang pertama kali mengamati interaksi dari dua muatan tersebut, dan hasil pengamatannya dikenal sebagai Hukum Coulomb.

Medan Listrik meninggalkan muatan positif Interaksi antar dua muatan tersebut dikarenakan setiap muatan mengeluarkan pengaruh yang disebut Medan listrik. Sifat utama medan listrik adalah Meninggalkan muatam positif dan Menuju muatan negatif. + + Medan Listrik meninggalkan muatan positif

Medan Listrik Meniju muatan negatif Hukum Coulomb : - - Medan Listrik Meniju muatan negatif Hukum Coulomb : Mempelajari interaksi antara 2 muatan listrik. Hasil interaksinya berupa Gaya, yang disebut gaya Coulomb. Gaya Coulomb akan tarik menarik jika dua muatan berbeda jenis, dan tolak menolak jika muatannya sejenis.

Arah gaya Coulomb selalu berada pada satu garis lurus. Gaya Coulomb berbanding lurus dengan besar muatan, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan. r F q1 q2 F

Y q1 q2 X - merupakan vektor jarak =  nilai dari vektor jarak 

 vektor satuan q1 dan q2 = muatan listrik atau

dimana : = gaya Coulomb, 0 = permitivitas hampa = 8,85 x 10-12 C2/Nm2 q1q2 = muatan titik,

Contoh : Muatan titik q1 dan q2 terletak pada koordinat (x1,y1) dan (x2,y2). Tentukan gaya pada masing-masing muatan ! Jawab : q1 r12 q2 r1 r2

Gaya pada muatan q1 adalah F12, besarnya :

Dengan cara yang sama, gaya pada q2 diperoleh :

Gaya oleh beberapa muatan titik  q2  q1  q3  X   q4

Gaya pada q1 karena q2, q3 dan q4 : Dimana F12, F13 dan F14 dihitung seperti pada bab di atas. Contoh : Medan Listrik : Gaya Coulomb yang ditimbulkan oleh suatu muatan di setiap titik pada ruang di sekelilingnya.

Intensitas Medan Listrik ( E ): Gaya Coulomb yang bekerja pada satu satuan muatan. E q1  F

Intensitas medan listrik oleh sumber berupa muatan titik : Y q P X

Intensitas medan listrik di titik P diberitahu : muatan sumber q berada pada posisi Contoh : Muatan q1 = 7 C berada pada titik (0,0). Tentukan Intensitas medan listrik pada posisi (0,5) ?

Jawab : Ep P (0,5) q1 = 7 C  r1 = r1 = 5 r1 = 5 j

  r1 5 j  r1 = = = 1 j r1 5   Ep = 1 q1 r1 = 9.109 7.10-6 . 1 j 40 (r12) 52  = 2,52 . 103 j N C

Gambaran untuk Medan Listrik yang umum Muatan garis Muatan titik Muatan bidang Muatan ruang E=..?

Potensial dari titik muatan Bila titik acuan B di daerah tak terhingga, maka :

Potensial oleh beberapa muatan titik : VP = 1 [ q1 + q2 + q3 + … + … ] 40 r1 r2 r3

Contoh : Diberikan muatan listrik seperti gambar berikut : Ditanya : a. Potensial di titik P (0,4) ? b. Kerja untuk membawa muatan 4 mc dari ~ ke titik P Jawab :

a. VP = 1 [ q1 + q2 ] 40 r1 r2 = 9.109 [ 5.10-6 – 2.10-6 ] 5 4 = 7,65.103 valt b. Kerja : W = q.VP = 4 mc.7,65.103 = 3,06.10-2 joule