1.2.MUATAN DAN HUKUM COULOMB Fisika Dasar 2.ppt

7/23/2019 1.2.MUATAN DAN HUKUM COULOMB Fisika Dasar 2.ppt

1/45

FISIKA DASAR II

(MATERI DAN MUATAN)


2/45

Buku Referensi

David Halliday and R!er" Resni#k$ Physics$ %rd Edi"in$&'n iley Sns$*+,-

.an#li Du/las 0$ Fisika 1 ("er2e3a')$ 144*$ 5ener!i"Erlan//a$ Edisi 67

Sears 8e3ansky$ Fisika Un"uk Universi"as 1 (9is"rik Ma/ne")$ *+,:$ &akar"a;Ne< =rk$ =ayasan Dana BukuIndnesia

Su"risn$ Seri Fisika Dasar$ *+,+$ Bandun/$ 5ener!i" ITB

Ti>ler$ Fisika Un"uk sains dan Teknik ("er2e3a' le'Ba3!an/ Se/i2n)$ &akar"a$ 5ener!i" Erlan//a$ *++*


3/45

Na3a ? Dr7 I Ke"u" Snen 5enilaian?

Ke'adiran ? 14@

uiCTu/as ? 14@

UTS ? %4@

UAS ? %4@


4/45

Mua"an 9is"rik dan S"ruk"ur Ma"eri

S"ruk"ur a"3 "erdiri dari ?

Elek"rn yan/ !er3ua"an ne/a"if

5r"n yan/ !er3ua"an >si"if Neu"rn yan/ "ak !er3ua"an

5r"n dan neu"rn 3e3!en"uk "eras (#re)yan/ san/a" >ada" dan dina3akan

se!a/ai in"i a"3 (nu#leus)


5/45

9an2u"an

S"ruk"ur a"3 "erdiri dari ?

nomor atom adala' 2u3la' >r"n a"auelek"rn dala3 sua"u a"3 ne"ral

ion positif yai"u a"3 yan/ ke'ilan/an( 3ele>askan ) sa"u a"au le!i' elek"rn

ion negatif yai"u a"3 yan/ kele!i'an

(3eneri3a) sa"u a"au le!i' elek"rn ionisasi adala' >rses >erle'an dan

ke'ilan/an elek"rn


6/45

9an2u"an

a7 Dua !enda !er3ua"an se2enis akan "lak;3enlak dan dua !enda !er3ua"an "akse2enis akan "arik;3enarik7

!7 Mua"an >ada kedua !a"an/ "erse!u"3en/era'kan /aya;/aya >ada sa"u sa3alainnya

5rinsi> Kekekalan Mua"an?&u3la' al2a!ar dari se3ua 3ua"an lis"rik dala3

se"ia> sis"e3 "er"u"u> adala' kns"an


7/45

a7 Ke"ika !a"an/ ka#aC/elas di/sk den/an kain

su"era$ elek"rn;elek"rn !a"an/ ka#a 3enu2u kekain su"era se'in//a !a"an/ ka#a kekuran/anelek"rn$ dan !a"an/ ka#a 3en2adi !er3ua"an>si"if7

!7 Ke"ika !a"an/ >las"ik di/sk den/an las"ik 3en2adi !er3ua"an ne/a"if7

Contoh Muatan Listrik


8/45

Contoh Muatan Listrik


9/45

Knduk"r

&ika sua"u !a'an da>a" 3e3inda'kan 3ua"anlis"rik 3aka !a'an "erse!u" dina3akan se!a/aikonduktor7

Didala3 knduk"r 3ua"an;3ua"an lis"rik!e!as !er/erak 3elalui !a'an "erse!u"

0n"' ? e3as$ "e3!a/a$ >erak dll


10/45

Isla"r

&ika sua"u !a'an "idak da>a"3e3inda'kan 3ua"an lis"rik 3aka!a'an "erse!u" dina3akan se!a/aiisolator7

Di dala3 isla"r 3ua"an;3ua"anlis"rik "idak !er/erak !e!as7

Isolator 2u/a serin/ dise!u" !a'andielek"rik

0n"' ? udara vaku3$ Kare"$>las"ik$ ka#a$ kera3ik$ /elas danlainlain7


11/45

Se3iknduk"r

Se3iknduk"r adala' 3a"erial yan/ 3e3iliki sifa"dia"ara knduk"r dan isla"r

0n"' ? Silikn$ /er3aniu3$ arsen dll

5ada l/a3 yan/ 3en/ala3i >er>inda'an adala'elek"rn;elek"rn


12/45

Induksi

&ika 3ua"an sua"u !a'an di>en/aru'ile' !enda lain yan/ !er3ua"an dan"er2adi >eru!a'an "anda 3ua"an >ada

!a'an "erse!u" "an>a ke'ilan/an 3ua"andala3nya 3aka 'al ini dina3akanse!a/ai induksi7


13/45

Satuan muatan listrik

Dala3 SI sa"uan 3ua"an lis"rik adala' 0ul3! 0G Satu Coulomb adalah banyaknya muatan yang

mengalir melalui suatu penampang kawat dalam 1

detik bila arus tetap sebesar 1 ampere terdapat

pada kawat tersebut.

i 7 " (0ul3!)

Muatan listrik tidak kontinu tetapi terku-

antisasi yaitu merupakan kelipatan bulat

dari muatan elektron.

Muatan 1 elektron = 1.6 x 10-19Coulomb


14/45

Sa"uan 9is"rik SI


15/45


16/45

.aya (F) y/ dilakukan le' sa"u 3ua"an "i"ik >ada 3ua"an"i"ik lainnya !eker2a se>an2an/ /aris yan/ 3en/'u!un/kankedua 3ua"an "erse!u"7 Besarnya /aya !er!andin/"er!alik kuadra" 2arak keduanya$ !er!andin/ lurus d/n>erkalian kedua 3ua"an7

2212

0

0

2

21

0

2

21

/10854,8

4

1

4

1

NmC

k

r

qqF

r

qqkF

=

=

=

=

Hukum Coulomb

+ +

1q 2q

r


17/45

Ke"ika 3en/'i"un/ den/an 'uku3 0ul3!$

!iasanya "anda 3ua"an dia!aikan dan ara' /aya

di"en"ukan !erdasarkan /a3!ar a>aka' /ayanya

"arik 3enarik a"au "lak 3enlak7

229

0

/1099,84

1CNmk ==


18/45

0n"'* Huku3 0ul3!

Dua 3ua"an "i"ik *J16n0 dan 1;-6n0

"er>isa' se2au' %#37 Ten"ukan !esar dan

ara' dari ?

(a) /aya lis"rik yan/ dikera'kan le' *>ada 1

(!) (!) /aya lis"rik yan/ dikera'kan le' 1>ada

*


19/45

&aada 1 ) *1C(r14)

(J16L*4;+)(;-6L*4;+)

(4$4%)1

(+$4L*4+

) 4$4*+ N

+ -

q1 q2r


20/45

&a


21/45

2. Dua muatan titik masing-masing sebesar 0,05C dipisahkan pada jarak 10 cm. Carilah (a)

besarna gaa ang dilakukan !leh satu muatanpada muatan lainna dan (b) "umlah satuan muatan

dasar pada masing-masing muatan.

#. $iga muatan titik terletak pada sumbu %& '1 25nC terletak pada titik asal, '2 -10 nC berada pada

%2m, dan '0 20 nC berada pada % #,5 m.Carilah gaa t!tal pada '0akibat '1dan '2.

Contoh2&3


22/45

0, 05C

+

0, 05C

+

10 cm

* 1F21 F12

( )( )( )

N

m

CxCxCmN

3-

2

66229

2

21

10x2,25

)1,0(

1005,01005,0/.8,99x10

r

qkqF

=

=

=

11

19

6

1012,3106,1

1005,0x

Cx

Cx

e

qN

Neq

===

=

Solusi Soal no.2


23/45

2 m 1,5 m

q1= 25nC q2= -10nC q0= 20nCF20

F10

iN)(0,367

i)5,3(

)1020)(1025)(/.1099,8(

2

99229

102

10

0110

=

=

=

m

CmN

rr

qkqF

N)i0,799(-

i)5,1(

)1020)(1010)(/.10(8,99

2

99229

202

20

0220

=

=

=

m

CCCmN

rr

qkqF

N)i(-0,432i)799,0(i)367,0(2010 ==+= NNFFFtotal

Solusi Soal no.3


24/45

Huku3 0ul3! dala3 !en"uk

ek"r

"aya interaksi antara dua benda titik bermuatanlistrik sebanding dengan muatan masing-masing# dan berbanding terbalik dengan

kuadrat $arak antara kedua muatan tersebut7

mNCx 2212

0 /10854,8 =

k +$4 L*4+% m&'C&

k *C4


25/45

Ben"uk ek"r Huku3

0ul3!

+

+

Q1

Q2r12

12r

12F

21F

21F

+

12F

-

S bu h b nd titik b rmu t n q1


26/45

Sebuah benda titik bermuatan q1berada pada vektor posisi , danbenda bermuatan q2 ada padavektor posisi

Vektor posisi q1relatif terhadap q2adalah

Vektor satuan pada arah dituliskan

Secara kuantitatif gaya pada q1yang disebabkan oleh q2dapat dituliskan sbb :

2112 rrr =

12

12

12

1212

r

r

r

rr ==

122

12

21

0

12

4

1r

r

qqF

=

1r

2r

q1

x

q2

y

1r

2r

12r12F

12r

12F

Gaya oleh beberapa buah muatan


27/45

Gaya oleh beberapa buah muatan

Gb.1. !a"Vektor posisi qi,q2,q dan q#!b"$osisi relatif q1 terhadap q2,q dan q#

%ila q1, q2, qdan q#terpasang kuat pada posisi masing&masing, gaya resultan yang beker'a pada q1 oleh karena

q2, qdan q#adalah

gaya antara q1 dan q2, gaya antara q1 dan q, dsb.

(adi gaya pada q1oleh beberapa muatan adalah superposisi

gaya interaksi antara q1dengan masing&masing muatan.

1413121 FFFF ++=

13F12F

q2

q1

q3

q4

q1

q4

q3

q2

13r

14r

12r

3r

4r

1r2r


28/45


29/45

N,m

CNmF

Nm

CCNmF

81)1(

)1020)(1010)(/109(

2)6,0(

)1020)(104)(/109(

2

66229

13

2

66229

23

=

=

==

NNF

NNFo

y

ox

1,137sin)8,1(

4,137cos)8,1(

13

13

==

==

o

yx

dan

NF

NNNFNF

664,1

1,3rc!n

4,31,34,1

1,31,10,2"n4,1

22

==

=+=

=+==

Solusi Soal


30/45

F*%

Sin %- F*%yCF*%

F*%yF*%7sin %-

F*1y*$,L4$: *$4, N*$*N

#s %- F*%LCF*%

F*%LF*%7#s %-

F*%L*$,L4$, *$ N

F*%L

F*%y


31/45

Ru3us Se/i"i/a 5i"a/ras


32/45

TRI.NMETRI


33/45


34/45

Sal 5R

+ -

q1 q2r


35/45

&a


36/45

Sal 5R


37/45

*

1

&a


38/45


39/45


40/45


41/45

.a3!ar di!aaka' /aya yan/ !eker2a >ada * aki!a"dari kedua 3ua"an 1 dan %

%

1*

%44

L

y

*6 #3

*4 #3


42/45

Sal

*7 Dua !ua' 3ua"an * * L *4;:

0 dan 1 ;1 L *4;:0$ "er>isa'kan den/an 2arak % #37

Hi"un/la' /aya "arik;3enarik an"ara kedua

3ua"an "erse!u"

17 Dua !ua' !enda "i"ik !er3ua"an7 =an/ sa"u"erle"ak >ada krdina" (1$4) den/an

3ua"an * *4 0$ dan yan/ lain "erle"ak

>ada krdina" (6$) den/an 3ua"an 1 ;6

07 Ten"ukan vek"r /aya yan/ !eker2a >ada

3ua"an 1 karena /aya le' *7 5sisi

krdina" dinya"akan dala3 3e"er


43/45

Sal

Ti/a 3ua"an "i"ik "erle"ak >ada su3!u LO *16 n0

"erle"ak >ada "i"ik asal$ 1 ;*4 n0 !erada >ada

L13$ dan 4 14 n0 !erada >ada L %$6 37

0arila' /aya ""al >ada 4 aki!a" * dan 17 E3>a" !ua' 3ua"an "er>asan/ 3asin/;3asin/

>ada krdina" (4$%)$ (*$)$ ($4)$ dan (4$;%)7

Har/a 3asin/;3asin/ 3ua"an adala' * ;1 0$

1 * 0$ % % 0$ dan ;* 07 Hi"un/resul"an /aya >ada %7 5sisi 3ua"an

dinya"akan dala3 3e"er7

L tih S l!


44/45

Latihan Soal!

) *iga muatan titik ditempatkan pada sumbu + seperti pada gambar.*entukan gaya total pada muatan &- yang disebabkan oleh dua muatanlain/

) *entukan perbandingan gaya listrik oulomb 0terhadap gaya gravitasi 0Gantara dua elektron dalam keadaan vakum/

) uatan2 yg tampak pada gambar. *entukan gaya pada muatan #- akibat

dua muatan lainnya/

) 3ua bola bermuatan kecil ditempatkan pada sumbu +: 4- pada + 5 6 dan&- pada + 5 #6 cm. 3imanakah seharusnya muatan ketiga q ditempatkanagar gaya yang dialaminya nol7

;6P0J%P0 J,P0

%4 #314 #3

J%P0J1P0

JP0

14 #3 14 #3

:4:4


45/45

1.2.MUATAN DAN HUKUM COULOMB Fisika Dasar 2.ppt

Documents