Fisika(Presentasi Gaya Coulomb Dan Medan Listrik)

*1. HUKUM COULOMB Bangsa yang mula-mula mengenal .muatan listrik adalah bangsa Yunani kuno . .Pada zaman tersebut telah diketahui bah- .wa bila batu ambar digosok maka dapat .menarik benda-benda kecil seperti jerami .maupun bulu .Perkataan listrik berasal dari .kata batu ambar yang artinya elektron . .Dalam percobaan dua batang gelas ; yang .pertama digosok dengan sutera kemudian .digantungkan pada benang sutera sedang- .kan batang kedua juga digosok dengan .sutera dan didekatkan pada batang ....

* pertama maka kedua batang akan saling . tolak menolak . Sebaliknya bila sebuah . tongkat plastik (lucit) digosok dengan bulu . dan didekatkan ke gelas pertama maka ke .. duanya saling tarik menarik , dan bila dua .. tongkat plastik digosok dengan bulu maka .. ke duanya akan saling tolak menolak . .. Dari pengamatan di atas dapat disimpul - ..-kan adanya dua macam muatan ; muatan .. pada gelas berlawanan dengan muatan .. pada plastik . . Fisikawan Benyamin Franklin (1706-1790) .. adalah yang mula-mula menamakan mua-.. tan pada gelas muatan positif dan pada ..(

* muatan negatif . .. Telah diketahui bahwa setiap benda . terdiri dari sejumlah molekul dan molekul . terdiri dari sejumlah atom sedangkan atom . tersusun dari inti atom dan elektron-eklek . -tron yang mengelilingi inti . Inti atom . terdiri dari : proton yang bermuatan positif . dan neutron yang tak bermuatan listrik . . Jumlah muatan listrik proton sama dengan . jumlah muatan listrik seluruh elektronnya . sedangkan jumlah proton dalam suatu inti . sama dengan nomor atom Z dalam tabel . periodik elemen-elemen .

* Satuan muatan listrik Dalam SI satuan muatan listrik adalah Coulomb [C] Satu Coulomb adalah banyaknya muatan yang mengalir melalui suatu penampang kawat dalam 1 detik bila arus tetap sebesar 1 ampere terdapat pada kawat tersebut. Muatan listrik tidak kontinu tetapi terku- antisasi yaitu merupakan kelipatan bulat dari muatan elektron. Muatan 1 elektron = 1.6 x 10-19 Coulomb

*

Gaya Coloumb Gaya Coulomb antara dua muatan listrik berbanding lurus dengan besarnya masing - masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ke dua muatan. Untuk muatan bertanda sama tolak menolak dan berlawanan tanda tarik menarik .

.(C1) k = 1/40 = 9 x 109 Nm2 /C2 a = vektor satuan

*

Q1 = muatan listrik di titik 1 Q2 = muatan listrik di titik 2 r = jarak antara ke dua muatan - Notasi arah gaya Coulomb

Q1 = muatan di 1 Q2 = muatan di 2

r1 dan r2 vektor posisi di titik 1 dan 2r1r2 r1r2OQ2

* Besarnya gaya yang dialami oleh muatan 2 akibat muatan 1 adalah :

F21 = (k Q1 Q2 / r122 ) a12 a12 = r12 / r12 = (r2 r1 )/(r2 r1 )

Gaya Coulomb oleh beberapa muatan titik. Gaya pada muatan q1 oleh muatan muatan q2 , q3 , . . . . qn .

.....(C2)

* Dari jarak titik P ke empat titik lainnya ternyata . bahwa komponen vektor pada arah sumbu X dan . sumbu Y saling menghapus (sifat simetri) , . sehingga gaya Coulomb yang bekerja pada . muatan di titik P hanya komponen Z saja , yaitu :

Soal latihan : Suatu muatan sebesar 5 C berada pada sumbu .Y ... dimana y = 3 cm dan muatan ke dua -5 C juga ... berada pada sumbu Y dengan y = -3 cm ,sedang- ... kan muatan ke tiga 2C berada pada sumbu X ... dimana x = 8 cm ,carilah gaya yang bekerja pada ... muatan ini .

* 2. Definisi medan listrik [N/C = V/m] Gaya Coulomb yang dibangkitkan di setiap titik di sekeliling suatu muatan titik Q , bila pada setiap titik tersebut ditempatkan muatan uji q0 adalah : Q q0 FQq0 r FqoQ

Besarnya gaya Coulomb pada muatan uji q0 . dibagi dengan besarnya muatan uji disebut ... kuat medan listrik E di titik muatan uji ......

* sehingga , E : . ....(C3) Definisi E yang lebih eksak adalah :

(C4)

sehingga berdasarkan persamaan (C3) dan (C4) yaitu kuat medan listrik pada jarak r .. dari muatan titik Q adalah : .(C5)

* Aplikasi persamaan (C5) bila muatan titik ... Q terdapat dalam ruang (koordinat .. Kartesian) :

..(C6)r r* YxZr*rOPQ

* atau dalam bentuk skalar : ........(C7)

Persamaan (06) dalam koordinat .... Kartesian menjadi : .....(C8)

Kuat medan listrik oleh banyak . muatan titik : E = E1 + E2 + ..+ En = j=1j=n Ej atau

* ........(C9)

Contoh soal 3 : ... Carilah kuat medan di (0,0,5) m karena adanya muatan q1 = 0.35 C di titik ... (0,4,0) m dan muatan q2 = - 0.55 C di .... titik (3,0,0) m. Jawaban : R1 = - 4ay +5az . aR1 = (- 4ay +5az )/ ..... 41 R2 = - 3ax +5az . aR2 = (- 3ax +5az)/ ... 34

* E1 = kq1/R1 aR1 .. E1 = (- 48.0 ay +60.0 az )V/m .... E2 = kq2/R2 aR2 ... E2 = ( 74.9 ax 124.9 az )V/m E = E1 + E2 .. = 74.9 ax 48.0 ay 64.9 az

Contoh soal 4 : . Suatu massa m = 0.60 gr yang bermua- ... tan listrik , digantungkan pada seutas tali .... dalam medan lisrik homogen E = 700 N / .... C seperti tergambar. Tentukan muatan listrik pada massa .... tersebut.

* E Karena muatan menyim -pang ke kiri maka mua- 200 tannya negatif

FC Gaya yang bekerja pada tali adalah adalah resultante dari FC = qE dan mg tg 200 = FC / mg FC = mg x tg 200

* FC = 0.60 gr x 10-3 kg x 9.8 m/dt2 ... X tg 200 FC = q E q- = (2.13 x 10-3 N) / 700 N/C q- = - 3.1 x 10-6 C

*simulasi gaya Coulomb dan medan listrik

http://www.cco.caltech.edu/~phys1/java/phys1/EField/EField.htmlhttp://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/dipole1.html

* Rangkuman : 1.Gaya Coulomb , FC ... Gaya tarik menarik antara dua ......muatan positif Q1 dan Q2 yang berjarak r

- Gaya Coulomb pada suatu muatan oleh . muatan-muatan lain

* atau

, FC1 = gaya Coulomb pada muatan 1

2.Kuat medan listrik ,E Kuat medan listrik di sekitar muatan titik Q yang berjarak r dari Q

- Kuat medan listrik oleh banyak muatan titik

* E = E1 + E2 + ..+ En = j=1j=n Ej

atau