MEDAN LISTRIK
Definisi
1. Medan listrik adalah daerah disekitar muatan listrik yang
jika muatan listrik lain diletakkan di ruangan ini maka akanterjadi gaya listrik.
Dirumuskan dengan E = F/Q
(http://kursusfisika.blogspot.com/2010/08/pengertian-
medan-listrik.html)2. Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh
keberadaan muatan listrik, seperti elektron, ion, atau proton,dalam ruangan yang ada di sekitarnya. Medan listrik memilikisatuan N/C atau dibaca Newton/coulomb. Medan listrikumumnya dipelajari dalam bidang fisika dan bidang-bidangterkait, dan secara tak langsung juga di bidang elektronika yangtelah memanfaatkan medan listrik ini dalam kawat konduktor(kabel). (http://id.wikipedia.org/wiki/Medan_listrik)
Medan Listrik
Asal medan listrikRumus matematika untuk medan listrik dapat diturunkan
melalui Hukum Coulomb, yaitu gaya antara dua titik
muatan:
F = k (q1 q2)/r2
E = F / q1
= k. q. q1 /r2/ q1
= k.q/ r2
Dimana :E adalah Kuat medan listrikk adalah konstanta 9.109 Nm2/C2
q adalah benda bermuatanr adalah jarak tempat medan listrik diukur dari pusat muatan (M)
Ar
q
Muatan Lebih dari 1
Jika di dalam ruangterdapat n muatan titikmaka kuat medan listrikdi suatu titik :
𝐸 = 𝐸1 + 𝐸2 +⋯+ 𝐸𝑛
= 𝑖=1𝑛 𝐸𝑖
= 𝑘 𝑖=1𝑛 𝑞𝑖
𝑟𝑖2. 𝑟𝑖
𝐸𝐴 = 𝐸1 + 𝐸2
𝐸 = 𝐸12 + 𝐸2
2 + 2𝐸1𝐸2 cos , 𝐸1 = 𝑘.𝑞1
𝑟12, 𝐸2 = 𝑘.
𝑞2
𝑟22
𝐂𝐨𝐬 𝜶 =𝒓
𝒓𝟐= ⋯ Aturan sinus
+ -
A
+q1-q2
r1r2
r
Contoh
-
A
+q1-q2
r1r2
r+
Diketahui q1 = 60 C dan q2= -40 C, r = 40 cmr1 = 30 cmTentukan besarnya kuatmedan listrik di titik A !
𝐸𝐴 = 𝐸1 + 𝐸2
𝐸 = 𝐸12 + 𝐸2
2 + 2𝐸1𝐸2 cos
Jawaban :
𝑬𝟏 = 𝒌.𝒒𝟏
𝒓𝟏𝟐, 𝑬𝟐 = 𝒌.
𝒒𝟐
𝒓𝟐𝟐
𝐸1 = 9.109.60.10
−6
(3.10−1)2
, 𝐸1 = 9.109.60.10
−6
9.10−2
, 𝐸1 = 60. 109.10 − 6102 ,
𝐸1 = 60.105 𝑁/𝐶 ,
r22 = r2 + r1
2
= 402 + 302
= 402 + 302
= 1600 + 900= 2500
r2 = (2500)= 50 cm
𝐄𝟐 = 9.109.−𝟒𝟎.𝟏𝟎
−𝟔
(𝟓.𝟏𝟎−𝟏)𝟐
= 9.109. −𝟒𝟎. 𝟏𝟎 − 𝟔. 𝟐𝟓. 𝟏𝟎𝟐= 9.−𝟒𝟎. 𝟐𝟓. 𝟏𝟎𝟓= -9000. 𝟏𝟎𝟓
= -9. 𝟏𝟎𝟖N/C
𝐄𝟐 = 𝐤.𝐪𝟐
𝐫𝟐𝟐belum bisa dicari
krn r2 belum diketahui ! 𝐸 = 𝐸12 + 𝐸2
2 + 2𝐸1𝐸2 cos
𝐸 = 60.105 2 + −9. 𝟏𝟎𝟖 2 + 2.60.105.−9. 𝟏𝟎𝟖(𝑟/𝑟2)
𝐸 = 60.105 2 + −9. 𝟏𝟎𝟖 2 + 2.60.105.−9. 𝟏𝟎𝟖(40/50)
𝐸 = 60.105 2 + −9. 𝟏𝟎𝟖 2 + 2.60.105.−9. 𝟏𝟎𝟖. 8.10− 1
𝐸 = 360.1010 + 81. 𝟏𝟎𝟏𝟔 + 2.60.105.−9. 𝟏𝟎𝟖. 8.10 − 1
𝐸 = 360.1010+ 81. 𝟏𝟎𝟏𝟔 + 2.60.−9.8.105. 𝟏𝟎𝟖. 10 − 1
𝐸 = 360.1010+ 81. 𝟏𝟎𝟏𝟔 + 864.1012
Potensial ListrikUntuk memindahkan muatan q1 dari A ke B diperlukan kerja/usaha
dw = F.ds , F=E.q1dw = F.ds , F=E.q1
= -q1 E. ds
Dimana d adalah delta. Perubahan energi saat satu-satuan muatan ( 1 C ) yg lewat diantara dua titikdalam medan listrik disebut beda potensial /teganganPerubahan energy potensial :
dU = -q1 E ds 𝐸 = 𝑘.𝑞
𝑟2
Beda Potensial
U = UB – UA = −𝑞′ 𝐴
𝐵
𝐸 𝑑𝑟
= 𝑘 𝑞′[𝑞
𝑟]𝐴𝐵= 𝑘 𝑞′(
𝑞𝑏
𝑟𝑏−𝑞𝑎
𝑟𝑎)
UB = 𝑘𝑞′𝑞𝑏
𝑟𝑏, 𝑈𝐴 = 𝑘
𝑞′𝑞𝑎
𝑟𝑎
𝑈𝑞′= 𝑉 ………. Beda potensial
𝑽 = 𝑽𝑩 − 𝑽𝑨 = 𝒌𝒒𝒃
𝒓𝒃− 𝒌
𝒒𝒂
𝒓𝒂dimana𝑉 = 𝑘
𝑞
𝑟
Potensial Listrik
Besarnya usaha yang dilakukan untuk memindahkan satu satuan
muatan positip dari tempat yang jauh (tak hingga) ke titik
tertentu dalam medan listrik disebut energy potensial.
U = Ep = q1 V Ep=energy potensial listrik (J ) 1 J = 1 C. volt
Potensial yang ditimbulkan oleh beberapa muatan
𝐕 = 𝐤 𝒒𝒊
𝒓𝒊= 𝐤 𝒒𝟏 𝒓𝟏 + 𝒒𝟐 𝒓𝟐+ 𝒒𝟑 𝒓𝟑+ … . .
Nilai asli k
Disebut konstanta kesetaraan gaya listrikBiasanya dibulatkan menjadi 9.109
Back
𝒌 =𝟏
𝟒𝝅𝝐𝟎≈ 𝟖. 𝟗𝟗 𝒙 𝟏𝟎𝟗
Aturan Sudut Siku
BACK
AB
C
