MUATAN LISTRIK HUKUM COULOMB

MUATAN LISTRIK

MUATAN LISTRIK

Materi yg kelebihan elektron akan bermuatan negatif

Contoh: Plastik yang digosok dengan kulit akan menerima sebagian kecil elektron, sehingga

bermuatan negatif & dapat menarik kertas2 kecil.

Materi yang kekurangan/kehilangan elektron akan bermuatan positif

Dua batang kaca bermuatan positif yang didekatkan akan saling tolak

menolak.

Batang kaca bermuatan positif yg didekatkan dgn batang plastik bermuatan

Dua partikel bermuatan positif akan saling tolak menolak

Dua partikel bermuatan negatif juga akan saling tolak menolak

Dua partikel yang bermuatan berlawanan tanda ( + & - ) akan saling

tarik menarik Jika muatannya sejenis maka akan

saling tolak menolak.

+

+

A

B

C

D

E

A

C

E

D

B

A = (–)

B = (+)

C = (–)

D = (–)

E = (+) A = (–)

B = (+)

C = (–)

D = (–)

E = (+)

+

–

D

D

E

B

B

A

C

C

F

A = _(–)

! ! !

! """"

B =

C =

D =

E =

F =

(+)

(+)

(–)

(–)

B

C

A

C

D

E

B

B

B

A

D

E

+

+

B

C

A

C

D

E

B

B

B

A

D

E

+

+

CARA KERJA: CARA KERJA:

Step 1

Drum dibuat bermuatan positif oleh corona

Step 2

Drum selenium photosensitif. Jika cahaya pantulan dari kertas bertuliskan 3 sangat terang, drum menjadi netral. Jika kurang terang (karena pada tulisan 3 warnanya hitam), maka bagian drum tersebut masih bermuatan positif. Bagian positif ini berbentuk angka 3.

Step 3

Saat bagian positif ini dilewatkan ke serbuk hitam yang bermuatan negatif, serbuk ini menempel.

Step 4

Kemudian saat dilewatkan ke kertas yang telah dibuat bermuatan positif, serbuk yang menempel tersebut berpindah ke kertas dan menempel.

Step 4

Kertas dipanaskan sampai serbuk hitam meleleh dan menempel

# $% % &

# $% % &

# $% % &

# $% % &

# $% % &

# $% % &

# $% % &

# $% % &

apabila terdapat dua buah partikel bermuatan maka akan timbul GAYA

elektrostatis pada keduanya,

# $% % & ## $%$% % &% & ## $%$% % &% & ## $%$% % &% &

# $% % &

q₁ & q₂ = besar muatan partikel 1 dan 2 (Coulomb)

r = jarak antar partikel (meter)

F₁₂ = gaya elegktrostatis pada partikel 1 akibat adanya partikel 2 (Newton)

ř = unit vektor, segaris dengan kedua partikel

k = konstanta = 8.99 109 _N∙m2_/C2

ř unit vektor, segaris dengan kedua partikel, menunjukkan arah gaya pada koordinat i-j.

θ

θ θ _sin cos j i

r = +

θ adalah sudut kemiringan vektorterhadapsumbu-x positif

i j

1

j

i

j

−

i

−

1

-1

ř unit vektor, segaris dengan kedua partikel, menunjukkan arah gaya pada koordinat i-j.

θ

θ θ _sin cos j i

r = +

=

r

45

150

=

r i j

2 1 2 3 + − j i 2 2 2 2 + 60 30 =

r i j

2 3 2 1 − − =

r i j

2 1 2

3

−

θ adalah sudut kemiringan vektorterhadapsumbu-x positif

i j

j i 2 2 2 2 + θ θ θ _sin cos j i

r = +

= r 45 j i 2 2 2 2 +

θ adalah sudut kemiringan vektorterhadapsumbu-x positif x y -+ = r 45 + -j i 2 2 2 2 + = r 45 +

CONTOH 1:

Partikel 1 bermuatan positif terletak pada koordinat (0,0) dan partikel 2 bermuatan negatif terletak pada koordinat (2,4). (satuan dalam cm)

Muatan partikel 1 = 3.2 10-19_{C dan}

partikel 2 = − 3.2 10-19_C.

Hitung arah dan besar gaya elektrosatis pada partikel 1 akibat partikel 2! Jawab: Gaya elektrostatisnya: r r q q k

F1,2 = 1 ₂ 2 (0.45 0.89 )

) 20 01 . 0 ( 10 2 . 3 10 2 . 3 / 10 99 . 8 2 19 19 2 9 j i m C C C m N + × − × ⋅ × = − − ) 89 . 0 45 . 0 ( 10 6 .

4 × 25 N i + j

= − = 2 q = r = 1 q C 19 10 2 .

3 × −

− cm 2 2 2 4 + C 19 10 2 .

3 × −

4

2 _{θ = )}

2 4 (

tan−1 = _63.4°

=

r _icosθ + _jsinθ

° +

°

= _{icos63.4 jsin63.4}

j i 0.89 45 . 0 + = j N i

N) (4.1 10 ) 10

07 . 2

( × −25 + × −24

=

=

2

q −3.2×10−19C 19_C

10 2 .

3 × − =

Magnitude gaya

Arah

CONTOH SOAL:

Partikel 1 bermuatan negatif terletak pada koordinat (1,1) dan partikel 2 bermuatan positif terletak pada koordinat (4,2). (satuan dalam cm)

1. Gambar kedua partikel tsb pada bidang kartesius dan dapatkan arah gayanya (nilai sudut θ)!

2. Dapatkan magnitude dan unit vektor arah dari gaya elektrosatis pada partikel 1 akibat partikel 2!

CONTOH 2:

Dua partikel bermuatan positif berada pada sumbu-x terpisah sejauh 2 cm. (partikel 1 di sebelah kiri)

Muatan partikel 1 = 1.6 10-19_{C dan}

partikel 2 = 3.2 10-19_C.

Hitung besar gaya elektrosatis pada partikel 1 akibat partikel 2!

Jawab: Gaya elektrostatisnya: r r q q k

F1,2 = 1 ₂ 2 ( )

) 02 . 0 ( 10 2 . 3 10 6 . 1 / 10 99 . 8 ₂ 19 19 2 9 i m C C C m N − × × ⋅ × = − − i N) 10 15 . 1

( × −24 −

=

Muatan sejenis tolak menolak

Arah gaya:

arah sumbu x negatif.

Sehingga dalam koordinati-j:

= 2 q = r = 1 q C 19 10 2 .

3 × −

m 02 . 0 C 19 10 6 .

1 × −

=

r −i

CONTOH SOAL:

Dua partikel bermuatan positif berada pada sumbu-y terpisah sejauh 5 cm. (partikel 1 di sebelah bawah)

Muatan partikel 1 = 3.2 10-19_{C dan partikel 2 = 4.8 10}-19 _C.

1. Hitung besar gaya elektrosatis pada partikel 1 akibat partikel 2!

2. Hitung besar gaya elektrosatis pada partikel 2 akibat partikel 1!

r r

q q k

Jika terdapat sebanyaknpartikel bermuatan yg berinteraksi secara bebas berpasang-pasangan, maka total gaya pada salah satu partikel tersebut

(misalnya partikel 1) adalah:

GAYA INTERAKSI ANTARA LEBIH DARI DUA PARTIKEL BERMUATAN

+

-q₁ q₃

q₂

q₅

CONTOH:

Dua partikel bermuatan positif berada pada sumbu x terpisah sejauh 2 cm.

Terdapat partikel ketiga bermuatan negatif 1.5 cm di sebelah kanan partikel 1.

Muatan partikel 1 = 1.6 10-19 _C,

partikel 2 = 3.2 10-19_{C, dan partikel 3}

= – 3.2 10-19_C.

Hitung gaya total pada partikel 1 akibat adanya partikel 2 dan 3 !

= 2 q = 12 r = 1 q C 19 10 2 .

3 × −

m 02 . 0 C 19 10 6 .

1 × −

= 12

r −i

= 3

q 19_C

10 2 .

3 × − −

= 13

r 0.015m

= 13 r i 12 2 12 2 1 12 r r q q k F = 13 2 13 3 1 13 r r q q k F = i N) 10 15 . 1

( × −24 − = i N) 10 05 . 2

( × −24 = 3 , 1 2 , 1 ,

1 F F

F net = +

i N i

N) (2.05 10 ) 10

15 . 1

( × −24 + × −24 − = i N) 10 9

CONTOH SOAL:

Dua partikel bermuatan positif berada pada sumbu x terpisah sejauh 2 cm.

Terdapat partikel ketiga bermuatan negatif 1.5 cm di sebelah kanan partikel 1.

Muatan partikel 1 = 1.6 10-19 _C,

partikel 2 = 3.2 10-19_{C, dan partikel 3}

= – 3.2 10-19_C.

Soal:

1. Hitung gaya elektrostatik total pada partikel 2 akibat adanya partikel 1 & 3 !

2. Hitung gaya elektrostatik total pada partikel 3 akibat adanya partikel 1 & 2 !

Diketahui:

C q₁ = 3.2×10−19

C q₂ =1.6×10−19

C q₃ = −1.6×10−19

cm r₁₂ = 5

cm r₁₂ = 3

° = ₆₀ θ

Soal:

1. Hitung gaya elektrostatik total pada

partikel 1 akibat adanya partikel 2!

2. Hitung gaya elektrostatik total pada partikel 1 akibat adanya partikel 3 !