KEGIATAN 8.LISTIK STATIS

(1)

KEGIATAN VIII LISTRIK STATIS

Listrik Statis adalah peristiwa interaksi muatan listrik yang tidak bergerak secara permanen atau disebut juga dengan interaksi elektrostatis. Peristiwa alam seperti kilat dan badai petir merupakan contoh dari elektrostatis. Sepotong kaca digosok dengan kain sutra lalu didekatkan dengan sepotong kaca yang lain akan terjadi tolak menolak. Sebaliknya bila sepotong plastik digosok dengan bulu lalu didekatkan dengan kaca terjadi tolak menola. Peristiwa tersebut juga merupakan peristiwa eletrostatik. Dalam kegiatan ini kita akan membahas sedikit tentang Hukum Coulomb dan penerapan prinsip kerja gaya Lorent.

a. Tujuan

Setelah mempelajari Kegiatan ini diharapkan anda dapat : - Menjelaskan pengertian hukum Coulomb - Menjelaskan pengertian kuatmedan listrik - Menyelesaikan soal-soal tentang listrik statis

b. Uraian materi dan Contoh 9.1 Pengertian Hukum Coulomb

Pada Tahun 1785 Charles Coulomb dengan menggunakan timbangan torsi melakukan penelitian kuantitatif untuk mengukur besarnya gaya tolak menolak atau tarik menarik antara dua muatan listrik. Hasil penyelidikannya menunjukkan bahwa “Besarnya gaya tolak menolak atau tarik menarik antara dua partikel bermuatan adalah berbanding lurus dengan hasil kali kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut”. Pernyataan tersebut dikenal dengan hukum Coulomb. Secara matematis ditulis :

F = 1.₂ 2

r q q

(2)

Dengan k adalah tetapan pembanding yang tergantung pada jenis medium muatan itu berada dan satuan yang dipakai.

Gambar 8.1 Gaya Interaksi anata dua muatan listrik

Besarnya harga k dalam SI adalah :

k =

0

4

1 



……… (8-2)

sehingga hukum coulomb dapat juga dilutis:

F = 1 ₂ 2

0

.

4

1 r

q





……… (8-3)

Dimana : F = gaya tolak-menolak atau tarik menarik (N) q1 = muatan pertama

q2 = muatan kedua

(3)

CONTOH 8 - 1 Hukum Coulomb

PENYELESAIAN :

- Muatan q tertarik ke sebelah kanan karena adanya gaya coulomb oleh muatan q’. Maka dengan menggunakan persamaan 8-1 dapat dihitung :

F = 1.₂ 2

- Gaya berat yang bekerja pada muatan q adalah : Gambar 8.2

Sebuah hambatan dihubungkan pada tali ringan

(4)

w = m g = (20 x 10-3_{) 10 = 0,2 N}

- Sistem dalam keadaan seimbang berarti resultan gaya yang bekerja pada muatan q = 0 sehingga T = R = 2 2

) (mg F_c 

T = 2 2

) (mg F_c 

= 2 2

) 2 , 0 ( ) 2 , 0

( 

= 0,2 2 = 0,28 N

Jadi tegangan tali adalah 0,28 N

8.2 Kuat Medan Listrik

Adanya muatan listrik q di dalam ruang akan menyebabkan timbulnya medan listrik di dalam ruang tersebut. Artinya setiap muatan lain q’ yang berada didalam medan itu akan mengalami gaya listrik F seperti Gambar 8-3.

Kuat medan listrik disuatu titik didefinisikan sebagai gaya yang dialami oleh suatu muatan uji positif persatuan muatan uji. Jika F adalah gaya yang dialami oleh muatan uji q’, maka kuat medan listrik E didefinisikan sebagai :

Gambar 8.3

(5)

E = _qF_' ... (8-4) dengan E adalah kuat medan listrik dititik dimana muatan q’ diletakkan. Sebaliknya maka dalam medan listrik tertentu E, sebuah muatan atau q’mengalami gaya sebesar :

F = q’ E ...(8-5)

dimana F = gaya listrik (N) q’= muatan uji (C)

E = kuat medan listrik (N/C)

8.3. Kuat Medan Listrik oleh Muatan Titik

Besarnya kuat medan listrik pada titik P yang jaraknya r dari q’ seperti pada Gambar 8-4.

Besarnya gaya listrik oleh muatan uji q’ yang ditempatkan dititik P adalah :

F = 1 ₂ 2

0

.

4

1 r

q





Kuat medan listrik dititik P adalah:

EP = F

Gambar 8.4

(6)

EP = ₂

dimana EP = kuat medan listrik dititik P (N/C)

r = jarak muatan titik terthadap muatan uji (m) q = muatan titik (C)

CONTOH 8 - 2 Kuat Medan Listrik

Dua buah partikel masing-masing A dan B masing-masing bermuatan listrik + 20 C dan + 45 C terpisah dengan jarak 15 cm. Jika C adalah titik yang terletak antara A dan B sedemikian sehingga medan di C sama dengan 0, maka letak C dari adalah ...

PENYELESAIAN :

Agar kuat medan listrik dititik C sama dengan nol, maka dititik C haruslah EA = EB dan berlawanan arah seperti gambar, sehingga:

(7)

1. Pada titik sudut B dan D sebuah bujur sangkar ABCD masing-masing diletakkan sebuah partikel bermuatan +q. Agar kuat medan listrik dititik A sama dengan nol, maka dititik C harus diletakkan sebauh partikel bermuatan sebesar ...

(jawaban : -2 q 2 )

2. Suatu Segi tiga sama sisi ABC yang sisinya 25 Cm terletak di udara. Pada titik sudut A, B, dan C berturut turut terdapat muatan listrik - 4 x 10-6_{C , +5 x 10}-6_{dan - 2 x} 10-6_{C. Tentukan besar gaya Coulomb pada titik B.}