FISIKA DASAR II Medan Listrik Pert 2

FISIKA DASAR II

(2 SKS)

HARTI UMBU MALA, S.Si, M.Si

JULIANTI MARBUN, ST, M.Sc

Teknik

Review

Bab 1. Hukum Coulomb dan Hukum Gauss

• _{1.1. Gaya Coulomb Antara Dua}

Muatan Titik

• _{1.2. Gaya Coulomb oleh sejumlah}

1.3. Medan Listrik

• _{Mengapa muatan q1 dapat melakukan gaya} pada muatan q2 meskipun ke dua muatan tersebut tidak bersentuhan?

• _{Mirip dengan pembahasan kita tentang gaya} gravitasi yaitu karena adanya medan gaya. Gaya Coulomb muncul karena muatan q1 menghasilkan medan listrik pada posisi muatan q2.

• _{Dengan membandingkan persamaan di atas}

dengan ungkapan hukum Coulomb pada persamaan

• _{Dinyatakan dalam scalar, besarnya}

medan listrik yang dihasilkan muatan sembarang pada jarak r dari muatan tersebut adalah

• _{Tampak bahwa besarnya medan}

berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari muatan. Jika dibuatkan kurva kuat medan terhadap jarak kita dapatkan Gambar

Gmbr. Kuat medan listrik yang dihasilkan

muatan titik

• _{Gbr. Arah medan listrik: (a) keluar dari muatan} positif dan (b) masuk ke muatan negatif

1.4. Medan listrik yang dihasilkan distribusi muatan

a) Medan listrik oleh muatan cincin

• _{Jika N cukup besar maka ∆S cukup}

kecil sehingga tiap bagian dapat dipandang sebagai muatan titik. Dengan demikian, hukum Coulomb untuk muatan titik dapat digunakan untuk menghitung medan yang dihasilkan ∆S.

• _{Muatan yang dikandung tiap elemen}

adalah:

• _{Sehingga medan listrik pada titik}

• _{Dengan menggunakan dalil}

Phytagoras:

sehingga,

• _{Dari gambar tampak bahwa:}

• _{Apabila kita melihat elemen}

• _{Akibatnya, komponen}

• _{Ingat ∑ΔS adalah jumlah semua elemen}

cincin dan ini tidak lain daripada keliling cincin. Dengan demikian

• _{Tetapi , yaitu muatan}

total cincin. Jadi kita peroleh medan total pada sumbu cincin

q

a

)



b). Medan listrik oleh muatan batang

• _{Kita akan bahas medan listrik yang}

dihasilkan oleh batang yang memiliki panjang L di posisi yang sejajar dengan sumbu batang. Titik pengamatan adalah pada jarak a dari ujung batang terdekat. Batang memiliki kerapatan muatan homogen. Jika muatan batang Q, maka rapat muatan batang adalah

• _{Untuk menerapkan hukum coulomb, kita}

• _{Jika N sangat besar, maka ΔL sangat}

kecil sehingga tiap elemen dapat dipandang sebagai titik. Kita lihat elemen dibatang yang jaraknya x dari titik pengamatan:

• _{Muatan yang dikandung elemen}

tersebut adalah

• _{Medan yang dihasilkan elemen tsb}

• _{Medan total dititik pengamatan adalah}

• _Dengan

• _{Penjumlahan dalam tanda kurung}

memberikan hasil

• _{Dengan demikian medan total yang}

c). Medan listrik oleh dipol

• _{Dipol adalah muatan yang sama besar dan berbeda}

tanda tetapi dipisahkan pada jarak tertentu. Biasanya jarak tersebut cukup kecil. Dilihat dari jarak yang cukup jauh, dipol tampak netral karena kedua muatan sangat berdekatan. Tetapi jika dilihat dari jarak yang cukup dekat, yaitu pada orde yang sama dengan jarak pisah dua muatan, dipol tampak sebagai dua muatan terisah.

• _{Aplikasi dipol dapat dijumpai dalam berbagai hal.}

• _{Kita akan menghitung kuat}

medan listrik ayng

dihasilkan oleh dipol. Untuk mudahnya, kita hanya menghitung kuat medan sepanjang garis yang tegak lurus sumbu dipol.

• _{Besar medan yang}

• _{Besar medan yang}

dihasilkan muatan positif (menjauhi muatan)

• _{Maka resultan yang}

• _{Tetapi β=90}0 , sehigga cos

β=cos(900 – θ)= sin θ.

• _{berdasarkan gambar,}

• _{Akhirnya, medan listrik}

• _{Kita mendefenisikan momen dipol}

p=qd

• _{Dengan demikian diperoleh}

• _{Kasus khusus yang akan kita peroleh}

adalha jika jarak titik pengamatan (h) sangat besar dibandingkan jarak

antara dua muatan atau d<<h, maka dapat mendekati dengan:

Home Work II

1. Tentukan perbandingan gaya Coulomb F_e dan gaya gravitasi F_g antara dua buah elektron dalam ruang vakum !