1listrikmagnetmuatandiskrit

FISIKA DASAR

Listrik Magnet

Djati Handoko

Departemen Fisika UI

djati@fisika.ui.ac.id

Silabus Listrik

• Medan Listrik:

– Distribusi Muatan Diskrit

– Distribusi Muatan Kontinu

• Potensial Listrik

• Kapasitansi, Dielektrik, dan Energi

Elektrostatik

• Arus Listrik

• Medan Magnetik

• Sumber Medan Magnetik

• Induksi Magnetik

• Magnetisme Dalam Materi

• Rangkaian Arus Bolak Balik

• Persamaan Maxwell dan Gelombang

Elektromagnetik

• Listrik berasal dari kata elektron (dalam

bahasa Yunani) yang menyebutkan batu

amber yang ketika di gosok akan

menarik benda-benda kecil seperti

jerami atau bulu.

•

Jurassic Park ?

Medan Listrik,

• Gilbert, 1600, dokter istana Inggris  electric (membedakannya dgn gejala kemagnetan) • Du Fay, 1700, tolak menolak - tarik menarik 

resinous (-), vitreous (+)

• Franklin, ilmuwan USA membagi muatan listrik atas dua: positif dan negatif. Jika gelas dengan sutera digosokkan, maka gelas akan bermuatan positif dan sutera akan bermuatan negatif

• Millikan, 1869 – 1953, mencari harga muatan paling kecil, percobaan tetes minyak Millikan

• Muatan elektron e = 1,6 10-19 C

Du Fay Gilbert

• Menurut SI satuan muatan

adalah Coulomb (C), yang

didefinisikan dalam bentuk

arus listrik, Ampere (A).

• Muatan sekitar 10 nC sampai

0,1



C dapat dihasilkan

dalam laboratorium dengan

cara menempelkan

benda-benda tertentu dan

menggosokkannya.

Satuan Standar

• Gaya yg dilakukan oleh satu muatan titik

pada muatan titik lainnya bekerja

sepanjang garis yang menghubungkan

kedua muatan tersebut. Besarnya gaya

berbanding terbalik kuadrat jarak

keduanya, berbanding lurus dgn

perkalian kedua muatan.

• Gaya tolak menolak



muatan sama

• Gaya tarik menarik



muatan beda

• Dengan k = 8,99 10

9

N.m

2

/C

2

Hukum Coulomb

12 2

12 2 1

12

rˆ

F

r

q

kq

• Dua muatan titik masing-masing sebesar

0,05



C dipisahkan pada jarak 10 cm.

Carilah (a) besarnya gaya yang dilakukan

oleh satu muatan pada muatan lainnya dan

(b) Jumlah satuan muatan dasar pada

masing-masing muatan.

• Tiga muatan titik terletak pada sumbu x; q

1

= 25 nC terletak pada titik asal, q

₂

= -10 nC

berada pada x=2m, dan q

0

= 20 nC berada

pada x = 3,5 m. Carilah gaya total pada q

₀

akibat q

₁

dan q

₂

.

0,

2,25

)

8,99x10

r

2 m 1,5 m q₁ =

25nC

q₂ = -10nC

q₀ = 20nC

F₂₀

F₁₀

i

N)

(0,367

i

0,799

(-(8,99

ˆ

(-0,432

i

)

799

,

0

(

i

)

367

,

• Carilah resultan gaya pada muatan

20



C dalam soal gambar berikut:

q₁ q2

q₃

N

sin

)

cos

)

dan

N

arctan

4

• Untuk menghindari

kesalahan yang mungkin

terjadi dalam konsep gaya

maka diperkenalkanlah

konsep medan listrik.

Dimana:

)

(

q

₀

kecil

q

F

E

o



• Hukum Coulomb

untuk

E

akibat satu

muatan titik.

• Hukum Coulomb

untuk

E

akibat

suatu sistem

muatan titik.

0

2

0

ˆ

_i

i

i

i

r

r

kq

E











i

i i

i

i

r

r

kq

E

E

_{2 0}

0

• Sebuah muatan positif q

1

=+8nC

berada pada titik asal dan muatan

kedua positif q

2

=+12nC berada pada

sumbu x = 4m dari titik asal. Carilah

medan lisriknya di sumbu x untuk:

– P

1

yang berjarak x=7m dari titik asal.

– P

2

yang berjarak x=3m dari titik asal.

3 100 (

) / 108 (

• Hitunglah nilai E di P

3

!

• Berapa besar sudut yang diciptakan

resultan E di P

3

terhadap sumbu x

positif.

+q_C1=8n +

q₂=12nC 4

m 3

m

E di P₃ ?

• Garis medan listrik bermula dari muatan + dan berakhir pada muatan – • Garis2 digambar simetris, meninggalkan atau masuk ke muatan

• Jumlah garis yang masuk/meninggalkan muatan sebanding dgn besar muatan

• Kerapatan garis2 pada sebuah titik sebanding dgn besar medan listrik di titik itu

• Tidak ada garis2 yang berpotongan

• Muatan titik dalam medan listrik akan mengalami gaya qE.

• Sehingga percepatan partikel dalam medan listrik

memenuhi:

• Didapatkan dari: F

mekanik

= F

listrik

E

m

q

a



• Sebuah elektron ditembakkan memasuki

medan listrik homogen E = (1000 N/C)i

dengan kecepatan awal Vo=(2 x 10

6

m/s)i

pada arah medan listrik. Berapa jauh

elektron akan bergerak sebelum berhenti?

• Dipol listrik terjadi jika dua

muatan berbeda tanda

dipisahkan oleh suatu jarak

kecil

L

.

• Suatu dipol listrik ditandai

oleh momen dipol listrik

p

,

yang merupakan sebuah

vektor yang mempunyai arah

dari muatan negatif ke positif.

•

p

=q

L,

untuk gambar

kartesian diatas maka

p

=

2a

q

i

-q + q L

p=q

L

+