Gaya Coulomb dan Medan Listrik
Pertemuan 2
Tujuan
• Mendefinisikan sifat dasar muatan dan menjelaskan bagaimana muatan listrik bersifat konstan.
• Menjelaskan bagaimana benda menjadi bermuatan.
• Menggunakan hukum Coulomb untuk menghitung gaya listrik antara muatan-muatan.
• Membedakan antara gaya listrik dan medan listrik.
• Menghitung medan listrik akibat banyak muatan .
• Menggunakan garis gaya magnet untuk memvisualisasi dan menginterpretasi medan listrik.
• Menentukan sifat-sift dipol listrik.
Review
• Materi terdiri dari partikel-partikel bermuatan positif (proton) dan bermuatan negatif (elektron)
• Benda disebut bermuatan (positif atau negatif) jika jumlah proton dan elektron tidak seimbang
• Konduktor adalah benda yang memiliki partikel bermuatan yang
bebas bergerak, sedangkan dalam isolator, partikel bermuatan tidak bergerak bebas
Isolator dan Konduktor
• ISOLATOR : elekktron terikat kuat dengan atom, tidak dapat bergerak. Contoh :
Plastik dan kaca
• KONDUKTOR : elektron berberak bebas membentuk fluida. Contoh : logam
Jenis Materi
• SEMIKONDUKTOR : elektron terikat lemah hingga medan listrik cukup kuat untuk menarik keluar.
• Dengan penambahan ketidakmurnian (doping), semikonduktor dapat bersifat konduktor atau isolator.
Sifat Muatan Listrik
• Terdiri dari dua jenis : muatan positif dan negatifTerkuantisasi
• Muatan terkecil = muatan 1 elektron = 1,6 x 10-19C
• Satuan muatan adalah Coulomb (C)
Benda Bermuatan
• Benda bermuatan akan mempengaruhi susunan muatan benda netral.
• Proses bermuatan hanya proses transfer muatan, bukan menciptakan muatan baru
Hukum Kekekalan Muatan
• Jumlah muatan total di alam semesta konstan
Sifat Interaksi Muatan
• Antar muatan listrik akan terjadi interaksi (gaya listrik Coulomb) .
• Pada muatan sejenis, gaya tolak menolak
• Pada muatan tak sejenis, gaya tarik menarik.
• Berapa besar gaya listrik tersebut ?
• Bagaimana menentukan arahnya ?
Hukum Coulomb
• Muatan q1 berada pada posisi r1 dan muatan q2 berada pada posisi r2, Muatan q1 memberi gaya F12 adalah pada q2
Gaya Coulomb
• Pada gaya tolak menolak, arah r dan F sama
• Pada gaya tarik menarik, arah r dan F berlawanan
Metode Penyelesaian
• Dua muatan Q berada pada sumbu x di x = +1 m dan x =-1 m.
• Muatan ketiga q tidak akan mengalami gaya netto akibat kedua muatan Q jika ditempatkan di :
Metode Penyelesaian
GRAFIK
• Gambar setiap gaya yang bekerja
• Uraikan gaya pada komponen x dan y
• Tentukan besar gaya netto pada tiap komponen
• Tentukan besar gaya netto total
• Tentukan sudut terhadap setiap sumbu untuk menentukan arah vector
VEKTOR
• Tentukan vektor posisi r dan jarak pisah muatan rA - rB
• Gunakan hukum Coulomb dengan memasukkan jenis muatan.
Metode Grafik
• Tiga muatan disusun dalam satu garis, q1 = -8 µC, q2 = +3µC, dan q3 = -4 µC. hitung gaya elektrostatik pada q3 yang disebabkan oleh dua
muatan lain
Menggunakan komponen vektor
• Hitung gaya elektrostatik neto pada muatan q3 yang disebabkan q1 dan q2
• Q1 = -86 µC
• Q2 = +50 µC
• Q3 = +65 µC
Medan Listrik
• Medan listrik dihasilkan dari muatan listrik yang dapat digambarkan dalam vektor medan yang memenuhi ruang
• Sebuah vektor medan terdiri dari vektor yang tak hingga banyaknya, dimana sebuah vektor menunjukkan sebuah vektor medan di suatu titik dalam ruang
Garis Medan Listrik
Gaya dan Medan Listrik
Perhitungan Medan Listrik
Penentuan Medan Listrik
Latihan Soal
Dua buah muatan positif yang sama besar q = q = 6,0 nC berada pada sumbu y pada y = 3 cm dan y = -3 cm. Tentukan :
a. Besar dan arah medan listrik pada titik di sumbu x dengan x = 4 cm b. Berapa besar gaya pada muatan uji qo = 2 nC jika diletakan pada x = 4 cm tersebut.
Latihan Soal
Latihan Soal
• Carilah resultan gaya pada muatan 20 µC dalam soal gambar berikut:
Latihan Soal
• Antara muatan A dan B terjadi gaya tolak menolak, dimana qA = 4 qB.
Pernyataan mana yang benar ?
