LISTRIK STATIS

  1. Muatan Listrik

Adanya petir menunjukkan bahwa awan dapat memiliki muatan listrik.Muatan listrik pada awan ternyata dapat berpindah, baik dari awan yang satu ke awan yang lain, atau dari awan ke bumi. Sebenarnya, bagaimanakah muatan listrik itu terjadi? Penelitian terhadap muatan listrik dan kelistrikan mempunyai sejarah yang sangat panjang

Muatan listrik terdiri dari muatan positif dan negatif

Muatan positif dimiliki oleh proton dalam inti sedang muatan negative dimiliki oleh electron yang bergerak mengelilingi inti. Berdasarkan percobaan milikan besarnya e = 1,6 x 10-19 C. Benda dikatakan bermuata positif jika electron lebih sedikit dibandingkan proton begitu juga benda dikatan bermuatan negative jika jumlah electron lebih banyak dibandingkan dengan proton.

  • Hukum Coulomb

Besarnya gaya oleh suatu muatan terhadap muatan lain telah dipelajari oleh Charles Augustin Coulomb. Peralatan yang digunakan pada eksperimennya adalah neraca puntir yang mirip dengan neraca puntir yang digunakan oleh Cavendish pada percobaan gravitasi. Bedanya, pada neraca puntir Coulomb massa benda digantikan oleh bola kecil bermuatan.

Hasil eksperimen Coulomb dinyatakansebagai hukum Coulomb yang terdiri dari pernyataan berikut :

  1. Gaya listrik sebanding dengan masing – masing muatan
  2. Gaya elektrostatis berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya

dan dirumuskan sebagai berikut

usaha02

Keterangan:

F : gaya Coulomb (N)

q1 dan q2 : muatan (c)

r : jarak (m)

k : konstanta yang besarnya 9 . 109 N.m2/C2

Contoh soal :

Dua buah muatan titik masing-masing +2 µC dan -5 µC terpisah 10 cm satu sama lain. Tentukanlah gaya tarik-menarik kedua muatan tersebut!

  • Medan Listrik Statis

pertanyaan, mengapa ketika jarak antarbatang kaca diperbesar, gaya tolak antarbatang kaca melemah bahkan menghilang?Ternyata terdapat suatu wilayah di sekitar batang kaca tersebut yang masih dapat terpengaruh oleh gaya listrik. Tempat di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi gaya listrik itu merupakan medan listrik.

Medan listrik E di suatu titik didefinisikan sebagai gaya total pada suatu muatan uji positif qo per satuan muatan qo tersebut. Arah medan listrik menjauhi muatan positif dan menuju muatan negatif

Gaya yang dilakukan pada muatan uji qo di setiap titik adalah sebagai berikut.

usaha02

 

Keterangan :

E = Medan listrik (N/C)

F = Gaya (N)

q0 = Muatan uji (C )

q = muatan sumber ( C )

contoh soal :

Suatu muatan uji 5 µC yang diletakkan pada suatu titik mengalami gaya 2 . 10-4 newton. Berapakah besar medan listrik E pada titik tersebut?

  • Garis-garis Medan Listrik

Medan listrik di sekitar muatan listrik dapat digambarkan dengan garis-garis yang menunjukkan arah medan listrik pada setiap titik. Garis medan listrik disebut juga sebagai garis gaya listrik, karena garis tersebut menunjukkan arah gaya pada suatu muatan.Pada setiap titik di sekitar muatan positif, medan listrik mengarah secara radial menjauhi muatan. Sebaliknya, pada muatan negatif arah medan listrik menuju muatan. Perhatikan lihat gambar 4.8 di bawah ini!

usaha02

Dengan demikian dapat kita simpulkan bahwa semakin rapat garis-garis gaya berarti kuat medannya semakin besar. Ilustrasi mengenai garis gaya listrik ditunjukkan pada gambar berikut :

usaha02

  1. Hukum Gauss

Pada bagian sebelumnya telah kita bahas tinjauan kualitatif dari medan listrik dengan menggunakan garis gaya. Bagian ini akan membahas medan listrik dengan menggunakan tinjauan matematis.

Perhatikan gambar  di bawah ! Kita tinjau luasan A yang ditembus oleh garis gaya listrik. Jika kita anggap jumlah garis yang masuk sebagai negatif dan jumlah garis yang keluar adalah positif maka jumlah total garis yang keluar dan yang masuk adalah nol.

usaha02

Jumlah garis gaya yang menembus luasan ini disebut fluks listrik dan disimbolkan sebagai ). Fluks listrik yang tegak lurus melewati luasan A adalah:

usaha02

Sehingga jika :

  1. arah medan listrik tegak lurus bidang maka F = E . A
  2. arah medan listrik sejajar dengan bidang maka F = 0
  3. arah medan listrik membentuk sudut θ, maka F = E. A cos θ

Contoh soal :

Medan listrik homogen sebesar 20 N / C menembus bidang yang luasnya 40 cm2. Tentukan jika bidangnya :

  • membentuk sudut 60o dengan medan listrik
  • sejajar medan listrik
  • tegak lurus medan listrik
  • Potensial Listrik

Perubahan energy potensial per satuan muatan itulah yang menunjukkan beda potensial.

usaha02

Contoh :

Berapa besar muatan agar pada titik yang berjarak 25 cm dari muatan inti terdapat medan listrik sebesar 1,2 N/C !

Potensial listrik di suatu titik didefinisikan sebagai energi potensial per satuan muatan positif di titik tersebut. Potensial listrik di suatu titik dinyatakan sebagai:.

usaha02

Satuan untuk potensial listrik adalah volt (V) atau joule/coulomb (J/C).

Potensial listrik pada suatu titik oleh beberapa muatan dinyatakan sebagai jumlah potensial listrik oleh masing-masing muatan di titik tersebut. Perhatikan gambar berikut :

usaha02

Untuk muatan yang lebih dari satu maka persamaan potensial listrik dapat ditulis seperti persamaan di bawah ini :

usaha02

Contoh soal :

Persegi panjang ABCD dengan AB = 6 cm dan BC = 8 cm, terdapat muatan padatitik-titik A, B, dan C masing-masing +4 µC , -5 µC , dan +3 µC . Tentukanlah potensial listrik di titik D seperti gambar di bawah ini :

usaha02

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s