Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Listrik Statis

                                                                             BAB 2

LISTRIK STATIS
Pengertian muatan listrik

1. batang kaca digosok kain sutera

    

·      batang kaca bermuatan positif (+) , karena kehilangan elektron

·       kain sutera bermuatan negatif ( - ), diberi elektron olek batang kaca

2. Plastik digosok kain wol

   

·      Kain wol bermuatan positif ( + ), karena kehilangan elektron

·    Plastic bermuatan negatif ( - ), di beri electron oleh kain wol

Gaya Coulomb

Bunyi Hukum Coulomb

Gaya interaksi antara dua benda titik bermuatan listrik berbanding lurus dengan muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.

Rumus :


Keterangan :

F = gaya coulomb ( N)

q1 = muatan benda  1 ( kg )

q2 = muatan benda  2 ( kg )

r = jarak antara kedua muatan ( m)

k = konstanta pembanding = 9. 109 Nm2/C2

1. F untuk 2 muatan titik

            Muatan sejenis : tolak menolak


Muatan berlainan jenis : Tarik menarik


Gaya gerak listrik :


Soal :

1.      pada gambar di bawah gaya tarik menarik yang dialami kedua muatan 240 N, maka jarak kedua muatan adalah …


2.     Dua benda bermuatan yaitu q1 dan q2   yaitu masing-masing   – 20 μC dan +10 μC, keduanya terpisah pada jarak 0,6 m dan timbul gaya F Newton. Jika jarak q1 dan q2   diperbesar menjadi 1,8 m, maka gaya tarik menarik kedua muatan menjadi…………..

3.     Dua muatan titik Q1 dan Q2 berjarak r cm menimbulkan gaya tolak menolak sebesar 60 N.  kemudian muatan Q1 digeser sehingga gaya yang ditimbul menjadi 40 Newton konstanta k = = 9. 109 Nm2/C2maka muatan Q1 harus dipindahkan sebesar…..

        


2.    F untuk 3 muatan titik yang segaris

Contoh soal :

1. tiga muatan benda  pada satu garis lurus q1 ,  q2  dan q3  masing-masing bermuatan 20 C, -10 C dan 5 C seperti terlihat gambar di bawah ini. tentukan :

a. F1 ( gaya coulomb pada muatan 1 )

b. F2 ( gaya coulomb pada muatan 2 )

c. F3 ( gaya coulomb pada muatan 3 )




untuk nomor C kerjakan ya 

3.      F untuk 3 muatan titik yang membentuk segitiga

Contoh soal :

1. tiga muatan titik masing-masing besarnya 10 μC, 64 μC dan -36 μC, seperti terlihat pada gambar di bawah ini , tentukan gaya coulomb muatan 1 akibat berdekatan dengan muatan 2 dan muatan 3 ( F1 )



2. tiga muatan titik masing-masing besarnya 20 μC, 20 μC dan 20 μC, seperti terlihat pada gambar di bawah ini , tentukan gaya coulomb muatan 1 akibat berdekatan dengan muatan 2 dan muatan 3 ( F1 )



batas tugas 6

mulai tugas 7

Menentukan letak muatan ketiga yang nilai gaya coulombnya sama dengan nol

 ( F3 = 0 )

 1.      bila muatan q1 = positif (+) dan q2 = positif (+) atau q1 = negatif (-) dan q2 = negatif (-) pokoknya yang sejenis, maka letak q3 berada diantara q1 dan q2.

              Muatan ketiga dianggap bermuatan positif ( bila jenis muatan tidak diketahui )

2.      bila muatan q1 = positif (+) dan q2 = positif (-) atau sebaliknya  maka letak q3 berada diantara di luar dekat muatan yang lebih kecil tanpa melihat muatan positif atau negatif

              Muatan ketiga dianggap bermuatan positif ( bila jenis muatan tidak diketahui )

          Misal :


    


pada gambar dapat dilihat bahwa nilai q1< q2 tidak bergantung pada muatan positif atau negative, hanya angkanya saja.

 

 

Contoh soal:

 

1.      Dua muatan tititk q1 =   4 μC dan  q2 = 25 μC, keduanya terpisah pada jarak 10 cm. bila sebuah muatan akan diletakkan pada garis hubung qdan  q2 sehingga gaya coulombnya nol, tentukan letak muatan tersebut ( q3 )


         


2.      Dua muatan tititk q1 =   2 μC dan  q2 = - 8 μC, keduanya terpisah pada jarak 20 cm. bila sebuah muatan akan diletakkan pada garis hubung qdan  q2 sehingga gaya coulombnya nol, tentukan letak muatan tersebut ( q3 )

Bila tidak paham silakan lihat video berikut :




batas tugas 7
mulai tugas 8

   Soal Hots : 

 1.   Dua bola kecil identic bermuatan positif masing-masing nilainya q, kedua bola tersebut digantung pada tali sutera seperti pada gambar di bawah. tentukan besar muatan q ( g = 10 m/s2)

Jawab :



Medan Listrik atau Kuat Medan Listrik ( E )

Medan listrik adalah ruang di sekitar benda bermuatan listrik di mana benda-benda bermuatan listrik lainnya akan mengalami gaya listrik.

Medan listrik dapat digambarkan dengan garis-garis gaya listrikyang menjauhi muatan positif ( arah keluar )dan mendekati muatan negative ( arah masuk )

Apabila dalam suatu ruang terdapat dua benda bermuatan listrik yang sama besar, maka garis-garis gaya listriknya dapat digambarkan seperti pada gambar di bawah ini.

 

1. kuat medan listrik akibat satu muatan titik

Hubungan  antara F dan E

          

Dapat dilihat bahwa muatan yang terdapat pada kuat medan listrik adalah muatan sumber.

Contoh :

orang yang kesetrum listrik, posisi muatan sumber terdapat pada sumber listrik sedangkan orang yang kesetrum adalah muatan uji nya.

    Keterangan :

    F = gaya coulomb ( N )

    E = kuat medan listrik ( N/C)

    q = muatan sumber (C)

   q = muatan uji ( C )

     r = jarak antara muatan uji dengan muatan sumber ( m)

contoh soal :

1.      Tentukan kuat medan listrik di titik P yang terletak pada jarak 0,8 mm dari sebuah muatan dengan nilai +4 μC


2.      Sebutir debu mempunyai muatan + 10 μC dan massanya 2 mg terapung bebas dalam ruang medan listrik yang berupa plat dengan sisi negative dan positif. Besar kuat medan listrik pada debu adalah….



 3.    Suatu electron dengan muatan = - 1,6 . 10-19 C dan mempunyai massa 9. 10-31 kg dilepas tanpa kecepatan awal dari sisi pelat bermuatan negative dan bergerak dipercepat menuju pelat positif. Jika jarak antara pelat positif dan pelat negative 10 cm dan medan listriknya 7200 N/C, tentukan :

a. nilai percepatan electron

b. waktu yang diperlukan electron untuk mencapai pelat positif

c. laju electron saat tiba di pelat positif

Jawab :

batas tugas 8
mulai tugas 9

2. kuat medan listrik akibat dua muatan titik

 antara muatan sumber dengan muatan uji membentuk satu garis lurus

1. Dua muatan masing-masing q1 =  4μC dan q2 = 6 μC ( k = 9 . 109 Nm2C-2 ) seperti terlihat pada gambar di bawah. Tentukan kuat medan listrik muatan  di titik P

    Jawab :
     

2. Dua muatan masing-masing q1 =  3μ C dan q2 = -5 μC ( k = 9 . 109 Nm2C-2 ) seperti terlihat pada gambar di bawah. Tentukan kuat medan listrik muatan di titik P


        Jawab :

3. Dua muatan masing-masing q1 =  25μ C dan q2 = -50 μC ( k = 9 . 109 Nm2C-2 ) seperti terlihat pada gambar di bawah. Jika jarak antara muatan1 dengan muatan 2 adalah 10 cm dan muata di titik P berada 5 cm di kanan muatan 2, Tentukan kuat medan listrik muatan di titik P


          Jawab :

4. Dua muatan masing-masing q1 =  8 μC dan q2 = - 9 μC ( k = 9 . 109 Nm2C-2 ) seperti terlihat pada gambar di bawah. Jika jarak antara muatan1 dengan muatan 2 adalah 4 cm dan muatan di titik P berada 2 cm di kiri  muatan 1, Tentukan kuat medan listrik muatan  di titik P

 


      Jawab:

5. dua muatan q1 dan q2 terletak pada jarak r sehingga nilai kuat medan listrik yang di alami q2 adalah Eo. Jika q2 di geser sehingga jarak kedua muatan menjadi ½ r dan kuat medan listrik yang di alami q2 adalah E. Tentukan perbandingan Eo/E

 Jawab :

batas tugas 9
mulai tugas 10

Kuat medan listrik  untuk 3 muatan titik yang membentuk segitiga

Contoh soal :

1. Tiga muatan titik masing-masing besarnya -8 μC, 2 μC dan- 4 μC, seperti terlihat pada gambar di bawah ini , tentukan kuat medan listrik muatan 1 akibat berdekatan dengan muatan 2 dan muatan 3 ( E1 )

 




Bila kuat medan muatan di titik P =0 ( Ep = 0 )

Ada syarat yang harus dipahami ,  cara memahaminya seperti pada gaya coulomb yg sudah kalian pelajari

1.      bila muatan q1 = positif (+) dan q2 = positif (+) atau q1 = negative (-) dan q2 = negative  (-) pokoknya yang sejenis, maka letak muatan di titik P berada diantara q1 dan q2.

atau 
Contoh soal :

        Dua muatan tititk q1 =   36 μC dan  q2 = 25 μC, keduanya terpisah pada jarak 40 cm. bila sebuah muatan akan diletakkan pada garis hubung qdan  q2 sehingga kuat medan listriknya  nol, tentukan letak muatan tersebut ( anggap muatan titik P )

 


2.      bila muatan q1 = positif (+) dan q2 = positif (-) atau sebaliknya  maka letak muatan di titik P  berada diantara di luar dekat muatan yang lebih kecil tanpa melihat muatan positif atau negatif.

 Bila q1<q2  , maka letak muatan di titik P berada dekat q1 ( di luarnya )


 Bila q2<q1  , maka letak muatan titik P berada dekat q2 ( di luarnya )


Anggap muatan di titik P adalah positif (+) jika tidak diketahui

Contoh soal :

Dua muatan tititk q1 =   -18 μC dan  q2 = 8 μC, keduanya terpisah pada jarak 30 cm. bila sebuah muatan akan diletakkan pada garis hubung qdan  q2 sehingga kuat medan listriknya  nol, tentukan letak muatan tersebut ( anggap muatan titik P )

 

batas tugas 10
mulai tugas 11

Hukum Gauss

Jumlah garis medan yang menembus tegak lurus bidang tersebut sama dengan perkalian antara kuat medan listrik ( E ) dengan luas bidang yang ditembus medan listrik  


Rumus :

Φ = E.A

Bila garis-garis gaya dari medan listrik menembus secara tidak tegak lurus bidang,maka :

 


Rumus :

Φ = E.A . cos θ

Npermukaan tertutup = qin / ɛo

Keterangan :

Φ = fluks listrik = jumlah garis-garis gaya listrik ( weber atau Nm2/C)

E = kuat medan listrik ( N/C )

A = luas bidang yang ditembus medan listrik ( m2 )

Npermukaan tertutup = fluks listrik = jumlah garis-garis gaya listrik ( weber atau Nm2/C)

qin = qinside = muatan yang dilingkupi permukaan tertutup ( C )

ɛo = permitivitas ruang hampa atau vakum

     = 8,85 . 10-12 C2/Nm2

Θ = sudut antara garis medan dengan bidang normal

 Contoh soal :

1.      Tentukan jumlah garis medan atau fluks listrik yang menembus suatu segitiga sama sisi dengan Panjang sisi 8cm. jika terdapat vector medan listrik homogen sebesar 160 N/C yang arahnya :

a. sejajar bidang segitiga

b. tegak lurus bidang arah keluar

c. membentuk sudut 37o terhadap bidang ( arah keluar )

 




























Kuat Medan Listrik pada dua pelat konduktor sejajar (bentuk persegi Panjang)


Rapat muatan listrik ( σ )

Yaitu muatan persatuan luas

Rumus :

σ = q /A

Untuk satu pelat menimbulkan medan listrik    E = σ/2εo

Sehingga dua pelat menimbulkan medan listrik  E = ( σ/2εo ) + ( σ/2εo )




Hubungan antara F ,  E  dan V ( potensial listrik )

F = qE   dan E = V/r

Keterangan :

σ= rapat muatan setiap pelat ( C/m2)

A = luas permukaan setiap pelat ( m2 )

ɛo = permitivitas ruang hampa atau vakum

     = 8,85 . 10-12 C2/Nm2

q= muatan uji ( C )

F = gaya coulomb ( N )

E = kuat medan listrik ( N/C )

V = potensial listrik ( V )

Contoh soal :

1. setetes minyak bermuatan negative yang mempunyai massa 12. 10-12 gr, berada dalam keadaan setimbang diantara dua pelat sejajar yang bermuatan listrik. Jika kuat medan listrik diantara kedua pelat 3. 105 N/C dan g = 10 m/s2, tentukan :

a. pelat mana yang bermuatan negative ( atas atau bawah )

b. Besar gaya coulomb pada minyak

c. besar muatan tetes minyak tersebut ( muatan uji )










































2. koduktor pelat sejajar , setiap pelatnya berbentuk persegi Panjang dengan Panjang 4 cm dan lebar 2 cm di beri muatan 17,7 μC yang berlawanan jenis . tentukan :      

a. rapat muatan listrik masing-masing pelat (σ )

b. kuat medan listrik di antara kedua pelat 

batas tugas 11

Kuat Medan Listrik Pada konduktor Bola 



Titik A berada di dalam bola

EA = 0  ( karena seluruh muatan tersebar di permukaan bola )


Titik B berada di kulit  bola





Titik C berada di luar bola 





Keterangan :

E= kuat medan listrik dititik A ( N/C )

E= kuat medan listrik dititik B ( N/C )

E= kuat medan listrik dititik C ( N/C )

R = jari-jari bola konduktor ( m )

r = Jarak antara pusat bola dengan titik C ( m )

 contoh soal :

1. Ada sebuah konduktor bola berongga, bola konduktor tersebut diberi muatan negative sebesar - 400 μC, jika diameter bola 8 cm, tentukan kuat medan listrik pada :

a. titik A yang terletak 2 cm dari pusat bola

b. titik B yang terletak 4 cm dari pusat bola

c. titik C yang terletak 8 cm dari pusat bola

Jawab :

Potensial Listrik ( V )

Potensial listrik merupakan besaran scalar

Bila muatan positif ( + )



titik P merupakan muatan uji

Hubungan antara potensial listrik ( V ) dan kuat medan listrik ( E )

 










Bila muatan sumber lebih dari satu :


Exp : muatan sumber ada 4, maka besar potensial di titik P adalah:


Contoh Soal :

1. Terdapat empat muatan sumber dengan muatan q1= + 2 μC , q2= + 2 μC , q3= + 2 μC dan  q4= - 2 μC seperti terlihat pada gambar, tentukan potensial listrik di titik P



Potensial Listrik Pada konduktor Bola berongga maupun bola pejal

( muatannya mempunyai ukuran lebih besar )








Keterangan :

V= Potensial listrik dititik A (Volt )

V= Potensial listrik dititik B (Volt)

V= potensial listrik dititik C ( Volt )

R = jari-jari bola konduktor ( m )

r = Jarak antara pusat bola dengan titik C

contoh soal :

1. Ada sebuah konduktor bola berongga, bola konduktor tersebut diberi muatan negative sebesar - 800 μC, jika diameter bola 20 cm, tentukan potensial listrik pada :

a. titik A yang terletak 4 cm dari pusat bola



b. titik B yang terletak 10 cm dari pusat bola

c. titik C yang terletak 16 cm dari pusat bola

 



2. Potensial listrik pada suatu titik yang jaraknya 8 cm dari pusat konduktor bola berongga bermuatan yang memiliki diameter 24 cm adalah 90 Volt, tentukan :

a. muatan konduktor bola tersebut

b. kuat medan listrik di titik yang berjarak 20 cm dari permukaan bola


batas tugas 11
mulai tugas 12

Energi Potensial Listrik ( EP)

Energi Potensial Listrik merupakan besaran skalar

Rumus :


Usaha ( W ) yang dilakukan untuk memindahkan muatan uji dari titik 1 ke titik 2 adalah :

W = ΔEP

W = EP2 – EP1










Hubungan Usaha ( W ) dan beda potensial listrik ( ΔV )











Keterangan :

W = usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan uji dari titik 1 ke titik 2 (J)

V1 =potensial listrik titik 1 ( volt )

V2 = potensial listrik titik 2 ( volt )

ΔV = beda potensial listrik ( volt )

q1 = q = muatan sumber ( C )

q2 = q = muatan uji ( muatan yang dapat dipindahkan )( C )

r1= jarak awal q ke q (m)

r2= jarak akhir q ke q (m)

EP = energi potensial listrik ( Joule )

 

 

 


Post a Comment for "Listrik Statis "