Top Banner
Bayangkan jika hidup tanpa listrik
30

01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Dec 20, 2015

Download

Documents

Ricky Ari
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Bayangkan jika hidup tanpa listrik

Page 2: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Bagaimana ini terjadi?

Page 3: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Pendahuluan• Listrik berasal dari kata Yunani elektron yang berarti amber• Pengetahuan tentang kelistrikan telah ada sejak jaman yunani kuno (700 SM).• Jika menggosok amber (damar pohon yang membatu) dengan sepotong kain, amber akan menarik daun kecil atau

debu.

• Thales (seorang filsuf Yunani), memperhatikan:sesuatu yang aneh akan terjadi kalau ia menggosok sepotong batu amber dengan kain wol. Batu amber, sebagai akibat gesekan menjadi bersifat menarik benda-benda yang ringan (seperti: partikel debu, jerami, bulu dan sobekan kecil kain).

Page 4: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

“Pembuatan Listrik”

Kita tidak dapat membuat suatu muatan listrik tetapi kita hanya dapat menciptakan kondisi, tempat muatan listrik dapat terkumpul atau arus listrik dapat mengalir.

Pembuatan / cara menghasilkan listrik :1. Listrik statis (statis berarti diam / tetap)

(apabila muatan listrik dihasilkan dengan cara menggosok suatu benda dengan benda lain)

2. Listrik arus (listrik mengalir melalui kawat)

Page 5: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Berawal dari kejadian sederhana…

Bagaimana Mungkin????

Page 6: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Sifat Muatan Listrik

Page 7: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

A favorite demonstration with the Van de Graaf is to make someone's hair stand on end.

Page 8: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt
Page 9: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Contoh Listrik Statis

• Mesin ini menghasilkan listrik statis.

• Sebuah logam berbentuk sirip menyerupai sisir yang yang bermuatan menginduksi muatan positif ke sabuk yang berjalan.

• Ketika sabuk mencapai kubah logam, ia akan menghapus elektron dari kubah logam tsb sehingga kubah bermuatan positif yang sangat banyak.

Van de Graaff Generator

Page 10: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Contoh Listrik Statis

• Listrik statis yang sangat hebat di dalam awan tebal menginduksi muatan positif di bumi.

• Dapat terjadi, listrik dilepaskan dari dasar awan ke tanah dan kembali lagi (kilat menyambar) atau di dalam awan (biasanya “geledek”)

+

Page 11: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Muatan listrik :Kamus Lengkap Fisika (TaswaE.S):

sifat-sifat dasar pada partikel-partikel elementer dari

materi.

Kamus Lengkap Fisika ( Oxford): sifat yang dimiliki beberapa partikel elementer yang menyebabkan interaksi antara partikel- partikel ini dan akibatnya menimbulkan fenomena bahan yang dinyatakan sebagai kelistrikan.

Page 12: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

MUATAN

Page 13: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

KONSEP MUATAN

• Dalam ILMU MEKANIKA

kandungan inti materi

biasa disebut massa.

• Dalam ILMU LISTRIK

konsep dasarnya adalah

muatan.

m = 10 kg

-+

+ +-

- +

+

Page 14: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Sifat Muatan Listrik

• Pengamatan: “listrik statis”– Sisir yang dapat menarik potongan kecil kertas.– Balon yang digosok dengan woll.

• “Penyaluran muatan listrik”– Generator Van de Graaf.

• Dua jenis muatan – Dinamakan oleh Benjamin Franklin (1706-

1790):positive dan negative.• Muatan sejenis saling tolak menolak, muatan

berlawanan tarik menarik.

Page 15: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Benjamin Franklin (1706 – 1790)

• Menyebutkan dua jenis muatan.

• Muatan positif dan negatif

• e disebut satuan dasar muatan

Sumber: www. Hyperphysics.com

Page 16: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Sifat Muatan Listrik

• Pada tingkat atom.– Nucleus : “robust”, positive.– Electrons : bergerak, negative.

• Atom biasanya berada pada keadaan neutral.• Muatan memiliki kecenderungan alami untuk ditransfer

antar material yang tidak sama.• Bagaimanapun, muatan listrik selalu conserved pada

setiap proses.– Muatan tidak diciptakan.– Biasanya, muatan negative ditransfer dari satu

benda ke benda lain.

Page 17: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Sifat Muatan ListrikQuantisasi

• Robert Millikan menemukan, pada 1909, bahwa objek hanya bisa bermuatan sebagai kelipatan bilangan bulat dari suatu besaran fundamental muatan (e).– Muatan terquantisasi.– Sebuah objek dapat bermuatan e, atau 2e, atau 3e, tapi tidak

dapat, katakanlah 1.5e.– Proton bermuatan +1e.– Electron bermuatan –1e.– Beberapa partikel seperti neutron tidak memiliki muatan.– Sebuah atom netral memiliki muatan positive yang sama banyaknya

dengan muatan negative.

• Satuan– Pada SI, muatan listrik terukur dalam coulomb ( C).– Nilai dari |e| = 1.602 19 x 10-19 C.

Page 18: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Contoh

• Sebuah uang tembaga (Cu) mempunyai massa 3 gram. Nomor atom tembaga Z = 29 dan nomor massanya = 63,5 g/mol. Berapa jumlah muatan total elektron-elektron yang ada di dalam uang tembaga tsb?

• Jawab:

1 mol Cu mengandung atom sejumlah bil. Avogadro.Jumlah atom dlm 3 gram Cu adalah:

N = (3 g) (6,02 x 1023 atom/mol) = 2,84 x 1022 atom 63,5 g/mol

Setiap atom mengandung Z = 29 elektron, jadi jumlah muatan total Q adalah:Q = N z e = (2,84 x 1022 atom) (29) (-1,60 x 10 -19 C / elektron) = -1,32 x 10 5 C

Page 19: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Contoh

• Soal no 3 hal 29 (Buku: Tipler jilid 2)Berapa Coulomb dari muatan positif yang ada di dalam 1 kg karbon? 12 gram karbon mengandung atom sebanyak bilangan Avogadro, dimana setiap atom mengandung enam proton dan enam elektron.

• Jawab:12 gram C mengandung atom sejumlah bil. Avogadro.Jumlah atom dlm 1 kg C adalah:

N = (1000g) (6,02 x 1023 atom/mol) = 5,01 x 1025 atom 12 g/mol

Setiap atom mengandung Z = 12 proton, jadi jumlah muatan positif adalah:Q = N z e = (5,01 x 1025 atom) (6) (+1,60 x 10 -19 C / elektron) = + 4,8 x 10 7 C

Page 20: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Mengapa hanya pada:

• Sisir dan kertas

• Karet dan kaca

Page 21: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Insulator and Konduktor Pengelompokan Material

• Material/substansi dapat dikelompokkan berdasarkan kemampuannya untuk membawa muatan– material yang muatan listriknya dapat bergerak bebas konduktor– material yang muatan listriknya tidak bergerak bebas insulator.

• kaca, karet insulator yang baik.

• Tembaga, aluminum, dan perak, konduktor yang baik.

• Semiconductor kelompok material ketiga yang memiliki sifat listrik diantara insulator dan konduktor– Silicon dan germanium adalah semiconductor yang digunakan

secara luas untuk piranti elektronik.

Page 22: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Insulator dan Conductor Pemuatan dengan induksi

Page 23: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Insulator and Conductor – Pemuatan dengan Induksi.

Page 24: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Insulators dan Conductors – Earth/Ground.

• Ketika konduktor terhubung kebumi dengan kabel penghubung, dikatakan ter”ground” atau dibumikan. Mengapa??

• Bumi sebagai quasi infinite reservoir of electrons: can accept or supply an unlimited number of electrons.

Page 25: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Insulator dan Conductor Pemuatan dengan induksi.

• Sebuah insulator bermuatan positif dibawa ke dekat bola konduktor yang terisolasi dari ground.

• Gaya interaksi antar muatan positiv membuat distribusi ulang muatan pada bola konduktor.

• Muatan positiv menjauh dari insulator meninggalkan muatan negatif yang berlebih didekat insulator.

• Hubungkan konduktor kebumi.• Tolakan antar elektron mengakibatkan elektron

berpindah dari bola konduktor ke bumi.• Putuskan kabel penghubung.• Bola konduktor sekarang memiliki muatan total

negatif.• Proses ini dikenal dengan pemuatan dengan

induksi.• Tidak membutuhkan kontak antar material.

Page 26: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Insulators and Conductors – Polarization.

• Polarisasi adalah memposisikan kembali muatan dalam satu molekul.

• Menghasilkan muatan induksi pada permukaan insulator.

• karet atau kaca dapat digunakan sebagai penyuplai elektron.

Page 27: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Mini-quizSebuah benda bermuatan positif digantung dengan sebuah tali didekatkan ke objek non konduktor (bola). Bola kelihatan menjadi tertarik kearah benda.

1.Mungkinkan menentukan Jenis muatan dengan cara tersebut? Jelaskan!.2.Experimen tambahan apa yang diperlukan untuk menentukan jenis muatan tersebut?

? +

Page 28: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Kenapa tidak mungkin??.

• Dua Kemungkinan: – Tarik-menarik antar objek dengan muatan berbeda.

– Tarik-menarik antara objek bermuatan dengan objek netral yang terpolarisasi.

- +

+----

++

++

Page 29: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Eksperimen tambahan apa yang diperlukan?

• Dua Eksperimen:– Bawa bola bermuatan netral yang diketahui kedekat objek dan

amati ketertarikannya.

– Bawa muatan negatif yang diketahui kedekat benda pertama. Jika ada ketertarikan, objek adalah netral. Dan ketertarikan diakibatkan oleh polarisasi muatan.

? 0

-++++

+--+-

+-

Page 30: 01 Hukum Coulomb dan Medan Listrik_2.ppt

Mengapa ini mungkin?

?