Mata kuliah listrik magnet

MATA KULIAH FISIKA DASAR II

LISTRIK STATIS

LISTRIK STATIS…? LISTRIK STATIS (ELEKTROSTATIK) =>

INTERAKSI DI ANTARA MUATAN-MUATAN LISTRIK YANG DIAM (HAMPIR DIAM)

MUATAN LISTRIK….? MUATAN LISTRIK ADALAH SUATU SIFAT YANG

DIMILIKI SUATU PARTIKEL. (Suatu sifat dasar partikel yang membentuk materi)

STRUKTUR MATERI

Struktur atom : proton (positif) & neutron (netral) berada dalam inti dan elektron (negatif) mengelilingi inti

Elektron dipertahankan oleh gaya tarik listrik inti

Proton dan neutron dipertahankan oleh sebuah interaksi tarikan yang disebut gaya inti/gaya nuklir yang sekaligus mengatasi gaya tolak oleh proton-proton.

Massa Proton (Mp) = 1,672 x 10-27 kg Massa Neutron (Mn) = 1,674 x 10-27 kg Massa Elektron (Me) = 9,1 x 10-31 kg Jumlah proton dan elektron dalam sebuah

atom netral membentuk sebuah nomor atorm (Z)

Unsur yang kehilangan satu atau lebih elektron akan kelebihan proton dan bermuatan positif (ion positif)

Unsur yang mendapatkan satu atau lebih elektron akan kelebihan elektron dan bermuatan negatif (ion negatif)

Proses kehilangan dan memperoleh elektron dinamakan ionisasi

MUATAN DISKRIT (TERKUANTISASI)

Muatan elektron (-e) = muatan proton (+e) e disebut satuan dasar/alami muatan e = 1,60 x 10-19 C Setiap jumlah muatan yang dapat diamati

adalah selalu merupakan kelipatan bilangan bulat dari e

Q = N.e Q = (sejumlah) muatan N = (kelipatan) bilangan bulat e = satuan dasar muatan

HUKUM KEKEKALAN MUATAN (PRINCIPLE OF CONSERVATION OF CHARGE)

Jumlah aljabar dari semua muatan listrik dalam sistem tertutup adalah konstan

Ketika benda-benda saling bergesekan (digosokkan), elektron berpindah dari satu benda ke benda yang lain.

Muatan tidak diciptakan atau dimusnahkan, tetapi hanya dapat dipindahkan

KONDUKTOR DAN ISOLATOR

Konduktor = material yang memiliki beberapa elektron bebas (elektron terluar) yang terikat lemah oleh atom dan elektron (muatan listrik) relatif dapat bergerak bebas (gaya ikat inti lemah)

Isolator = material yang seluruh elektronnya terikat kuat oleh atom dan tidak dapat bergerak bebas (gaya ikat inti kuat)

PRAKTIK SEDERHANA PEMBERIAN MUATAN MELALUI PROSES KONDUKSI

GOSOKKAN PLASTIK >< BULU (BATANG PLASTIK BERMUATAN NEGATIF DAN BULU BERMUATAN POSITIF)

GOSOKKAN GELAS >< SUTERA (SUTERA BERMUATAN NEGATIF DAN BATANG GELAS BERMUATAN POSITIF)

Cara pemberian muatan melalui konduksi mengharuskan adanya kontak diantara kedua material

PEMBERIAN MUATAN MELALUI PROSES INDUKSI

Pemberian muatan sebuah objek melalui cara induksi tidak memerlukan kontak langsung terhadap objek yang akan “ di-muati”.

HUKUM COULOMB Gaya yang dilakukan oleh satu muatan titik

pada muatan titik lainnya bekerja sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut

Besarnya gaya listrik (Coulomb) di antara dua muatan titik berbanding lurus dengan hasil kali muatan-muatan itu dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak muatan-muatan itu

F12 = Gaya oleh muatan 1 pada muatan 2; F21 = Gaya oleh muatan 2 pada muatan 1 (N)

q1 ; q2 = muatan 1 dan muatan 2 (C)

r12 = jarak antara muatan 1 dan muatan 2 (m)

= vektor satuan yang mengarah dari q1 ke q2

ε0 = Epsilon nol (permitivitas ruang hampa)

ε0 = 8,854 x 10-12 C2/N.m2 Jika terdapat lebih dari dua muatan, maka gaya total dari

masing-masing gaya listrik yang berpengaruh terhadap salah satu muatan merupakan penjumlahan (resultan) vektor dari berbagai gaya yang ada.

FTotal = F12 + F21 + …

CONTOH

Diketahui 3 buah muatan masing-masing terletak pada bidang koordinat seperti pada gambar di atas. Hitunglah:

a. Gaya listrik yang dialami (yang ditimbulkan) oleh interaksi antara muatan 6 nC dan -3 nC pada koordinat masing-masing!

b. Gaya listrik pada muatan 5 nC!

MEDAN LISTRIK (ELECTRIC FIELD)

Suatu muatan menghasilkan medan listrik E di mana saja di dalam ruang, dan medan ini melakukan gaya pada muatan lain yang berada pada suatu jarak tertentu ketimbang melakukan gaya pada muatan itu sendiri.

Medan listrik dapat dikatakan ada disekitar wilayah/daerah (medan) objek bermuatan, ketika objek bermuatan lainnya masuk kedalam daerah (medan) ini akan bekerja gaya listrik pada objek tersebut.

Untuk mengetahui secara eksperimental apakah ada medan listrik di sekitar titik tertentu, kita menempatkan sebuah benda bermuatan (muatan uji)(biasanya muatan positif) di titik itu. Jika muatan uji itu mengalami sebuah gaya listrik, berarti ada medan listrik di sekitar titik tersebut.

Medan listrik E merupakan medan yang dihasilkan oleh (beberapa) muatan eksternal pada sebuah muatan uji, bukan medan yang dihasilkan oleh muatan uji itu sendiri.

Keberadaan medan listrik merupakan properti dari (muatan) sumber.

Medan listrik didefinisikan sebagai gaya listrik yang dialami oleh sebuah muatan uji q0 di titik itu dibagi dengan q0. Medan listrik sama dengan gaya listrik per satuan muatan.

Vektor E memiliki satuan SI (N/C).

q1 = muatan sumber; q0 = muatan uji. Medan listrik total yang terjadi dari lebih dari dua

muatan merupakan penjumlahan (resultan) vektor dari medan listrik masing-masing muatan.

ETotal = E12 + E21 + …

GARIS MEDAN LISTRIK

Pada setiap titik di dekat suatu muatan positif, medan listrik mengarah secara radial menjauhi muatan, dan medan listrik disekitar muatan titik negatif mengarah ke dalam muatan. Dengan kata lain garis medan listrik mengarah menuju muatan negatif.

Besarnya garis medan yang menjauhi muatan positif atau menuju muatan negatif sebanding dengan besarnya muatan

CONTOH

Diketahui 3 buah muatan masing-masing terletak pada bidang koordinat seperti pada gambar di atas. Hitunglah:

a. medan listrik pada muatan 6 nC oleh -3 nC dan medan listrik pada muatan -3 nC oleh 6 nC !

b. medana listrik pada muatan 5 nC oleh sistem!