MUATAN LISTRIK dan HUKUM COULOMB

MUATAN LISTRIK dan

HUKUM COULOMB

By : Muslimin, ST.

Pokok Bahasan :

1. Muatan Listrik2. Konduktor dan Isolator3. Hukum Coulomb

1. Muatan Listrik

Apa itu muatan listrik?

Sejarah muatan listrik

Percobaan - percobaan

Hubungan muatan listrik

Dasar / konsep muatan listrik

Konsep muatan listrik elektron (sedikit )

1

2

3

4

5

End the show ?

Apa itu muatan listrik?

• Suatu benda dikatakan bermuatan listrik jika dia memiliki ketidakseimbangan muatan di dalamnya

• Sehingga muatan adalah muatan dasar atau kandungan dasar yang dimiliki setiap benda.

Sejarah muatan listrik

• Awalnya seorang ilmuwan yunani kuno bernama thales of miletus melakukan sebuah percobaan dengan menggosok-gosokan batu ambar (karet dari getah pohon yang dikeraskan) ke kain wol dan didekatkan ke bulu ayam

• Bulu ayam tersebut menempel atau tertarik ke batu ambar tersebut

• Lalu muncullah kata listrik yang berasal dari kata elektron batu ambar (menurut bahasa yunani)

Sejarah muatan listrik

• Setelah itu bulu ayam terlepas• Ini berarti bersifat sementara muatannya• Nah ini yang dinamakan listrik statis yang

berhubungan dengan perbedaan muatan listrik pada benda

Konsep muatan listrik

• Pada setiap benda selalu ada muatan positif dan negatif yang sama banyaknya sehingga netral

• Bila muatan positifnya tinggi benda tersebut bermuatan

• Benda bermuatan disebabkan oleh kelebihan/ kehilangan elektron

• Salah satu cara agar benda bermuatan yaitu dengan cara digosok

• Pengaruh plastik pada gosokan menjadi negatif, sedangkan kaca positif(plastik kaca )

- +

Penerapan

Hubungan benda bermuatan listrik

Bermuatan dg tidak bermuatan

• Akan saling tertariksebab benda tersebut terpolarisasi

• Terpolarisasi adalah penyusunan letak elektron pada benda netral ketika benda netral didekatkan ke benda bermuatan

Bermuatan dengan bermuatan

Benda 1 Benda 2 hubungan

Tolak menolak

Tolak menolak

Tarik menarik

--

++

+-

Hubungan benda bermuatan listrik

Bermuatan dg tidak bermuatan

- -- -

- -- -

Ingat muatannya tersebar rata (tidak mengumpul) karena negatif dan negatif bertolakan

-

+

-

+

-

+

-

+

+++

---

Terpolarisasi

Bermuatan dengan bermuatan

--

++

+-

Hubungan benda bermuatan listrik

Percobaan

Sisir plastik

- - --

+

+

--

Terpolarisasi

Konsep elektron

• Seperti yang sudah di jelaskan tadi ,muatan bergantung pada perpindahan elektron

• Ketika digosokkan ,kita menambah energi sehingga elektron bisa bergerak ke orbital yang lebih tinggi hingga lepas

++

+n

n

n

-

-

-

- -

-

Mesin fotokopi (xerographic copier)

- - - - - - - - - - - - - - - - -- --- --

+ + + + + + + + + + + + + + + + +

Kawat korona

Fotokonduktor

Logam

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + +- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Cahaya yang dipantulkan dari dokument

Berubah menjadi konduktorLalu mengalir

+ + + + + + + + + + +- - - - - - - - - --

+ + + + + + + + + + +- - - - - - - - - --+

+

++

+

++ +

++

++

+

Toner

+ + + + + + + + + + +- - - - - - - - - --

+ + ++ + ++ + ++ +

+ + + + + + + + + + +- - - - - - - - - --

+ + ++ + ++ + ++ +

Kertas

+ + + + + + + + + + +- - - - - - - - - --

+ + ++ + ++ + +

+ +- ---

--

Pemanas

+ + ++ + ++ + ++ +

2. Konduktor dan Isolator

Bahan-bahan perak, tembaga, dan aluminium yang dapat dialiri arus listrik atau mudah menghantarkan arus listrik disebut konduktor listrik, sedangkan bahan-bahan karet dan plastik yang tidak dapat dialiri arus listrik atau sukar menghantarkan arus listrik disebut isolator listrik.

Beberapa bahan, seperti germanium dan silikon dapat bertingkah laku kadang-

kadang sebagai konduktor dan kadang-kadang sebagai isolator. Bahan-bahan seperti ini disebut semikonduktor.

3. Hukum Coulomb

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

Gaya interaksi bekerja pada garis penghubung antara kedua benda bermuatan tersebut. Gaya interaksi tarik-menarik, bila mutan berbeda tanda; dan tolak-menolak bila bertanda sama.

Peristiwa di atas dikenal dengan Hukum Coulomb.

Sebuah benda titik bermuatan q1 berada pada vektor posisi , dan benda bermuatan q2 ada pada

vektor posisi . Vektor posisi q1 relatif

terhadap q2 adalah

Vektor satuan pada arah dituliskan

Secara kuantitatif gaya pada q1 yang disebabkan oleh q2 dapat dituliskan sbb :

2112 rrr

12

12

12

1212ˆ r

r

r

rr

12212

21

012 ˆ

4

1r

r

qqF

1r

2r

q1

x

q2

y

1r

2r

12r12F

12r

12F

Gaya oleh beberapa buah muatan

Gb.1.3 (a)Vektor posisi qi,q2,q3 dan q4 (b)Posisi relatif q1 terhadap q2,q3 dan q4

Bila q1, q2, q3 dan q4 terpasang kuat pada posisi masing-masing, gaya resultan yang bekerja pada q1 oleh karena q2, q3 dan q4 adalah

gaya antara q1 dan q2, gaya antara q1 dan q3, dsb.

Jadi gaya pada q1 oleh beberapa muatan adalah superposisi gaya interaksi antara q1 dengan masing-masing muatan.

q2

q1q3

q4

q1

q4

q3

q2

13r

14r

12r

3r

4r

1r 2r

1413121 FFFF

13F

12F

1. Kita mempunyai 2 buah benda titik bermuatan. Yang satu terletak pada koordinat (2,0) dengan muatan q1 = 10 C, dan yang lain terletak pada koordinat (5,4) dengan muatan q2 = -5 C. Tentukan vektor gaya yang bekerja pada muatan q2 karena gaya Coulomb oleh q1. Posisi koordinat dinyatakan dalam meter.

TUGAS :

2. Empat buah muatan terpasang masing-masing pada koordinat (0,3), (1,4), (4,0), dan (0,-3). Harga masing-masing muatan adalah q1 = -2 C, q2 = 1 C, q3 = 3 C, dan q4 = -1 C. Hitung resultan gaya pada q3. Posisi muatan dinyatakan dalam meter.

3. Tiga muatan titik ditempatkan pada sumbu x seperti pada gambar. Tentukan gaya total pada muatan -5μC yang disebabkan oleh dua muatan lain!

4. Diketahui muatan-muatan tampak seperti pada gambar dibawah ini. Tentukan gaya pada muatan +4μC akibat dua muatan lainnya.

-5μC+3μC +8μC

30 cm20 cm

+3μC+2μC

+4μC

20 cm 20 cm

60o60o