Post on 18-Jul-2020
FISIKA DASAR
Oleh Wayan Suparta, PhD
Prodi Informatika
Pertemuan 13: IFA 103 (2 SKS)
Universitas Pembangunan Jaya
(Listrik Statik)
LISTRIK STATIK
Sub Pokok Bahasan:
1. Hukum Coulomb
2. Kapasitor
3. Energi potensial listrik
Capaian Pembelajaran: • Mampu menjelaskan Hukum Coulomb dan aplikasinya;
• Mampu menjelaskan terjadinya medan listrik, potensial listrik
dan nergi potensial listrik;
• Menguasai konsep Kapasitansi Kapasitor dan Kapasitor
Dielektrik, serta mampu menganalisis masalah kapasitansi serta
rangkaian kapasitor
DEFINISI: LISTRIK Menurut tata bahasa:
Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu,
seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan Dan penolakan gaya di antara keduanya
Secara teoritikal teknik:
Listrik merupakan salah satu bentuk energi yang tersimpan dalam bentuk magnet, muatan elektron, kimia dll. Untuk mengetahui suatu benda bersifat listrik maka kita hanya bisa mengenalnya dengan gejala yang ditimbulkan dari benda tersebut.
Dirumuskan: I = Q/t , dimana I adalah arus listrik (A), Q adalah muatan listrik (Coloumb), dan t adalah lamanya waktu (detik).
3
Medan Listrik
Sifat Muatan Listrik
Hukum Coulomb
+Q0
rr
E ˆ||4
12
0
aQ
0Q
FE
Medan listrik E didefinisikan sebagai gaya yang
bekerja pada partikel uji dibagi dengan muatan
partikel tersebut.
Maka Medan listrik
dari satu muatan
adalah
+Q
rr̂a
F
E
Medan Listrik
Potensial Listrik • Medan listrik di sekitar sebuah tongkat
bermuatan dapat dijelaskan bukan hanya oleh sebuah medan listrik E (vektor) tetapi juga oleh sebuah kuantitas skalar, yaitu potensial listrik V.
• Untuk mencari selisih potensial listrik diantara dua titik A dan B dalam sebuah medan listrik, maka kita menggerakkan sebuah muatan qo dari A ke B maka diperlukan kerja WAB untuk menggerakkan muatan tersebut
,,00 q
WV
q
WVV ABAB
AB
r
kqqdr
r
kqqdrEqdlEqW
jarakxListrikMedanrEV
VqW
o
r r roroo
o
2..
)(.
.
1. Generator Van de Graff. Gesekan antara pita karet dan
roda pemutar menyebebkan karet bermuatan listrik.
2. Butiran cat semprot dari aerosol menjadi bermuatan ketika
bergesekkan dengan mulut pipa semprot dan udara.
3. Mesin fotokopi menggunakan daya tarik muatan listrik, di
mana suatu pola muatan positif pada pelat mencitrakan
bidang hitam yang akan digandakan, akan menarik partikel
bermuatan negatif dari bubuk hitam halus yang disebut
toner.
4. Pengumpal Asap. Alat ini membersihkan partikel-partikel
abu hasil pembakaran gas, sehingga mengurangi
pencemaran udara, dan banyak lagi.
APLIKASI MUATAN LISTRIK
1. Jika sebuah kawat penghantar listrik dialiri muatan listrik sebesar 360
C dalam waktu 1 menit, maka berapa besar arus listrik dan
banyaknya elektron yang mengalir ?
2. Dalam suatu berkas elektron, terdapat 5.106 elektron per sentimeter
kubik. Misalkan energi kinetik masing-masing elektron sebesar 10
keV dan berkas berbentuk silinder dengan diameter 1 mm.
(a). berapakah kecepatan elektron?
(b). carilah arus berkas elektron?
3. Suatu muatan q1 = -2.0 μC diletakkan di titik asal koordinat dan
sebuah muatan q2 = 6.0 μC diletakkan pada (0,3) m.
a) Hitung total kuat medan listrik di titik P(4,0) m karena pengaruh
kedua muatan tersebut
b) Jika sebuah muatan q3 = 5 µC dipindahkan dari tak terhingga ke
titik P, tentukan perubahan energi potensial di titik q3
c) Hitung Usaha yang diperlukan pada soal (b)
LATIHAN 13
4. Sebuah muatan positif q1=+8nC berada pada titik asal dan
muatan kedua positif q2=+12nC berada pada sumbu x =
4m dari titik asal. Carilah medan lisriknya di sumbu x
untuk:
– P1 yang berjarak x=7m dari titik asal.
– P2 yang berjarak x=3m dari titik asal.
+ + q1=8nC q2=12nC
4 m
3 m
E di P3 ?
5. (a). Hitunglah nilai E
di P3 !
(b). Berapa besar
sudut yang
diciptakan
resultan E di P3
terhadap sumbu x
positif.
6. Berapakah besarnya total potensial
di pusat sebuah segiempat
kuadratis dari gambar dibawah ini.
Diketahui q1=+1x10-8C, q2=-2x10-
8C, q3=+3x10-8 C, q4=+2x10-8C
dan a = 1 m.
P
q3 q4
q2 q1
a
7. Perhatikan soal berikut:
8. Gambar di bawah ini memperlihatkan sebuah muatan q1
(=+1,0 x 10-6 C) 10 cm dari muatan q2 (=+2,0 x 10-6 C). Di
titik manakah pada garis yang menghubungkan kedua-dua
muatan tersebut medan listriknya sama dengan nol ?
14
r q1 q2
x
P
9. Hitunglah (a) medan listrik E di udara pada jarak 30 cm dari
sebuah muatan titik q1 = 5x10-9C, (b) gaya pada suatu muatan
q2 = 4x10-10C yang ditempatkan 30 cm dari q1, dan (c) gaya
pada muatan q3 = -4x10-10C yang ditempatkan 30 cm dari q1
(dimana q2 tidak ada).
10. Tiga muatan ditempatkan pada tiga sudut sebuah bujur sangkar
seperti pada gambar. Setiap sisi bujursangkar adalah 50 cm.
Hitunglah E pada sudut ke empat! Berapakah gaya yang
diberikan oleh muatan 6μC pada sudut yang kosong tersebut?
11. Terdapat dua buah bola kecil bermuatan, q1 = +0.12C dan q2 = -
0.05 C. Tentukan (a) medan listrik E pada titik P, (b) gaya pada
muatan -40 pC yang ditempatkan pada P, dan (c) posisi dimana
medan listrik nol (jika tidak ada muatan -40pC).
15
q1 q2 P 5 cm 5 cm
+4μC -5μC
-2μC