Hukum Gauss

•Konsep fluks listrik

•Hukum Gauss

•Fluks listrik pada konduktor

1

Fluks Listrik (1)

Magnitu.

Konsep yang sama dengan medan gravitasi.

Bila suatu muatan memasuki daerah medan listrik maka muatan tersebut akan mendapatkan gaya listrik.

Besarnya medan listrik, E (N/C) pada suatu titik sama dengan gaya listrik yang bekerja pada muatan dibagi besarnya muatan.

2

Medan Listrik (2)

3

Pada setiap titik P, medan listrik yang disebabkan oleh muatan q menjauhi

pusat muatan.

Medan Listrik (3)

4

Medan yang dihasilkan oleh muatan positif akan menjauh dari pusat muatannya.C

Medan yang dihasilkan oleh muatan negatif akan mendekati pusat muatannya.

Medan listrik merupakan besaran vektor.

Perhitungan Medan Listrik (1)

• Jadi konsep medan listrik dapat didiskripsikan menjadi dua, yaitu

i) Muatan yang terdistribusi akan dapat menjadi sumber medan listrik.

ii) Medan listrik akan menghasilkan gaya listrik pada muatan yang ada pada medan tersebut.

• Dari kedua konsep diatas maka analisis perhitungannya mempunyai dua tahap :

i. Menghitung medan listrik yang dihasilkan oleh muatan yang terdistribusi

ii. Mendapatkan efek medan listrik dalam bentuk gaya dan gerak.

• Perhitungan medan listrit menganut prinsip superposisi.

5

Perhitungan Medan Listrik (1)

6

Solution :Electric filed at the point P is :

Perhitungan Medan Listrik (2)

7

As a vector E1 and E2 :E1 has only a y component.E2 x component :

y component :

We can express :

The resultan is :

E = 2,7 x 10-5 N/C 66o

Medan Listrik dari Muatan Terdistribusi Kontinu (1)

• Biasanya jarak antar muatan dalam suatu grup muatan lebih pendek dari jarak grup muatan pada suatu titik.

• Muatan kontinu pada konduktor yang dialiri arus listrik.

8

Suata titik P yang terletak pada jarak ,r dari muatan kontinu, mempunyai medan listrik akibat satu elemen muatan listrik :

Medan listrik pada titik P akibat semua elemen muatan listrik :

Medan Listrik dari Muatan Terdistribusi Kontinu (2)

• Karena distribusi muatannya kontinu maka medan listrik di titik P :

9

Medan Listrik dari Muatan Terdistribusi Kontinu (3)

10

11

Medan Listrik dari Muatan Terdistribusi Kontinu (4)

12

Muatan sepanjang penghantar pada sumbu y :

Jarak segmen konduktor ke titik P, r :

Sehingga magnitud medan :

Representasi medan listrik ke sumbu x dan y :

Dengan :

Medan Listrik dari Muatan Terdistribusi Kontinu (5)

13

Sehingga dapat diperoleh:

Maka magnitud medan listrik total:

Dalam bentuk vektor :

Garis Medan Listrik (1)

• Medan listrik adalah sesuatu yang tidak tampak, namun dapat dirasakan.

• Garis medan listrik digunakan untuk memvisualisasikan medan listrik dan membuatnya nampak nyata.

• Michael Faraday pertama kali memperkenal-

kan garis medan listrik.

14

Garis Medan Listrik (2)

• Vektor medan listrik, E dinyatakan sebagai tangen dari garis medan listrik pada suatu titik.

• Kekuatan medan listrik dinyatakan dengan kerapatan garis medan listrik yang menembus bidang secara tegak lurus.

15

Garis Medan Listrik (3)

• Garis medan listrik pada muatan positif, menjauhi pusat muatan.

16

• Garis medan listrik pada muatan negatif, mendekati pusat muatan.

• Medan listrik pada minyak di sekitar kondutor bermuatan listrik.

Garis Medan Listrik (4)

• Interaksi garis medan listrik antara muatan listrik positif dan negatif.

• Jumlah garis medan listrik yang meninggal muatan positif = jumlah garis yang menuju muatan negatif.

17

• Garis medan listrik yang terbentuk oleh tumpahan minyak diantara muatan positif dan negatif.

Garis Medan Listrik (5)

• Interaksi garis medan listrik antara dua muatan listrik positif.

• Dari titik A, B, C urutan besarnya medan listrik adalah ?

18

• Garis medan listrik yang terbentuk oleh tumpahan minyak diantara dua muatan positif.

Dipole Listrik (1)

• Dipole listrik adalah sepasang titik muatan yang mempunyai magnitud dan muatan berlawanan yang dipisahkan pada suatu jarak tertentu.

• Contoh : molekul-molekul, antena TV.

19

Dipole Listrik (2)

• Molekul air :

– merupakan dipole listrik yang bermuatan netral.

– Ikatan kimia dalam molekul ini menyebabkan muatan negatif oksigen dan muatan positif hidrogen terpisah pada jarak 4 x 10-11 m.

– Air merupakan pelarut yang baik, yang berperan besar dalam kehidupan manusia (biochemical) .

– Jika air bukan dipole listrik, maka air bukan pelarut yang baik kita sangat tergantung pada dipole listrik.

20

Dipole Listrik (3)

21

Gerakan Partikel bermuatan pada Medan Listrik Uniform

22

• Jika muatan listrik q dengan massa m diletakkan pada ruangan yang mempunyai medan listrik E, maka dihasilkan gaya listrik.

• Sesuai kaidah Newton :

• Akselerasi muatannya :

• Medan listrik uniform adalah ruangan yang mempunyai magnitud dan arah medan listrik yang konstan a konstan

• Jika partikel bermuatan positif maka akselerasi searah medan listrik.

• Jika partikel bermuatan negatif maka akselerasi berlawanan arah dengan arah medan listrik.

Aplikasi : Tabung Sinar Katoda (CRT)

23

• Berkas sinar elektron dihasilkan oleh elektron gun.

• Bila tidak dipengaruhi medan listrik maka berkas sinar elektron akan dipancarkan lurus dan menabrak layar yang terbuat dari material yang dilapisi lapiran yang dapat memendarkan cahaya.

• Aplikasi CRT : osiloskop, radar, televisi, monitor komputer.

• CRT adalah tabung vakum yang didalamnya berkas sinar elektron dipancarkan dan dibelokkan dengan pengaruh medan listrik.