Kelompok 4

XII IPA I

Hukum Coulomb• I.hukum Coulomb

• Medan listrik adalah daerah yang masih dipengaruhi oleh gaya elektrostatis. Besarnya gaya elektrostatis menurut coulomb berbanding lurus dengan masing-masing muatan listrik & berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

NFc – Fe = k2

21

R

qq

K = 04

1

= 9.109 Nm2/C2

= 8,85 x 10-12 C2/Nm

Permitivitas medium

0

Contoh Soal Hukum Coulomb

• Tiga muatan titik terletak pada sumbu x; q1 = 25 nC terletak pada titik asal, q2 = -10 nC  berada pada x=2m, dan qo = 20 nC berada pada x = 3,5 m. Tentukan gaya total pada qo akibat q1 dan q2.

Penyelesaian:Ketiga muatan tersebut dapat digambarkan

sebagai berikut

F10 = k = 9×109 = 0,367 μN

F20 = k = 9×109 = - 0,799 μN

Ftotal = F10 + F20 = 0,367 μN  - 0,799 μN = - 0,432 μN

Kuat medan listrik (E)

• Adalah gaya elektrostatis yang dialami tiap 1 satuan muatan.

E = q

F

E =

qRqq

k 221.

E = k . 2R

qN/C

Karena F dan E besaran vector maka penjumlahannya harus secara vector

Arah kuat medan (E) dianggap di titik tsb.

Ep = cos222BABA EEEE

Contoh Soal Kuat Medan Listrik

• Titik ABCD merupakan titik sudut bujur sangkar yang sisinya 30 cm dititik A & B . Ada muatan 2 & -8 tentukan

• a.gaya yg ditarik titik B• b.kuat medan di tengah” AB• c.letak titik yg kuat medannya O• e.jika di c ada muatan -2 .Hitung gaya di B & Kuat

medan diperpotongan Kuat medannya.• f.jika di titik D ada muatan +8 .Hit kuat medan di

perpotongan kuat medannya.

μC μC

μC

μC

penyelesaian

• a.F = K• = 1,6 N• b.Ed =Ea + Eb = 4.106 N/C• C.Ea = Eb• x = 30 cm• d. Fb = Fba = 1,2 N• e. Es = • = 8.105 N/c

• f. Es =• = 2.105 N/c

221

R

qq

2 2

22)( EbEcEa 5

2)(2)( EdEbEcEa 6

Energi Potensial Listrik

a. Energi Potensial Listrik (Ep)

Wab = drR

qqkFdr

rb

ra

rb

ra2

1..

= - k . q . q1. 2R

drrb

ra

Wab = - k . q . q1

rb

raR

1

Wab = + k . q . q1 jouleRaRb

11

Energi potensial listrik adalah sama usaha yang dilakukan muatan jika Ra ~

• Ep = k . q . q1

R

1

Ep = k .

R

qq 1.joule

• b. Potensial listrik (V)Adalah energi potensial listrik tiap 1 satuan muatan

1q

EpV = Ep = q1.v

V = k . R

q

Wab : Epb - EpaWab : q1(Vb-Va)

Wab = waktu yang dilakukan muatan

Wab = q1 (va – vb)

Wab = usaha yang dilakukan gaya elektrostatik

Soal Energi Potensial Listrik

• Sebuah proton (muatan proton = +e = +1,6×10-19C) digerakkan menuju sebuah inti atom yang bermuatan q. Jarak pisah awal kedua partikel tersebut 2,5×10-11m dan jarak pisah akhirnya 2,0×10-11m. Apabila usaha yang diperlukan dalam proses terebut 1,44×10-17J, tentukan muatan inti

atom tersebut!

• Penyelesaian

W12 = kqoq

1,44×10-17J =(9×109 Nm2C-2) (1,6×10-19C)(q)

q = 10-18 coulomb.

Contoh Soal Potensial Listrik

• Hitung potensial listrik di titik B yang ditimbulkan oleh ketiga muatan sumber yang ada di dekat titik ini, seperti ditunjukkan pada Gambar

• penyelesaian

q1 = 5 × 10-8 C,                   q2 = -4× 10-8 C,                       q3 = 8× 10-8 C

r1 = 10 cm =10-1 m,            r2 = 20 cm = 2×10-1 m,           r3 = 10 cm =10-1 m

V =

= -63×102 volt =- 6300

IV.Garis Gaya Listrik

• Garis khayal yang akan dilalui muatan positif jika bebas bergerak oleh sebab itu garis gaya selalu keluar dari muatan dan masuk pada muatan (-). Garis gaya dapat digunakan untuk mengetahui besarnya kuat medan listrik dengan melihat kerapatan garis gaya sedangkan arah kuat medan listrik merupakan garis singgung dititik tersebut.

FA > FB

FB > FAE = 0A

N E = 0

24 R

N

E = k . 2R

q E = 2

.4

1

R

q

q

0

24 R

N

= 0

24 R

q

N = q

HUKUM GAUSS

• Jumlah netto garis gaya sama dengan besarnya muatan.

• Bidang gauss A keluar 3 3 (+)

• Bidang gauss B masuk 2 2 (-)

• Bidang gauss C keluar 4, masuk 1 3 (+)

• Bidang gauss D keluar 2, masuk 2 tidak bermuatan

• E = 0 Ec = k .

• EA = 0

• EB = k .

2cR

q

2BR

q

V0 = VA = V B

VB = k BR

q

VC = k CR

q

V.Flux Listrik

• Kerapatan garis gaya atau jumlah garis gaya dapat dinyatakan dengan flux listrik. Flux listrik adalah hasil x setara kuat medan listrik & luasan.

AE

. cosAEФ = atau Nm2/C

VI.Kapasitor

• Adalah piranti elektronika yang berfungsi sebagai penyimpan muatan yang terdiri dari dua konduktor yang jaraknya berdekatan diberi muatan sama besar & berlawanan jenisnya.

V

d

E

- -- -- -

+ ++ ++ +

E = d

V F = .1q E

E = 0

=

0.AN

( N=q )

E = 0.A

q

1.Kapasitas kapasitor (C) C =

v

q

V

q

α

Tgα = c

E = 0.A

q

d

Avq

A

q

d

v 0

0

..

.

C = Vd

AV 0..

C = d

A.0

1PF= 10 12 F K = P 000

..

kR

r = Permitivitas Relatif K = Ketetapan dielektrika

C= Fd

AkC

d

A.

.. .0

1) Susunan kapasitor

• a) Susunan kapasitor seri

• Terjadi jika muatan pada masing-masing lapasitor sama

1C

A

2C

B

3C

C

q=q1=q 2 =q3

V ad +V bd +V bc +V cd

2

2

1

1

c

q

c

q

c

q

ad

ad

3

3

c

q

....1111

321

ccccs

 

• a. Susunan Kapasitor ParalelTerjadi jika beda potensial masing-masing kapasitor sama 

2q 2C B A

3q 3C

1q 1C q AB ab=q1+q 2 +q3

C AB .V AB =C ABABAB VCVCV ... 321

C p =C ...321 CC

q 2121 :: CCq

Energi yang tersimpan pada kapasitor

• W = E = q v.W = E =

v

dvq0

.

E = v

dvcv0

.

= c

v

v0

2

2

1

2

1c

q 2

.2

1E = cv2= joule

Hukum Kekekalan Energi Listrik

• EM1 = EM2• Ep1 + Ek1 = Ep2 +

Ek2

2

12

1qv1 + m.v12 = q.v2+ m.v2

2

q . v = 2

1

2

1

m.v22 - m.v1

2

W = .Ek

Contoh Soal Hk Kekekalan Energi

• Sebuah elektron dipercepat dgan bidang potensial 100 v yg berada pd kapasitor keping sejajar . Jika jarak keping 10 cm massa elektron 9,31.10-31 Km muatan elektron

q = 1,6.10-19 C . Tent .

a. Gaya yang dialami elektron

b. Percepatan elektron

c. Kecepatan elektron menumbuk kapasitor

Penyelesaian:

• a.F = qE = q v/d = 1,6.10-16 N

b. F = m.a a = 1,6/9,1 .1015 m/s2

c. W =

Vt = 1/3 .107 m/s

Ek.

3

•Matur nuwun ….• aduuuhhhhh

aduuhhhhhhhhhh