LISTRIK STATISMengapa penggaris plastik yang digosok-gosokkan pada rambut dapat menarik kertas-kertas kecil ?Listrik Tidak MengalirUntuk dapat menjawab pertanyaan diatas kita perlu memahami tentang atom.Sobekan kertas kecil Penggarisplastik

atomZatAtomInti atomelektronProtonNeutronPartikel penyusun atom :1. Proton bermuatan positif2. Neutron tidak bermuatan3. Elektron bermuatan negatif

Susunan partikel zat padat

Teori AtomAtom terdiri dari partikel- partikel antara lain1. Proton ( + )2. Elektron ( - )3. Neutron ( o )Proton dan Neutron membentuk inti atom yang dikelilingi oleh elektronElektron dalam mengelilingi inti atom pada tingkat energi tertentusemakin jauh dari inti energi elektron semakin kecilAtom netral jika jumlah proton sama dengan jumlah elektronAtom bermuatan positif jika atom kekurangan elektronAtom bermuatan negatif jika atom kelebihan elektron

Model Atom 1. Atom Hidrogen ( H )

2. Atom Helium ( He )3. Atom Litium ( Li )Berapakah jumlah proton pada atom Helium di atas ?Berapakah jumlah elektron pada atom Helium di atas ?Apakah atom Helium di atas bermuatan listrik ?Berapakah jumlah proton pada atom Litium di atas ?Berapakah jumlah elektron pada atom Litium di atas ?Apakah atom Litium di atas bermuatan listrik ?Mengapa atom Helium di atas netral ?Mengapa atom Litium di atas netral ?KesimpulanJika demikian bila mana atom dikatakan netral?

Muatan Listrik pada atomNa+11Artinya atom Natrium memiliki 11 protonArtinya atom Clor memiliki 17 protonKarena sesuatu hal elektron pada atom Na dapat berpindah ke atom CNatrium kehilangan elektron maka Natrium kekurangan elektron dan Natrium menjadi bermuatan positif Clor menerima elektron maka Clor kelebihan elektron dan Clor menjadi bermuatan negatif Kesimpulan Bila mana sebuah atom netral dapat menjadi bermuatan listrik ?Apakah Atom Natrium netral ?Apakah Atom Clor netral ?

Interaksi antara muatan listrikMuatan sejenis bila didekatkan saling tolak menolakditolak

Interaksi antara muatan listrikditarikMuatan tidak sejenis bila didekatkan saling tarik menarik

Hukum Coulomb

Besar gaya tarik atau tolak antara muatan sebanding dengan besar muatan masing masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan.F = gaya coulomb ( N )q = muatan ( C )r = jarak ( m )k = ketetapan 9.109 Nm2/C2

Contoh Dua buah benda masing masing bermuatan listrik 3C dan 2 C yang terpisah sejauh 10 cm bila ketetapan coulomb 9.109 N m2/C2 berapakah besar gaya tarik antara kedua muatan ?F = 540 NCatatanUbah satuan satuan besaran yang ada ke dalam satuan SI C= 10 6 C cm =10 2 m

Medan ListrikRuang disekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrikBenda uji bermuatan listrik q diletakkan didekat benda bermuatan listrik Q jika benda uji mendapat gaya, maka tempat dimana benda uji berada di dalam medan listrik benda bermuatan QSemakin jauh letak benda uji dari benda bermuatan Q maka gaya pengaruhnya semakin kecil sehingga kuat medan listriknya semakin kecilQQ

Garis garis gaya listrikMedan listrik digambarkan sebagai garis -garis gaya listrik.Arah garis gaya listrik muatan positif meninggalkan muatan Arah garis gaya listrik muatan negatif menuju muatan

Pola garis gaya listrik pada dua muatan yang berdekatan

Kuat medan listrikQqrEBenda bemuatan listrik Q didekatkan benda uji bermuatan q berjarak r Besar kuat medan listrik di titik benda uji adalah gaya listrik yang ditimbulkan benda bermuatan di bagi muatan ujiE = medan listrik ( N/C )Q = muatan sumber ( C )q = muatan uji ( C )r = jarak dari benda ( m )F = Gaya ( N )

Dari Hukum Coulomb ke Hukum GaussHukum Coulomb: gaya antara dua muatan titik

Medan listrik didefinisikan sebagai

dan direpresentasikan oleh garis-garis medan.Gaya listrik dalam medan listrik:

Fluks listrik melalui bidang tegak lurusFluks listrik: perkalian dari besar medan listrik E dan luas area A, yang tegak lurus dengan medan listrik:E = EA

Bandingkan dengan fluks air yang mengalir dalam tabung:W = V1A1= V2A2Tanda negatif berarti air mangalir ke tabung, dengan konvensi

Fluks listrik, bidang dengan sudut Saat garis-garis medan membentuk sudut terhadap normal permukaan, fluks listrik yang menembus permukaan dihitung menurut:

Medan listrik E konstan di seluruh luasan A. Pertanyaan: Jika kondisi diatas tidak terpenuhi, bagaimana menghitung fluks listrik?

Review matematika: Arah permukaan didefinisikan keluar normal bidang..Perkalian dot antara dua vektor.

Fluks Listrik secara umumUntuk kasus umum, dengan melihat luasan kecil A

Secara umum, persamaan menjadi:

Integral luasan berarti integral harus dievaluasi ke seluruh luasan yang ditanyakanSecara umum, nilai fluks listrik bergantung pada pola medan listrik pada permukaanUntuk luasan tertutup, arah normal permukaan keluar bidang.Satuan medan listrik adalah N.m2/CReview matematika: Integral meliputi luasan.

Contoh 1: fluks listrik meliputi kubus dengan medan listrik seragamGaris-garis medan melewati dua permukaan secara tegak lurus dan sejajar terhadap keempat permukaanSisi 1, E = -El 2Sisi 2, E = El 2Untuk sisi-sisi kubus lain, E = 0Dengan demikian nilai dari total = 0

Contoh 2: fluks listrik melewati permukaan bola bermuatan di pusat bola Dari Hukum Coulomb ke Hukum GaussSebuah titik muatan positif q ditempatkan pada pusat bola dengan jejari rMenurut hukum Coulomb, besar medan listrik di setiap tempat pada permukaan bola adalah

Arah garis-garis medan tegak lurus terhadap permukaan kulit bola di setiap titik, sehingga

Kombinasi dua persamaan di atas, diperolehIngat:

Permukaan Gaussian dan Hukum GaussLuasan tertutup dari berbagai bentuk dapat melingkupi muatanHanya S1 yang sferisFluks meliputi seluruh permukaan (S2 dan S3) adalah sama Permukaan-permukaan ini disebut permukaan GaussianHukum Gauss (Karl Friedrich Gauss, 1777 1855):Fluks bersih yang menembus sembarang luasan tertutup di yang melingkupi muatan q diberikan oleh q/o dan tidak bergantung pada bentuk luasan

Fluks listrik bersih yang menembusi luasan tertutup tanpa muatan adalah nolKarena medan listrik oleh beberapa muatan merupakan jumlahan vektor dari masing-masing medan listrik yang diproduksi oleh masing-masing muatan, fluks menjadi

Hukum Gauss RangkumanHukum Gauss menyatakan

qin adalah muatan bersih di dalam permukaan GaussianE merepresentasikan medan listrik pada setiap titik di permukaanE adalah medan listrik total pada titik dalam ruangMeskipun hukum Gauss secara teori bisa diselesaikan untuk menghitung E untuk sembarang konfigurasi muatan, namun secara prakteknya dibatasi pada kondisi simetri sistem

*