TUGAS MAKALAH FISIKA TEKNIK

Disusun oleh :

Didi Kurniawan

111041023

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND

YOGYAKARTA

2012

2

LISTRIK DINAMIS

Elektron yang bergerak dapat dimanfaatkan untuk keperluan hidup

manusia, di antaranya untuk penerangan. Makin banyak elektron yang melewati

filamen lampu pijar, makin terang cahaya yang dihasilkan. Saat ini gerak elektron

tidak hanya dimanfaatkan untuk penerangan. Fenomena gerakan elektron itu akan

kamu pelajari pada bab ini. Pada bab ini kamu akan mempelajari halhal yang

berkaitan dengan listrik dinamis dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

Listrik statis dan listrik dinamis sama-sama mempelajari tentang muatan-

muatan listrik pada suatu benda. Hanya bedanya pada listrik statis khusus

mempelajari tentang muatan-muatan listrik dalam keadaan diam pada suatu

benda. Adapun, pada listrik dinamis khusus mempelajari tentang muatan-muatan

listrik (elektron) yang bergerak melalui penghantar.

A. Arus Listrik

1. Pengertian Arus Listrik dan Beda Potensial

Dua benda atau dua tempat yang muatan listriknya berbeda dapat

menimbulkan arus listrik. Benda atau tempat yang muatan listrik positifnya lebih

banyak dikatakan mempunyai potensial lebih tinggi. Adapun, benda atau tempat

yang muatan listrik negatifnya lebih banyak dikatakan mempunyai potensial lebih

rendah. Dua tempat yang mempunyai beda potensial dapat menyebabkan

terjadinya arus listrik. Syaratnya, kedua tempat itu dihubungkan dengan suatu

penghantar. Dalam kehidupan sehari-hari, beda potensial sering dinyatakan

sebagai tegangan. Seperti pada gambar 1.

Gambar 1 Dua Tempat Beda Potensial

3

Pada Gambar 1, A dikatakan lebih positif atau berpotensial lebih tinggi

daripada B. Arus listrik yang terjadi berasal dari A menuju B. Arus listrik terjadi

karena adanya usaha penyeimbangan potensial antara A dan B. Dengan demikian

dapat dikatakan, arus listrik seakan- akan berupa arus muatan positif. Arah arus

listrik berasal dari tempat berpotensial tinggi ke tempat yang berpotensial lebih

rendah.

Pada kenyataannya muatan listrik yang dapat berpindah bukan muatan

positif, melainkan muatan negatif atau elektron. Karena itu, berdasarkan Gambar

1 yang terjadi sebenarnya adalah terjadinya aliran elektron dari tempat

berpotensial lebih rendah ke tempat yang berpotensial lebih tinggi. Jadi

berdasarkan uraian di atas, arus listrik terjadi jika ada perpindahan elektron.

Kedua benda bermuatan (Gambar 1), jika dihubungkan melalui kabel akan

menghasilkan arus listrik yang besarnya dapat ditulis dalam rumus:

Dimana : I = kuat arus (ampere / A)

Q = besar muatan listrik (coulomb / C)

t = waktu (second / s)

Berdasarkan uraian tersebut, arus listrik dapat didefinisikan sebagai

banyaknya elektron yang berpindah dalam waktu tertentu. Perbedaan potensial

akan mengakibatkan perpindahan elektron. Banyaknya energi listrik yang

diperlukan untuk mengalirkan setiap muatan listrik dari ujung-ujung penghantar

disebut beda potensial listrik atau tegangan listrik. Hubungan antara energi listrik,

muatan listrik, dan beda potensial listrik secara matematik dirumuskan:

Dimana : V = beda potensial (volt / V)

W = Energi listrik (Joule/ J)

Q = besar muatan listrik (coulomb / C)

4

Rapat Arus

Rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm2 luas penampang kawat

Rumus-rumus dibawah ini untuk menghitung besarnya rapat arus, kuat arus dan

penampang kawat.

Dimana : S = Rapat arus [ A/mm²]

I = Kuat arus [ Amp]

q = luas penampang kawat [ mm²]

B. Hukum Ohm.

Arus listrik dapat mengalir pada rangkaian listrik apabila dalam rangkaian

itu terdapat beda potensial dan rangkaiannya tertutup. Hubungan antara kuat arus

listrik dengan beda potensial listrik pertama kali diteliti oleh ahli Fisika dari

Jerman bernama Georg Simon Ohm (1789–1854). Hasil penelitiannya dikenal

dengan nama Hukum Ohm.

Hukum ohm pada mulanya tertdiri dari dua bagian . Bagian pertamanya

hanya merumuskan persamaan hambatan V = IR . Persamaan ini sering dipakai

sebagai rujukan Hukum Ohm. Akan tetapi, Ohm juga menyatakan bahwa R

adalah sebuah konstanta yang independen terhadap V dan I. Bagian terakhir dari

hukum ini tidak sepenuhnya benar.

Hukum tersebut dapat diterapkan pada resistor apapun, dimana V adalah

beda potensial antara kedua ujung resistor tersebut, I adalah arus yang melewati

resistor tersebut, dan R adalah hambatan resistor pada kondisi-kondisi tersebut.

Sebagian besar konduktor logam taat pada Hukum Ohm, namun ada beberapa alat

penting tidak taat. Radio transistor atau kalkulator mengandung beberapa piranti

seperti transistor dan diode, yang tidak taat pada hukum Ohm. Lampu pijar

5

memiliki hambatan yang bergantung pada tegangan dan tidak taat pada hukum

Ohm.

Kabel yang digunakan untuk menghubungkan alat-alat listrik memiliki

hambatan yang kecil. Satu meter kabel yang khas (typical) digunakan pada

laboratorium fisika biasanya memiliki hambatan sekitar 0,03 Ω . Kabel yang

digunakan untuk sambungan listrik pada rumah tangga, biasanya memiliki

hambatan yang kecil yakni 0,004 Ω pada setiap meternya. Karena kabel memiliki

hambatan kecil, maka sepanjang kabel tersebut hampir tidak ada penurunan

potensial. Untuk menghasilkan beda potensial, memerlukan resistansi yang besar.

Resistor adalah piranti yang disusun untuk mendapatkan hambatan yang

dikehendaki. Resistor dibuat dari kawat tipis dan panjang; grafit; atau

semikonduktor.

Selain itu suatu penghantar juga mempunyai nilai resistansi (hambatan),

resistensi pada penghantar sebanding dengan panjang kawat ( L), sebanding

dengan hambat jenis kawat (ρ), dan berbanding terbalik dengn luas penampang

(A). Secara sistematis dapat dituliskan:

Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai resistance, karena tahanan suatu

jenis material sangat tergantung pada :

• panjang tahanan

• luas penampang konduktor.

• jenis konduktor

• temperatur.

Tahanan dan daya hantar.

Tahanan difinisikan sebagai berikut:

1 (satu Ohm / Ω) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya

1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0º C.

6

Daya hantar didifinisikan sebagai berikut :

Kemampuan penghantar arus atau daya hantar arus sedangkan penyekat

atau isolasi adalah suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali

sehingga tidak mempunyai daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti

sangat sulit dialiri arus listrik.

Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar

arus.

Dimana : R = Tahanan kawat listrik [ Ω/ohm]

G = Daya hantar arus [Y/mho]

Tahanan pengahantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas

penampangnya.

Tahanan Ohm (Resistansi) didalam Rangkaian Arus Bolak-Balik.

Jika sebuah tahanan Ohm ”R” (resistansi) dipasangkan pada generator G

yang mengeluarkan tegangan bolak-balik sebesar :

e = Em. Sinωt

C. Hukum-hukum Kirchhoff

Dengan menggunakan hukum Ohm kita dapat menemukan besarnya arus

yang mengalir pada suatu rangkaian gabungan seri-paralel. Meskipun demikian,

kadang-kadang kita menjumpai rangkaian yang sulit untuk dianalisis. Sebagai

suatu contoh, kita tidak dapat menemukan aliran arus pada setiap bagian

rangkaian sederhana dengan kombinasi hambatan seri dan paralel.

Menghadapi rangkaian yang sulit seperti ini, kita menggunakan hukum-

hukum yang ditemukan oleh G. R. Kirchhoff (1824-1887) pada pertengahan abad

19. Terdapat dua hukum Kirchooff, dan hukum-hukum ini adalah aplikasi

sederhana yang baik sekali dari hukum-hukum kekekalan muatan dan energi.

Hukum pertama Kirchhoff atau hukum persambungan (junction rule) didasarkan

7

atas hukum kekekalan muatan, dan kita telah menggunakannya pada kaidah untuk

hambatan-hambatan paralel. Hukum pertama Kirchhoff berbunyi:

“Pada setiap titik persambungan, jumlah seluruh arus yang

masuk persambungan harus sama dengan jumlah seluruh arus

yang meninggalkan persambungan.”

Pada titik persambungan dalam Gambar di atas, berlaku:

i1 + i2 = i3 + i4 + i5

Hukum persambungan Kirchhoff didasarkan atas kekekalan muatan.

Muatan-muatan yang masuk persambungan harus sama dengan yang

meninggalkan – tidak ada muatan yang hilang. Hukum II Kirchhoff atau kaedah

loop (loop rule) didasarkan atas kekekalan energi, dan berbunyi :

“ Jumlah aljabar GGL (E) dengan penurunan potensial (I R) dalam

rangkaian tertutup sama dengan nol.”

Atau dapat dituliskan sebagai berikut:

ΣE + ΣIR=0

8

LISTRIK STATIS

Listrik statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang berada dalam

keadaan diam (statis). Listrik statis dapat menjelaskan bagaimana sebuah

penggaris yang telah digosok-gosokkan ke rambut dapat menarik potongan-

potongan kecil kertas. Gejala tarik menarik antara dua buah benda seperti

penggaris plastik dan potongan kecil kertas dapat dijelaskan menggunakan konsep

muatan listrik.

Berdasarkan konsep muatan listrik, ada dua macam muatan listrik, yaitu

muatan positif dan muatan negatif. Muatan listrik timbul karena adanya elektron

yang dapat berpindah dari satu benda ke benda yang lain. Benda yang kekurangan

elektron dikatakan bermuatan positif, sedangkan benda yang kelebihan elektron

dikatakan bermuatan negatif. Elektron merupakan muatan dasar yang menentukan

sifat listrik suatu benda.

Dua buah benda yang memiliki muatan sejenis akan saling tolak menolak

ketika didekatkan satu sama lain. Adapun dua buah benda dengan muatan yang

berbeda (tidak sejenis) akan saling tarik menarik saat didekatkan satu sama lain.

Tarik menarik atau tolak menolak antara dua buah benda bermuatan listrik adalah

bentuk dari gaya listrik yang dikenal juga sebagai gaya coulomb.

A. Susunan Atom

Thales Militus, seorang ilmuwan Yunani, menemukan gejala listrik yang

diperoleh dengan menggosok batu ambar, yang dalam bahasa Yunani disebut

elektron. Setelah digosok ternyata batu ambar tersebut dapat menarik benda-benda

kecil yang berada di dekatnya. Sifat seperti ini dalam ilmu listrik disebut

elektrifikasi. Listrik yang terjadi pada batu ambar yang digosok disebut listrik

statis yaitu listrik yang tidak mengalir.

9

Teori Atom

Suatu zat terdiri atas partikel-partikel kecil yang disebut atom. Atom

berasal dari kata atomos, yang artinya tidak dapat dibagi-bagi lagi. Tetapi, dalam

perkembangannya ternyata atom ini masih dapat diuraikan lagi.

Gambar atom

Atom terdiri atas dua bagian, yaitu inti atom dan kulit atom. Inti atom

bermuatan positif, sedangkan kulit atom terdiri atas partikel-partikel bermuatan

negatif yang disebut elektron.

Inti atom tersusun dari dua macam partikel, yaitu proton yang bermuatan

positif dan netron yang tidak bermuatan(netral). Suatu atom dikatakan netral

apabila di dalam intinya terdapat muatan positif(proton) yang jumlahnya sama

dengan muatan negatif (elektron) pada kulitnya.

Suatu atom dikatakan bermuatan positif apabila jumlah muatan

positif(proton) pada inti lebih banyak daripada muatan negatif(elektron) pada kulit

atom yang mengelilinginya. Suatu atom dikatakan bermuatan negatif apabila

jumlah muatan positif(proton) pada inti lebih sedikit daripada jumlah muatan

negatif(elektron) pada kulit atom.

Gambar muatan atom

10

Atom yang paling sederhana adalah atom hidrogen yang hanya tersusun

atas 1 proton dan 1 elektron. Karena jumlah proton dan elektronnya sama, maka

atom hidrogen dikatakan sebagai atom netral.

Atom helium terdiri atas 2 proton, 2 netron dan 2 elektron. Karena jumlah

proton dan jumlah elektronnya sama, maka atom helium juga dikatakan sebagai

atom netral.

Gambar jenis atom

11

Muatan Listrik

Sejarah kelistrikan diawali dengan diamatinya bahan ambar atau resin

yang dalam bahasa Yunani berarti elektron, yang mana apabila bahan tersebut

digosok dengan kulit binatang berbulu akan dapat menarik benda–benda halus

yang ringan yang setelah menempel padanya lalu ditolaknya. Sifat demikian

ternyata tertularkan pada benda lain yang disinggungkan atau yang ditempelkan

padanya, yang oleh karenanya benda itu lalu dikatakan bermuatan “keambaran”

atau resinious. Hal yang sama ternyata terjadi pula pada kaca yang digosok

dengan kain sutera, yang penularannya menjadikan benda lain yang ditempelkan

padanya bermuatan “kekacaan” atau vitrious. Pada tahun 1733, Francois du Fay

menemukan kenyataan bahwa di alam hanya ada dua jenis muatan saja, yaitu

muatan resinious dan vitrious, dan dua benda yang muatannya sama akan tolak–

menolak dan sebaliknya dua benda akan tarik–menarik jika muatannya berbeda.

Kemudian Benyamin Franklin (1706–1790) menemukan kenyataan bahwa dua

jenis muatan resinious dan vitrious itu kalau digabungkan akan saling meniadakan

seperti halnya dengan bilangan positif dan negatif. Sejak itu muatan resinious

disebut muatan listrik negatif dan vitrious disebut dengan muatan listrik positif.

Melanjutkan percobaan Michelson dan Carlisle tentang elektrolisa, Michael

Faraday (1791–1867) pada tahun 1883 mengemukakan terkuantisasinya muatan

listrik menjadi unit–unit muatan, yang kemudian oleh Stoney pada tahun 1874,

yang diperkuat oleh J.J. Thomson pada tahun 1897, dihipotesiskan adanya zarah

pembawa unit muatan listrik yang lalu dinamakan elekron. Sebagai resin, elektron

dikatakan menghasilkan muatan listrik negatif maka elektronpun akan bermuatan

listrik negatif.

Benda bermuatan listrik ialah benda yang mempunyai kelebihan sejumlah

elektron atau proton. Benda yang kelebihan sejumlah elektron akan bermuatan

negatip dan yang kelebihan sejumlah proton dikatakan bermuatan positip.

Sekelompok partikel bermuatan, misalnya atom-atom, atau elektron-elektron,

selalu menempati suatu volume tertentu. Jika ukuran volume yang ditempati

partikel-partikel bermuatan tersebut sedemikian kecilnya di bandingkan dengan

jarak-jarak lain dalam persoalan yang dibicarakan, maka partikel bermuatan

12

tersebut dikatakan muatan titik. Dalam literatur -biasa digunakan huryf q atau Q

untuk menyatakan jumlah kelebihan muatan positip atau negatip pada suatu

benda. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap muatan Q besar atau kecil,

positip atau negatip adalah merupakan kelipatan dari: e =1,602 X 1O-19C

Di sini e adalah muatan untuk satu elektron dan Coulomb (C) adalah

satuan muatan listrik.

Muatan dan Partikel

Ada tiga macam partikel yaitu proton, neutron, dan elektron dengan sifat

sebagai berikut :

1. Proton (p), +q = 1,6 x 10-19 C, m = 1,67 x 10-27 kg

2. Neutron (n), q = 0 , m = 1,67 x 10-27 kg

3. Elektron (e), -q = 1,6 x 10-19C, m = 9,11 x 10 -31kg

Atom-atom ini dibuat dari sebuah inti (nucleus)bermuatan positif yang

rapat dan dikelilingi awan elektron. Didalam inti atom terdapat gaya tarik yang

kuat yang mengikat proton dan neutron bersama-sama membentuk inti atom

tersebut, gaya ini disebut gaya nuklir.

Gaya Coulomb

Gaya coulomb atau gaya listrik yang timbul antara benda-benda yang

bermuatan listrik dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu sebanding besar muatan

listrik dari tiap-tiap benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara

benda-benda bermuatan listrik tersebut.

Gaya coulomb antara dua benda bermuatan listrik

13

Jika benda A memiliki muatan q1 dan benda B memiliki muatan q2 dan

benda A dan benda B berjarak r satu sama lain, gaya listrik yang timbul di antara

kedua muatan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut

Dimana : F = gaya listrik atau gaya coulomb (Newton)

k = konstanta (9 x 109 N m2 C–2)

q1q2 = muatan masing masing partikel (coulomb)

F = Gaya tarik / tolak antara partikel bermuatan (N)

konstanta k juga dapat ditulis dalam bentuk :

dengan ε0 adalah permitivitas ruang hampa yang besarnya 8,85 x 10–12

C2

N–1

m–2

Gaya listrik merupakan besaran vektor sehingga operasi penjumlahan

antara dua gaya atau lebih harus menggunakan konsep vektor, yaitu sesuai dengan

arah dari masing-masing gaya. Secara umum, penjumlahan vektor atau resultan

dari dua gaya listrik F1 dan F2 adalah sebagai berikut.

1. untuk dua gaya yang searah maka resultan gaya sama dengan penjumlahan

dari kedua gaya tersebut. Adapun, untuk dua gaya yang saling berlawanan,

resultan gaya sama dengan selisih dari kedua gaya

R = F1 + F2 dan R = F1 – F2

2. untuk dua gaya yang saling tegak lurus, besar resultan gayanya adalah

R=√

14

3. untuk dua gaya yang membentuk sudut θ satu sama lain, resultan gayanya

dituliskan sebagai berikut

√

Untuk penjumlahan lebih dari dua gaya, perhitungannya dapat

menggunakan metode analitis.

Medan Listrik

Sebuah muatan listrik dikatakan memiliki medan listrik di sekitarnya.

Medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih

mengalami gaya listrik. Jika muatan lain berada di dalam medan listrik dari

sebuah benda bermuatan listrik, muatan tersebut akan mengalami gaya listrik

berupa gaya tarik atau gaya tolak.

Arah medan listrik dari suatu benda bermuatan listrik dapat digambarkan

menggunakan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif memiliki garis gaya

listrik dengan arah keluar dari muatan tersebut. Adapun, sebuah muatan negatif

memiliki garis gaya listrik dengan arah masuk ke muatan tersebut.

Adanya medan gaya listrik digambarkan oleh Garis Medan Listrik (Lines

of Force) yang mempunyai sifat:

1. Garis Medan listrik keluar dari muatan positif menuju ke muatan negatif

2. Garis medan listrik antara dua muatan tidak pernah berpotongan

3. Jika medan listrik di daerah itu kuat, maka garis medan listriknya rapat

dan sebaliknya.

Medan ada dua macam yaitu :

- Medan Skalar, misalnya temperatur, potensial dan ketinggian

- Medan vektor, misalnya medan listrik dan medan magnet

Garis-garis Medan Listrik

- Memvisualisasikan pola-pola medan listrik adalah dengan menggambarkan garis

garis-garis dalam arah medan listrik listrik.

15

- Vector medan listrik di sebuah titik titik, , tangensial tangensial terhadap garis

garis-garis medan listrik listrik.

- Jumlah garis garis-garis per satuan luas permukaan yang tegak lurus garis garis-

garis medan listrik listrik, , sebanding dengan medan listrik di daerah tersebut.

Garis Gaya Medan Listrik

Garis gaya medan listrik bukanlah besaran nyata melainkan suatu abstraksi

atau angan–angan atau gambaran yang menyatakan arah medan listrik di berbagai

tempat di dalam ruang bermedan listrik, yakni yang polanya menyatakan

distribusi arah medan listrik .Arah medan listrik setempat, yaitu pada arah garis

gaya di tempat itu, sudah tentu menyinggung garis gaya ditempat tersebut. Pada

hakikatnya memang setiap titik pasti dilalui suatu garis gaya, sehingga garis–garis

gaya akan memenuhi seluruh ruangan. Tetapi seandainya semua garis gaya kita

gambarkan, maka sistem pola garis dari gaya itu tidak akan tampak.

Oleh sebab itu banyak garis gaya yang dilukis harus dibatasi, misalnya

sebanyak muatan yang memancarkannya; artinya, banyak garis gaya yang

digambarkan, yang memancar dari titik muatan listrik q adalah juga sebanya q

saja, agar pola sistem garis gaya itu tampak dan memiliki makna, yang kecuali

menyatakan distribusi arah medan listrik juga memperlihatkan distribusi kuat

medan listrik dimana yang bagian garis gayanya rapat, medan listriknya juga

rapat. Untuk medan listrik oleh titik muatan q, menurut hukum coulomb, kuat

medan listriknya berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.

Tetapi dengan melukis sebanyak q garis gaya yang memancarkan radial

merata dari titik muatan q, suatu permukaan bola berjari–jari r yang berpusat di q

akan ditembus tegak lurus leh flux garis gaya yang sebanyak q, yakni sama

dengan q, sehingga rapat garis gaya yang didefinisikan sebagai banyaknya garis

gaya yang menembus suatu satuan luas permukaan tegak lurus pada permukaan

bola itu diberikan oleh:

dengan D yang disebut induksi elektrik.

16

Jadi induksi elektrik setempat diberikan oleh rapat flux garis gaya medan listrik

ditempat itu yaitu : D=σ Yang berarti kuat medan listrik setempat sebanding

dengan rapat flux garis gaya medan listrik ditempat itu. Dengan definisi serta

pengertian garis gaya medan listrik seperti yang diutarakan di atas, maka garis

gaya tersebut memiliki sifat–sifat sebagai berikut :

a. Tidak berpotongan satu sama lain, sebab arah medan listrik setempat

adalah pasti.

b. Kontinyu, sebab medan listrik ada di setiap titik di dalam ruang.

c. Seolah–olah ditolak oleh muatan positif dan sebaliknya ditarik oleh

muatan negatif.

d. Dipotong tegak lurus oleh bidang–bidang equipotensial sebab usaha yang

dilakukan satu satuan muatan listrik dari sutu titik ketitik lain di bidang

equipotensial adalah nol karena tidak ada perubahan tenaga potensial,

yang harus berarti arah gaya medannya, yaitu arah garis gaya medannya,

selalu tegak lurus bidang equipotensial tersebut . Dipotong tegak lurus

oleh bidang–bidang equipotensialsebab usaha yang dilakukan satu satuan

muatan listrik dari sutu titik ketitik lain di bidang equipotensial adalah nol

karena tidak ada perubahan tenaga potensial, yang harus berarti arah gaya

medannya, yaitu arah garis gaya medannya, selalu tegak lurus bidang

equipotensial tersebut .

Gambar arah medan listrik

Besar medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik dinamakan kuat

medan listrik. Jika sebuah muatan uji q’ diletakkan di dalam medan listrik dari

17

sebuah benda bermuatan, kuat medan listrik E benda tersebut adalah besar gaya

listrik F yang timbul di antara keduanya dibagi besar muatan uji. Jadi, dituliskan

Adapun kuat medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik q di suatu

titik yang berjarak r dari benda tersebut dapat dituliskan sebagai berikut

Di sini kuat medan listrik dituliskan dalam satuan N/C.

Kuat medan listrik juga merupakan besaran vektor karena memiliki arah,

maka penjumlahan antara dua medan listrik atau lebih harus menggunakan

penjumlahan vektor. Arah medan listrik dari sebuah muatan positif di suatu titik

adalah keluar atau meninggalkan muatan tersebut. Adapun, arah medan listrik dari

sebuah muatan negatif di suatu titik adalah masuk atau menuju ke muatan

tersebut.

Dua plat sejajar yang bermuatan listrik dapat menyimpan energi listrik

karena medan listrik timbul di antara dua plat tersebut. Kuat medan listrik di

dalam dua plat sejajar yang bermuatan listrik adalah

Dimana : σ = rapat muatan dari plat yang memiliki satuan C/m2

ε0 = permitivitas ruang hampa

Kita juga dapat menghitung kuat medan listrik dari sebuah bola konduktor

berongga yang bermuatan listrik, yaitu sebagai berikut

Di dalam bola (r < R), E = 0

18

Di kulit atau di luar rongga (r > R)

Contoh-Contoh Soal dan penyelesaian

1. Dua bola kecil terpisah dengan jarak sejauh 1,5 mdari pusat. Keduanya

memiliki muatan yang identic. Kira-kira berapa besar muatan pada

masing- masing bola jika setiap bola mengalami gaya sebesar 2 N?

jawab:

q1.q2=q2=FEr2/k = =

2. Kuat arus 2 A mengalir pada lampu yang berhambatan 100 ohm . Berapa

energi yang diserap lampu dalam 1 menit ?

Diketahui : i = 2 A

R = 100 Ω

t = 1 menit = 60 sekon (s)

Ditanyakan : W = …?

Jawab : W = i2 R t

= 22

. 100 . 60

= 24000 J

3. suatu arus yang stabil sebesar 0,5 A mengalir melalui kawat. berapa

muatan yang melewati kawat tersebut dalam 1 menit?

jawab:

I= q.l.t

q=l.t =0,5.60= 30 C (1A = 1 C/det)