Tugas Mata Kuliah Teori Medan Elektromagnet
-
Upload
andi-asrul-zani -
Category
Documents
-
view
289 -
download
6
description
Transcript of Tugas Mata Kuliah Teori Medan Elektromagnet
Nama : Andi Asrul Zani
Nim : H21111255
Prodi : Fisika
Tugas: Rangkuman Materi Medan Listrik, Potensial Listrik, dan Hukum Gauss.
1. Medan Listrik
Medan listrik didefinisikan sebagai ruang disekitar suatu muatan sumber dimana
muatan listrik lainnya dalam ruang ini mengalami gaya coulomb atau gaya listrik ( gaya tarik
menarik atau tolak menolak ). Benda bermuatan yang dihasilkan medan listrik kita namakan
muatan sumber. Muatan lain yang kita taruh dalam medan listrik muatan sumber dinamakan
muatan uji. Kuat medan listrik padda lokasi dimana muatan uji berada kita definisikan sebagai
besar gaya coulomb ( gaya listrik ) yang bekerja pada muatan uji dibagi dengan besar muatan uji
itu sendiri. Dapat Kita jabakan dalam rumus yaitu
E=Kq
r2
Dimana:
E = kuat medan listrik ( N/m)
K = Konstan ( K = 9 x 10-9)A=π r2
q = muatan ( coulomb)
R = jarak antara muatan ( m )
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.
beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk menggambar vektor kuat medan listrik pada suatu
titik adalah:
1. Vektor E menjauhi muatan sumber positif dan mendekati muatan sumber negatif
2. Vektor E memiliki garis kerja sepanjang garis hubung antara muatan sumber dengan titik
yang akan dilukiskan vektor kuat medannya
Mengingat kuat medan listrik merupakan besaran vektor yang bergantung pada posisi, baik besar
maupun arah kuat medan listrik tentu berubah-ubah posisinya, untuk memudahkannya, micheal
faraday menggambarkan arah dan besar medan listrik ini dalam bentuk garis-garis berarah yang
disebut Garis-garis gaya atau garis- garis medan lsitrik.
ada beberapa hal yang berkaitan dengan garis-garis gaya :
1. Garis-garis gaya listrik tidak pernah berpotongan
2. garis-garis gaya selalu mengarah radial keluar menjauhi muatan positif dan radial masuk
atau mendekati muatan negatif
3. tempat dimana garis-garis medan listrik rapat menyatakan tempat medan listriknya kuat,
sedangkan tempat dimana garis-garis gaya renggang menyatakan tempat yang medan
listriknya lemah
Gambar 1: garis-garis medan listrik untuk dua muatan
Misalkan terdapat beberapa muatan titik q1, q2, ...qn yang tersebar dibeberapa tempat . suatu
titik p akan memiliki vektor posisi yang berbeda -beda jika diukur dari masing-masing muatan
titik itu. Oleh karena itu, besarnya kuat medan total di titik p merupakan jumlah vektor dari
masing-masing medan listrik
Ep = E1 + E2 + E3 + ...................+ En
3. Potensial Listrik
A. Energi Potensial Listrik
Dua buah benda bermuatan listrik yang terletak berdekatan akan mengalami gaya listrik
di antara keduanya. Suatu usaha diperlukan untuk memindahkan (atau menggeser) salah satu
muatan dari posisinya semula. Karena usaha merupakan perubahan energi, maka besar usaha
yang diperlukan sama dengan besar energi yang dikeluarkan. energi dari muatan listrik disebut
energi potensial listrik. Besar usaha (W) atau perubahan energi potensial listrik dari sebuah
muatan uji q’ yang dipindahkan dari posisi r1 ke posisi r2 adalah
Dengan demikian, usaha atau energi potensial untuk memindahkan sebuah muatan uji q’ yang
berjarak r dari sebuah muatan lain q ke jarak tak berhingga dapat dituliskan sebagai berikut:
Dimana tanda minus berarti usaha yang dilakukan selalu melawan gaya tarik yang ada (biasanya
usaha yang dilakukan adalah usaha untuk melawan gaya tarik antara dua muatan).
B. Potensial Listrik
Suatu muatan uji hanya dapat berpindah dari satu posisi ke posisi lain yang memiliki
perbedaan potensial listrik sebagaimana benda jatuh dari tempat yang memiliki perbedaan
ketinggian. Besaran yang menyatakan perbedaan potensial listrik adalah beda potensial. Beda
potensial dari sebuah muatan uji q’ yang dipindahkan ke jarak tak berhingga dengan usaha W
adalah
Dimana V adalah potensial listrik dengan satuan volt (V).
Beda potensial dari suatu muatan listrik di suatu titik di sekitar muatan tersebut dinyatakan
sebagai potensial mutlak atau biasa disebut potensial listrik saja. Potensial listrik dari suatu
muatan listrik q di suatu titik berjarak r dari muatan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut:
Dari persamaan di atas tampak bahwa potensial listrik dapat dinyatakan dalam bentuk kuat
medan listrik, yaitu:
V = E r
Berbeda dengan gaya listrik dan kuat medan listrik, potensial listrik merupakan besaran skalar
yang tidak memiliki arah. Potensial listrik yang ditimbulkan oleh beberapa muatan sumber
dihitung menggunakan penjumlahan aljabar. Untuk n muatan, potensial listriknya dituliskan
sebagai berikut.
Catatan: tanda (+) dan (–) dari muatan perlu diperhitungkan dalam perhitungan potensial listrik.
3. Hukum Gaus
Bagian ini membahas tentang suatu teknis sederhana untuk menentukan kuat medan
listrik bagi distribusi muatan kontinu yang dikembangkan oleh Karl friendrich Gauss. Adapun
Bunyi hukum Gauss yaitu: “jumlah garis-garis medan listrik (fluks listrik) yang menembus suatu
permukaan tertutup sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup
dibagi dengan permivitas udara.”
Untuk memahami hukum Gauss ,kita harus mengetahui terlebih dahulu tentang Fluks
Listrik. Banyaknya garis-garis gaya yang menembus suatu bidang disebut fluks Listrik.
Φ = E . A cos θ
Dimana :
Φ = Fluks listrik ( weber)
E = Kuat medan listrik ( N/C)
A = Luas Bidang ( m)
Itulah Ringkasan Materi mengenai Medan Listrik, Potensial Listrik dan Penerapan dan Bunyi hokum gauss, semoga bermanfaat.
“Terima Kasih”