FISDAS II

LISTRIK STATISMemakai pakaian yang sopan (tidak memakai kaos yang tidak berkerah)
Memakai sepatu yang tertutup
www.fisikamania.wordpress.com
PENILAIAN
Sifat-sifat magnetik bahan
Resonansi
Transformator
Materi dari internet
Listrik statik
Kata listrik (electricity) berasal dari kata yunani elektron , yang berarti “amber”
Amber adalah damar pohon yang membantu, dan orang zaman dulu mengetahui jika anda menggosok batang amber dengan kain, amber tersebut akan menarik daun daun kecil atau debu.
Penggaris plastik yang digosok dengan kain juga akan menunjukkan “efek amber” ini atau sekarang kita sebut dengan istilah listrik statis.
Contoh lain : menyisir rambut
Muatan Positif (proton)
Muatan Negatif (elektron)
Besar Muatan Listrik :
Ilmuan Amerika “Benjamin Franklin” tahun 1706 - 1790
Jumlah total muatan listrik yang dihasilkan pada setiap proses adalah nol.
Contoh : ???
“ Ketika penggaris plastik digosok dengan handuk kertas, plastik tersebut mendapatkan muatan negatif dan handuk mendapatkan muatan positif dengan jumlah yang sama. Muatan muatan tersebut terpisah, tetapi jumlah keduanya adalah nol”
Mengkaji gaya interaksi partikel partikel bermuatan menggunakan sebuah neraca puntir
Sesuai Hukum Coulumb…
“ Besarnya gaya listrik diantara dua muatan titik berbanding langsung dengan hasil kali muatan muatan itu dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak diantara muatan muatan itu”
F12
F21
F12
F21
Contoh soal :
1. Tentukan besar gaya listrik pada elektron di atom hidrogen yang di berikan oleh suatu proton (q2 = +e) yang merupakan intinya. Anggap elektron “mengorbit” proton pada jarak rata rata r = 0,53 x 10-10 m
Penyelesaian
Latihan berkelompok
Misalkan dua muatan listrik yang terpisah sejauh 10 cm mengalami gaya tarik menarik 12 satuan. Berapakah gaya tarik antara keduanya ketika berpisah sejauh 5 cm
Dua muatan +5,0 x 10-5 C dan +9,8 x10-5 C terpisah pada jarak 7 cm. tentukan :
a. gaya coulombnya jika kedua muatan berada diudara
b. gaya coulombnya jika kedua muatan berada dalam
suatu bahan yang permitivitasnya = 1,77 x 10-11
C2/Nm2
3. Dua buah muatan masing masing - 4,0 C dan + 10 C terpisah pada jarak 12 cm. diantara kedua muatan tersebut disimpan muatan ke tiga pada jarak 3 cm dari muatan + 10 C .
tentukan
a. besar dan arah gaya pada muatan ketiga yang besarnya + 5 C
b tentukan besar dan arah gaya pada muatan ketiga yang besarnya - 5 C
Pembahasan Latihan
1. Misalkan dua muatan listrik yang terpisah sejauh 10 cm mengalami gaya tarik menarik 12 satuan. Berapakah gaya tarik antara keduanya ketika berpisah sejauh 5 cm
Penyelesaian :
2. Dua muatan +5,0 x 10-5 C dan +9,8 x10-5 C terpisah pada jarak 7 cm. tentukan :
a. gaya coulombnya jika kedua muatan berada diudara
b. gaya coulombnya jika kedua muatan berada dalam
suatu bahan yang permitivitasnya = 1,77 x 10-11
C2/Nm2
Penyelesaian :
b. Besar gaya coulomb jika kedua muatan berada dalam suatu bahan
c. Permitivitas relatif r dihitung dari = r o
3. Dua buah muatan masing masing - 4,0 C dan + 10 C terpisah pada jarak 12 cm. diantara kedua muatan tersebut disimpan muatan ke tiga pada jarak 3 cm dari muatan + 10 C . Tentukan :
a. besar dan arah gaya pada muatan ketiga yang besarnya + 5 C
b. tentukan besar dan arah gaya pada muatan ketiga yang
besarnya - 5 C
b. Jika q3 negatif, besar resultan gaya yang dialami q3 yaitu F3 adalah tetap, hanya arah F3 ke kanan sehingga bertanda positif
F3 = +522N
Prinsip superposisi gaya listrik
Jika sebuah muatan listrik dipengaruhi oleh dua muatan listrik lain atau lebih, maka gaya listrik yang dialami muatan tersebut adalah jumlah vektor (resultan) gaya gaya listrik yang dihasilkan oleh muatan muatan lainnya terhadap muatan tersebut.
Dik : q1=-8C; q2=+3C; q3=-4C
r12= 30 cm ; r23= 20 cm
Dit : gaya pada muatan ke 3
2. Dik : q1=+1nC; q2=-3nC; q3=+5nC
r13= 2 cm ; r23= 4 cm
Dit : gaya pada muatan ke 3
-
+
-
Medan listrik adalah ruang disekitar benda bermuatan listrik dimana benda bermuatan lainnya dalam ruang ini akan meraskan atau mengalami gaya listrik.
Benda bermuatan listrik yang menghasilkan medan listrik disebut sebagai muatan sumber
Arah medan listrik adalah radial keluar dari muatan sumber positif, dan radial masuk menuju ke muatan sumber negatif
Kuat Medan Listrik
Kuat medan listrik didefinisikan sebagai hasil bagi gaya listrik yang bekerja pada suatu muatan uji dengan besar muatan uji tersebut. Jika gaya listrik adalah F dan besar muatan uji adalah q, maka secara matematis :
Dari persamaan diatas, jika muatan uji q adalah positif (misal proton) maka gaya listrik adalah searah dengan kuat medan listrik E, tetapi jika muatan uji adalah negatif (misal elektron) maka gaya listrik F adalah berlawanan arah dengan kuat medan listrik E
Kuat medan listrik oleh muatan sumber titik
Besar kuat medan listrik E oleh sebuah muatan sumber titik q pada jarak r dari muatan sumber tersebut dinyatakan
Garis kerja vektor E adalah sepanjang garis hubung antara muatan sumber dan titik yang dipengaruhi oleh medan listrik, sedangkan arah vektor E selalu menjauhi muatan sumber positif dan mendekati sumber negatif
Prinsip superposisi kuat medan listrik
Seperti halnya gaya listrik, kuat medan listrik adalah besaran vektor, sehingga kuat medan listrik oleh beberapa muatan sumber titik adalah jumlah vektor (resultan) dari kuat medan listrik oleh tiap tiap muatan sumber.
Misalkan suatu titik P dipengaruhi oleh kuat medan listrik yang dihasilkan oleh muatan positif q1, yaitu E1 dan oleh muatan negatif q2 yaitu E2, maka kuat medan listrik di titik P adalah Ep = E1 + E2 dan besar resultannya yaitu
Contoh soal :
Hitung besar dan arah medan listrik pada titik P yang terletak 30 cm disebelah kanan muatan titik Q = -3,0 x 10-6C
Dua muatan titik dipisahkan oleh jarak 10 cm. yang satu memiliki muatan -25C dan yang lainnya +50 C. Bagaimana arah dan besar medan listrik pada titik P yang terletak diantara keduannya yaitu 2,0 cm dari muatan negatif
Penyelesaian :
1.
Contoh ini mengilustrasikan bahwa medan listrik yang disebabkan oleh muatan positif menunjuk menjauhi muatan, sementara E yang disebabkan oleh muatan negatif menunjuk ke arah muatan.
2.
Garis garis medan listrik
Garis garis medan listrik (sering disebut garis garis gaya) secara grafik menampilkan besar dan arah suatu medan listrik.
Pada titik sembarang, medan listrik searah dengan garis singgung di titik tersebut.
Garis garis lebih rapat di daerah dimana medan listrik tinggi, dan lebih renggang di daerah dimana medan listrik rendah (Ep>Er>Es)
Garis garis gaya tidak pernah berpotongan dan selalu keluar dari muatan positif dan masuk ke muatan negatif.
Energi Potensial Listrik
Misalkan suatu muatan uji positif q berada dalam medan listrik homogen E, maka muatan q akan mengalami gaya listrik F = q E jika kita pindahkan muatan q dengan kecepatan tetap menentang arah gaya F dari titik awal A ke titik akhir B dengan vektor perpindahan s, maka usaha W yang perlu dilakukan adalah :
W = - F. s = - F.s cos α
dengan α adalah sudut antara vektor gaya listrik F dan vektor perpindahan s
Usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan listrik dengan kecepatan tetap dari suatu titik awal A ke titik akhir B sama dengan perubahan energi potensial listrik EP, sehingga dapat dinyatakan :
EPB – EPA = EP = - F s cos α
Konsep fluks listrik
Fluks listrik adalah jumlah garis medan listrik yang menembus tegak lurus suatu bidang. Berdasarkan definisi tersebut maka dapat dinyatakan :
= EA cos θ
A = luas bidang yang ditembus oleh medan listrik (m2)
θ = sudut antara vektor E dan garis normal bidang ((garis N)
Hukum gauss ditemukan berdasarkan pemahaman tentang konsep fluks listrik. Hukum gauss berbunyi :
“jumlah garis medan yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu”
dengan θ adalah sudut antara vektor E dan garis normal bidang A
Beda potensial listrik (tegangan listrik)
Beda potensial listrik V antara dua titik dalam medan listrik homogen di definisikan sebagai hasil bagi antara perubahan energi potensial EP antara dua titik tersebut dengan muatan uji q. secara matematis
Potensial listrik adalah besaran skalar, sehingga potensial listrik oleh beberapa muatan sumber adalah jumlah aljabar biasa dari masing masing potensial.
Satu muatan beberapa muatan
Contoh soal
Berapakah usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan positif yang besarnya 10 Coulomb dari suatu titik yang potensialnya 10 volt ke suatu titik lain dengan potensialnya 60 volt
Usaha sebesar 8x10-7 J di berikan pada muatan – 5x10-9 C untuk bergerak dengan kelajuan tetap menuju sebuah titik yang potensialnya – 60 V. berapakah potensialnya di titik semula
Latihan
Di titik sudut penyiku dari sebuah segitiga siku siku sama kaki diletakkan muatan +9,3752 C, sedang di kedua titik sudut lainnya diletakkan muatan +12,5 C dan +8000 nC. Tentukan besar gaya listrik yang bekerja pada muatan +8000nC, jika panjang kedua siku sikunya 50 mm
Dua buah muatan listrik +5,0 x 10-6 dan-5,0 x 10-6 C terpisah pada jarak 20 cm. (a) berapa kuat medan listrik dititik P yang terletak pada garis hubung kedua muatan dan berjarak 5 cm dari muatan positif. (b)berapa besar gaya listrik yang dialami muatan 3,0 x 10-6 C jika diletakkan dititik P. (c) berapa kuat medan listrik di titik R yang terletak pada perpanjangan garis hubung kedua muatan dan berjarak 10 cm dari muatan terdekat
Sebuah proton digerakkan dengan kelajuan tetap melalui medan listrik homogen 2 x 106 N/C, sedemikian sehingga muatan tadi melintas 0,5 cm sejajar dan kemudian 0,8 cm membentuk sudut 60o terhadap arah medan listrik. Hitung (a) perubahan energi potensial proton antara titik titik ujung lintasan (b) beda potensial antara titik titik ujung lintasan
Kuat medan listrik 350 N/C menembus tegak lurus setengah permukaan bola yang berjari jari 20 cm. tentukan fluks listrik yang menembus bidang tersebut
Suatu medan listrik homogen 40 N/C diarahkan mendatar ke utara. Sebuah lembaran karton dengan luas 0,5 m2 bebas berputar terhadap poros timur –selatan pada bidang lembaran karton. Hitung fluks listrik yang melalui lembaran ketika lembaran dalam kedudukan : (a) mendatar (b) vertikal (c ) miring membentuk sudut /3 rad terhadap arah mendatar
Berapakah besar potensial listrik pada jarak 2,4x10-10 m dari inti sebuah atom hidrogen (inti mengandung sebuah proton)
Bola kecil bermuatan +2,0; -2,0; +3,0 dan -6,0 nC diletakkan di titik titik sudut sebuah persegi yang memiliki panjang diagonal 0,2 m. Hitunglah (a) potensial listrik di pusat (b) besar medan listrik di pusat, dan beri tanda arahnya dengan menggambarkannya
2
1
q

FISDAS II

Documents

Transcript of FISDAS II