p1-muatan listrik & gaya listrik [compatibility mode]
TRANSCRIPT
Kelistrikan
Thales (600 SM)
Sepotong ambar yang
digosok - dapat
Pengamatan
Batu-batuan yang
terdapat secara alami -
menarik besimenarik
Potongan jerami kecil
menarik besi
Oersted (1777-1851)
Arus listrik dalam sebuah kawat dapat
mempengaruhi sebuah jarum kompas)
Elektromagnetise
(Faraday )Maxwell
Rumusan hukum-hukum
Elektromagnetisme
Kelistrikan
Listrik statis Medan Listriknya statis (tetap terhadap waktu)
Medan Listrik statis = tidak ada arus listrik, dihasilkan dari muatan yang bergerak
Listrik dinamis Medan Listriknya homogen (tetap terhadapposisi
Muatan Listrik
Muatan = sifat fundamental materi Satuan
Satuan alamiah muatan = muatan elektron
e = 1,6021892 x 10-19 C C = Coloumb (SI)
Muatan fundamental
1C = 6,2 x 1018 e
q = Ne
Muatan fundamentalMuatan listrik minimum
Setiap muatan q
N = bilangan bulat (+/_)
Jika sifat fisis muatan terdapat dalam bentuk paket
diskrit dan bukan di dalam jumlah kontinyu
Muatan terquantisasi
Konduksi • Untuk bahan konduktor
• Dua buah bahan konduktor disentuhkan, dimana
salah satunya memiliki muatan bebas
Induksi
• Balon pada dinding
Dinding adalah netral (insulator)
Mutan + bergerak
menuju depan balon
Mutan - bergerakmenjauhi balon
Interaksi listrik
• Gaya listrik (Tarik-manerik/Tolak-menolak)
• Energi potensial listrik
• Usaha oleh medan listrik/usaha pada muatan
listriklistrik
Gaya Listrik
Gaya listrik antara muatan q1 dan q2 adalah
(a) tolak-menolak jika muatan-muatan bertanda
sama
(a) tarik-menarik jika muatan-muatan berlainan
tanda
Keseimbangan Torsi Coulomb Perputaran ini untuk mencocokan dan mengukur torsi dalam serat dan sekaligus gaya yang menahan muatan
Skala dipergunakan untuk membaca besarnya pemisahan muatan
Hukum Coloumb
• Penentuan Coloumb
• Gaya tarik-manerik jika muatan berbeda tanda
• Gaya sebanding dengan perkalian muatan q1 dan q2
sepanjang garis lurus yang menghubungkannya
• Gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak• Gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak
Hukum Coulomb: Gaya
oleh q1 pada q2
1
1 212 2
ˆe
q qk
r=F r
r
9 2 2
0
18.9875 10 N m /C
4ekπε
= = ×
ˆ :r vektor satuan dari q1 ke q2
r
rr
r
=ˆ 1 212 3e
q qk
r⇒ =F r
r r
Contoh
( )3132 2 2
ˆ ˆ m
1mr
= −
=
r i jr
a = 1 m
q = 6 C
q3 = 3 C
q = 3 C
?32 =Fr
32rr
1mr =q1 = 6 C q2 = 3 C
32 3 2 3ek q qr
= rF
rr
( )981 10 ˆ ˆ3 N
2
×= −i j
( )( )( ) ( )( )
129 2 2
3
ˆ ˆ3 m9 10 N m C 3C 3C
1m
−= ×
i j
Prinsip Superposisi
= +F F Fr r r
Banyak Muatan yang Muncul:
Gaya neto pada setiap muatan adalah penjumlahan
vektor-vektor gaya dari muatan individu yang lain
Contoh:
3 13 23= +F F Fr r r
1
N
j iji=
=∑F Fr r
Contoh:
Secara umum:
Gaya dari muatan kontinu :
Simetri Bola
Q
RR - r
z φθθρρ dddssdVdq = = sin2
kLR ˆ =
dq
R
r
x
y
( )kjisrsr
kLR
ˆcosˆsinsinˆcossinˆ
ˆ
+ + = =
=
θφθφθ
( )3
04
1
rR
rRdqQFQ
−
−= ∫πε
Gaya dari muatan kontinu :
muatan batang (4 SKS)
ydxxdLxdq = = )()( λλ
jhR ˆ =R
r
R - r
dqx
ixr
jhR
ˆ
ˆ
=
=
( )3
04
1
rR
rRdqQFQ
−
−= ∫πε
Gaya dari muatan kontinu :
muatan cakram (4 SKS)
Q
R - r
θθσσ ddsssdAdq = = ),(( )jisrsr
jhR
ˆsinˆcosˆ
ˆ
+ = =
=
θθ
x
y
dqRr
R - r
( )3
04
1
rR
rRdqQFQ
−
−= ∫πε
• Selalu tarik menarik
Hukum Coulomb
vs Hukum Gravitasi Newton
12212
2112 ˆ
||r
rF
mmG−=
• Tarik menarik atau
12212
21
012 ˆ
||4
1r
rF
πε=
• Selalu tarik menarik
• 1/r2
• Sangat lemah
• Skala besar, planet,
alam semesta
• Tarik menarik atau
tolak menolak
• 1/r2
• Sangat kuat
• Skala lokal
2
0
2
4Gm
e −>>πε