LISTRIK STATIS

 Pada bab ini akan mempelajari karakteristik dan interaksi muatan listrik yang diam. 

Prasyarat: dalam mempelajari bab ini prasyarat yang harus dikuasai adalah Bab Vektor. 

   Resume Resultan vector 

    * Vector Searah, dijumlahkan

-       *Vector Berlawanan arah dikurangkan

  

 -          * Vector Membentuk sudut seperti pada gambar  berikut

Muatan listrik dibedakan menjadi dua yaitu positif dan negative. Muatan positif adalah proton dan negative electron. Besar muatan proton dan electron 1,6x10^-19 C (C=Coulomb).

Gaya Listrik/Gaya Coulomb

Yaitu gaya yang ditimbulkan karena adanya interaksi antar muatan listrik. Bisa berupa;

-       - Tarik menarik, untuk yang berbeda jenis

 - Tolak menolak untuk yang sejenis

 

 Besar gaya Coulomb

Hukum Coulomb “Besar gaya tarik atau gaya tolak antar muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar kedua muatan.”

         

  Dengan k=9 x10⁹ N.m²/C²

                                                                            

Gaya Coulomb dalam bahan

F_bahan=F_udara/ε_r dengan ε_r=permitivitas relative bahan

 Medan Listrik

Medan listrik didefinisikan sebagai ruang di sekitar muatan listrik di mana muatan listrik lainnya dalam ruangan ini akan mengalami gaya Coulomb (gaya listrik).

Arah medan listrik muatan positif keluar menuju segala arah dan arah medan lisrik muatan negative menuju muatan sumber.

 

 

 

Besar Medan Listrik E                                                          

 

Fluks Listrik

Fluks listrik didefinisikan sebagai jumlah garis-garis medan listrik yang menembus tegak lurus suatu bidang. 

 Persamaan Fluks Listrik

Hukum Gauss  

menyatakan Jumlah garis-garis medan listrik (fluks listrik) yang menembus suatu permukaan tertutup sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu dibagi dengan permitivitas ruang hampa .

 

Kuat medan listrik Muatan terdistribusi merata/continu

·     Konduktor dua keping sejajar

 

 

 ·     Konduktor bola berongga

 

 

Keterangan Simbol:

F = gaya coulomb ( N )

E =  medan listrik (  N/C )

Q = partikel bermuatan listrik ( C )

k = konstanta( 9x109 N.m²/C²)

ε₀= permitivitas ruang hampa  ( 8,85 x 10^-12 C²N^-1m² )

𝞥 = fluks listrik (weber)

A= luas penampng ( m²)

r = jarak titik ke muatan sumber ( m )

R= jari-jari bola ( m )

 

 Contoh

1.  Partikel bermuatan masing-masing Q₁= +9 μC dan Q₂= +16 μC terletak segaris dengan jarak 2 m. Sementara kita mempunyai partikel lain Q₃= -4 μC. Tentukanlah! ( k=9.10⁹ N.m²/C²)

a.  Gaya Coulomb antara Q₁ dan Q₂

b.  Gaya yang dialami Q₃ bila diletakan di tengah antara Q₁ dan Q₂

c.   Titik di mana Q3 tidak mengalami gaya Coulomb

             c.  Agar Q₃ tidak mengalami gaya Coulomb, Q₃ harus diletakan             pada titik yang mempunyai resultan medan nol ( resultan gaya             pada Q₃ nol ). Mengingat Q₁ dan Q₂ sama-sama bermuatan                 positif maka posisi yang mempunyai medan nol adalah diantara           Q₁ dan Q₂.

             

 

1.       2. Tiga buah muatan masing-masing bermuatan Q₁=+4 C, Q₂=+5         C dan Q₃=-6 C terletak pada sudut-          sudut segi tiga sama            sisi yang mempunyai panjang sisi 2 m. tentukanlah!

a. Gaya Coulomb yang dialami Q₃,

b. Resultan medan listrik pada titik sudut Q₃.

Penyelesaian: