hukum coulomb dan as medan listrik
TRANSCRIPT
Hukum Coulomb dan Intensitas Medan Listrik
Hukum Eksperimental Coulomb1. Sejarah singkat Terdapat catatan tahun 600 S.M. Manusia mengenal
listrik statis. Namun masih dianggap sihir Dr. Gilbert, seorang fisikawan melakukan eksperimen
serius pertama tentang listrik statis tahun 1600 Lalu Coulumb melakukan serangkaian percobaan dengan
sebuah neraca torsi untuk mencari gaya yang bekerja pada 2 buah benda bermuatan statis
Hukum Eksperimental Coulomb2. Hukum Coloumb Gaya yang terdapat pada di antara 2 buah objek yang sangat kecil, berada di ruang hampa dan saling dipisahakan jarak yang relatif lebih besar dari ukurannya sebanding dengan muatan pada masingmasing objek dan berbanding terbalik dengan kuadarat jarak antara keduanya.
Hukum Eksperimental Coulomb Persamaan matematisnya adalah
N Dimana : o Q1 dan Q2 = nilai positif atau negatif muatan listrik pada kedua objek tadi (Coulomb) o R = jarak antara kedua objek. (m) o k = konstanta kesebandingan (Nm2/c2)
Hukum Eksperimental CoulombNilai konstanta kesetimbangan
Dengan = permitivitas ruang hampa ( 8,854x10-12 ) atau bernilai ( ) Maka dari nilai itu, maka bisa disederhanakan bahwa k = 9x109
Hukum Eksperimental Coulomb R12 = r2-r1 dimana r1 dan r2 merupakan posisi muatan. a12 vektor satuan
F sebagai vektor
Catatan jika Q bermuatan sama maka akan terjadi tolak menolak. Jika Q bermuatan berbeda akan terjadi tarik menarik
Hukum Eksperimental Coulomb Contoh soal : buatlah bentuk vektor dari hukum
coulomb ini dengan meletakan Q1 = 3x10-4 di titik M(1,2,3) dan Q2 = -10-4 di titik N(2,0,5) dalam ruang hampa. Penyelesaian. R12 = (2-1)i + (0-2)j + (5-3)k = i-2ja+2k Lalu |R12| = 3 maka a12 = 1/3 (i-2ja+2k)
Hukum Eksperimental Coulomb F21 =
x (1/3 (i-2ja+2k))
= -10(i-2ja+2k) N F12 = - F21 = 10(i-2ja+2k) N
Intesitas Medan Listrik Muatan Q1 memiliki medan gaya di sekitarnya. Hal ini
dibuktikan dengan muatan uji q. Gaya yang bekerja pada muatan q adalah
lalu gaya pada setiap muatan listrik per satuan atau
intensitas medan listrik (E) adalah
Intesitas Medan Listrik Misalkan Q berada di tengah-tengah lingkaran, makan
R adalah jari-jari lingkaran (r). Dan vektor satuan adalah Maka persamaan ini menjadi r merupakan vektor xi + yj + zk makan bisa ditulis
Intesitas Medan Listrik Jika muatan positif, maka medan vektor akan keluar Jika muatan negatif, maka medan vektor akan masuk
Intesitas Medan Listrik Medan listrik bersifat linier. Ketika kita mencari besar
resultan medan listriknya dari n muatan di titik r, maka
Intesitas Medan Listrik Contoh soal : Berapa resultan muatan listrik di titik pusat jika
terdapat q1 = 10nC di posisi (1,1,-1) dan q2 = 20nC di posisi (-1,-1,1). a1 = i + j k dan a2 = -i j + k
Maka hasilnya adalah -90 i 90j + 90k
Medan Akibat Distribusi Muatan Volum Kontinu Jika terdapat sebuah benda yang terdiri dari banyak
muatan titik yang sangat rapat, dapat di anggap bahwa tidak ada jarak antar muatan. Suatu benda yang terdiri dari banyak muatan titik memiliki rapat muatan tertentu. Rapat muatan titik memiliki persamaan dengan massa jenis.
Medan Akibat Distribusi Muatan Volum Kontinu Jika dianggap rapat muatan adalah
, maka jika kita meninjau sebagian kecil dari muatan tersebut : sehingga :maka:
Contoh soal Silinder memiliki jari-jari 1 cm dan tinggi z=2
cmsampai z=4 cm. Benda tersebut kerapatan muatan sebesar . Tentukanlah besar muatan yang ada pada benda tersebut
Pembahasanmaka dapat dituliskan :dengan mengintegralkan
selanjutnya mengintegralkan z
mengintegralkan r