hukum coulomb - WordPress.com

BAB II
HUKUM COULOMB &
INTENSITAS MEDAN LISTRIK
2.1 Hukum Eksperimental coulomb
R
Q1
F k
Gaya Coulomb
Q2
Q1Q2
,
R2
K = konstanta
1
k
= konstantan
4 0
1
F
 0  8.854 x1012  x109
36
m
F
(permitivitas ruang hampa)
Q1Q2
4 O R 2
Q = muatan [C]
R = jarak antara muatan [m]
k = konstanta [SI]
F = gaya [N]
F2
R12= r2 - r1
R12
a12
Q2
r2
Q1
r1
1
(0,0,0)
titik asal
Sama Tanda Muatannya
F2 
Q1Q2
a12 ;
2
4 O R12
a12 
R12
R12
Gaya Coulomb  Gaya Timbal Balik
F1   F2 
Q1Q2
a21
2
4 0 R12
Qt
Ft 
Q1
Q1Qt
a
2 1t
4 0 R1t
Ft
Q1

.a1t
Qt 4 0 R12t
Medan vektor = intensitas medan listrik
2.2 Intensitas Medan Listrik.
Intensitaas medan listrik = Gaya vektor yang bertumpu
pada satuan muatan positif
2
Ft
Qt
E
Volt 
N 
C 
 
Joule
Newton  meter

Coulomb
coulomb
Volt
Newton
 N  V 

  
meter Coulomb
 C  m
E
Q
4 0 R 2
.aR
2.3 Medan dari n Muatan Titik
Untuk n buah titik -  jumlah gaya masing-masing
muatan pada titik yang ditinjau
z
Q2
r-r 2
r2
1
Q1
r-r 1
E1
r
r1
1
y
E2
E 1 +E 2
2
x
n
Er   
m 1
Qm
4 0 r  rm
3
2
am
2.4
Medan Distribusi Muatan Volume Malar
Kerapatan muatan dari suatu distribusi kontinu
aRN
Q
P  lim
v0 V
aR2
R1
Q   dQ   dv
vol
E
vol
2.5
aR3
R2
R3

P r ' dv '
4 0 r  r
P
Q1
vol
' 2
r  r'
r  r'
Q2
RN
Q3
QN
Medan Muatan Garis
 asumsi gerak elektron lambat
 elektron statis
Muatan garis
kerapatan muatan/ satuan panjang konstan
Intensitas yang ditimbulkan dalam muatan garis dari - 
ke +  adalah sebagai berikut:
4
aR1
z
dQ= L d L
L

R
P
dE 

dE z
y
dE
z
Sifat kesimetrisan :




terhadap koordinasi mana medan tidak berubah
komponen medan madan yang tidak muncul
bergerak dengan  & z  komponen  tidak berubah
bergerak dengan  &  tetap  komponen z tidak
berubah
 bergerak  & z tetap  medan berubah terhadap 
 tidak ada unsur yang membuat adanya komponen  
E=nol
 setiap muatan menghasilkan E  dan E z , sedang E z untuk   Z  
saling meniadakan  Ez=0
dQ   L d L
dE 
 L d L sin 
 L dL y  L d L 


4 O R 2
4 O R 2 R 4 O R3
5
R 2  L2   2
E  
 L dL
~

~
4 O L  
2
 L  1
E 

4 O   2
E 
2.6
2

3
;L 
2
 cat
~

L

2
2 
L    ~
L
2 O 
Muatan Bidang
Kerapatan muatan bidang =  S  c
 m
2
Bidang muatan pada bidang y z, dan titik yang ditinjau pada
sumbu x
z
dy
s
y
P(x,0,0)
x
y

R 2  L2   2
Pendekatan seperti muatan garis yang panjang
mempunyai beban kecil (pipih) yang banyak
6
yang
 L=  S dy
Komponen yang ada hanya E x, Karena E y dan Ez saling
menghilangkan
dEX 
 S dy
2 0 x 2  y 2
cos  
 S xdy
2 0 x 2  y 2 
1
 S ~ xdy
S
EX 

tan x
2
2

2 0  ~ x  y 2 0
y ~

EX  S
2 O
X 0
EX 
~
EX  
S
2 O
S
aN
2 O
a N = Vektor satuan medan yang arahnya keluar dari bidang
2.7 MEDAN AKIBAT DISTRIBUSI MUATAN
 Muatan garis
dE 
dQ= L d L
L
R
P
7
aR
 L aR
d
2 L
4

R
0
L
E
 Muatan permukaan/lembaran
dQ
4 O R 2
R
P
 S aR
d
2 S
4 0 R
S
E
S
dQ=
dQ=
S d SL d L
S
 Muatan Ruang
R
dQ=d 
aR
d
2 V
4 0 R
V
E
S
8