Bab 5 Medan Listrik

MEDAN LISTRIK E
Satuan medan listrik [Newton/Coulomb]

 F
E
q
Q
R

 F kQq
Q
E 
â R  k  2 â R
2
q qR
R 12

Q R 12
kQ 
 k  2    3 R 12
R 12 R 12
R 12

Q
E  k 2 â R
R
Contoh Soal No. 5.1
Muatan Q1 berada di titik A(0 , 5) sedangkan muatan Q2 di titik
B(12,0), kedua muatan tersebut besarnya masing-masing adalah Q1 =
30 C dan Q2 = - 10 C. Hitung medan listrik di titik C(2,-2)
A(0,5)
B(12,0)
C(2,-2)
Jawab :
A(0,5)
B(12,0)
C(2,-2)


 

R 13  (2  0) i  (2  5) j  2 i  7 j 

R 13  2 2  7 2  7,28



kQ1 
9x109 (30 x10 6 )  
3
E13   3 R 13 
(
2
i

7
j
)

(
8
,
398
i

4
,
499
j
)
x
10
N/C
3
7,28
R 13





R 23  (2  12) i  (2  0) j  14  2 j  R 23  14 2  2 2  14,142
 



kQ 2 
9x109 (10x10 6 )
E 23   3 R 23 
(14 i  2 j)  (445,49 i  63,641 j) N / C
3
14,142
R 23








3
E 3  E13  E 23  (8,398 i  4,499 j) x10  (445,49  63,641 j)  (8,844 i  4,435 j) x103 N / C
Medan Listrik dari Muatan Bidang

 
E
aN
2 o
+Q
-Q

E
 = rapat muatan per satuan luas [C/m2]
o = permitivitas ruang hampa
= 8,854x10-12 F/m

a N = Vektor satuan yang tegak lurus pada permukaan dan
arahnya keluar
Contoh Soal No. 5.2
Dua buah plat yang luasnya masing-masing adalah A diletakkan
sejajar seperti pada gambar, dengan jarak antar plat adalah d. Muatan
sebesar –2Q didistribusikan secara merata pada plat pertama
sedangkan muatan + 2Q didistribusikan pada plat kedua. Tentukan :
Tentukan medan listrik di setiap tempat.
- 2Q
I
+ 2Q
II
(1)
III
(2)
Jawab :
- 2Q
EI2
+ 2Q
EII2
EI1
EIII1
EIII2
EII1
I
Daerah I :
II
(1)
III
(2)


E I  E I1  E I 2 

0
2 2



2Q
E II  E II1  E II 2  

 
2 2

A


E III  E III1  E III 2  

0
2 2
Medan Listrik Seragam
+Q
A

 
Q 
E
aN 
aN
o
 oA
Arahnya dari muatan positip ke muatan negatip
-Q

E
Contoh Soal No. 4.3
Dua buah pelat konduktor sejajar berjarak 2 cm yang bermuatan negatip
(sebelah atas) dan bermuatan positip (sebelah bawah) menghasilkan
medan listrik seragam di dalamnya sebesar 3000 N/C. Sebuah elektron
ditembakkan dari ujung kiri pelat positip dengan sudut 45o dengan
kecepatan awal sebesar 6x106 m/s. Jika panjang pelat adalah 10 cm,
a) Apakah elektron tersebut akan menumbuk salah satu pelat ?
b) Bila ya, elektron tersebut menumbuk pelat yang mana dan dimana ?
L
-Q
E
Vo
d

+Q
F
m
s
6
o
6 m
Voy  Vo sin   6 x10 sin 45  4,242 x10
s
F  qE  (1,6 x10 19 )(3000)  4,8x10 16 N
Jawab :
Vox  Vo cos   6 x106 cos 45o  4,242 x10 6
F  ma
F 4,8x10 16
14 m
 a 
 5,275x10 2  9,8
31
m 9,1x10
s
L
E
Vo
d

proton :
q  1,6x10 19 C
F
m  9,31x10 31 kg
0,1
8
Vox t  x  x o  0,1  t 

2
,
357
x
10
4,242 x106
1 2
Vo t  at  y  y o
2
1
y  (4,242 x10 6 )( 2,357 x10 8 )  (5,275x1014 )( 2,357 x10 8 )
2
 0,1  0,147  0,047  menumbuk pelat bawah
L
E
Vo
d

F
2Vo 2(4,242x106 )
1 2
8
Vo t  at  0 t 


1
,
608
x
10
2
a
5,275x1014
x  Vox t  (4,242x106 )(1,608x10 8 )  0,0682m  6,82 cm
L
E
Vo
d

F
Soal Latihan 1
Dua buah muatan masing-masing sebesar + 20 C (sebelah kiri) dan - 8 C (sebelah
kanan) terletak pada satu garis lurus dengan jarak 2 meter. Tentukan letak titik P dimana
medan listriknya nol.
Jawab : 3,44 m
Soal Latihan 2
Dua buah muatan yang sama sebesar + q diletakkan pada kedua sudut dari segitiga
sama kaki yang bersisi d. Pada susut puncak yang besarnya 90o diletakkan muatan
ketiga sebesar + 2q. Tentukan besarnya medan listrik di titik P yang terletak di tengahtengah kedua muatan + q.
Jawab :
4 kq
d2
Soal Latihan 3
Dua buah pelat konduktor sejajar berjarak 2 cm sepanjang 10 cm diberi muatan
negatip (sebelah bawah) dan bermuatan positip (sebelah atas) sehingga
terdapat medan listrik seragam sebesar 2000 N/C. Sebuah proton
ditembakkan dari dari sebelah kiri pelat bawah dengan kecepatan awal Vo pada
sudut 30o terhadap horisontal. Berapa kecepatan awal maksimum agar proton
tersebut tidak menumbuk pelat atas ? Proton : q=1,6x10-19C m=1,67x10-27kg
Jawab : 0,184 x 106 m/s