Apakah muatan listrik itu???

LISTRIK STATIS
Apa itu listrik???
Apakah listrik statis itu???
Apakah muatan listrik itu???
MOBIL TANGKI
SELALU MENYERET
RANTAI BESI
Rantai besi yang terseret di
belakang truk itu berfungsi untuk
mengalirkan muatan-muatan
listrik tersebut ke bumi.
Asyiknya Mencoba
MENGHIPNOTIS BALON
Mengapa balon ini
saling menjauh?
Mengapa balon menarik
rambut?
Asyiknya Mencoba
MEMBUAT ELEKTROSKOP
Anto memiliki elektroskop yang
bermuatan positif, kemudian dia
mendekatkan sebuah benda bermuatan
positif ke kepala elektroskop.
Apa yang akan terjadi dengan
daun elektroskop? Mengapa?
• Muatan listrik dilambangkan dengan Q
• Satuan muatan listrik adalah Coulomb
• 1 Coulomb : Jumlah muatan listrik yang
mengalir dalam arus sebesar satu Ampere
dalam satu detik
• 1 C = 1 Ampere x 1 detik
Apakah gaya listrik itu?
HUKUM COULOMB
Gaya listrik antara dua benda bermuatan listrik:
a. Sebanding dengan muatan listrik tiap benda
b. Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara
kedua benda
F = k Q 1 Q2
r2
A
B
Hitung perbandingan Gaya Listrik
pada keadaan A dan keadaan B!
HUKUM GAUSS
Untuk menentukan kuat medan listrik akibat distribusi
muatan tertentu dipergunakan hukum Gauss.
Gauss menurunkan hukumnya berdasarkan pada konsepkonsep garis-garis medan listrik.
Fluks listrik didefinisikan sebagai jumlah garis-garis
medan listrik yang menembus tegak lurus
suatu bidang
Φ=EXA
E = kuat medan listrik (N/C)
Φ = fluks listrik ((Nm2/C)= weber (Wb)
Φ = EA cos θ
Contoh Soal
Hitunglah jumlah garis medan yang menembus
bidang persegi (sisi=25 cm) bila vektor medan
listrik homogen sebesar 120 N/C dan arahnya:
a.Searah bidang
b. Tegak lurus bidang
c. Membentuk sudut 370 terhadap bidang (sin
370 = 0,6)
d. membentuk sudut 450 terhadap bidang.
Perhitungan Kuat Medan Listrik
dengan Hukum Gauss
 Kuat Medan Listrik Untuk konduktor Dua Keping
Sejajar
Rapat muatan σ = q/A
Berdasarkan konsep fluks listrik ini, muncullah hukum Gauss,
sebagai berikut:
θ = 00
Q
  EA cos  
0
Q  1 
E  
 A 0 0
Kuat medan listrik diluar keping = 0,
tidak ada muatan.
 Kuat Medan Listrik Untuk Konduktor
Bola Berongga
Jika konduktor bola berongga diberi muatan, maka muatan itu tersebar
merata di permukaan bola (di dalam bola itu sendiri tak ada muatan).
Untuk menentukan kuat medan listrik di dalam bola, pada kulit bola, dan di
luar bola, kita dapat gunakan hukum Gauss
Di dalam bola (r<R)
E=
Di kulit dan luar bola ( r  R )
Muatan yang dilingkupi oleh permukaan II
ini sama dengan muatan bola
Di kulit dan luar bola (r=R dan r>R)
Muatan yang dilingkupi oleh permukaan II
ini sama dengan muatan bola
EA 
E=
q
0
Contoh soal
1. Sebuah konduktor dua keping sejajar yang tiap kepingnya
berbentuk persegi panjang (panjang=5 cm, lebar = 4cm)
diberi muatan 1,77μC yang berlawanan jenis. Hitung :
(a) rapat muatan listrik masing-masing keping
(b) besar kuat medan listrik dalam ruang diantara kedua
keping
2. Sebuah konduktor bola berongga diberi muatan -50mC. Bola
ini memiliki diameter 12 cm. Hitung kuat medan listrik pada
jarak (a) 3cm dari pusat bola, (b) 6 cm dari pusat bola, dan
(c) 9 cm dari pusat bola.
Penyelesaian
1. (a)
Rapat muatan dihitung dengan :
σ=
=8,85 × 10-4 cm-2
(b) Besar kuat medan E di antara kedua keping, yaitu:
E=
= 1,0 × 108 N/m
2. (a) EA = 0 ( di dalam bola)
(b) EB =
= -1,25×108 N/m
Tanda negatif menyatakan bahwa arah kuat medan
listrik adalah radial ke dalam.
(c) EC =
= -5,6× 107 N/m
Energi Potensial Listrik (Ep)
Dan Beda Potensial listrik (V)
Gaya Coulomb dan medan listrik merupakan besaran vektor,
 Energi potensial listrik dan potensial listrik merupakan besaran skalar
 Energi potensial listrik akan timbul bila sebuah muatan uji q didekatkan
pada sebuah muatan Q.
 Pada gambar mis quji = di 1 lalu di 2, maka:
F1  k
Dg
Qq
Qq
danF

k
2
r12
r22
r  r2  r1  sangatkecil
Qq
F k
r1 r2
Energi Potensial Listrik
1.
W12  Fr cos 
  180 0
W12  Fr ( 1)   Fr
W12   k
Qq
( r2  r1 )
r1 r2
W12  EP12
 1
1 

W12  k Qq

r
r1 
 2

ΔV 12 
ΔEP12
q
1
ΔV 12  kQ 
r

1
r1



 2
dengan :
FC = gaya Coulomb
Δr = perpindahan muatan
Q =muatan sumber; q= muatan uji
V = Potensial listrik (J/C = Volt)
Catatan= tanda muatan + atau – muatan Q dan q harus dimasukkan.
Untuk Potensial suatu titik yang berjarak r dari muatan sumber Q yaitu:
Q
V k
r
Potensial oleh Beberapa Muatan Sumber Titik
Q Q Q

V  k  1  2  3  .......... .... 
 r 1 r 2 r3

Hubungan Potensial (V) dan Medan Listrik (E)
F = QE;
F ∆x = Q V;
W = F∆x;
W=QV
Q E ∆x = Q V
Sehingga:
V = E ∆x
Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang
digunakan untuk menyimpan muatan listrik, dan secara
sederhana terdiri dari dua konduktor yang dipisahkan
oleh bahan penyekat (bahan dielektrik)
tiap konduktor di sebut keping.
Simbol-simbol kapasitor
Kapasitor kertas
Kapasitor elektrolit
Kapasitor variabel
Kemampuan sebuah kapasitor menyimpan energi listrik
Kapasitas kapasitor
(kapasitansi) (C)
Q
C 
C= kapasitas kapasitor/kapasitansi (C/V= farad atau F)
V
Untuk kapasitor keping sejajar
Energi dalam kapasitor
V V
V 0 1
Vratarata  akhir awal 
 V
2
2
2
1
U  W  QV rata rata  QV
2
C 
ε0 A
d
C 
εA
d
A = luas permukaan keping (m2)
d = jarak antar keping (m)
Karena Q=CV, maka
1
Q2 1
U  QV 
 CV 2
2
2C 2
Contoh Soal
6
1. Sebuah bola kecil dimuati  2,00 x10 C
(a)Hitung beda potensial antara kedudukan awal yang jauhnya 0,9 m dari muatan
dan kedudukan akhir yang jauhnya 0,6 m dari muatan.
8
(b)Berapa perubahan energi potensial yang terjadi jika bola lain bermuatan  5 x10 C
digerakkan di antara kedudukan ini?
(c)Apakah perubahan energi potensial pada (b) bertambah atau berkurang?
2. Sebuah kapasitor keping sejajar, luas tiap keping 2000 cm2 dan terpisah 1 cm.
Beda potensial diantara keping 3000 V bila berisi udara, tetapi beda potensial itu
menjadi 1000 V ketika diantara keping disisipkan bahan dielektrik. Hitung:
a. Kapasitas mula-mula
b. Muatan pada tiap-tiap keping
c. Kapasitas C setelah penyisipan bahan dielektrik
d. Permitivitas relatif bahan dielektrik
e. Permitivitas bahan dielektrik
f. Kuat medan listrik mula-mula diantara keping
g. Kuat medan listrik setelah penyisipan bahan dielektrik.
Susunan Kapasitor
Seri
Qtot  Q1  Q2  Q3
Vtot  V1  V2  V3
Q
Q
Q
Q
 1  2  3
Cs
C1
C2
C3
1
1
1
1



Cs
C1
C2
C3
Paralel
V1  V2  V3
Q  Q1  Q2  Q3
C pV  C1V1  C 2V2  C 3V3
C p  C1  C 2  C 3