1.Muatan Listrik

MUATAN LISTRIK
dan
HUKUM COULOMB
By : Muslimin, ST.
Pokok Bahasan :
1. Muatan Listrik
2. Konduktor dan Isolator
3. Hukum Coulomb
1. Muatan Listrik
1
Apa itu muatan listrik?
2
Sejarah muatan listrik
3
Dasar / konsep muatan listrik
4
Hubungan muatan listrik
5
Percobaan - percobaan
Konsep muatan listrik elektron (sedikit )
End the
show ?
Apa itu muatan listrik?
• Suatu benda dikatakan bermuatan listrik jika
dia memiliki ketidakseimbangan muatan di
dalamnya
• Sehingga muatan adalah muatan dasar atau
kandungan dasar yang dimiliki setiap benda.
Sejarah muatan listrik
• Awalnya seorang ilmuwan yunani kuno bernama
thales of miletus melakukan sebuah percobaan
dengan menggosok-gosokan batu ambar (karet
dari getah pohon yang dikeraskan) ke kain wol
dan didekatkan ke bulu ayam
• Bulu ayam tersebut menempel atau tertarik ke
batu ambar tersebut
• Lalu muncullah kata listrik yang berasal dari kata
elektron  batu ambar (menurut bahasa yunani)
Sejarah muatan listrik
• Setelah itu bulu ayam terlepas
• Ini berarti bersifat sementara muatannya
• Nah ini yang dinamakan listrik statis yang
berhubungan dengan perbedaan muatan
listrik pada benda
Penerapan
Konsep muatan listrik
• Pada setiap benda selalu ada muatan positif dan
negatif yang sama banyaknya sehingga netral
• Bila muatan positifnya tinggi benda tersebut
bermuatan
• Benda bermuatan disebabkan oleh kelebihan/
kehilangan elektron
• Salah satu cara agar benda bermuatan yaitu
dengan cara digosok
• Pengaruh plastik pada gosokan menjadi negatif,
sedangkan kaca positif
(plastik - kaca  + )
Hubungan benda bermuatan listrik
Bermuatan dg tidak bermuatan
• Akan saling tertarik
sebab benda tersebut
terpolarisasi
• Terpolarisasi adalah
penyusunan letak elektron
pada benda netral ketika
benda netral didekatkan ke
benda bermuatan
Bermuatan dengan bermuatan
Benda 1
Benda 2
hubungan
-
-
Tolak
menolak
+
+
Tolak
menolak
-
+
Tarik
menarik
Hubungan benda bermuatan listrik
Ingat muatannya
tersebar rata
(tidak
mengumpul)
karena negatif
dan negatif
bertolakan
Bermuatan dg tidak bermuatan
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
Hubungan benda bermuatan listrik
Bermuatan dengan bermuatan
-
-
+
+
-
+
Percobaan
-
-
-
-
+
-
+
Konsep elektron
• Seperti yang sudah di
jelaskan tadi ,muatan
bergantung pada
perpindahan elektron
• Ketika digosokkan ,kita
menambah energi
sehingga elektron bisa
bergerak ke orbital yang
lebih tinggi hingga lepas
-
+ n
n +
+ n
-
-
-
Mesin fotokopi
(xerographic copier)
Kawat korona
- - - - - - - - - - - - - - - - --+ + + + + + + + + + + + + + + + +
Fotokonduktor
Logam
Cahaya yang dipantulkan dari dokument
Berubah
menjadi
konduktor
Lalu mengalir
------------------- + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
--
---
---
-- -
+ +
+ + +
+ + +
+ + +
Toner
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
--
---
---
-- -
+ +
+ + +
+ + +
+ + +
+ +
--
+ + +
---
+ + +
+ + +
---
-- -
+ +
+ + +
+ + +
+ + +
Kertas
+ +
--
+ + +
---
+ + +
+ + +
---
-- -
+ +
+ + +
+ + +
+ + +
+ +
+ + +
--- --+ + +
+ + +
--
---
---
-- -
+ +
+ + +
+ + +
+ + +
+ +
+ + +
+ + +
Pemanas
+ + +
2. Konduktor dan Isolator
Bahan-bahan perak, tembaga, dan aluminium yang
dapat dialiri arus listrik atau mudah menghantarkan
arus listrik disebut konduktor listrik, sedangkan
bahan-bahan karet dan plastik yang tidak dapat
dialiri arus listrik atau sukar menghantarkan arus
listrik disebut isolator listrik.
Beberapa bahan, seperti germanium dan silikon
dapat bertingkah laku kadang-kadang sebagai
konduktor dan kadang-kadang sebagai isolator.
Bahan-bahan seperti ini disebut semikonduktor.
3. Hukum Coulomb
Gaya interaksi antara dua benda titik bermuatan listrik
sebanding dengan muatan masing-masing, dan
berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara
kedua muatan tersebut.
Gaya interaksi bekerja pada garis penghubung antara
kedua benda bermuatan tersebut. Gaya interaksi
tarik-menarik, bila mutan berbeda tanda; dan tolakmenolak bila bertanda sama.
Peristiwa di atas dikenal dengan Hukum Coulomb.
Sebuah benda titik bermuatan q1

berada pada vektor posisi r , dan
1
benda bermuatan
 q2 ada pada
vektor posisir2 .
Vektor posisi q1 relatif terhadap q2
adalah 
 
y

F12
q1

r1

r12
r12  r1  r2
q2

r2

Vektor satuan pada arah r12 dituliskan
x


r12 r12
rˆ12   
r12 r12

Secara kuantitatif gaya F12 pada q1 yang disebabkan oleh q2
dapat dituliskan sbb :

1 q1q2
F12 
rˆ
2 12
40 r12
Gaya oleh beberapa buah muatan
q2
q1

r1

r2

r4
q1

r3
q4
q3

r12

r14
q2

r13
q3
q4
Gb.1.3 (a)Vektor posisi qi,q2,q3 dan q4 (b)Posisi relatif q1 terhadap q2,q3 dan q4
Bila q1, q2, q3 dan q4 terpasang kuat pada posisi masingmasing, gaya resultan yang bekerja pada q1 oleh karena



q2, q3 dan q4 adalah 
F1  F12  F13  F14


F12 gaya antara q1 dan q2, F13 gaya antara q1 dan q3, dsb.
Jadi gaya pada q1 oleh beberapa muatan adalah superposisi
gaya interaksi antara q1 dengan masing-masing muatan.
TUGAS :
1.
Kita mempunyai 2 buah benda titik bermuatan.
Yang satu terletak pada koordinat (2,0) dengan
muatan q1 = 10 C, dan yang lain terletak pada
koordinat (5,4) dengan muatan q2 = -5 C. Tentukan
vektor gaya yang bekerja pada muatan q2 karena
gaya Coulomb oleh q1. Posisi koordinat dinyatakan
dalam meter.
2.
Empat buah muatan terpasang masing-masing pada
koordinat (0,3), (1,4), (4,0), dan (0,-3). Harga
masing-masing muatan adalah q1 = -2 C, q2 = 1 C, q3
= 3 C, dan q4 = -1 C. Hitung resultan gaya pada q3.
Posisi muatan dinyatakan dalam meter.
3. Tiga muatan titik ditempatkan pada sumbu x
seperti pada gambar. Tentukan gaya total pada
muatan -5μC yang disebabkan oleh dua muatan
lain!
+3μC
-5μC
20 cm
+8μC
30 cm
4. Diketahui muatan-muatan tampak seperti pada
gambar dibawah ini. Tentukan gaya pada muatan
+4μC akibat dua muatan lainnya.
+4μC
20 cm
60o
+2μC
20 cm
60o
+3μC