Fisika Teknik 2: Medan Listrik

Medan Listrik
Minggu 2
• Medan Listrik :
– Medan Listrik dan Kuat Medan Listrik
– Garis Gaya
– Hukum Gauss
Medan Listrik
• Suatu muatan menghasilkan medan listrik (E)
dimana saja di dalam ruang, dan medan ini
melakukan gaya pada muatan lain yang
berada pada suatu jarak tertentu.
• Pada muatan q0, terjadi gaya
akibat muatan lainnya.
Medan Listrik
• Jika besar muatan q0 sangat kecil, medan
listrik pada muatan lainnya tidak terganggu,
sehingga q0 dapat digunakan sebagai muatan
uji untuk menguji medan pada muatan
lainnya.
Medan Listrik
• Gaya total pada q0 merupakan
jumlah vektor dari gaya-gaya
yang bekerja pada q0.
Medan Listrik
• Medan listrik (E) = gaya total pada suatu
muatan uji q0 dibagi dengan q0.
[N/C]
• Gaya yang dilakukan pada muatan uji q0 :
Medan Listrik
• Medan listrik akibat muatan qi yang posisinya
di ri dapat dihitung dengan hukum Coulomb.
• Jika kita letakkan muatan uji q0 yang berjarak
ri0 dari qi, gaya pada muatan tersebut:
rˆi 0
kqi q0
Fi 0 
rˆi 0
2
ri 0
= vektor satuan dari qi ke q0
Medan Listrik
• Medan listrik pada muatan uji q0 akibat
muatan qi :
kqi
Ei 
ri 0
2
rˆi 0
ri0 = jarak muatan qi ke muatan uji q0
• Maka, medan listrik total akibat
distribusi muatan-muatan listrik :
E   Ei  
i
i
kqi
ri 0
2
rˆi 0
Medan Listrik
• Contoh Soal :
Muatan positif q1 = 8 nC berada pada x=-1 m,
dan muatan positif q2 = 12 nC berada pada
x=3m.
a) Carilah medan magnet di titik A pada x=6m
b) Carilah medan magnet di titik B pada x=2m
Medan Listrik
• Jawaban Contoh Soal
a) Medan Listrik di titik A
b) Medan Listrik di titik B
Garis-Garis Medan Listrik
• Pada setiap titik di dekat muatan positif,
medan listrik mengarah secara radial menjauhi
muatan
Garis-Garis Medan Listrik
• Gambar di bawah memperlihatkan garis
medan listrik untuk 2 muatan positif q yang
sama besar, dan terpisah sejauh r.
Garis-Garis Medan Listrik
• Garis medan listrik untuk muatan positif q dan muatan
negatif –q , yang terpisah sejauh r:
• Jumlah garis medan yang keluar dari muatan positif =
jumlah garis medan yg memasuki muatan negatif.
Garis-Garis Medan Listrik
• Jika muatan positif > muatan negatif
Hukum Gauss
• Hk. Gauss :
“Jumlah total dari garis yang
meninggalkan sebarang permukaan
yang meliputi muatan berbanding
lurus dengan muatan total yang
dilingkupi oleh permukaan tsb.”
• Jumlah garis gaya medan yang
melewati suatu permukaan = fluks
listrik
Fluks Listrik
• Fluks listrik (Φ) :
A : Luas permukaan yang tegak lurus thd medan [m2]
E : Medan listrik [N/C]
Fluks Listrik
• Jika permukaan luasan
tidak tegak lurus medan:
• Jumlah garis yang
melewati luasan A2 = garis
yang melewati A1
• Maka,
En = Komponen vektor E
• Pada permukaan lengkung,
medan listrik dapat memiliki
arah yang berbeda-beda.
Maka,
Aplikasi Hukum Gauss
• Pada permukaan bola, medan
listrik di sebarang titik pada
permukaan ini selalu tegak
lurus dengan permukaannya.
Fluks total pada bola tidak bergantung
pada jari-jari bolanya, tetapi
berbanding lurus dengan besar muatan
di dalam permukaan
Contoh Soal
• Medan listrik seragam E = 2 kN/C i.
(a) Berapakah fluks yang melewati
bujursangkar bersisi 10 cm pada bidang
yang sejajar dengan bidang yz?
(b) Berapakah fluks yang melewati bujur
sangkar ini jika normal terhadap bidangnya
membentuk sudut 30o dengan sumbu x?