p1-Hk.Coulumb dan Hk. Gauss
advertisement
ELEKTROSTATISTIKA Hukum Coulomb dan Medan Listrik Jurusan Teknik Mesin Universitas Riau Elektrostatistika Hukum Coulomb 𝐹12 𝐹12 q1 q2 + + q1 q2 - - q1 q2 + - 𝐹12 𝐹21 𝐹21 𝐹21 Percobaan Coulomb Dari Grafik: 𝐹 ∞ 𝑞1 𝑑𝑎𝑛 𝑞2 𝐹∞ 1 𝑟2 Gaya Coulomb Antara Dua Muatan Titik Sebuah benda titik bermuatan q1 berada pada vektor posisi, dan benda bermuatan q2 ada pada vektor posisi . Vektor posisis q1 relatif terhadap q2 adalah y F12 q1 r1 r12 q2 r2 r12 r1 r2 Vektor satuan pada arah r12 dituliskan: r12 r1 r2 rˆ12 r12 r1 r2 x Secara kuantitatif gaya F12 pada q1 yang disebabkan oleh q2 dapat dituliskan sbb: F12 1 q1q2 rˆ12 2 4 0 r12 𝐹12 = −𝐹21 Soalan: Muatan q1=2 mC berada pada koordinat (0,3)m dan muatan q2=4 mC berada pada koordinat (4,6) m. Berapa gaya yang dilakukan muatan q1 pada muatan q2 ? Gaya Coulomb Antara Beberapa Muatan Titik r13 q3 q1 r1 r3 r2 q1 r4 q4 r14 q4 r12 q2 (a)Vektor posisi qi,q2,q3 dan q4 q3 q2 (b)Posisi relatif q1 terhadap q2,q3 dan q4 Bila q1, q2, q3 dan q4 terpasang kuat pada posisi masing-masing, 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, dst. Jadi gaya pada q1 oleh beberapa muatan adalah superposisi gaya interaksi antara q1 dengan masing-masing muatan. Soalan: Tiga buah muatan berada pada titik sudut segitiga sama sisi. Masing-masing muatan tersebut adalah q1= 1 mC, q2= 2mC, Dan q3= -4 mC. Berapa gaya total pada muatan q1dan gaya Total pada muatan q3 ? q1=1 mC 50 cm 50 cm q2=2 mC q3= -4 mC 50 cm Medan Listrik F21 q2 E21 F21 F21 1 4 0 q1 3 r21 r21 q1 2 4 0 r21 1 Penyelesaian vektor Penyelesaian skalar Arah medan listrik + E (N/C) - r (m) Studi kasus: Ada dua buah muatan masing-masing q1= 2 mC dan q2= -5 mC. Kedua muatan tersebut dipisahkan oleh jarak 80 cm. A) Berapa kuat medan listrik dan arahnya pada titik tepat diantara dua muatan tersebut ? (B) Dimanakah posisi yang memiliki medan nol ? r=0,8 m P q1=2 mC q2= -5 mC Pekerjaan Rumah (Kelas S1): 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 km. 2) 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 3)Muatan2 yg tampak pada gambar. Tentukan gaya pada muatan 4μC akibat dua muatan lainnya! +4μC 20 cm +2μC 60o 20 cm 60o +3μC 4) Dua bola bermuatan kecil ditempatkan pada sumbu x: +3μC pada x = 0 dan -5μC pada x = 40 cm. Dimanakah seharusnya muatan ketiga q ditempatkan agar gaya yang dialaminya nol? 5) Mula-mula tiga buah muatan disusun seperti gambar dibawah ini. Besar muatan q1 adalah 2 uC (yang tanda/jenis nya belum diketahui). Muatan q2 tidak diketahui besar dan jenis nya, sedangkan muatan q3 Adalah positif dan besarnya 4 uC. Resultan gaya F yang bekerja pada Muatan q3 ke arah sumbu x negatif. A) tentukan q1 dan q2 (besar dan Jenisnya ) B) Tentukan besar gaya F q3=4 uC F 3 cm q1=I 2 uC I 4 cm q2 A
