Medan Listrik

(gaya listrik & medan listrik)
Menghilangkan satu
elektron menyebabkan
terbentuknya ion
bermuatan +e
3 +e Proton &
3 –e elektron adalah
pembentuk atom netral
Penambahan satu elektron
menghasilkan ion
bermuatan -e
Sifat Muatan Listrik :
Benjamin Franklin muatan listrik ada dua (negatif dan
positif)
Muatan sejenis tolak menolak, tidak sejenis tarik menarik
Dalam sistem terisolasi muatan kekal
Robert Milikan : muatan terkuantisasi





Oleh karena muatan adalah sifat
fundamental materi, maka diperlukan
satuan.
Satuan alamiah muatan adalah e (muatan
elektron)
Satuan SI adalah Coulomb (C)
|e| = 1.60219 x 10-19 C
i.e. 1C = 6.2 x 1018 |e|
q  Ne
q  N e  1.6  10
19
C

Gesekan
◦ e.g. mengesek balon dengan kain wool

Konduksi
◦ e.g. sentuhan pada elektroskop

Induksi
◦ e.g. balon ditempelkan pada dinding
Proses Gesekan
Untuk Bahan Isolator dengan cara
menggosokan 2 buah bahan isolator
+

Pada Insulator
Balon pada dinding
Dinding adalah netral
dan sebagai insulator
Muatan +ve bergerak
menuju depan balon
Muatan -ve bergerak
menjauhi balon
Dinding tetap
netral tetapi
permukaan
memiliki
sedikit sisa
muatan yang
cukup untuk
mengikat
balon

Pada bola konduktor
Proses Konduksi
• Untuk bahan konduktor
• Dua buah bahan konduktor
disentuhkan, dimana salah satunya
memiliki muatan bebas


Charles Coulomb
mengukur besarnya
gaya interaksi antar
muatan listrik
Interaksi gravitasi dua
benda diabaikan
Interaksi antar Muatan Listriksil
Pengukuran Gaya Listrik Statik :
 Berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya
 Sebanding dengan muatan kedua benda, q1
dan q2
 Tarik menarik atau tolak menolak
 Gayanya adalah konservatif
ke = 8.987 5 x 109 Nm2/C2
= 1/ 4o
o= 8.8542x 10-12 C2/N m2
Gaya pada muatan q2
oleh q1
Vektor r berarah dari
q1 ke q2
F12 =- F21

Tiga buah muatan terletak pada sumbu x. Muatan
pertama berada pada x=2 m sebesar 15 C,
muatan kedua berada di pusat koordinat sebesar 6
C, muatan ketiga ditempatkan diantara kedua
muatan tadi sehingga resultan gayanya nol
a. Tentukan posisi muatan ketiga
b. Tentukan besar muatan ketiga
Dua buah bola kecil identik masing2
mempunyai massa 0,03 kg digantung
pada dengan tali yg sama panjang
sepanjang 0.15m. Karena kedua bola
bermuatan sama, maka keduanya saling
menolak
sehingga
masing2
tali
membentuk sudut 5o terhadap vertikal.
Tentukan besar muatan pada masing2
bola !

Definisi : ruang dimana bila
terdapat muatan test akan
mengalami gaya listrik
◦ E = F/qTest
◦ E = keq /r2 r
Medan listrik E didefinisikan
sebagai gaya yang bekerja pada
partikel uji dibagi dengan
muatan partikel tersebut
F
Maka Medan
F
E
E
listrik
dari
satu
Q0
+Q
muatan adalah
0
r
r̂
Q
1
Q
E
rˆ
2
40 | r |
E
+Q0
+Q0
+Q0
r
+Q0
+
Catatan: Medan listrik terdefinisi di semua
tempat, meski tidak ada muatan di sana.
Penggunaan medan untuk menentukan
F  QE
E
+Q
-Q
F  QE
Q0Q2 
1  Q0Q1
F0 
rˆ 
rˆ

2 01
2 02 
40 | r01 |
| r02 |


1  Q1
Q2
ˆ
ˆ
E
r 
r

2 01
2 02 
40 | r01 |
| r02 |

Qi
ˆ
E
r

2 i
40 i | ri |
1
E1
r2
r̂1
r1
Q1
E2
Q2
E  E 
kQ
r2  a2
E y  E   E   cos


r
2kQ
r
2
2
 a2

a
 a2 r2  a2
 k 2aQ
E

3/ 2
kQ2a
r

1/ 2
3
r  a

Medan listrik
dihitung dengan
membagi menjadi
muatan kecil q
Jumlahkan untuk
keseluruhan :
Untuk q mendekati
nol :
Yang paling mudah dicari rapat muatannya :
◦  = Q/V
◦  = Q/A
◦  = Q/L
dq = V
dq =  A
dq =  L
Cari simetris yg tinggi
dq  ( x)dL  ( x)dx
y
P
R-r
R
r
dq
x
R  h ˆj
r  xiˆ
EP 
1
4 0


R  r
dq
Rr
3
Sebuah batang bermuatan positif dengan
panjang L mempunyai rapat muatan  dan
total muatan Q. Tentukan medan listrik
dititik P yang berjarak a pada ujung sejajar
batang

Sebuah cincin mempunyai muatan positif yg
terdistribusi uniform dengan muatan total Q.
Tentukan medan listrik dititik P yg terletak
pada sumbunya yang berjarak x dari pusat
cincin
Medan listrik adalah
contoh medan vektor
Suatu medan (vektor atau skalar)
terdefinisi disemua tempat
Suatu medan vektor memiliki arah dan besar
Medan listrik memiliki satuan N/C
Sebagai gantinya dibuat garis-garis yang arahnya
menggambarkan arah medan
Pada daerah yang
cukup jauh dari muatan
kerapatan garis
berkurang
Semuanya ini dinamakan garis-garis
medan listrik




Garis-garis berawal dari muatan
positif
Garis-garis berakhir di muatan
negatif
Jumlah garis yang meninggalkan
muatan +ve (atau menuju muatan
-ve) sebanding dengan besarnya
muatan
Garis-garis medan listrik tidak
dapat berpotongan
Partikel bermuatan e bergerak dalam E maka
akan mengalami :
vxi =vi dan vyi = 0
Setelah didefleksikan dalam E :

Lintasan berbentuk parabola
Diaplikasikan untuk display pada osiloskop,
TV, Komputer dll