Listrik dan Magnet: FIS2218Kelas 2: Muatan Listrik dan Hukum Coulomb

Herry Kwee

STKIP Surya

STKIP Surya,March 12, 2015

Outline

Soal-soal H. Coulomb

Medan

Medan Listrik

Garis Medan Listrik

Fluks Listrik

Pekerjaan Rumah

Soal-soal H. Coulomb

I Tiga buah muatan masing-masing sebesar 6C diletakkanpada sudut-sudut segitiga sama sisi dengan panjang sisi10 cm. Hitung total gaya yang dialami oleh 1 muatan.

I Dua buah bola bermassa 6 kg digantung pada dua utas taliyang berdampingan. Kedua bola kemudian dimuati denganmuatan yang sama besar dan tandanya. Setelah itu boladilepas dan ternyata masing-masing membentuk sudut 10

terhadap vertikal. Panjang tali 3m. Hitung muatanmasing-masing bola.

I 12 buah muatan sama besar q diletakkan pada sisi-sisi segi 12(seperti jam).

1. Hitung gaya Coulomb pada muatan test Q pada pusat segi 12tersebut.

2. Jika salah satu muatan q dipindahkan, hitung gaya Coulombpada muatan test Q sekarang.

Soal-soal H. Coulomb

I Tiga buah muatan masing-masing sebesar 6C diletakkanpada sudut-sudut segitiga sama sisi dengan panjang sisi10 cm. Hitung total gaya yang dialami oleh 1 muatan.

I Dua buah bola bermassa 6 kg digantung pada dua utas taliyang berdampingan. Kedua bola kemudian dimuati denganmuatan yang sama besar dan tandanya. Setelah itu boladilepas dan ternyata masing-masing membentuk sudut 10

terhadap vertikal. Panjang tali 3m. Hitung muatanmasing-masing bola.

I 12 buah muatan sama besar q diletakkan pada sisi-sisi segi 12(seperti jam).

1. Hitung gaya Coulomb pada muatan test Q pada pusat segi 12tersebut.

2. Jika salah satu muatan q dipindahkan, hitung gaya Coulombpada muatan test Q sekarang.

Soal-soal H. Coulomb

I Tiga buah muatan masing-masing sebesar 6C diletakkanpada sudut-sudut segitiga sama sisi dengan panjang sisi10 cm. Hitung total gaya yang dialami oleh 1 muatan.

I Dua buah bola bermassa 6 kg digantung pada dua utas taliyang berdampingan. Kedua bola kemudian dimuati denganmuatan yang sama besar dan tandanya. Setelah itu boladilepas dan ternyata masing-masing membentuk sudut 10

terhadap vertikal. Panjang tali 3m. Hitung muatanmasing-masing bola.

I 12 buah muatan sama besar q diletakkan pada sisi-sisi segi 12(seperti jam).

1. Hitung gaya Coulomb pada muatan test Q pada pusat segi 12tersebut.

2. Jika salah satu muatan q dipindahkan, hitung gaya Coulombpada muatan test Q sekarang.

Soal-soal H. Coulomb

I Tiga buah muatan masing-masing sebesar 6C diletakkanpada sudut-sudut segitiga sama sisi dengan panjang sisi10 cm. Hitung total gaya yang dialami oleh 1 muatan.

I Dua buah bola bermassa 6 kg digantung pada dua utas taliyang berdampingan. Kedua bola kemudian dimuati denganmuatan yang sama besar dan tandanya. Setelah itu boladilepas dan ternyata masing-masing membentuk sudut 10

terhadap vertikal. Panjang tali 3m. Hitung muatanmasing-masing bola.

I 12 buah muatan sama besar q diletakkan pada sisi-sisi segi 12(seperti jam).

1. Hitung gaya Coulomb pada muatan test Q pada pusat segi 12tersebut.

2. Jika salah satu muatan q dipindahkan, hitung gaya Coulombpada muatan test Q sekarang.

Medan

I Medan: pengaruh dari suatu besaran fisika yang dapatdirasakan atau diukur di daerah sekitar besaran tersebut.

I Contoh medan: kehangatan dari api unggun ketika kita berdiridi dekatnya.

I Medan temperatur di sekitar api unggun adalah nilaitemperatur di tiap titik di sekitar api unggun

I Medan: suatu besaran yang nilainya tergantung pada fungsiposisinya (f (~r)).

Medan

I Medan: pengaruh dari suatu besaran fisika yang dapatdirasakan atau diukur di daerah sekitar besaran tersebut.

I Contoh medan: kehangatan dari api unggun ketika kita berdiridi dekatnya.

I Medan temperatur di sekitar api unggun adalah nilaitemperatur di tiap titik di sekitar api unggun

I Medan: suatu besaran yang nilainya tergantung pada fungsiposisinya (f (~r)).

Medan

I Medan: pengaruh dari suatu besaran fisika yang dapatdirasakan atau diukur di daerah sekitar besaran tersebut.

I Contoh medan: kehangatan dari api unggun ketika kita berdiridi dekatnya.

I Medan temperatur di sekitar api unggun adalah nilaitemperatur di tiap titik di sekitar api unggun

I Medan: suatu besaran yang nilainya tergantung pada fungsiposisinya (f (~r)).

Medan

I Medan: pengaruh dari suatu besaran fisika yang dapatdirasakan atau diukur di daerah sekitar besaran tersebut.

I Contoh medan: kehangatan dari api unggun ketika kita berdiridi dekatnya.

I Medan temperatur di sekitar api unggun adalah nilaitemperatur di tiap titik di sekitar api unggun

I Medan: suatu besaran yang nilainya tergantung pada fungsiposisinya (f (~r)).

Medan Listrik

I Medan Listrik: gaya Coulomb di sekitar suatu muatan listrikdibagi dengan muatan pengujinya.

I dilakukan karena gaya Coulomb tergantung pada besar keduamuatan sedangkan nilai medan listrik tergantung padakekuatan gaya dari 1 muatan saja:

~E =~F

q0,

dimana q0 adalah muatan penguji.

I Besarnya medan listrik di sekitar sebuah muatan q adalah:

~E (~r) =1

4pi0

q

r2r .

Medan Listrik

I Medan Listrik: gaya Coulomb di sekitar suatu muatan listrikdibagi dengan muatan pengujinya.

I dilakukan karena gaya Coulomb tergantung pada besar keduamuatan sedangkan nilai medan listrik tergantung padakekuatan gaya dari 1 muatan saja:

~E =~F

q0,

dimana q0 adalah muatan penguji.

I Besarnya medan listrik di sekitar sebuah muatan q adalah:

~E (~r) =1

4pi0

q

r2r .

Medan Listrik

I Medan Listrik: gaya Coulomb di sekitar suatu muatan listrikdibagi dengan muatan pengujinya.

I dilakukan karena gaya Coulomb tergantung pada besar keduamuatan sedangkan nilai medan listrik tergantung padakekuatan gaya dari 1 muatan saja:

~E =~F

q0,

dimana q0 adalah muatan penguji.

I Besarnya medan listrik di sekitar sebuah muatan q adalah:

~E (~r) =1

4pi0

q

r2r .

Medan Listrik

I Medan listrik: medan vektor, artinya selain memiliki besar, ditiap titik medan listrik juga memiliki arah.

Medan Listrik

I Perubahan besar konsep:

1. Gaya Coulomb: aksi pada jarak (action-at-a-distance),perubahan pada muatan yang satu (misalnya muatan tiba-tibahilang atau berubah nilainya) dengan seketika dirasakan olehmuatan lainnya

2. Medan: perubahan ini baru dirasakan oleh muatan lainnyakarena medan akibat muatan yang satu telah berubah. Jikaperubahan nilai medan ini butuh waktu untuk merambat(kecepatan cahaya c) maka perubahan pada muatan yang 1tidak akan dengan seketika dirasakan oleh muatan lainnya.

I Beberapa muatan listrik: medan listrik total adalahpenjumlahan vektor dari medan listrik dari masing-masingmuatan:

~E = ~E1 + ~E2 + ~E3 +

Medan Listrik

I Perubahan besar konsep:1. Gaya Coulomb: aksi pada jarak (action-at-a-distance),

perubahan pada muatan yang satu (misalnya muatan tiba-tibahilang atau berubah nilainya) dengan seketika dirasakan olehmuatan lainnya

2. Medan: perubahan ini baru dirasakan oleh muatan lainnyakarena medan akibat muatan yang satu telah berubah. Jikaperubahan nilai medan ini butuh waktu untuk merambat(kecepatan cahaya c) maka perubahan pada muatan yang 1tidak akan dengan seketika dirasakan oleh muatan lainnya.

I Beberapa muatan listrik: medan listrik total adalahpenjumlahan vektor dari medan listrik dari masing-masingmuatan:

~E = ~E1 + ~E2 + ~E3 +

Medan Listrik

I Perubahan besar konsep:1. Gaya Coulomb: aksi pada jarak (action-at-a-distance),

perubahan pada muatan yang satu (misalnya muatan tiba-tibahilang atau berubah nilainya) dengan seketika dirasakan olehmuatan lainnya

2. Medan: perubahan ini baru dirasakan oleh muatan lainnyakarena medan akibat muatan yang satu telah berubah. Jikaperubahan nilai medan ini butuh waktu untuk merambat(kecepatan cahaya c) maka perubahan pada muatan yang 1tidak akan dengan seketika dirasakan oleh muatan lainnya.

I Beberapa muatan listrik: medan listrik total adalahpenjumlahan vektor dari medan listrik dari masing-masingmuatan:

~E = ~E1 + ~E2 + ~E3 +

Medan Listrik

I Perubahan besar konsep:1. Gaya Coulomb: aksi pada jarak (action-at-a-distance),

perubahan pada muatan yang satu (misalnya muatan tiba-tibahilang atau berubah nilainya) dengan seketika dirasakan olehmuatan lainnya

2. Medan: perubahan ini baru dirasakan oleh muatan lainnyakarena medan akibat muatan yang satu telah berubah. Jikaperubahan nilai medan ini butuh waktu untuk merambat(kecepatan cahaya c) maka perubahan pada muatan yang 1tidak akan dengan seketika dirasakan oleh muatan lainnya.

I Beberapa muatan listrik: medan listrik total adalahpenjumlahan vektor dari medan listrik dari masing-masingmuatan:

~E = ~E1 + ~E2 + ~E3 +

Garis Medan Listrik

I Garis Medan Listrik: garis-garis yang dipergunakan untukmempermudah penggambaran medan listrik.

I Garis-garis ini digambarkan sedemikian rupa sehingga garissinggung di tiap titik di garis-garis ini menunjukan arah medanlistrik.

Garis Medan Listrik

I Garis Medan Listrik: garis-garis yang dipergunakan untukmempermudah penggambaran medan listrik.

I Garis-garis ini digambarkan sedemikian rupa sehingga garissinggung di tiap titik di garis-garis ini menunjukan arah medanlistrik.

Garis Medan Listrik

I Beberapa aturan dalam menggambarkan garis medan listrik:

1. Garis medan listrik harus mulai di muatan positif dan berakhirdi muatan negatif atau salah satunya di titik tak berhingga.

2. Jumlah garis medan listrik harus sebanding dengan besarnyamuatan listrik.

3. Dua garis medan listrik tidak boleh berpotongan.

I Garis medan listrik memiliki hubungan yang erat denganmedan listrik di titik yang dilaluinya.

I Jumlah garis medan listrik per satuan luas daerah yang tegaklurus garis medan sebanding dengan kuat medan di daerahtersebut:

N

A E

Garis Medan Listrik

I Beberapa aturan dalam menggambarkan garis medan listrik:1. Garis medan listrik harus mulai di muatan positif dan berakhir

di muatan negatif atau salah satunya di titik tak berhingga.

2. Jumlah garis medan listrik harus sebanding dengan besarnyamuatan listrik.

3. Dua garis medan listrik tidak boleh berpotongan.

I Garis medan listrik memiliki hubungan yang erat denganmedan listrik di titik yang dilaluinya.

I Jumlah garis medan listrik per satuan luas daerah yang tegaklurus garis medan sebanding dengan kuat medan di daerahtersebut:

N

A E

Garis Medan Listrik

I Beberapa aturan dalam menggambarkan garis medan listrik:1. Garis medan listrik harus mulai di muatan positif dan berakhir

di muatan negatif atau salah satunya di titik tak berhingga.2. Jumlah garis medan listrik harus sebanding dengan besarnya

muatan listrik.

3. Dua garis medan listrik tidak boleh berpotongan.

I Garis medan listrik memiliki hubungan yang erat denganmedan listrik di titik yang dilaluinya.

I Jumlah garis medan listrik per satuan luas daerah yang tegaklurus garis medan sebanding dengan kuat medan di daerahtersebut:

N

A E

Garis Medan Listrik

I Beberapa aturan dalam menggambarkan garis medan listrik:1. Garis medan listrik harus mulai di muatan positif dan berakhir

di muatan negatif atau salah satunya di titik tak berhingga.2. Jumlah garis medan listrik harus sebanding dengan besarnya

muatan listrik.3. Dua garis medan listrik tidak boleh berpotongan.

I Garis medan listrik memiliki hubungan yang erat denganmedan listrik di titik yang dilaluinya.

I Jumlah garis medan listrik per satuan luas daerah yang tegaklurus garis medan sebanding dengan kuat medan di daerahtersebut:

N

A E

Garis Medan Listrik

I Beberapa aturan dalam menggambarkan garis medan listrik:1. Garis medan listrik harus mulai di muatan positif dan berakhir

di muatan negatif atau salah satunya di titik tak berhingga.2. Jumlah garis medan listrik harus sebanding dengan besarnya

muatan listrik.3. Dua garis medan listrik tidak boleh berpotongan.

I Garis medan listrik memiliki hubungan yang erat denganmedan listrik di titik yang dilaluinya.

I Jumlah garis medan listrik per satuan luas daerah yang tegaklurus garis medan sebanding dengan kuat medan di daerahtersebut:

N

A E

Garis Medan Listrik

I Beberapa aturan dalam menggambarkan garis medan listrik:1. Garis medan listrik harus mulai di muatan positif dan berakhir

di muatan negatif atau salah satunya di titik tak berhingga.2. Jumlah garis medan listrik harus sebanding dengan besarnya

muatan listrik.3. Dua garis medan listrik tidak boleh berpotongan.

I Garis medan listrik memiliki hubungan yang erat denganmedan listrik di titik yang dilaluinya.

I Jumlah garis medan listrik per satuan luas daerah yang tegaklurus garis medan sebanding dengan kuat medan di daerahtersebut:

N

A E

Garis Medan ListrikI Apabila permukaan yang ditembus oleh garis medan listrik

tidak tegak lurus terhadap garis medan listriknya makapermukaan tersebut harus diproyeksikan ke permukaan baruyang tegak lurus dengan garis medan listrik tersebut untukmenghitung kuat medannya:

E NA cos

.

Fluks Listrik

I Besaran baru fluks ():

= E A cos ,

= ~E ~A,

artinya N. Dan dari pembahasan kita sebelumnya Nsebanding dengan besarnya muatan maka juga pasti suatubesaran yang tergantung pada besarnya muatan.

Pekerjaan Rumah

1. Proton terdiri dari 2 quark up bermuatan 23e dan 1 quarkdown bermuatan 13e, dimana e = 1, 6 1019C. Hitunggaya total yang dialami oleh salah satu quark up jika jarakantar quark adalah 2 1015m.

2. Hitung besar dua muatan identik jika jaraknya 12 cm danbesar gaya antara keduanya 105N.

3. Dua buah muatan titik pada sumbu-x : 8C di (0,0) dan6C di (30,0). Satuan dalam cm. Di mana harus diletakkanmuatan ketiga q agar gaya listrik padanya sama dengan nol?

4. 13 buah muatan sama besar q diletakkan pada sisi-sisi segi13.

4.1 Hitung gaya Coulomb pada muatan test Q pada pusat segi 13tersebut.

4.2 Jika salah satu muatan q dipindahkan, hitung gaya Coulombpada muatan test Q sekarang.

Soal-soal H. CoulombMedanMedan ListrikGaris Medan ListrikFluks ListrikPekerjaan Rumah