FISIKA DASAR II

• Listrik berasal dari kata elektron (dalam bahasa Yunani) yang menyebutkan batu ambar yang ketika di gosok akan menarik benda-benda kecil seperti jerami atau bulu.

• Jurassic Park ?

LISTRIK

• Gilbert, 1600, dokter istana Inggris electric (membedakannya dgn gejala kemagnetan)

• Du Fay, 1700, tolak menolak - tarik menarik resinous (-), vitreous (+)

• Franklin, ilmuwan USA membagi muatan listrik atas dua: positif dan negatif. Jika gelas dengan sutera digosokkan, maka gelas akan bermuatan positif dan sutera akan bermuatan negatif

• Millikan, 1869 – 1953, mencari harga muatan paling kecil, percobaan tetes minyak Millikan

• Muatan elektron e = 1,6 10-19 C

Du Fay

Gilbert

Millikan

• Menurut SI satuan muatan adalah Coulomb (C), yang didefinisikan dalam bentuk arus listrik, Ampere (A).

• Muatan sekitar 10 nC sampai 0,1 C dapat dihasilkan dalam laboratorium dengan cara menempelkan benda-benda tertentu dan menggosokkannya.

• Muatan senama tolak menolak • Muatan tak senama tarik menarik

Satuan Standar Internasional

• Gaya yg dilakukan oleh satu muatan titik pada muatan titik lainnya bekerja sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut. Besarnya gaya berbanding terbalik kuadrat jarak keduanya, berbanding lurus dgn perkalian kedua muatan.

• Gaya tolak menolak muatan sama• Gaya tarik menarik muatan beda

• Dengan k = 8,99 109 N.m2/C2

Hukum Coulomb

12212

2112 rF

rqkq

• Dua muatan titik masing-masing sebesar 0,05 C dipisahkan pada jarak 10 cm. Carilah (a) besarnya gaya yang dilakukan oleh satu muatan pada muatan lainnya dan (b) Jumlah satuan muatan dasar pada masing-masing muatan.

• Tiga muatan titik terletak pada sumbu x; q1 = 25 nC terletak pada titik asal, q2 = -10 nC berada pada x=2m, dan q0 = 20 nC berada pada x = 3,5 m. Carilah gaya total pada q0 akibat q1 dan q2.

Contoh Soal

0, 05 exp(-6)C

0, 05 exp(-6)C

10 cmq1 q2

F21 F12

N

mCxCxCmN

3-

2

66229

221

10 x 2,25 )1,0(

1005,01005,0/.8,99x10

rqkq F

1119

6

1012,3106,11005,0 x

CxCx

eqN

Neq

Solusi Soal no.1

2 m 1,5 m

q1 = 25nC q2 = -10nC q0 = 20nCF20

F10

i N) (0,367

i)5,3(

)1020)(1025)(/.1099,8(

ˆ

2

99229

10210

0110

mCmN

rrqkqF

N)i 0,799 (-

i)5,1(

)1020)(1010)(/.10(8,99

ˆ

2

99229

20220

0220

mCCCmN

rrqkqF

N)i(-0,432i)799,0(i)367,0(2010 NNFFFtotal

Solusi Soal no.2

• Carilah resultan gaya pada muatan 20C dalam soal gambar berikut:

q1q2

q3

Soal

N,m

CNmF

Nm

CCNmF

81)1(

)1020)(1010)(/109(

2)6,0(

)1020)(104)(/109(

2

66229

13

2

66229

23

NNF

NNFo

y

ox

1,137sin)8,1(

4,137cos)8,1(

13

13

o

yx

dan

NF

NNFNF

664,11,3arctan

4,31,34,1

1,10,2dan 4,122

Solusi Soal

• Untuk menghindari kesalahan yang mungkin terjadi dalam konsep gaya maka diperkenalkanlah konsep medan listrik. Dimana:

Biasanya untuk muatan uji yg kecil

oqFE

Medan Listrik

• Hukum Coulomb untuk E akibat satu muatan titik.

• Hukum Coulomb untuk E akibat suatu sistem muatan titik.

020

ii

ii rrkqE

i

ii

ii r

rkqEE 02

0

ˆ

• Sebuah muatan positif q1=+8nC berada pada titik asal dan muatan kedua positif q2=+12nC berada pada sumbu x = 4m dari titik asal. Carilah medan lisriknya di sumbu x untuk:– P1 yang berjarak x=7m dari titik asal.

– P2 yang berjarak x=3m dari titik asal.

Contoh Soal

3 m

+ +P1P2

4 m7 m

q1=8nCq2=12nC

)P (di )/5,13()/0,12()/47,1(3

1012/1099,87

108/1099,8

1

2

9229

2

9229

22

22

1

1

iCNiCNiCN

im

CCNmim

CCNm

ixkqi

xkqE

)P (di )/100()/108()/99,7(1

1012/1099,83

108/1099,8

2

2

9229

2

9229

22

22

1

1

iCNiCNiCN

im

CCNmim

CCNm

ixkqi

xkqE

Solusi soal

• Hitunglah nilai E di P3 !• Berapa besar sudut yang diciptakan resultan E di

P3 terhadap sumbu x positif.

+ +q1=8nC q2=12nC

4 m

3 m

E di P3 ?

soal

• Garis medan listrik bermula dari muatan + dan berakhir pada muatan –• Garis2 digambar simetris, meninggalkan atau masuk ke muatan• Jumlah garis yang masuk/meninggalkan muatan sebanding dgn besar

muatan• Kerapatan garis2 pada sebuah titik sebanding dgn besar medan listrik di

titik itu• Tidak ada garis2 yang berpotongan

Garis-garis medan listrik

• Muatan titik dalam medan listrik akan mengalami gaya qE.• Sehingga percepatan partikel dalam medan listrik memenuhi:• Didapatkan dari: Fmekanik = Flistrik

Emqa

Gerak Muatan Titik di Dalam Medan Listrik

• Sebuah elektron ditembakkan memasuki medan listrik homogen E = (1000 N/C)i dengan kecepatan awal Vo=(2 x 106 m/s)i pada arah medan listrik. Berapa jauh elektron akan bergerak sebelum berhenti?

soal

• Dipol listrik terjadi jika dua muatan berbeda tanda dipisahkan oleh suatu jarak kecil L.

• Suatu dipol listrik ditandai oleh momen dipol listrik p, yang merupakan sebuah vektor yang mempunyai arah dari muatan negatif ke positif.

• p=qL, untuk gambar kartesian diatas maka p=2aqi

-q +q

L

p=qL+-

Dipol Listrik