Medan Listrik Statis - Situs Matematika dan Fisika - Situs Matematika dan Fisika

Medan Listrik Statis

Suatu pengamatan dapat memperlihatkan bahwa bila sebatang gelas digosok dengan kain wool atau bulu domba; batang gelas tersebut mampu menarik sobekan-sobekan kertas. Ini menunjukkan bahwa gelas timbul muatan listrik.

Salah satu sifat muatan listrik adalah adanya dua macam muatan yang menurut konvensi disebut muatan positif dan negatif. Interaksi antara muatan-muatan dapat dinyatakan sebagai berikut :

“ Dua muatan yang sejenis ( kedua-duanya positif atau kedua-duanya negatif ) saling tolak menolak; sedangkan dua muatan yang tidak sejenis (yang satu positif dan yang lain negatif) akan saling tarik menarik ”.

Also Read:

Pengamatan lain yaitu : benda yang bermuatan listrik; muatannya tersebar pada permukaan luar dari benda dan menyebarnya muatan listrik pada permukaan luar benda tidak sama rata. Pada permukaan yang runcing makin rapat muatannya. Selain dengan cara menggosok kain wool pada batang kaca tersebut, maka salah satu cara untuk membuat benda dapat dijadikan listrik adalah dengan cara INDUKSI.

* HUKUM COULOMB.

Bila dua buah muatan listrik dengan harga q1 dan q2, saling didekatkan, dengan jarak pisah r, maka keduanya akan saling tarik-menarik atau tolak-menolak menurut hukum Coulomb adalah:

“Berbanding lurus dengan besar muatan-muatannya

dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan”.

F=k\frac{q_{1}.q_{2}}{r^{2}}

Gambar.

statis1.png

Konstanta pembanding (“k”) harganya tergantung pada tempat dimana muatan tersebut berada.

Bila pengamatan dilakukan diruang hampa/udara; besar “k” dalam sistem SI adalah:

k= 9 x 10 9 Nm2/Coulomb2

Harga pastinya : k=\frac{1}{4\pi\varepsilon_{0}}

\varepsilon_{0} = permitivitas udara atau ruang hampa.

dalam satuan cgs ; k=1 dyne cm2/statcoulomb2

statis2.png

Catatan :

  • Untuk medium selain udara, maka harga k juga lain. Sebab tergantung dari (permitivitasnya).
  • 1 Coulomb = 3.109 statcoulomb.
  • Karena F adalah vektor, maka bila gaya resultan yang disebabkan oleh 3 titik muatan, penjumlahannya juga memenuhi aturan vektor.
  • \varepsilon_{0} = 8,85 x 10-12 Coulomb2 / newton m2

MEDAN LISTRIK.

Medan listrik adalah daerah dimana pengaruh dari muatan listrik ada. Besarnya kuat medan listrik (“E”) pada suatu titik di sekitar muatan listrik (Q) adalah :

Hasil bagi antara gaya yang dialami oleh muatan uji “q” dengan besarnya muatan uji tersebut.

Antara +Q dan -Q ada gaya tarik menarik sebesar :

F=k\frac{Qq}{r^{2}}

sehingga besarnya kuat medan listrik di titik p adalah

E=\frac{F}{q}=\left(k\frac{Q.q}{r^{2}}\right)/q

E=k\frac{Q}{r^{2}}

Kuat medan listrik (E) adalah suatu besaran vector. Satuan dari kuat medan listrik adalah Newton/Coulomb atau dyne/statcoulomb.

Bila medan di sebuah titik disebabkan oleh beberapa sumber; maka besarnya kuat medan total dapat dijumlahkan dengan mempergunakan aturan vektor. Arah dari kuat medan listrik; bila muatan sumbernya positif maka meninggalkan dan bila negatif arahnya menuju.

Gambar

statis3.png

Contoh kuat medan listrik.

  1. Kuat medan listrik yang disebabkan oleh bola berongga bermuatan.

statis4.png

– dititik R; yang berada didalam bola ER=0. Sebab di dalam bola tidak ada muatan.

– dititik S; yang berada pada kulit bola;

E_{s}=k\frac{Q}{R^{2}}

Q = muatan bola ; R = jari-jari bola

– dititik P; yang berada sejauh r terhadap pusat bola.

E_{p}=k\frac{Q}{r^{2}}

Bila digambarkan secara diagram diperoleh.

statis5.png

Bila Bola pejal dan muatan tersebar merata di dalamnya dan dipermukaannya ( Muatan total Q ).

statis6.png

  • Besarnya kuat medan listrik di titik P dan S sama seperti halnya bola berongga bermuatan; tetapi untuk titik R kuat medan listriknya tidak sama dengan nol. ER = 0
  • Bila titik R berjarak r terhadap titik pusat bola, maka besarnya kuat medan listriknya :

E_{R}=k\frac{Q.r}{R^{3}}

r = jarak titik R terhadap pusat bola

R = jari-jari bola.

}
%d blogger menyukai ini: