FISIKA DASAR Listrik Magnet Djati Handoko Departemen Fisika

FISIKA DASAR Listrik Magnet Djati Handoko Departemen Fisika UI djati@fisika. ui. ac. id 08129789507

Silabus Listrik • Medan Listrik: – Distribusi Muatan Diskrit – Distribusi Muatan Kontinu • Potensial Listrik • Kapasitansi, Dielektrik, dan Energi Elektrostatik • Arus Listrik • Rangkaian Arus Searah

Silabus Magnet • • • Medan Magnetik Sumber Medan Magnetik Induksi Magnetik Magnetisme Dalam Materi Rangkaian Arus Bolak Balik Persamaan Maxwell dan Gelombang Elektromagnetik

Medan Listrik, distribusi muatan diskrit • Listrik berasal dari kata elektron (dalam bahasa Yunani) yang menyebutkan batu amber yang ketika di gosok akan menarik benda-benda kecil seperti jerami atau bulu. • Jurassic Park ?

• • • 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 Gilbert Du Fay Millikan

Satuan Standar Internasional • Menurut SI satuan muatan adalah Coulomb (C), yang didefinisikan dalam bentuk arus listrik, Ampere (A). • Muatan sekitar 10 n. C sampai 0, 1 C dapat dihasilkan dalam laboratorium dengan cara menempelkan benda-benda tertentu dan menggosokkannya.

Hukum Coulomb • 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. m 2/C 2

painting static charge

Contoh Soal • 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; q 1 = 25 n. C terletak pada titik asal, q 2 = -10 n. C berada pada x=2 m, dan q 0 = 20 n. C berada pada x = 3, 5 m. Carilah gaya total pada q 0 akibat q 1 dan q 2.

Solusi Soal no. 1 F 21 0, 05 C q 1 10 cm 0, 05 C q 2 F 12

Solusi Soal no. 2 2 m q 1 = 25 n. C 1, 5 m F 10 q 2 = -10 n. C F 20 q 0 = 20 n. C

Soal • Carilah resultan gaya pada muatan 20 C dalam soal gambar berikut: q 2 q 1 q 3

Solusi Soal

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

• Hukum Coulomb untuk E akibat satu muatan titik. • Hukum Coulomb untuk E akibat suatu sistem muatan titik.

Contoh Soal • Sebuah muatan positif q 1=+8 n. C berada pada titik asal dan muatan kedua positif q 2=+12 n. C berada pada sumbu x = 4 m dari titik asal. Carilah medan lisriknya di sumbu x untuk: – P 1 yang berjarak x=7 m dari titik asal. – P 2 yang berjarak x=3 m dari titik asal.

Solusi soal P 2 q 1=8 n. C + 3 m q 2=12 n. C P 1 + 4 m 7 m

soal E di P 3 ? 3 m q 1=8 n. C + 4 m q 2=12 n. C + • Hitunglah nilai E di P 3 ! • Berapa besar sudut yang diciptakan resultan E di P 3 terhadap sumbu x positif.

Garis-garis medan listrik • • • Garis medan listrik bermula dari muatan + dan berakhir pada muatan – Garis 2 digambar simetris, meninggalkan atau masuk ke muatan Jumlah garis yang masuk/meninggalkan muatan sebanding dgn besar muatan Kerapatan garis 2 pada sebuah titik sebanding dgn besar medan listrik di titik itu Tidak ada garis 2 yang berpotongan

Gerak Muatan Titik di Dalam Medan Listrik • Muatan titik dalam medan listrik akan mengalami gaya q. E. • Sehingga percepatan partikel dalam medan listrik memenuhi: • Didapatkan dari: Fmekanik = Flistrik

soal • 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?

Dipol Listrik • 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=q. L, untuk gambar kartesian diatas maka - -q L p=q. L + +q