Muatan Materi Muatan Listrik terdiri atas Elektron yang

Muatan & Materi

Muatan Listrik terdiri atas : Elektron yang membawa muatan negatif. Proton yang membawa muatan positif. Muatan 1 elektron = -1, 6 x 10 -19 coulomb Muatan 1 proton = +1, 6 x 10 -19 coulomb Muatan Listrik dari suatu benda ditentukan oleh jumlah proton dan elektronnya. Bila benda kelebihan elektron (Σ elektron > Σ proton), maka benda bermuatan negatif. Bila benda kekurangan elektron (Σ elektron < Σ proton), maka benda bermuatan positif. Bila Σ elektron = Σ proton, maka benda bermuatan netral. 2

Sifat Muatan Listrik Muatan sejenis akan tolak-menolak. + + - Muatan tidak sejenis akan tarik-menarik. + - - Gaya Coulomb yang dialami oleh sebuah muatan yang dipengaruhi muatan-muatan lain dilukiskan sbb : q 1 q 2 q q 3 + + F 3 F 1 F 2 Besar gaya Coulomb pada muatan q adalah: F = F 1 + F 2 + F 3 Besar gaya Coulomb F adalah jumlah gaya-gaya Coulomb yang berasal dari masing-masing muatan secara vektor. 3

Hk. Coulomb yang dinyatakan oleh Charles Augustin de Coulomb (1786) adalah sbb : “Gaya tarik atau gaya tolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan. ” dengan : F = gaya Coulomb (Newton) q = muatan listrik (Coulomb) r = jarak kedua muatan (meter) εo = permitivitas listrik dalam ruang hampa/udara K = konstanta = 1/4πεo = 9 x 109 N. m 2/C 2 4

Sebuah benda titik bermuatan q 1 berada pada vektor posisi , dan benda bermuatan q 2 ada pada vektor posisi. Vektor posisi q 1 relatif terhadap q 2 adalah y q 1 q 2 Vektor satuan pada arah dituliskan x Secara kuantitatif gaya dapat dituliskan sbb : pada q 1 yang disebabkan oleh q 2 5

Gaya oleh beberapa buah muatan q 2 q 1 q 3 q 4 Gb. (a)Vektor posisi qi, q 2, q 3 dan q 4 (b)Posisi relatif q 1 terhadap q 2, q 3 dan q 4 Bila q 1, q 2, q 3 dan q 4 terpasang kuat pada posisi masing-masing, gaya resultan yang bekerja pada q 1 oleh karena q 2, q 3 dan q 4 adalah gaya pada q 1 oleh q 2, gaya pada q 1 oleh q 3, dsb. Jadi gaya pada q 1 oleh beberapa muatan adalah superposisi gaya interaksi antara q 1 dengan masing-masing muatan. 6

3. Diketahui ada tiga muatan sbb. Besar muatan q = +1μC, q 1 = +5 μC, q 2 = +3 μC. Kedudukan muatan itu dilukiskan oleh gambar di bawah ini. q 1 10 cm q 2 Berapa besar gaya Coulomb pada muatan q? 7

4. Sebuah benda bermassa 20 gram dan bermuatan q = +0, 5 μC digantungkan pada seutas tali ringan yang massanya dapat diabaikan. Tepat di sebelah kanan benda pada jarak 15 cm diletakkan muatan q’ = -1 μC yang menyebabkan posisi benda menjauhi seperti pada gambar di bawah ini. Jika k = 9. 109 Nm 2/C 2 dan g = 10 m/s 2, tegangan pada tali adalah… q q' + - 15 cm 8

5. Sebuah partikel bermuatan +5, 0 μC diletakkan pada garis hubung di antara partikel-partikel bermuatan -0, 9 μC dan -0, 4 μC yang berjarak 0, 50 m. Agar partikel tersebut tidak merasakan gaya Coulomb yang disebabkan oleh kedua partikel bermuatan negatif, maka partikel bermuatan +5, 0 μC harus diletakkan di… 9

6. Kita mempunyai 2 buah benda titik bermuatan. Yang satu terletak pada koordinat (2, 0) dengan muatan q 1 = 10 C, dan yang lain terletak pada koordinat (5, 4) dengan muatan q 2 = -5 C. Tentukan vektor gaya yang bekerja pada muatan q 2 karena gaya Coulomb oleh q 1. Posisi koordinat dinyatakan dalam km. 10

Konduktor dan Isolator Bahan-bahan perak, tembaga, dan aluminium yang dapat dialiri arus listrik atau mudah menghantarkan arus listrik disebut konduktor listrik Bahan-bahan karet dan plastik yang tidak dapat dialiri arus listrik atau sukar menghantarkan arus listrik disebut isolator listrik Beberapa bahan, seperti germanium dan silikon dapat bertingkah laku kadang-kadang sebagai konduktor dan kadang-kadang sebagai isolator. Bahan-bahan seperti ini disebut semikonduktor. 11

Tiga muatan titik ditempatkan pada sumbu x seperti pada gambar. Tentukan gaya total pada muatan -5μC yang disebabkan oleh dua muatan lain! +3μC 20 cm -5μC +8μC 30 cm 12

Muatan 2 yg tampak pada gambar. Tentukan gaya pada muatan 4μC akibat dua muatan lainnya! +4μC 20 cm +2μC 60 o 20 cm 60 o +3μC 13

Dua bola bermuatan kecil ditempatkan pada sumbu x: +3μC pada x = 0 dan -5μC pada x = 40 cm. Dimanakah seharusnya muatan ketiga q ditempatkan agar gaya yang dialaminya nol? 14