kuliah ke 2 muatan list
TRANSCRIPT
Kuliah-02
Muatan dan Gaya Listrik
Mampu menjelaskan:1)Benda bermuatan positif dan
negatif2) Alat pendeteksi muatan listrik3) Metode pemberian muatan4) Memahami hukum Coulomb5) Mengaplikasikan hukum Coulomb
dalam persoalan
Tujuan yang harus dicapai
Penjelasan mikroskopik muatan Satuan Muatan
Tujuan yang harus dicapai
Atom & Ion
3 Proton & 3 elektron adalah pembentuk atom netral
3 Proton & 3 elektron adalah pembentuk atom netral
Penambahan satu elektron menghasilkan ion bermuatan -e
Penambahan satu elektron menghasilkan ion bermuatan -e
Menghilangkan satu elektron menyebabkan terbentuknya ion bermuatan +e
Menghilangkan satu elektron menyebabkan terbentuknya ion bermuatan +e
Penjelasan Atomik Untuk sifat Makroskopik
Beberapa atom sangat mudah kehilangan elektron dan menjadi bermuatan (+)
Elektron-elektron tsb ditarik oleh atom-atom lain yang menjadi atom bermuatan (–)
Pemberian muatan adalah peristiwa pertukaran elektron
Satuan Muatan
Oleh karena muatan adalah sifat fundamental materi, maka diperlukan satuan.
Satuan alamiah muatan adalah e (muatan elektron)
Satuan SI adalah Coulomb (C) |e| = 1.60219 x 10-19 C
Sifat-sifat partikel atomikPartikel Muatan / C Massa / Kg
Elektron (e) -1.6021917 × 10-19 9.1095x10-31
Proton (p) +1.6021917 × 10-19 1.67261x10-27
Netron (n) 0 1.67492x10-27
Peralatan dan metoda pemberian muatan
9
ELEKTROSKELEKTROSKOPOP
Elektroskop
♪ Suatu piranti yang dapat digunakan untuk mendeteksi muatan listrik.
10
11
Bagan Elektroskop
♪ Di dalam sebuah peti kaca
terdapat dua buah daun
elektroskop yang dapat bergerak
(kadang- kadang yang dapat
bergerak hanya satu daun saja),
biasanya terbuat dari emas.
12
Prinsip Kerja
♪ Induksi
Apabila benda yang bermuatan positif didekatkan ke bola logam, maka
pemisahan muatan terjadi melalui induksi, elektron-elektron ditarik naik
menuju bola, sehingga kedua daun elektroskop bermuatan positip dan saling
menolak (Gambar a).
Elektroskop dimuati (a) dengan cara induksi
13
Prinsip Kerja
♪ Deduksi
Apabila sebuah benda logam bermuatan positif disentuhkan dengan benda
logam lain yang tidak bermuatan (netral), maka elektron-elektron bebas
dalam logam yang netral akan ditarik menuju logam yang bermuatan positif,
kedua daun elektroskop memperoleh muatan positip, sebagaimana
ditunjukkan oleh Gambar b
Elektroskop dimuati (b) dengan cara deduksi
Prinsip Kerja
INGAT!!
14
Pada setiap kasus, makin
besar muatan, maka makin
lebar pemisahan daun-daun
elektroskop.
15
Prinsip Kerja
Jika benda bermuatan negatif didekatkan, sebagaimana ditunjukkan
pada Gambar b, maka lebih banyak elektron diinduksi untuk bergerak
ke bawah menuju daun-daun elektroskop sehingga kedua daun ini
terpisah lebih lebar.
Metoda yang berbeda untuk pemberian muatan
Gesekan menggesek plastik dengan sutra
Konduksi sentuhan pada elektroskop
Induksi balon didekatkan pada dinding
Proses Gesekan
• Untuk Bahan Isolator
• Menggosokan 2 buah bahan isolator
Plastik
Sutera
-+
-++
-
+-+
+-
-Elektron “lebih tertarik” kepada sutra daripada kepada plastik
Proses Konduksi
• Untuk bahan konduktor
• Dua buah bahan konduktor disentuhkan, dimana salah satunya memiliki muatan bebas
InduksiBalon pada dinding
Dinding adalah netral dan sebagai insulator
Muatan +ve bergerak menuju depan balon
Muatan -ve bergerak menjauhi balon
Dinding tetap netral tetapi permukaan memiliki sedikit sisa muatan yang cukup untuk mengikat balon
Eksperimen dan aplikasi untuk kelistrikan statik
Percobaan tetes minyak milikan Generator Van de Graaff Fotokopi dan Laser Printer
Hukum Coulomb
Percobaan Coulomb
F
r
Garis Fr-2
Hukum Coulomb Penentuan Coulomb
Gaya tarik menarik jika muatan berbeda tanda
Gaya sebanding dengan perkalian muatan q1 dan q2 sepanjang garis lurus yang menghubungkannya
Gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak I.e.
|F12| |Q1| |Q2| / r122
atau
|F12|= k |Q1| |Q2| / r122
Hukum Coulomb
Satuan untuk konstanta ditentukan dari hukum Coulomb
Coulomb telah menentukan konstanta ini dalam satuan SI k = 8.987.5x109 Nm2C-2
k secara normal dinyatakan sebagai k = 1/40
Bentuk vektor hukum Coulomb
+
+
Q1
Q2r12
12r̂
21F
12F
12F
+
21F
-
Gaya dari banyak muatan
Superposisi
Gaya dari banyak muatan
+
41F
31F
21F
Q1
-Q2
+Q4
- Q3
4131211 FFFF
Gaya pada muatan adalah jumlah vektor gaya dari semua muatan
Prinsip superposisi
12212
2112 ˆ
||r
rF
mmG
Selalu tarik menarik 1/r2
Sangat lemah Skala besar, planet,
alam semesta
Hukum Coulombvs Hukum Gravitasi Newton
Tarik menarik atau tolak menolak
1/r2
Sangat kuat Skala lokal
12212
21
012 ˆ
||4
1r
rF
Problem
A: FAB=-3FBA
B: FAB=-FBA
C: 3FAB=-FBA
D: FAB=12FBA
1) Objek A bermuatan +2 C dan Objek B bermuatan +6 C. Pernyataan manakah yang benar ?
B+6 C
A+2 C
Problem
2) Tentukan besar gaya listrik pada elektron di atom hidrogen yang mempunyai satu proton pada intinya. Jarak antara keduanya 0,53 x 10-10 m
Problem
3) Tiga partikel bermuatan disusun dalam satu garis seperti pada gambar
0,3m 0,2mHitung gaya elektrostatik total pada
muatan ke 3 ( -4 µc) yang terletak di sebelah kanan Q1 dan Q2 dimana
Q1= -8 µc dan Q2 = + 3 µc
Q1 Q2 Q3
Problem
4) Hitung gaya elektrostatik total pada muatan Q3 seperti gambar dimana masing muatan Q1=+65 µc, Q2=+50 µc µc dan Q3=-86 µc