Pertemuan 3 ELEKTROSTATIS 13. Gaya dan Medan Listrik 3.1 Gaya Coulomb Ragam gaya: gravitasi, magnet, listrik, nuklir Muatan listrik: positif, negatif, netral Muatan listrik atom: menyangkut elektron di kulitnya Pengertian muatan listrik atom dan benda? Bahan penghantar muatan: konduktor, semi konduktor, isolator

Sifat interaksi antarmuatan: 1. Senama saling tolak, tak senama saling tarik 2. Mengecil oleh jarak antarmuatan yang lebih besar

Formulasi gaya itu?

(a) F =

1 (q + Q) r 2 4 o r

(b) F = (c) F =

1 4 o

q+Q r r2

1 qQ r 4 o r 2

1 =9x109 N/C2; o =8,854x10-12 C2/N; 4 oPersamaan (c) = Hukum Coulomb antara 2 muatan titik yang diam.

Secara umum: Fi =

q Fij = i 4 j =1, j i oN

qj i r 2 rij j =1. j ijN

Gambar 3.1 Interaksi antarbanyak muatan titik yang diam.

Contoh 1: Interaksi antara titik muatan dengan batang bermuatan

Gambar 3.2 Interaksi antara titik muatan dengan batang bermuatan.

dF =

1 q dx 2 4 o ( x 2 + yo ) yo x2 + y2 ; = dq dx

cos = F=

1 4 o yo

qoQ l2 2 + yo 4

Contoh 2: Interaksi antara titik muatan dengan cincin bermuatan Cincin homogen bermuatan Q, jejari a.

Fx = dFx =

1 qo dq cos 4 o r 2

Fx =

1 qoQx 4 o ( x 2 + a 2 )3 / 21 qoQ 4 o x 2

Ketika: (a) x >>: Fx =

(b) x = 0, maka Fx = 0

Gambar 3.3 Interaksi muatan titik dengan cincin bermuatan. Contoh 3: Sistem muatan yang lain?

3.2 Medan Listrik E = kuat medan listrik

F E = lim qo 0 q o

Gambar 3.4 Medan listrik yang dikerahkan Gambar 3.5 Menentukan posisi medan oleh muatan listrik. listrik nol.

Sistem banyak muatan titik: Ei =

1 4 o

2 j =1, j i rij

N

qj

rij

Contoh: q1 = q2 = +10-6C, Ep = 0, dimana P berada?

Muatan pada benda: E =

1 dq r 2 r 4 o

Penerapannya: (a) Cincin: Q, a

dE =

1 dQ r 2 4 o r

Gambar 3.6 Medan listrik oleh cincin bermuatan listrik

Ez =

1 Qz z 2 2 3/ 2 4 o ( z + a )

(a) Pelat humogen berkerapatan :

E= z 2 o

Gambar 3.7 Medan listrik dikerahkan oleh pelat bermuatan homogen.

Fluks medan listrik: E = E dA = EdA cos

Gambar 3.8 Keberadaan fluks medan listrik.

qneto Hukum Gauss: E = E dA = oDiterapkan untuk mencari E = f(r) pada bola (konduktor, isolator), berongga.

Gambar 3.9 Bola konduktor muatan Q jejari R.

3.3 Dipol Listrik di Ruang Bermedan Listrik

Di bahas E = homogen p = Ql R = + + = p E ; = pE sin

U = d =o

o =

pE sin d = pE cos 2

U = pE

Gambar 3.10 Dipol listrik di dalam ruang bermedan listrik: (a) homogen, (b) non homogen

Soal: 1. H20 punya p = 6,1x10-30 Cm, di ruang bermedan listrik E = 2,0x105 N/C. Berapa beda antara Emak dengan Emin. 2. H2O diganggu shg terjadi osilasi kecil, pm thd sumbu tegaklurus ketiga atom 1,93x10-47 kgm 2. Berapa periode osilasi?

Gambar 3.11 Bagan molekul H2O.