Kemampuan dasar yang akan anda miliki setelah mempelajari bab ini adalah sebgai berikut. • Dapat memformulasikan gaya listrik, kuat medan listrik, fluks, potensial listrik, energi potensial listrik, serta penerapanya pada keping sejajar. A.Gaya dan Medan Medan Listrik B.otensial Listrik !.Kapasitor
Gaya dan Medan Listrik Gaya Listrik Menunjukan Listrik Statis
Gaya dan Medan Listrik Gaya Listrik Menunjukan Listrik Statis
Sifat-sifat Muatan Listrik ". Muatan Muatan listrik listrik digolong digolongkan kan menjad menjadii dua jenis jenis,, muatan muatan positif dan muatan negatif. Batang ka#a yang telah digosok dengan sutera memiliki muatan positif, sedang batang plastik yang di gosok ke kain $ol memiliki muatan negatif %. Muatan Muatan listrik listrik sejeni sejenis s tolak&men tolak&menolak olak ' muatan muatan listri listrik k tak sejenis tarik menarik
Apa Penyebab Terjadinya Muatan Listrik Karateristik penting dari muatan adalah bah$a muatan listrik selalu kekal Robert Milikan menemukan bah$a jika suatu benda dimuati, maka muatanya selalu merupakan kalipatan dari sebuah muatan elementer Satu coulumb adalah sejumlah muatan yang mengalir melalui suatu penampang ka$at dalam satu sekon ketika arus ampere melalui ka$at itu.
1e = 1,60 x 10⁻¹⁹ C
!r"u#a Gaya Listrik Hukum coulomb Besar gaya tarik atau gaya tolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatanya dan berbanding terbalik dengan kuadarat jarak antara kedua muatan.
* = k )₁)₂ r(
$e"iripan Gaya C!u#!"b dan Gaya Gra%itasi
ertama, gaya gra+itasi mun#ul karena adanya entitas massa' gaya !oulomb mun#ul karena adanya entitas listrik. Baik gaya gra+itasi maupun gaya !oulomb, keduanya berbanding terbalik terhadap kuadarat jarak antara kedua entitas Kedua, jika kedua gaya ini mun#ul pada interaksi antara dua benda, maka gaya gra+itasi selalu jauh lebih ke#il daripada gaya !oulomb.
Gaya C!u#!"b da#a" &a'an ermiti+itas bahan - r Gaya !oulomb dalam bahan F bahan" 1 " /0 /0 Gaya !oulomb dalam +akum di bandingkan dengan gaya !oulomb dalam bahan *bahan - " 1 *+akum
Medan Listrik Pen(ertian Medan Listrik medan listrik didefinisikan sebagai ruang disekitar suatu muatan listrik sumber dimana muatan listrik lainya dalam ruang ini akan mengalami gaya Coulomb atau gaya listrik
Kuat medan listrik pada lokasi di mana muatan uji berada kita definisikan sebagai besar gaya Coulomb yang bekerja pada muatan uji itu dibagi dengan besar muatan uji
2-
* )₀ * - )₀2
!r"u#asi $uat Medan Listrik pada Suatu Titik Kuat medan listrik 2 - k) r( ) 2-
/0₀r(
Vektor kuat medan listrik pada suatu titik adalah 3 ".
4ektor 2 menjauhi muatan sumber positif dan mendekati muatan sumber negatif
%.
4ektor 2 memiliki garis kerja sepanjang garis hubung antara muatan
)uku" Gauss Pen(ertian Garis-(aris Medan Listrik 5iga hal tentang garis&garis medan listrik 3 ". Garis&garis medan listrik tidak pernah berpotongan. %. Garis 6 garis medan listrik selalu mengarah radial ke luar menjauhi muatan positif dan radial ke dalam mendekati muatan negatif. 7. 5empat dimana garis&garis medan listrik rapat menyatakan tempat yang medan listriknya kuat .
!r"u#asi )uku" Gauss Fluks listrik didefinisikan sebagai jumlah garis-garis medan listrik yang menembus tegak lurus suatu bidang 8 - 2A #os 9
)uku" Gauss menyatakan ' jumlah garis-garis medan listrik ( fluks listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu di bagi dengan permiti!itas udara "₀. :) 8 - 2A #os 9 ₀
$uat Medan Listrik ba(i *istribusi Muatan $!ntinu Kuat Medan Listrik untuk Konduktor Dua Keping
) A
2-
; ₀
$uat Medan Listrik untuk $!ndukt!r &!#a &er!n((a
2A -
:) ₀
-
#idalam bola$ kuat medan listrik sama dengan nol. Kuat medan listrik diluar bola )
2 - /0r(₀
" '2/0₀
) r(
P!tensia# Listrik !r"u#asi +ner(i P!tensia# Listrik >₁₂ - & K)₀) ? "& r(
2₁₂ - 2₂ & 2₁ - K)₀) ?
"& r(
@
" r=
@ " r=
&eda P!tensia# Listrik P!tensia# #istrik didefinisikan sebagai perubahan energi potensial per satuan muatan ketika sebuah muatan uji dipindahkan di antara dua titik.
4₁₂ -
2₁₂ )₀
4₁₂ - K) ?
" r(
& " r=
@
P!tensia# Mut#ak !#e' Muatan Su"ber Titik 4₁₂ adalah potensial akhir 4 ₂ C dikurangi potensi a$al 4 ₁ C 4₁₂ - 4₂ & 4₁
P!tensi "ut#ak
4-
K) r
Potensial mutlak adalah perubahan energi potensial per satuan muatan yang terjadi ketika sebuah muatan uji dipindahkan dari suatu titik yang tak berhingga jauhnya ke titik yang di tanyakan.
P!tensia# !#e' &eberapa Muatan Su"ber Titik
otensial listrik yang ditimbulkan oleh beberapa muatan sumber n
) i 4-k: i-" r i
) " -k r "
) % r %
) 7 r 7
)/ ...C r /
)uku" $ekeka#an +ner(i Mekanik da#a" Medan Listrik
Eukum kekekalan energi mekanik %&₁ ' %₁ = %&₂ ' %₂ )V₁ '" %
m!₁* = )V₂ '" m!₂* %
)ubun(an *ua $epin( Sejajar $!ndukt!r *ua $epin( Sejajar
+V AB = %d
diantara kedua keping rF d C 4 - 2 1 r diantara luar keping r d C
4-21d
$!ndukt!r &!#a &er!n((a
Bidang ekipotensial adalah bidang di mana setiap titik pada bidang tersebut memiliki potensial listrik yang sama. di dalam dan di kulit
V# = VC = k
= )
)
"
)
H
/0₀
H
"
)
$apasit!r
Men(ena# $apasit!r
Kapasitor terdiri atas dua keping konduktor yang ruang diantaranya diisi oleh dielektrik (penyekat. Kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik dinyatakan oleh besaran kapasitas atau kapasitansiC
enis 2 jenis $apasit!r Kapasitor kertas$ kertas berfungsi sebagai bahan penyekat di antara kedua pelat. Memeiliki kapasitas ," I*. apasitor elektrolit$ sebagai bahan penyekat adalah aluminium oksida. Memiliki kapasitas paling besar, yaitu sampai dengan " p*.
Kapasitor variabel $ adalah kapasitor dengan nilai kapasitas dapat diubah&ubah, sehingga di gunakan untuk memilih frekuensi gelombang pada radio penerima. Jilai maksimum kapasitasnya sampai dengan p* , f C
Me"uati $apasit!r
&erbandingan antara muatan yang di simpan pada tiap keping terhadap beda potensial yang di ,iptakan antarkeping disebut kapasitas 4 C 3 Kapasitas adalah ukuran kemampuan atau daya tampung kapasitor
!r"u#asi $apasitas $apasit!r $epin( Sejajar
Kapasitas kapasitor keping ) !-
"₀ -
Pen(aru' *e#ektriku" ter'adap $apasitas $apasit!r Dielektrik udara atau !akum. "₀ !₀ d Kapasitas kapasitor dalam dielektrik " "r"₀ !D d d ! D r - !₀
Permitivitas relatif dielektrik adalah perbandingan antara kapasitas kapasitor dalam dielektrik dengan kapasitas kapasitor dalam !akum ( tanpa
Pen(aru' *ie#ektrik untuk &aterai Tidak *i'ubun(kan
Muatan yang tersimpan dalam kapasitor adalah tetap )# = ) 4₀ V # = r
Pen(aru' *ie#ektrik untuk &aterai Tetap *i'ubun(kan Baterai akan menjaga beda potensial antarkeping bernilai tetap , yaitu 4. Beda potensial sesudah penyisipan dielektrik 4 DC sama dengan beda potensial sebelum penyisipan dielektrik 4C. 3* 3₀
Karena 4 - )0C$ !D !₀
- r q D = 7r q ₀
Karena r ", muatan pada keping setelah disisipi dielektrik mengalami ()
Ana#isis 8an(kaian $apasit!r Susunan Seri $apasit!r kedua keping akan tersimpan muatan yang sama, )
4-) " " C !₁ ! 2 kapasitas seri " - " " " . . . ! 2 ! ek ! 1 ! 3 ebalikan dari kapasitor eki!alen dari susunan seri kapasitor sama dengan jumlah kebalikan dari tiap-tiap kapasitas
Susunan Parare# $apasit!r
Beda potensial adalah sama untuk kedua kapasitor 4ab - 4 ) = )₁ ' )₂ = C₁V ' C₂V apasitor eki!alen pararel C ek = C₁ ' C₂ ' C₃ ' . . .
+ner(i P!tensia# $apasit!r Nika salah satu muatannya kita bebaskan mulai dari keadaan diam dari satu keping ke keping lainya, maka energi potensialnya semakin besar selama muatan itu berpindah. Beda potensial rata&rata simbol 4C )O! 4 4% %
)
4-
%!
Psaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan ) > - )4 :) Qleh karena ) - !4, maka > - 8 - 2A #os 9 ₀ ersamaan energi yang tersimpan dalam kapasitor "
)(
"
"
