MEDAN LISTRIK Kelompok : 1. Kresn Kresna a Yudha 2. Laurentius A 3. Lungun A.R.S 4. M.Arif . Ru!i "a#u $
1.J . Jar akduamu muat anAdanBadal ah3me met er . Ti t i kO b er a dadi a nt a r ak ed uamu mu at a nb er j a r a k2me me t e rd a r i mu at a nB.qA =–300μCdanqB =600 9 2 –2 μC.k=9×10 Nm C .\ Ku atmed anl i s t r i kdi t i t i kO pe ng ar u hmua t a nqA danqB a da l a h… 5 A.9×10 N/ C 5 B.18×10 N/ C C.52×105N/ C D.60×105N/ C 5 E.81×10 N/ C Pemb mbaha s an: Di k et ahui : qA =–300μC,qB =600μC,k=k=9×109Nm2C–2 Di t an y a: Kuatmedanl i s t r i k( E)di t i t i kO ? Ja wab:
Ku atme da nr e s ul t a n: E=EA +EB E=( 2700x103 N/ C)+( 5 4 00x1 03N/ C) 3 E=8100x10 N/ C E=81x1 05N/ C Jawabanyangbenaradal ahE.
1.J . Jar akduamu muat anAdanBadal ah3me met er . Ti t i kO b er a dadi a nt a r ak ed uamu mu at a nb er j a r a k2me me t e rd a r i mu at a nB.qA =–300μCdanqB =600 9 2 –2 μC.k=9×10 Nm C .\ Ku atmed anl i s t r i kdi t i t i kO pe ng ar u hmua t a nqA danqB a da l a h… 5 A.9×10 N/ C 5 B.18×10 N/ C C.52×105N/ C D.60×105N/ C 5 E.81×10 N/ C Pemb mbaha s an: Di k et ahui : qA =–300μC,qB =600μC,k=k=9×109Nm2C–2 Di t an y a: Kuatmedanl i s t r i k( E)di t i t i kO ? Ja wab:
Ku atme da nr e s ul t a n: E=EA +EB E=( 2700x103 N/ C)+( 5 4 00x1 03N/ C) 3 E=8100x10 N/ C E=81x1 05N/ C Jawabanyangbenaradal ahE.
2.Duabuahmu muat anma masi ngmasi ngq1 =20μCdanq2=4 0μC.Bi l ap adat i t i kPy an gber j a r ak20c md ar i q2r es ul t ankuat medanl i s t r i kber ni l ai nol mak ani l a i a da l a h… x A.1 1c m B.1 2c m C.1 3c m D.1 4c m E.1 5c m Pemb mbah as an: Di k et ahui : q1 =20μC,q2=40μC,r =0, 2m, m,r =x 2 1 Di t an y a: J ar akt i t i kPdar i q1 ( x )? Ja wab:
Res ul t ank uatmedanl i s t r i kber ni l ai nol padat i t i kP:
Jawabanyangbenaradal ahD.
3.Dua buah muatan titik q1 = +1,5 μC, dan q2 = +2,3 μC berada pada jarak r =13 cm. Tentukanlah letak titik yang medan litriknya n!l. Penyelesaian : "ialkan titik # terletak pada jarak $ dari q1 %lihat gambar&.
"edan litrik di titik # !leh q1 dan q2 maing)maing adalah E1 dan E2. *arena medan di # adalah n!l, maka E1 = E2. Dengan memaukkan peramaan maka diper!leh '
=
%r $&
=
Dengan memaukkan k uantita yang diketahui, diper!leh $ = 5,( cm.
-.Dua b!la kecil maing)maing bermaa 1kg digantungkan pada dua uta tali yang diletakkan berdampingan. !la ini kemudian dimuati dengan jumlah muatan yang ama bear dan ama tandanya. /etelah keadaan eimbang kedua muatan maing)maing membentuk udut 30! dengan umbu ertikal. itung bear muatan maing)maing membentuk b!la terebut #anjang tali 1 m, g=4,( m2. Penyelesaian: *arena muatan kedua b!la ejeni, maka kedua b!la akan aling t!lak, ehingga jarak kedua b!la makin lama makin jauh. 6amun, gaya gra7itai bumi akan menarik b!la ke arah ba8ah ehingga b!la tidak akan teru naik. /etelah keadaan eimbang berlaku tan q = F g /F listrik .
Diketahui: m1=m2 = 1 kg q1 = q2 = q l=1m 9 = 30 o R = 2l sin 9 =(2)(1) sin 30 o = 1m Ditanya' :=......? ;a8ab' tan 9
q= 2,5 10 !5 ".
5.Dua buah muatan yang bearnya ama dan berla8anan tandanya, #q, terpiah pada jarak a, akan membe ntuk ebuah dip!l lit rik. "!men dip!l litrik p mempunyai bear a: dan menunjuk dari muatan negati7 ke muatan p!iti7.
erapakah medan $ yang ditimbulkan !leh muatan)muatan ini pada titik # ejarak r epanjang gari pembagi tegak luru dari gari yang menghubungkan muatan)muatan terebut >nggaplah r ?? a. "aka diper!leh ' E = E1 + E2 Dengan <1 = <2 =
;umlah ekt!r dari E1 dan E2 mengarah ecara ertikal ke ba8ah dan mem punyai bear ' < = 2<1c! 9
Gaya Listrik
1 . Duabuahpar t i k el ber muat anber j ar akRs at usamal ai nd ant er j a di g ay at ar i k menar i ks ebes arF . J i k aj ar akant ar akeduamuat andi j adi k an4R,t ent uk anni l ai per bandi nganbes arga y at ar i k menar i ky angt er j adi ant ar a k e duap ar t i k el t er hadapk ondi s i a wal n y a! Pembaha sa n:
s e hi n gg a
2 . Ti g ab ua hmu at a nA,Bd anCt e r s us u ns ep er t i g amb arb er i k u t !
J i k aQA =+1μC,QB =−2μC, QC =+4μCdank=9x109 Nm2 C−2 t e nt u k a nb es a rd ana r a hga y aCo ul o mbp ad a muat anB! Pembaha sa n: Pa damu at a nBb ek e r j a2b ua hg ay a ,y a i t uhas i l i n t e r a k si a nt ar amu at a nAda nBs eb uts aj aF BA y angber ar ahk ek i r i d anh as i l i nt e r a k s ia nt a r amu at a nBd anCs e bu ts aj aFBCy angber ar ahk ek anan.I l us t r as is eper t i gambarber i k ut :
Ka r e nak e d uag a y as e g ar i sn a mu nbe r l a wa na nar a hma k au nt u kme nc a r i r e s u l t a ng ay ac u k u pd en g anme ng ur a ng k a n k e du ag a y a,mi s a l k a nr e s ul t a nn y ak a s i hn ama Ftotal: Ftotal=FBC -FBA Ftotal= 72X10-3 -1 8x10-3 =54x10-3 N Ar a hs es u a id en g anFBC y a i t uk ek a na n.
3 . Du ab ua hmu at a nt e r s u s uns ep er t i g amb arb er i k u t !
J i k aQ1 =+1μC,Q2 =−2μC dank=9x109 Nm2 C−2 t ent uk anbes ardanar ahkuatmedanl i s t r i kpadat i t i kP y a ngt e r l e t a k4c md ik a na nQ1 ! Pembaha sa n: Ru mu sd as a ry a ngdi p ak ai un t u kso al i n ia da l a h
d i ma na Ea da l a hk u atme da nl i s t r i ky an gd i ha s i l k ans u at umu at a n,da nra da l a hj a r a kt i t i kda r i mu at a ns umb er .Ha r a p di i ng atl agi unt ukmenent uk anar ahE:" k e l uard ar i mu at anpos i t i f "dan" mas ukk emuat anneg at i f " Per hat i k ani l us t r as i padaga mbar !
L an gk a hb er i k u t n y aa da l a hme n gh i t u ngma s i n gma s i n gbe s a rk u a tme da nma gn e tE1 danE2 kemudi anmencar i r e su l t a nn y aj a ng anl u pau ba hs at u anc en t i me t e rme nj ad ime t e r .Su pa y al e bi hmu da hh i t u ngse ca r at er p i s a hs at up er s at u s aj a, . .
Ar ah kear ahkanan.
4 . Ga mb arb er i k u ta da l a hs u s un ant i g ab ua hmu at a nA,Bd anCy a ngme mb en t u ks ua t us eg i t i g ad en ga ns u du ts i k u s i k udi A.
J i k aga y at a r i k me na r i ka nt a r amu at a nAd anBs a mabe s ard en ga ng a y at a r i k me na r i ka nt a r amu at a nAd anC ma s i n gma s i n g s e b es a r5F ,t e nt u k a nr e s u l t a ng a y apa damu at a nA! Pembaha sa n: Ka r e n ak e d uaga y ame mb en t u ks u du t9 0° c a r i d en g anr u mu sv e k t o rb i a s a:
5 . Ti g ab ua hmu at a nme mb en t u ks eg i t i g as amas i s i s ep er t i g amb arb er i k u t .J ar a kan t a rk e t i g amu at a nma si n gma s i n g adal ah10cm.
J i k aQ1 =+1C,Q2=Q3 =−2C dank=9x109 Nm2 C−2 t e nt u k a nb es a rr e s u l t a nga y aCo ul o mbp ad amu at a nQ 1! Pembaha sa n Ti pes oal mi r i psoal n omor4,den gans udut60°danni l ai mas i ngmas i ngg ay ahar usdi c ar i t er l ebi hdahu l u.
Angka18x1011 Nnamakansaj a X unt ukmemper mudahper hi t ungansel anj ut nya.
Energi Potensial Listrik
1. Sebuahbol ak ec i ldi muat i3, 00×10-6 C.Bo l al a i ny a ngb er mu at a n+ 6, 0 0×10-8 Cd i g er a k k and ia nt a r ak e du du k anawa l y a ngj a uh ny a0, 2 00m d ank ed ud uk a na k hi r n y aj a uh ny a0, 8 00m.Be r a pape r u ba ha nen er g ip ot e ns i a ly a ngt e r j a di d i an t a r a k e du ak e du du k ani n i ? Penyel esai an: Per ub ahanener gi pot ens i al ∆EP bi l amuat anuj iqo=+6 , 0 0×10-8Cdi ger ak k andi ant ar ak eduat i t i k : ∆EP=k qoq
9×109)( 3, 00×10-6 ) ( +6, 00×10-8) =(
∆EP =6, 06×10-3J .
2 . Se bu ahpr o t o n( mu at a np r o t o n=+e =+ 1, 6×10-19C)d i g er a k k anme nu j us e bu ahi n t i a t o my a ngbe r mu at a n q.J ar ak 11 11 pi s ahawal k eduapar t i k el t er s ebut2, 5×10 m d anj a r a kp i s a ha kh i r n y a2 , 0×10 m.Ap ab i l au s ah ay a ngd i p er l u k an 1 7 d al a mp r os e st e r e bu t1 , 4 4×10 J ,t ent uk anmuat ani nt i at om t er s ebut !
Penyel esai an: W k qoq 12=
1 , 4 4×10-17J=( 9×109Nm2C-2)( 1 , 6×10-19C) ( q) coul omb. q=10-18
3. Hi t ungpot ens i al l i s t r i kdi t i t i kBy angdi t i mbul k anol ehk et i gamuat ans umbery angadadi dek att i t i ki ni ,s eper t i d i t u nj u k k a np ad aGa mb ar!
Penyel esai an: 8 5×10 C, q1= 10c m =10-1m, r = 1
4 ×1 0-8C, q = 20c m =2×10-1m, r= 2 2
V=
=
6 3 × 1 02 v ol t=6 300V.
8×10-8C q3= 10c m =10-1m r = 3
4 . Se bua hmu at a np os i t i f( q=1 , 6X1 0-9 C)d i g er a k k anme nu j us eb ua hi n t i a t o my a ngbe r mu at a nQ.J a r a kpi s a h 11 11 a wal k eduapar t i k e lt er s ebutadal a h2X10 m da nj a r a kpi s a ha k hi r n y aa da l a h1 , 5X1 0 m.J i k aus a h ay a n g 17 d i p er l u k a nu nt u kme mi n da hk a n1, 4 4X1 0 J ,t ent uk anmuat ani nt i at om t er s ebut .
Ja wab: Di k et ahui : q=1, 6X10-9C r =2X10-11m 1 r =1, 5X10-11m 2 W12 =1, 44X10—17J
5 .Se gi t i g aABCs i k u s i k ud iAd en g anAB=8c md a nAC=6c m.Se b ua hmu at a nl i s t r i kq ’=—1 O -10 Ca k a nd i p i n d ah k a n 10 dant i t i kCk et i t i kDy angt er l et akpadaper t eng ahanAB. J i k amuat anqA=1O Cdanmuat anqB =—10-10C,anggap k ehadi r anq’ t i dakber pengar uht er hadappot ens i al di D,t ent uk anl ah: a.pot ens i al di C( VC)o l e hd anqA danqB: b.pot ens i al di D( VD)ol ehqA danqB: c. usahayangdi per l ukanunt ukmemi ndahkanmuat anq’ danCkeD.
Potensial Listrik
1 . Ti t i kP ,Q,d anR t e r l e t a kpa das a t ug ar i sd en ga nPQ =2m d anQR=3m.Pa dama s i n gma s i n gt i t i kt e r d ap at mu at a n2μC,3μC,d an5μC.T e n t u k a nb es a r n y aen er g ip o t e n s i a lmu a t a nd iQ!
Penyel esai an:
Di k et ahui : PQ =2m QR=3m qP =2μC=2×10-6 C qQ =3μC=3×10-6 C qR =5μC=5×10-6 C
Di t a n y a :EpQ =. . . ? Pembah as an:
Epdi Q =Ep1 +Ep2 ( k ar enabe sar ans kal a r ) EpQ =( 27×10-3)+( 45×10-3)=72×10-3 J=7, 2×10-2 J
2. Bol ak ec i l ber muat an+2μC,2μC,3μC,dan6μCdi l e t ak k andi t i t i k t i t i ks uduts ebuahper s egi y angmempun y ai panj angdi agonal 0, 2m.Hi t ungpot ens i al l i s t r i kdi t i t i kpus atper s egi !
Penyel esai an: Di k et ahui : q1 =+2μC=2×10-6 C q2 =2μC=2×10-6 C q3=3μC=3×1 0-6 C q4 =6μC=6×10-6 C
Panj angdi agonal=2×10-1 m,s ehi nggaj ar akt i apt i apmuat andar i t i t i kpus at 1 r =r =r =r =½ ( 2 ×1 0) 1 2 3 4 r=10-1 m Di t any a:VP =. . .? Pembah as an:
3. Sebuahk ondu kt orbol aber ongg adeng anj ar i j a r i 4c m di ber i muat an0, 2mC.Ti t i k ber t ur ut t ur ut A,B,danC j ar ak ny a2c m,4c m,dan6c m dar i pus atbol a( l i hatGambar ) .T ent uk anpot ens i al di A,B,danC
Pe ny e l e s ai an : ×10-2m,q =0, 2mC=0, 2×10-6C R=4c m =4 m =2×10-2m,r m =4×10-2m, r=2c =4c A B m = 6×10-2m r =6c C V =VB = A
=4, 5 ×1 04 V=35000V VC =
=3×104 V=30000V
4.Pot ens i al l i s t r i ksej auh4c m dar i s uat umuat ant i t i kqs amadengan10V.Po t ens i al l i s t r i ksej auhRdar i muat ant i t i k5q samadengan20V.Ni l ai Rsamadengan… Penyel esai an: Di k et ahui : r =4c m danr =R 1 2 q1 =qdanq2=5q V1=10VdanV2 =20V Di t an y a: R=… ? J awab: V=k
=
=
R=10c m
5.Pot ens i al l i s t r i kpadas uat ut i t i kyangber j ar akrdar i muat anqadal ah600v ol t ,s edangk anbes ar ny amedanl i s t r i kdi t i t i k 9 2 2 t e r s en uta da l a h1 00N/ C.J i k ak=9 x 10 Nm /C ,b es a r n y amu at a nqa da l a h… Penyel esai an: Di k et ahui : V:6 00v o l t E=100N/ C 2 2 k=9x109Nm / C Di t an y a: q=… ? Ja wab: V=Er
6 00=1 00 r
r=6m
V=k
600=9x109 q=4x107C J a di ,b es a rmu at a nqad al a h4 x 107C
KAPASITOR
1 . Sebuahbol at embagade nganj a r i –j a r i 1 03 c m b ermu a t a l i s t r i kt 6 , 2 8 C. J i k a = , 1 4 ma k ar a pn a t mu a a n n y a a d a l a h…
Pe ny el e sa i a n: Di k et ahui : R=10c m =0, 1m q=6, 28Cdan =3 , 1 4
Di t a ny a:r a pa tmu at a n(σ)=… ? J a wa b: R2 σ=
σ= =50cm J a di ,r a pa tmu at a nn y aa dal a h5 0C/ m2.
2 . Sua t ubo l ak ond uk t orr adi us10c m,di ber i muat an4µC.Po t ens i al s uat ut i t i kpa daj ar ak6c m dar i pu satbol a a da l a h… Penyel esai an: Di k et ahui : R=10cm=0, 1m q=4µC=4x 10-6C Di t any a Vp ad as a a tr=6c m
J awab: Kar enar
V=9x 109 V=
J adi ,pot ens i al s uat ut i t i kpadaj ar ak6c m dar i pus atbol a a da l a h
3 .Du ab ua hp l a tk o nd uk t o rs ej a j a rma si n gma s i n gl u as n y a1 0c m 2 d andi b er i k a nmu at a ny a ngbe r l a wa na nj e ni sma s i n g2 ma si n gs e be s ar0 , 8 85µC. Ku atmed anl i s t r i ky a ngt i mb ul an t a r ak ed uapl a ta da l a h… (ɛ0=8 , 8 5x 1 0-12C / Nm2) Penyel esai an: Di k et ahui : A:1 0c m2=10-3m2 q=0, 885µC=8, 85x10-7C σ=
=8 , 8 5 x 10-4C/ m2
Di t any a:E=. . . Ja wab: E=
= =
=108N/ C
J adi ,k uatmedanl i s t r i ky angt i mbul dar i k eduapl atadal ah108N/ C
4 . Se b ua hk ap as i t o r5 0mFd i h ub un gk a nde ng a ns u mb ert e g an g anh i n g gad ap atme n y i mp a ne ne r g ys e b es a r0 , 3 6J . Bes armuat anl i s t r i ky angt er s i mpandal am k apas i t orad al a h… Pe ny el e sa i a n:
W=
0 , 3 6=
Q2=0, 36. 100. 10-6 Q =0 , 6 . 1 0. 1 0-3 ‑ 3 Q =6x 10
