Gambar 13.10 Medan listrik pada dua keping sejajar
13.6.1 Kuat Medan Listrik Antara Dua Keping Sejajar
Dua keping konduktor sejajar luas masing-masing keping adalah A. Jika pada masing-masing keping diberi muatan yang berbeda,
yaitu positif dan negatif maka akan timbul medan listrik seperti diperlihatkan pada Gambar 11.10.
Besarnya kuat medan listrik antara dua keping
sejajar memenuhi persa- maan 13.11
E ε
σ =
apabila ruang diantara dua keping bukan udara atau
hampa melainkan suatu bahan dengan permitivitas
ε
, maka persamaan 13.11 menjadi
ε σ
= E
3.12 Contoh 13.5 :
Dua buah keping konduktor sejajar yang tiap kepingnya berbentuk persegi panjang bermuatan masing-masing -6
μC dan 6 μC. Luas penampang masing-masing keping adalah 0,16 m
2
. Bila diantara keping diisi udara dengan permitivitas udara adalah
ε
o
=8,85 x 10
-12
C
2
N .m. Tentukan :
a. rapat muatan pada keping.
b. Kuat medan listrik antara dua keping.
Penyelesaian : a.
rapat muatan setiap keping adalah
2 5
2 2
6
m C
10 .
5 m
C 10
x 16
10 x
8 A
Q
− −
−
= =
= σ
Di unduh dari : Bukupaket.com
b. kuat medan listrik antara kedua keping dapat dihitung dari
persamaan 13.11
C .
N 10
. 5
, 56
C .
N 10
x 8,85
10 .
5 E
5 12
- 5
o
= =
=
−
ε σ
13.6.2 KUAT MEDAN LISTRIK OLEH BOLA KONDUKTOR Pada sebuah bola konduktor yang jari-jarinya R, apabila diberi muatan
listrik sebanyak Q maka muatan akan menyebar di seluruh permukaan bola. Kuat medan listrik dapat dinyatakan dalam tiga keadaan yaitu
kuat medan listrik di dalam bola konduktor, pada kulit bola dan di luar bola komduktor.
a. Kuat medan listrik di dalam bola konduktor rR, adalah :
E = 0 b.
Kuat medan listrik pada kulit bola ; r = R
2 2
2
R Q
k E
Q R
4 1
E Q
R 4
. E
Q A
. E
= =
= =
ε π
ε π
ε
13.13 Gambar 13.11 Bola konduktor
Bermuatan
Di unduh dari : Bukupaket.com
c. Kuat medan listrik di luar bola ; r R
2 2
2
r Q
k E
Q r
4 1
E Q
r 4
. E
Q A
. E
= =
= =
ε π
ε π
ε
13.14
Contoh 13.6 : Sebuah bola konduktor jari-jarinya 60 cm, diberi sejumlah muatan yang
total muatannya adalah 1800
μC. Tentukan a.
rapat muatan pada permukaan bola. b.
kuat medan listrik pada jarak 30 cm dari permukaan bola. c.
kuat medan listrik pada jarak 60 cm dari permukaan bola. d.
kuat medan listrik pada jarak 100 cm dari permukaan bola. Penyelesaian :
R = 60 cm = 0,6 m
Q = 1800
μC = 18 x 10
-4
C k
= 9 x 10
9
N m
2
C
2
a. rapat muatan pada permukaan bola adalah total muatan per luas
permukaan bola
2 5
2 2
4 2
2 4
2
m C
10 .
8 ,
39 m
C 10
x 36
. 4
10 x
18 m
C 6
, .
4 10
x 18
R 4
Q
= =
= =
− −
−
π π
π σ
b. kuat medan listrik pada jarak 30 cm dari permukaan bola
r = 30 cm, jadi r R
menurut ukum Gauss, untuk r R dalam bola konduktor E = 0 c.
kuat medan listrik pada jarak 60 cm dari permukaan bola
Di unduh dari : Bukupaket.com
r = 60 cm, jadi r = R.
Dari persamaan 11.14 maka
NC 10
. 45
C N
6 ,
10 x
18 10
x 9
R Q
k E
6 2
4 9
2
= =
=
−
d. kuat medan listrik pada jarak 100 cm dari permukaan bol; r R
Dari persamaan 11.14 maka
C .
N 10
. 162
C N
1 10
x 18
10 x
9 r
Q k
E
5 2
4 9
2
= =
=
−
13.7 Potensial dan Energi Potensial
Kategori