5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 MEDAN LISTRIK STATIS
Medan listrik statis merupakan medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan diam atau tidak bergerak dalam suatu ruangan tertentu. Besar medan
listrik yang dihasilkan salah satunya tergantung pada bentuk dan jarak antar muatan tersebut.
2.1.1 Hukum Eksperimental Coulomb
Coulomb menyatakan bahwa gaya yang terdapat di antara dua buah objek yang sangat kecil yang berada di dalam ruang hampa dan saling sipisahkan
oleh jarak yang relatif besar dibandingkan ukurannya, sebanding dengan muatan pada masing-masing objek dan berbanding terbalik dengan kuadrat
jarak antara kedua buah objek, atau :
F=
2.1
Dimana : Q
1
dan Q
2
merupakan muatan bertanda positif atau negatif pada kedua objek. R adalah jarak pemisah antara kedua objek.
k adalah konstanta pembanding. Dalam Sistem Internasinal SI , Q diukur dalam Coulomb C, R dalam meter
m, dan F dalam Newton N. Nilai konstanta pembanding k dapat diperoleh dari :
k =
2.2
6
Konstanta baru disebut permitivitas ruang hampa, dan memiliki magnitudo
yang diukur dalam Farad per meter Fm sebesar :
= 8,854 x 10
-12
= 10
-9
Fm 2.3
Sehingga hukum Coulomb dapat ditulis sebagai berikut :
F=
2.4
Jika hukum Coulomb pada persamaan 2.4 dituliskan dalam bentuk vektor maka Kolonel Coulomb menyatakan bahwa gaya yang bekerja sejajar garis
yang menghubungkan kedua muatan Q
1
dan Q
2
, bersifat tolak-menolak jika muatannya bertanda sama, dan bersifat tarik-menarik jika tanda muatannya
berlawanan. Vektor ditunjukkan dalam gambar 2.1. Vektor F
2
adalah gaya yang bekerja pada muatan Q
2
, dan diperlihatkan untuk kasus dimana muatan Q
1
dan Q
2
memiliki tanda yang sama. Bentuk vektor dari Hukum Coulombnya adalah sebagai berikut :
.
F
2
=
a
12
2.5 Dimana a
12
adalah vektor satuan pada arah R
12
, atau :
a
12
=
= =
2.6
7
Gambar 2.1 Jika muatan Q
1
dan Q
2
memiliki tanda yang sama, arah vektor gaya F
2
dan Q
2
sama dengan arah vektor R
12
.
2.1.2 Intensitas Medan Listrik
Dengan mengamati sebuah muatan Q
1
yang diam di suatu titik, dan menggerakkan sebuah muatan uji Q
t
secara perlahan-lahan mengelilingi muatan Q
1
, maka di setiap titik di sekitar Q
1
ada gaya yang akan bekerja pada muatan uji Q
t
. Gaya yang bekerja pada muatan uji Q
t
ini dituliskan oleh hukum coulomb sebagai berikut :
F
t
=
a
1t
2.7 Jika ditulis sebagai gaya yang bertumpu pada satu satuan muatan, maka
persamaan 2.7 akan menjadi :
=
a
1t
2.8
8
Besaran pada ruas kanan dalam persamaan 2.8 hanya fungsi dari Q
1
dan segmen garis yang arahnya dari Q
1
ke posisi muatan uji Q
t
. Fungsi ini mendefenisikan medan vektor yang disebut sebagai intensitas medan listrik.
Intensitas medan listrik sebagai gaya yang dialami oleh sebuah muatan uji bernilai satu satuan muatan positif. Intensitas medan listrik harus diukur dalam
besaran Newton per Coulomb NC yaitu dimensi gaya per satuan muatan
listrik. Dengan menggunakan huruf kapital E untuk melambangkan intensitas
medan listrik, dapat ditulis sebagai berikut : E =
2.9
E =
a
1t
2.10
Persamaan 2.9 merupakan persamaan definisi bagi intensitas medan listrik, dan persamaan 2.10 merupakan persamaan untuk intensitas medan listrik yang
ditimbulkan oleh sebuah muatan titik Q
1
di dalam ruang hampavakum. Sedangkan persamaan untuk bentuk-bentuk distribusi muatan yang lebih
kompleks akan berbeda-beda sesuai dengan keberadan muatan pada sebuah garis, bidangpermukaan, dan volume.
2.1.3 Medan Listrik Oleh Muatan LempengPelat
Kategori