Medan Listrik Konsep Listrik Statis

228 Kelas IX SMPMTs Semester 1 Jawab: q 1 . q 2 F = k . r 2 1,6 x 10 -19 C x 3,2 x 10 -19 C F = 9 x 10 9 Nm 2 C 2 x F = 11,52 x 10 -25 Nm 2 C 2 C 2 m 2 F = 11,52 x 10 -25 N 2 x10 -2 m 2 Jadi besar gaya coulomb yang dialami muatan positif q dan 2q yang terpisah pada jarak 2 cm adalah 11,52 x 10-25 N 2. Jika besar gaya coulomb antara dua muatan identik A dan B adalah 1,6 N, serta kedua muatan tersebut terpisah pada jarak 3 cm, berapakah besar masing-masing muatan A dan B? Diketahui: Gaya coulomb kedua muatan = 1,6 N Jarak kedua muatan = 3 cm = 0,03 m Ditanya: besar masing-masing muatan A dan B Jawab: Muatan A dan B identik, sehingga q A =q B =q C q 1 . q 2 F = k . r 2 1,6 x 9 x 10 -4 1,6 x 10 -13 16 x 10 -14 4 x 10 -7 C = 0,4 µC q 2 = q = = q = 9 x 10 9 q 2 1,6 = 9 x 10 9 Nm 2 C 2 x 3 x10 -2 m 2 -DGLEHVDUPDVLQJPDVLQJPXDWDQLGHQWLNGDQDGDODKNj

3. Medan Listrik

Tahukah kamu mengapa benda-benda yang berada di permukaan bumi selalu ditarik menuju pusat bumi? Seluruh benda yang ada di permukaan bumi atau sekitarnya akan ditarik menuju pusat bumi Di unduh dari : Bukupaket.com 229 Ilmu Pengetahuan Alam karena memiliki massa yang jauh lebih kecil dari pada massa bumi. Hal serupa ternyata juga terjadi pada muatan-muatan listrik. Muatan- muatan listrik memiliki medan listrik sehingga dapat mempengaruhi muatan lain yang berada tidak jauh darinya. Medan listrik dapat GLGH¿QLVLNDQ VHEDJDL GDHUDK GL VHNLWDU PXDWDQ \DQJ PDVLK NXDW menimbulkan gaya listrik terhadap muatan lain. Medan listrik digambarkan oleh serangkaian garis gaya listrik yang arahnya keluar atau masuk ke dalam muatan. Arah garis gaya listrik ke dalam digunakan untuk menunjukkan muatan negatif dan arah garis medan listrik ke luar digunakan untuk menunjukkan muatan positif. q -q Sumber: Serway, 2004. Gambar 5.6 Garis Medan Listrik Dua Muatan Selain melalui gambar, medan listrik suatu muatan dapat ditentukan besarnya dengan cara menghitung. Bagaimana cara menghitung besar kuat medan listrik? Agar dapat memahami cara menghitung besarnya medan listrik E perhatikan Gambar 5.7 dan penjelasan berikut. Sumber: Dokumen Kemdikbud Gambar 5.7 Muatan Q didekati Muatan Tes q Agar mengetahui besar kuat medan listrik muatan Q, sebuah muatan uji positif q o yang muatannya jauh lebih kecil diletakkan di dekat muatan tersebut dengan jarak r. Berdasarkan hukum Coulomb, muatan q o tersebut akan mendapatkan gaya tolak dari muatan Q sebesar, Q . q F = k . r 2 Di unduh dari : Bukupaket.com 230 Kelas IX SMPMTs Semester 1 NDUHQDNXDWPHGDQOLVWULNGLGH¿QLVLNDQVHEDJDLEHVDUQ\DJD\DOLVWULN F yang bekerja pada satu satuan muatan uji q o , maka besarnya kuat medan listrik yang dialami oleh muatan uji tersebut: = = k . = E E E F q Q r 2 q Q . q k . r 2 Sehingga dapat disimpulkan bahwa besar kuat medan listrik pada suatu titik yang berjarak r dari muatan Q adalah: = k. E Q r 2 Keterangan, E = medan listrik N C F = gaya coulomb newton q = besar muatan listrik coulomb Coba pikirkan, untuk mengetahui besar medan listrik suatu muatan, mengapa muatan uji yang digunakan harus jauh lebih kecil? Ayo, Kita Pahami Contoh Soal 1. Gaya Coulomb yang dialami kedua muatan A dan B adalah sebesar 4 x 10 -4 N. Jika besar muatan A sebesar 4 x 10 -6 C dan muatan uji B sebesar 4 x 10 -12 C, berapakah besar kuat medan listrik yang dirasakan muatan uji B oleh muatan A tersebut? Diketahui: Besar gaya Coulomb = 4 x 10 -4 N Besar muatan A = 4 x 10 -6 C Besar muatan B = 4 x 10 -12 C Ditanyakan: besar kuat medan listrik yang dirasakan muatan uji B oleh muatan A E A Jawab: Di unduh dari : Bukupaket.com 231 Ilmu Pengetahuan Alam = = E = 10 8 N C F q B 4 x 10 -4 N 4 x 10 -12 C Jadi, besar kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan A adalah 10 8 N C . 2. Medan listrik yang dirasakan oleh muatan uji A terhadap muatan B sebesar 80 N C . Jika jarak kedua muatan tersebut adalah 3 cm, berapakah besar muatan B? Diketahui: Medan listrik = 80 N C Jarak kedua muatan = 3 cm = 0,03 m Ditanyakan: besar muatan B Jawab: = k. = 9 x 10 9 . = 80 . E 80 Q Q = 8 x 10 -12 C Q r 2 Q 9 x 10 4 3 x 10 -2 2 9 x 10 9 Jadi besar muatan B adalah Q = 8 x 10 -12 C Ayo, Kita Selesaikan Soal Latihan Medan Listrik 1. Gaya Coulomb yang dialami kedua muatan A dan B adalah sebesar 3 x 10 -4 N. Jika besar muatan A dan B masing-masing sebesar 2 x 10 -6 C dan 1,5 x 10 -6 C, berapakah besar kuat medan listrik yang dirasakan muatan A oleh muatan B? 2. Pada percobaan dua buah balon bermuatan yang didekatkan, gaya tolak menolak kedua balon akan semakin besar jika posisi kedua balon tersebut semakin didekatkan. Dapatkah kamu menunjukkan sketsa gambar peristiwanya? Di unduh dari : Bukupaket.com 232 Kelas IX SMPMTs Semester 1

4. Beda Potensial dan Energi listrik