Listrik Statis, TM 3

LISTRIK STATIS

S1 FARMASI STIKES dr Soebandi-JEMBER

Terjadinya Listrik Statis

Hal.: 2 Penomena listrik statis

Contoh penomena listrik statis

Contoh penomena listrik statis

Batang karet keras, batang kaca, atau penggaris plastik, digosok

dengan sepotong kain

Batang karet keras, batang kaca, atau penggaris plastik, digosok

dengan sepotong kain

menyisir rambut Kering dengan sisir

plastik

menyisir rambut Kering dengan sisir

plastik

menyetrika baju nilon menyetrika baju nilon

dll dll

Muatan Listrik

• Benda yang digosok dengan benda lain sehingga menimbulkan listrik statis disebut benda tersebut bermuatan listrik

Hal.: 3 Gejala Listrik Statis

Kedua penggaris yang di

dekatkan saling tolak menolak Kedua penggaris yang di

dekatkan saling tolak menolak

Dua penggaris plastik dan batang kaca dimuati dengan cara masing-masing digosok dengan kain (wol ).

Sumber Gambar Modul Listrik Statis, Direktorat Pendidikan Menengah

Muatan Listrik

Hal.: 4 Gejala Muatan Listrik

Kedua batang kaca yang di dekatkan saling tolak menolak Kedua batang kaca yang di dekatkan saling tolak menolak

Penggaris plastik ditarik oleh batang kaca yang di dekatkan Penggaris plastik ditarik oleh batang kaca yang di dekatkan

Muatan Listrik

Hal.: 5 Jenis muatan listrik

Ternyata setiap benda yang ditarik oleh kaca maka ditolak oleh penggaris pelastik

Ternyata setiap benda yang ditarik oleh kaca maka ditolak oleh penggaris pelastik

setiap benda yang ditolak oleh kaca maka ditarik oleh penggaris pelastik

setiap benda yang ditolak oleh kaca maka ditarik oleh penggaris pelastik

Franklin memilih muatan pada batang kaca yang digosok adalah muatan positif, sedangkan muatan pada penggaris plastik yang

digosok adalah muatan negatif. Sampai sekarang kita masih mengikuti perjanjian ini

Franklin memilih muatan pada batang kaca yang digosok adalah muatan positif, sedangkan muatan pada penggaris plastik yang

digosok adalah muatan negatif. Sampai sekarang kita masih mengikuti perjanjian ini

Penomena ini

menunjukkan bahwa terdapat dua muatan

listrik statis Penomena ini

menunjukkan bahwa terdapat dua muatan

listrik statis

Muatan

negatif (-)

Muatan

positif (+)

Muatan

positif (+)

Muatan Listrik

Hal.: 6 Muatan Listrik

Muatan listrik Muatan listrik

Dilambangkan dengan Q atau q Dilambangkan dengan Q atau q

Memiliki satuan Coulomb (C) Memiliki satuan Coulomb (C)

muatan listrik elektron, Q = -1,6 x 10 -19 _C

muatan listrik elektron, Q = -1,6 x 10 -19 _C

muatan listrik proton, Q = +1,6 x 10 -19 _C

muatan listrik proton, Q = +1,6 x 10 -19 _C

Muatan listrik elementer adalah 1,6 x 10 -19 C

Muatan listrik elementer adalah 1,6 x 10 -19 _C

Hukum Coulomb

Hal.: 7 Hukum Coulomb kls XII

F₁₂ = Gaya pada muatan 1 oleh muatan 2 ( Newton )

F₂₁ = Gaya pada muatan 2 oleh muatan 1 (Newton )

r = jarak antara dua muatan 1 dan muatan 2 (meter )

k = tetapan perbandingan, disebut dengan tetapan Hukum Coulomb.

Nilainya tergantung pada medium di dimana benda bermuatan berada Nilainya tergantung pada medium di

dimana benda bermuatan berada

k

k

_{Untuk ruang hampa atau udara,}

Nilai k = 9,0 x 109 _Nm2 _{/ C}2

Untuk ruang hampa atau udara, Nilai k = 9,0 x 109 _Nm2 _{/ C}2

Hukum Coulomb

Hal.: 8 Hukum Coulomb

Nilai k (tetapan ) selain udara atau ruang hampa

Nilai k (tetapan ) selain udara atau ruang hampa



4

1



k

o

K







.



= permitivitas suatu medium



= permitivitas suatu medium

K

= tetapan dielektrik

Untuk udara atau ruang hampa

K = 1

K

= tetapan dielektrik

Untuk udara atau ruang hampa

K = 1



o

= permitivitas udara atau

ruang hampa



o

=

8.854 187 82 · 10-12 C/vm



o

= permitivitas udara atau

ruang hampa

Hukum Coulomb

Hal.: 9 Hukum Coulomb

= F

F



4

1



k





K

.



o

K

F

r

xq

q

x

K

k

Hukum Coulomb

Hal.: 10 Hukum Coulomb

Contoh soal

Contoh soal

Di udara terdapat dua buah muatan 10 μC dan 40 μC terpisah dalam

jarak 20 cm

a. berapakah besar gaya interaksi kedua muatan tersebut.

b. Apabila kedua muatan ditempatkan di suatu medium yang

konstanta dielektrikumnya 3. Berapakah gaya yang dialami

oleh muatan 40 μC ?

Hukum Coulomb

Hal.: 11 Hukum Coulomb

Penyelesaian :

a. besarnya gaya interaksi kedua muatan adalah

Hukum Coulomb

Hal.: 12 Hukum Coulomb

b.

The electric field

• Medan listrik digunakan untuk menggambarkan keadaan daerah atau ruang di sekitar benda yang bermuatan listrik dimana setiap benda lain yang bermuatan bila ditempatkan pada ruang tersebut maka benda tersebut mengalami gaya listrik statis.

Hal.: 13 Medan Listrik di sekitar muatan

A convenient way of visualizing electric field patterns is to draw lines that follow the same direction as the electric field vector at any point. These

lines, called electric field lines

A convenient way of visualizing electric field patterns is to draw lines that follow the same direction as the electric field vector at any point. These

lines, called electric field lines

Medan Listrik E

Hal.: 14 The magnitude of the electric field

Kerapatan Jumlah garis

medan listrik yang

menembus setiap

satuan luas permukaan

menunjukkan kuat

lemahnya medan listrik

di daerah tersebut.

Kerapatan Jumlah garis

medan listrik yang

menembus setiap

satuan luas permukaan

menunjukkan kuat

lemahnya medan listrik

di daerah tersebut.

Sumber : Halliday-Resnick-Walker

E

Electric field lines penetrating two surfaces. The magnitude of the field is greater on surface A than

Kuat Medan Listrik

Hal.: 15 Kuat Medan Listrik

Kuat medan listrik E di suatu titik didefinisikan dengan gaya listrik statis yang bekerja pada muatan listrik uji +1 Coulomb

yang diletakkan pada titik tersebut.

.

E

q

F

E



kuat medan

listrik

kuat medan

listrik

Termasuk besaran vektor Termasuk besaran vektor Memiliki arah Memiliki arah Memiliki nilai atau besar Memiliki nilai atau besar

q =

muatan listrik yg mengalami

gaya listrik statis ( Coulomb)

F

=

Gaya listrik statis pada

muatan q ( Newton)

Arah Kuat Medan Listrik

Hal.: 16 Arah kuat medan listrik

E

A

.

+

E

B

.



_{Arah Kuat Medan Listrik searah dan}

berhimpit dengan gaya listrik statis

yang dialami oleh partikel yang

Medan listrik di sekitar muatan listrik negatif

Hal.: 17 Arah kuat medan listrik

E

A

.

-E

B

.

Medan listrik di sekitar dua muatan listrik

Hal.: 18 Medan Listrik

Di titik C tidak ada

medan listrik

Medan listrik di sekitar dua muatan listrik

Hal.: 19 Medan Listrik

Kuat medan

listrik yang paling

besar terletak di

antara muatan

Nilai Kuat Medan Listrik

• Kuat medan listrik di suatu titik, misalkan titik A, yang berjarak r dari partikel yang bermuatan listrik Q

Hal.: 20

E

r

.

+

Q

Untuk menentuan kuat medan listrik

di titik A kita kita tempatkan muatan

listrik uji

q

di titik A tersebut.

A

E =

F

q

E =

F

q

2

r

qxQ

k

=

q

= k

Q

r

2

E = k

Q

r

2

Electric Flux (



)

Hal.: 21 Fluks Listrik



= E x A



= E x A

Sumber : Haliday Resnick, 745

Garis-garis medan yang

menggambarkan suatu medan

listrik (E) yang homogen

(serba sama) menembus

suatu permukaan A yang

saling tegak lurus dengan

medan tersebut.

Garis-garis medan yang

menggambarkan suatu medan

listrik (E) yang homogen

(serba sama) menembus

suatu permukaan A yang

saling tegak lurus dengan

medan tersebut.

Luas permukaan = A

Fluks listrik



yang melalui

permukaan ini adalah hasil

kali E dan A

Fluks listrik



yang melalui

permukaan ini adalah hasil

kali E dan A

Electric Flux

Hal.: 22 Fluks Listrik

Sumber : Haliday Resnick, 745

Bila permukaan

A membentuk

sudut



dengan

medan listrik:

Bila permukaan

A membentuk

sudut



dengan

medan listrik:



= E x A cos



Gauss’s Law

Hal.: 23 Hukum Gaus

Karl Friedrich Gauss (1777–1866)

Fluks listrik yang melalui

sembarang permukaan

tertutup dimana melingkupi

sebuah muatan listrik

q, di

tunjukkan dengan q/



o

Fluks listrik yang melalui

sembarang permukaan

tertutup dimana melingkupi

sebuah muatan listrik

q, di

tunjukkan dengan q/



o

o

Q



Gauss’s Law

Hal.: 24 Hukum Gaus

0





Fluks listrik (



) yang melalui

suatu permukaan tertutup

dimana di dalam permukaan

tersebut tidak terdapat

muatan listrik adalah nol

Fluks listrik (



) yang melalui

suatu permukaan tertutup

dimana di dalam permukaan

tersebut tidak terdapat

muatan listrik adalah nol

Hukum Gaus

Hal.: 25 Hukum gaus

Jika E tegak lurus dengan bidang A, maka Jika E tegak lurus dengan bidang A, maka



= E x A



= E x A



=

Q



o

E x A =

Q



o

=





o

E

E =

A

Q



o

Q = muatan yang dilingkupi permukaan tertutup (C)



= rapat muatan ( C/m

2

)



o = permitivitas udara atau ruang hampa

Nilai Kuat Medan Listrik

• Kuat medan listrik di suatu titik, misalkan titik A, yang berjarak r dari partikel yang bermuatan listrik Q

Hal.: 20

E

r .

+ Q

Untuk menentuan kuat medan listrik di titik A kita kita tempatkan muatan

listrik uji q di titik A tersebut. A

E = F

q

E = F q

2

r

qxQ

k

=

q = k

Q

r 2 E = k

Q r 2

Electric Flux (



)

Hal.: 21 Fluks Listrik



= E x A



= E x A

Sumber : Haliday Resnick, 745

Garis-garis medan yang

menggambarkan suatu medan listrik (E) yang homogen

(serba sama) menembus suatu permukaan A yang saling tegak lurus dengan

medan tersebut.

Garis-garis medan yang

menggambarkan suatu medan listrik (E) yang homogen

(serba sama) menembus suatu permukaan A yang saling tegak lurus dengan

medan tersebut.

Luas permukaan = A

Fluks listrik  yang melalui

permukaan ini adalah hasil kali E dan A

Fluks listrik  yang melalui

permukaan ini adalah hasil kali E dan A

Electric Flux

Hal.: 22 Fluks Listrik

Sumber : Haliday Resnick, 745

Bila permukaan

A membentuk

sudut



dengan

medan listrik:

Bila permukaan

A membentuk

sudut



dengan

medan listrik:



= E x A cos



Gauss’s Law

Hal.: 23 Hukum Gaus

Karl Friedrich Gauss (1777–1866)

Fluks listrik yang melalui sembarang permukaan tertutup dimana melingkupi

sebuah muatan listrik q, di

tunjukkan dengan q/



o

Fluks listrik yang melalui sembarang permukaan tertutup dimana melingkupi

sebuah muatan listrik q, di

tunjukkan dengan q/



o

o

Q



Gauss’s Law

Hal.: 24 Hukum Gaus

0





Fluks listrik () yang melalui

suatu permukaan tertutup dimana di dalam permukaan

tersebut tidak terdapat muatan listrik adalah nol Fluks listrik () yang melalui

suatu permukaan tertutup dimana di dalam permukaan

tersebut tidak terdapat muatan listrik adalah nol

Hukum Gaus

Hal.: 25 Hukum gaus

Jika E tegak lurus dengan bidang A, maka Jika E tegak lurus dengan bidang A, maka

 = E x A

 = E x A  = Q



o

E x A = Q



o

= 



o

E E =

A Q



o

Q = muatan yang dilingkupi permukaan tertutup (C)

 = rapat muatan ( C/m2 )



o = permitivitas udara atau ruang hampa