Listrik Statis II (Edisi 5 Oktober 2021)

 Assalamualaikum wr.wb.

Good Morning Everybody.

How are you today?

I hope all of you healty and fresh.

I hope all of you keep spirit in pandemic situasion.

Before we start our lesson today, let's say our prayer.

Thanks you

well, to day we are to learn about "LISTRIK STATIS II: Hukum coulomb, Medan listrik dan beda potensial listrik "

let's go

1. Hukum Coulomb

Hukum Coulomb ditemukan oleh ahli fisika asal Prancis yang bernama Charles Augustin de Coulomb. Coulomb melakukan penelitan mengenai gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang diberi muatan listrik dan dipisahkan oleh jarak tertentu. Hukum Coulomb pada dasarnya menyatakan bahwa interaksi muatan listrik yang sejenis akan tolak-menolak, sedangkan muatan yang berlainan jenis akan tarik-menarik. Dari hasil percobaan Coulomb, dapat dinyatakan bunyi Hukum Coulomb sebagai berikut:

Misalnya, ada dua muatan, yaitu q1 dan q2 yang berada pada jarak r satu sama lain dalam ruang hampa udara. Jika q1 dan q2 memiliki muatan yang sama, maka kedua muatan akan saling tolak-menolak. Contohnya seperti yang ditunjukkan pada gambar (a) dan (b), ya.

Pada gambar (a), muatan q1 dan q2 sama-sama positif. Makanya, muatan q1 mendapat gaya tolakan sebesar F12 ke kiri akibat interaksi dengan muatan q2. Sementara itu, muatan q2 mendapat gaya tolakan F21 ke kanan akibat interaksi dengan muatan q1. Begitupun yang terjadi pada gambar (b). Muatan q1 dan q2 sama-sama bernilai negatif, sehingga terjadi gaya tolak menolak pada masing-masing muatannya.

Faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya Gaya Listrik (F)  menurut coulomb adalah sebagai berikut:

1. Muatan Listrik (Q), Semakin besar muatan listrik maka Gaya listrik yang di hasilkan juga semakin         besar (berbanding lurus)

2. Jarak antar 2 muatan (r), Semakinjauh jarak antara dua muatan maka gaya listrik yang dihasilkan             semakin kecil (Berbanding terbalik)

Bila jarak di jauhkan 2 X, maka gaya menjadi 1/4F, bila di jauhkan 3 kali maka gaya menjadi 1/9 F sehingga coulomb merumuskan Gaya Coulomb sebagai berikut:

Gaya Coulomb dipengaruhi oleh konstanta Coulomb (k) yang nilainya bergantung dengan permitivitas medium. Kalau kedua muatannya itu berada dalam medium udara, maka nilai konstanta Coulomb-nya adalah k≈ 9×109N⋅m2/C2.

    

Contoh:

Jika ada dua benda bermuatan dengan Q1 = 4 x 10-6 C dan Q2 = 6 x 10-6 C dengan jarak 2 cm. Berapakah gaya Coulomb yang terdapat di antara dua benda tersebut?

Pembahasan:

2. Medan Listrik

Medan Listrik adalah daerah  di sekitar muatan yang dapat menimbulkan gaya listrik terhadap muatan lain.

Sifat-sifat Garis Medan Listrik (Garis Gaya Listrik)

1. Arah garisnya akan keluar dari muatan positif dan akan masuk ke dalam muatan negatif

Garis medan listrik ini digunakan untuk menyatakan adanya medan listrik yang arahnya dari muatan positif (proton) ke negatif (elektron). Jadi, untuk muatan positif, arah garis medan listriknya mengarah keluar dari muatannya, sedangkan untuk muatan negatif arah garis medan listriknay mengarah masuk ke muatannya.

2. Garis-garisnya tidak boleh saling berpotongan

3. Semakin rapat garisnya, maka menunjukkan medan listriknya semakin kuat

Rumus Medan Listrik

Medan listrik dipengaruhi juga oleh jarak (r), semakin jauh jarak suatu titik dari suatu muatan sumber (Q), maka medan listrik (E) yang dirasakan di titik itu akan semakin lemah. Begitupun sebaliknya. Sehingga, kuat medan listrik (E) pada suatu titik di sekitar sebuah muatan akan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (r) antara titik dengan muatannya, atau dapat dituliskan juga E~1/r2. Sedangkan semakin besar muatan sumber (Q) maka semakin besar pula medan listriknya (E) atau dapat ditulis E~Q.

Contoh Soal:

Berapakah kuat medan listrik di titik A yang memiliki jarak sebesar 3cm dari muatan yang bernilai +8x10^-9 C ?

Diketahui : r = 3 cm =0,03 m

                  Q = 8 x 10-9 C

                   k = 9 x 109 Nm2/C2

Penyelesaian :

3. Beda Potensial Listrik

Beda potensial atau biasa disebut tegangan listrik adalah perbedaan jumlah elektron yang berada pada suatu arus listrik.

Benda yang muatan listrik positifnya lebih banyak, maka dikatakan mempunyai potensial lebih tinggi. Sedangkan benda yang muatan listrik negatifnya lebih banyak, dikatakan benda tersebut mempunyai potensial lebih rendah.

Benda A memiliki muatan positif lebih banyak atau mempunyai potensial lebih tinggi daripada benda B. Dengan demikian, arus listrik yang terjadi akan berasal dari benda A menuju ke benda B.  Adanya arus listrik ini sebagai usaha penyeimbangan potensial antara A dan B, sehingga arus listrik seolah-olah berupa arus muatan positif.

Alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial adalah Voltmeter. Pada saat mengukur beda potensial listrik, voltmeter harus dipasang paralel dengan benda yang akan diukur.

Beda potensial listrik adalah banyaknya energi listrik yang dibutuhkan untuk mengalirkan muatan listrik dari ujung-ujung penghantar.

Hubungan antara energi listrik, muatan listrik, dan beda potensial listrik secara matematik dirumuskan sebagai berikut.

Dengan :

V  = beda potensial listrik (satuan Volt, V)

W = energi listrik (satuan Joule, J)

Q  = muatan listrik (satuan Coulomb, C)

Contoh Soal :

Soal 1

Muatan sebesar 4 Coulomb akan dipindahkan dari titik A ke B dengan usaha sebesar 10 Joule. Hitunglah beda potensial antara titik A dan B!

Penyelesaian :

Diketahui :

Q = 4 C

W = 10 J

Ditanyakan :

V = … ?

Jawab :

V = W/Q

V = 10/ 4

V = 2,5 V

Jadi, beda potensial antara titik A dan B adalah sebesar 2,5 Volt.

Untuk Lebih memahami materi, kerjakan soal berikut:

Kerjakan di buku latihan IPA, soal di tulis kemudian menjawabnya dimulai dari diketahui, di tanya dan penyelesaian, setelah selesai di foto dan kirim ke wa ibu 081379320040 dengan batas waktu hari selasa pukul 12.00 wib. Jangan lupa tulis nama dan kelas.

Tetap semangat dan jaga kesehatan dengan selalu mamatuhi protokol kesehatan (memakai masker, mencuci tangan, menjaga jarak, dan mengurangi mobilitas)

Thus aur learning today 

Keep up the spirit and stay at home

Wassalamualaikum wr.wb