Matakuliah : K0272/Fisika Dasar III Tahun : 2007 Versi : 0/2

1. Pertemuan 02Hukum Coulomb Matakuliah : K0272/Fisika Dasar III Tahun : 2007 Versi : 0/2

2. Learning Outcomes Pada akhir pertemuan ini, diharapkan : • Mahasiswa dapat menerangkan konsep dasar hukum Coulomb : pendahuluan , gaya Coulomb , definisi kuat medan listrik di sebuah tempat (titik) ,intensitas medan listrik oleh banyak muatan titik . → C2 (TIK - 2)

3. Outline Materi • Materi 1 Pendahuluan • Materi 2 Hukum Coulomb - Gaya Coulomb - Gaya Coulomb antar muatan titik • Materi 2 Definisi kuat medan(intensitas) listrik - Intensitas medan oleh banyak muatan . listrik

4. ISI • Materi yang dibahas dalam pertemuan ini akan mencakup hukum Coulomb yang terdiri dari: gaya Coulomb, gaya Coulomb antar banyak muatan titik, definisi kuat medan listrik dan kuat medan listrik (intensitas medan oleh banyak muatan titik • Aplikasi dari hukum Coulomb dan medan listrik terdapat diperbagai peralatan elektronik seperti, televisi dan monitor, extraktor debu pada industri pembangkit listrik tenaga uap (batubara), alat penangkal petir dan lain-lain.

5. 1. HUKUM COULOMB Bangsayang mula-mula mengenal .muatan listrik adalah bangsa Yunani kuno . .Pada zaman tersebut telah diketahui bah- .wa bila batu ambar digosok maka dapat .menarik benda-benda kecil seperti jerami .maupun bulu .Perkataan listrik berasal dari .kata batu ambar yang artinya elektron . .Dalam percobaan dua batang gelas ; yang .pertama digosok dengan sutera kemudian .digantungkan pada benang sutera sedang- .kan batang kedua juga digosok dengan .sutera dan didekatkan pada batang ....

6. pertama maka kedua batang akan saling . tolak menolak . Sebaliknya bila sebuah . tongkat plastik (lucit) digosok dengan bulu . dan didekatkan ke gelas pertama maka ke .. duanya saling tarik menarik , dan bila dua .. tongkat plastik digosok dengan bulu maka .. ke duanya akan saling tolak menolak . .. Dari pengamatan di atas dapat disimpul - ..-kan adanya dua macam muatan ; muatan .. pada gelas berlawanan dengan muatan .. pada plastik . . Fisikawan Benyamin Franklin (1706-1790) .. adalah yang mula-mula menamakan mua-.. tan pada gelas muatan positif dan pada ..(

7. muatan negatif . .. Telah diketahui bahwa setiap benda . terdiri dari sejumlah molekul dan molekul . terdiri dari sejumlah atom sedangkan atom . tersusun dari inti atom dan elektron-eklek . -tron yang mengelilingi inti . Inti atom . terdiri dari : proton yang bermuatan positif . dan neutron yang tak bermuatan listrik . . Jumlah muatan listrik proton sama dengan . jumlah muatan listrik seluruh elektronnya . sedangkan jumlah proton dalam suatu inti . sama dengan nomor atom Z dalam tabel . periodik elemen-elemen .

8. • Satuan muatan listrik Dalam SI satuan muatan listrik adalah Coulomb [C] Satu Coulomb adalah banyaknya muatan yang mengalir melalui suatu penampang kawat dalam 1 detik bila arus tetap sebesar 1 ampere terdapat pada kawat tersebut. • Muatan listrik tidak kontinu tetapi terku- antisasi yaitu merupakan kelipatan bulat dari muatan elektron. Muatan 1 elektron = 1.6 x 10-19 Coulomb

9. • Gaya Coloumb Gaya Coulomb antara dua muatan listrik berbanding lurus dengan besarnya masing - masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak ke dua muatan. Untuk muatan bertanda sama tolak menolak dan berlawanan tanda tarik menarik . ….…(C1) k = 1/4πε0 = 9 x 109 Nm2 /C2 a= vektor satuan

10. Q1 = muatan listrik di titik 1 Q2 = muatan listrik di titik 2 r = jarak antara ke dua muatan - Notasi arah gaya Coulomb Q1 = muatan di 1 Q2 = muatan di 2 r1dan r2 vektor posisi di titik 1 dan 2 r2 – r1 Q2 r1 r2 O

11. Besarnya gaya yang dialami oleh muatan 2 akibat muatan 1 adalah : F21 = (k Q1 Q2 / r122 ) a12 a12 = r12 / ‌ r12 ‌ = (r2 – r1 )/(‌r2 – r1‌) • Gaya Coulomb oleh beberapa muatan titik. Gaya pada muatan q1oleh muatan – muatan q2 , q3 , . . . . qn . .....(C2)

12. Dari jarak titik P ke empat titik lainnya ternyata . bahwa komponen vektor pada arah sumbu X dan . sumbu Y saling menghapus (sifat simetri) , . sehingga gaya Coulomb yang bekerja pada . muatan di titik P hanya komponen Z saja , yaitu : Soal latihan : Suatu muatan sebesar 5 μC berada pada sumbu .Y ... dimana y = 3 cm dan muatan ke dua -5 μC juga ... berada pada sumbu Y dengan y = -3 cm ,sedang- ... kan muatan ke tiga 2μC berada pada sumbu X ... dimana x = 8 cm ,carilah gaya yang bekerja pada ... muatan ini .

13. 2.Definisi medan listrik [N/C = V/m] Gaya Coulomb yang dibangkitkan di setiap titik di sekeliling suatu muatan titik Q , bila pada setiap titik tersebut ditempatkan muatan uji q0 adalah : Q q0 FQq0 ☻ r ● FqoQ Besarnya gaya Coulomb pada muatan uji q0. dibagi dengan besarnya muatan uji disebut ...kuat medan listrik Edi titik muatan uji ......

14. sehingga , E : . ....(C3) Definisi E yang lebih eksak adalah : ……(C4) sehingga berdasarkan persamaan (C3) dan … (C4) yaitu kuat medan listrik pada jarak r .. dari muatan titik Q adalah : …….(C5)

15. Aplikasi persamaan (C5) bila muatan titik ... Q terdapat dalam ruang (koordinat .. Kartesian) : • ..(C6) Q r – r* Z r* P r O Y x

16. atau dalam bentuk skalar : ........(C7) Persamaan (06) dalam koordinat .... Kartesian menjadi : .....(C8) • Kuat medan listrik oleh banyak . muatantitik : E = E1 + E2 + …..+ En = ∑j=1j=nEj atau

17. ........(C9) Contoh soal 3 :... Carilah kuat medan di (0,0,5) m karena adanya muatan q1 = 0.35 μC di titik ... (0,4,0) m dan muatan q2 = - 0.55 μC di .... titik (3,0,0) m. Jawaban : R1= - 4ay+5az .→ aR1= (- 4ay+5az )/ ..... √41 R2= - 3ax+5az .→ aR2= (- 3ax+5az)/... √34

18. E1= kq1/R1 aR1→ .. E1= (- 48.0 ay+60.0 az )V/m .... E2 = kq2/R2 aR2→...E2= ( 74.9 ax – 124.9 az )V/m → E = E1 + E2 .. = 74.9 ax – 48.0 ay – 64.9 az Contoh soal 4 : .Suatu massa m = 0.60 gr yang bermua- ... tan listrik , digantungkan pada seutas tali .... dalam medan lisrik homogen E = 700 N / .... C seperti tergambar. Tentukan muatan listrik pada massa .... tersebut.

19. E • Karena muatan menyim -pang ke kiri maka mua- 200 tannya negatif FC ☻ • Gaya yang bekerja pada ☺ tali adalah adalah resultante dari FC= qE danmg → tg 200 = FC / mg → FC = mg x tg 200

20. FC = 0.60 gr x 10-3 kg x 9.8 m/dt2 ... X tg 200 FC = q E → q- = (2.13 x 10-3 N) / 700 N/C q- = - 3.1 x 10-6 C

21. simulasi gaya Coulomb dan medan listrik http://www.cco.caltech.edu/~phys1/java/phys1/EField/EField.html http://www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/dipole1.html

22. Rangkuman : 1.Gaya Coulomb , FC... Gaya tarik menarik antara dua ......muatan positif Q1 dan Q2 yang berjarak r - Gaya Coulomb pada suatu muatan oleh . muatan-muatan lain

23. atau , FC1 = gaya Coulomb pada muatan 1 2.Kuat medan listrik ,E Kuat medan listrik di sekitar muatan titik Q yang berjarak r dari Q - Kuat medan listrik oleh banyak muatan titik

24. E = E1 + E2 + …..+ En = ∑j=1j=nEj atau

25. << CLOSING>> Setelah menyelesaikan dengan baik materi kuliah ini mahasiswa diharapkan sudah mampu menyelesaikan masalah-masalah yang berhu -bungan dengan gaya Coulomb dan medan listrik oleh muatan titik, khususnya yang terkait dengan teknik sistem komputer .

26. Wouuu