Muatan & Materi

1. Muatan & Materi Ayu Mariagustriani, S.Si

2. Muatan Listrik Muatan Listrik terdiri atas : • Elektron yang membawa muatan negatif. • Proton yang membawa muatan positif. Muatan Listrik dari suatu benda ditentukan oleh jumlah proton dan elektronnya. • Bila benda kelebihan elektron (Σ elektron > Σ proton), maka benda bermuatan negatif. • Bila benda kekurangan elektron (Σ elektron < Σ proton), maka benda bermuatan positif. • Bila Σ elektron = Σ proton, maka benda bermuatan netral. Muatan 1 elektron = -1,6x10-19 coulombMuatan 1 proton = +1,6x10-19 coulomb Ayu Mariagustriani, S.Si

3. + + - - Sifat Muatan Listrik • Muatan sejenis akan tolak-menolak. • Muatan tidak sejenis akan tarik-menarik. • Gaya Coulomb yang dialami oleh sebuah muatan yang dipengaruhi muatan-muatan lain dilukiskan sbb : q1 q2 q q3 F3 F1 F2 Besar gaya Coulomb pada muatan q adalah: F = F1 + F2 + F3 Besar gaya Coulomb F adalah jumlah gaya-gaya Coulomb yang berasal dari masing-masing muatan secara vektor. + - + + + + Ayu Mariagustriani, S.Si

4. “Gaya tarik atau gaya tolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan.” Hk.Coulomb yang dinyatakan oleh Charles Augustin de Coulomb (1786) adalah sbb : dengan : F = gaya Coulomb (Newton) q = muatan listrik (Coulomb) r = jarak kedua muatan (meter) εo = permitivitas listrik dalam ruang hampa/udara K = konstanta = 1/4πεo = 9x109 N.m2/C2 Ayu Mariagustriani, S.Si

5. y q1 q2 x Sebuah benda titik bermuatan q1 berada pada vektor posisi , dan benda bermuatan q2 ada pada vektor posisi . Vektor posisi q1 relatif terhadap q2 adalah Vektor satuan pada arah dituliskan Secara kuantitatif gaya pada q1 yang disebabkan oleh q2 dapat dituliskan sbb : Ayu Mariagustriani, S.Si

6. q2 q2 q1 q1 q3 q3 q4 q4 Gaya oleh beberapa buah muatan Gb. (a)Vektor posisi qi,q2,q3 dan q4 (b)Posisi relatif q1 terhadap q2,q3 dan q4 Bila q1, q2, q3 dan q4 terpasang kuat pada posisi masing-masing, gaya resultan yang bekerja pada q1 oleh karena q2, q3 dan q4 adalah gaya pada q1 oleh q2, gaya pada q1 oleh q3, dsb. Jadi gaya pada q1 oleh beberapa muatan adalah superposisi gaya interaksi antara q1 dengan masing-masing muatan. Ayu Mariagustriani, S.Si

7. 1. Diketahui ada tiga muatan sbb. Besar muatan q = +1μC, q1 = +5 μC, q2 = +3 μC. Kedudukan muatan-muatan itu dilukiskan oleh gambar di bawah ini. q1 q q2 10 cm 10 cm Berapa besar gaya Coulomb pada muatan q? Ayu Mariagustriani, S.Si

8. 5. Sebuah partikel bermuatan +5,0 μC diletakkan pada garis hubung di antara partikel-partikel bermuatan -0,9 μC dan -0,4 μC yang berjarak 0,50 m. Agar partikel tersebut tidak merasakan gaya Coulomb yang disebabkan oleh kedua partikel bermuatan negatif, maka partikel bermuatan +5,0 μC harus diletakkan di… Ayu Mariagustriani, S.Si

9. 6. Kita mempunyai 2 buah benda titik bermuatan. Yang satu terletak pada koordinat (2,0) dengan muatan q1 = 10 C, dan yang lain terletak pada koordinat (5,4) dengan muatan q2 = -5 C. Tentukan vektor gaya yang bekerja pada muatan q2 karena gaya Coulomb oleh q1. Posisi koordinat dinyatakan dalam km. Ayu Mariagustriani, S.Si

10. Konduktor dan Isolator • Bahan-bahan perak, tembaga, dan aluminium yang dapat dialiri arus listrik atau mudah menghantarkan arus listrik disebut konduktor listrik • Bahan-bahan karet dan plastik yang tidak dapat dialiri arus listrik atau sukar menghantarkan arus listrik disebut isolator listrik • Beberapa bahan, seperti germanium dan silikon dapat bertingkah laku kadang-kadang sebagai konduktor dan kadang-kadang sebagai isolator. Bahan-bahan seperti ini disebut semikonduktor. Ayu Mariagustriani, S.Si

11. +3μC -5μC -4μC • Tiga muatan titik ditempatkan pada sumbu x seperti pada gambar. Tentukan gaya pada muatan +8μC yang disebabkan oleh dua muatan lain! • q1 q2 q3 20 cm 30 cm Ayu Mariagustriani, S.Si

12. Muatan2 yg tampak pada gambar. Tentukan gaya pada muatan 4μC akibat dua muatan lainnya! +4μC 200 mm 200 mm 60o 60o +3μC +2μC Ayu Mariagustriani, S.Si