Bab 1 Muatan dan Medan Listrik - PowerPoint PPT Presentation

About This Presentation
Title:

Bab 1 Muatan dan Medan Listrik

Description:

Bab 1 Muatan dan Medan Listrik TEL 2203 Abdillah, S.Si, MIT Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi UIN Suska Riau * Tujuan Mahasiswa memahami : Teori ... – PowerPoint PPT presentation

Number of Views:3992
Avg rating:3.0/5.0
Slides: 34
Provided by: Abdi3
Category:
Tags: bab | dan | hukum | ilmu | listrik | medan | muatan

less

Transcript and Presenter's Notes

Title: Bab 1 Muatan dan Medan Listrik


1
Bab 1Muatan dan Medan Listrik
2
Tujuan
  • Mahasiswa memahami
  • Teori muatan dan teori atom
  • Hukum Coulomb
  • Medan listrik dan dipol listrik

3
Konsep dasar ilmu listrik
  • Konsep dasar ilmu listrik adalah muatan (charge).
  • Dalam ilmu listrik, hanya dijelaskan bagaimana
    muatan bertingkah laku, bukan muatan itu apa.
  • Muatan adalah besaran skalar.

4
Teori Muatan
  • Ada 2 jenis muatan positif dan negatif
  • Dua muatan sejenis tolak-menolak
  • Dua muatan beda jenis tarik-menarik
  • Muatan disimbolkan dengan q atau Q, satuannya
    coulomb atau C.

5
Perhatian?
  • Muatan sejenis tidak berarti kedua muatan
    tersebut identik, hanya bahwa keduanya positif
    atau keduanya negatif
  • Muatan berlainan jenis berarti bahwa kedua muatan
    memiliki tanda yang berlawanan

6
Teori Atom
Muatan elektron e 1,602 X 10-19 C Massa
elektron me 9,1 X 10-31 kg Massa proton mp
1,67 X 10-27 kg
7
Hukum Coulomb
  • Untuk muatan q1 dan q2 yang terpisah sejauh r,
    besarnya gaya listrik F pada masing-masing muatan
    adalah
  • F 1 q1 q2
  • 4??0 r 2
  • 1 k 9,0 X 109 N . m2/C2
  • 4?? 0

8
Strategi Penyelesaian Soal
  • Hukum Coulomb
  • Jarak harus dinyatakan dalam satuan m, muatan
    dalam C dan gaya dalam N
  • Gaya listrik adalah sebuah vektor, sehingga gaya
    total pada muatan adalah jumlah vektor dari
    gaya-gaya individu
  • Dalam kasus distribusi kontinu dari muatan,
    jumlah vektor dapat dihitung dengan cara integral

9
Contoh Soal
  • Gaya Listrik vs Gaya Gravitasi
  • Sebuah partikel alpha mempunyai masa m 6,64 X
    10-27 kg dan muatan q 2e. Bandingkanlah gaya
    tolak listrik antara dua partikel alpha dengan
    gaya tarik gravitasi di antaranya.

10
Penyelesaian
  • Diketahui m 6,64 X 10-27 kg
  • q 2e 3,2 X 10-19 C
  • Ditanya Fe / Fg ?
  • Jawab Fe 1 q2 Fg G
    . m2
  • 4??0 r2
    r2

11
Medan Listrik
  • Medan listrik E adalah gaya listrik per satuan
    muatan q0 yang dikerahkan pada muatan tsb.
  • E F0 / q0
  • q0 F0
  • E
  • F0 q0

12
Perhatian?
  • Gaya listrik pada sebuah benda yang bermuatan
    ditimbulkan oleh medan listrik yang diciptakan
    oleh benda bermuatan lainnya.
  • Persamaan Fo qo E dapat digunakan hanya untuk
    mencari gaya listrik pada sebuah muatan titik.

13
Vektor Medan Listrik
  • E 1 q ( besarnya medan listrik
  • 4??0 r2 sebuah muatan titik)
  • E 1 q r (vektor medan listrik
  • 4??0 r2 sebuah muatan titik)

14
Strategi Penyelesaian Soal
  • Penghitungan Medan Listrik
  • Satuan harus konsisten, jika diberi cm atau nC,
    jangan lupa mengkonversikannya
  • Medan listrik adalah sebuah vektor, sehingga
    medan total adalah jumlah vektor dari medan
    individu
  • Ingat bahwa vektor E yang dihasilkan oleh muatan
    titik positif arahnya menjauhi muatan tersebut
    dan begitu juga sebaliknya

15
Contoh Soal
  • Elektron dalam sebuah Medan Homogen
  • Sebuah medan listrik di antara dua pelat
    konduktor sejajar adalah E1,00 X 10-4 N/C
    dengan arah ke atas. a) Jika sebuah elektron
    dilepaskan dari keadaan diam di pelat sebelah
    atas, berapakah percepatannya? b) Berapa laju
    dan energi kinetik yang diperoleh elektron waktu
    berjalan 1,0 cm ke plat sebelah bawah? c) Berapa
    waktu yang dibutuhkan elektron untuk menempuh
    jarak ini?

16
Penyelesaian
  • Diketahui me 9,11 X 10-31 kg
  • -e -1,60 X 10-19 C
  • E 1,00 X 10-4 N/C
  • Ditanya a) ay ? b) vy dan K ?
  • c) t ?
  • Jawab

17
Penyelesaian
  • b) v0y 0, y0 0 dan y -1,0 X 10-2 m
  • vy2 v0y2 2ay (y y0) 2ay y

18
Penyelesaian
  • c) vy v0y ay t
  • Kita dapat juga mencari waktu t dengan
    memecahkan persamaan
  • y y0 v0y t ½ ay t2

19
Garis Medan Listrik
20
Garis Medan Listrik
21
Perhatian?
  • Jika sebuah partikel bermuatan bergerak dalam
    sebuah medan listrik, maka lintasan partikel
    tersebut tidak sama seperti garis medan, kecuali
    garis-garis medan tersebut adalah garis lurus dan
    partikel dilepas dalam keadaan diam

22
Dipol Listrik
  • Sebuah dipol listrik adalah sepasang muatan
    listrik yang besarnya sama, tetapi tandanya
    berlawanan dan terpisah sejauh d.
  • p
  • d
  • ? d sin ?
    E


23
Momen Dipol Listrik
  • Hasil kali muatan q dan jarak d dinyatakan
    sebagai momen dipol listrik p
  • dan besarnya p qd
  • Arah vektor p adalah dari muatan negatif menuju
    muatan positif.
  • Sebuah molekul air adalah
    contoh dipol listrik.

24
Gaya pada Dipol Listrik
  • Gaya F dan F- pada kedua muatan itu mempunyai
    besar qE yang sama, tetapi arahnya berlawanan,
    dan jumlah kedua gaya itu sama dengan nol.
  • p F
    q E
  • d
  • ? d sin ?
    E
  • F- -q E

25
Torsi pada Dipol Listrik
  • Torsi dihitung terhadap pusat dipol. Jika ?
    adalah sudut antara medan listrik dan momen
    dipol, maka lengan tuas untuk setiap F dan F-
    adalah (d /2) sin ?.
  • Torsi dari F dan F- mempunyai besar yang sama,
    yakni (qE) (d /2) sin ?, dan kedua torsi
    merotasikan dipol itu dalam arah sama dgn
    perputaran jam.
  • Maka besar torsi netto sama dengan dua kali besar
    torsi individu
  • ? (qE ) (d sin ? ) pE sin ?

26
Energi Potensial Dipol Listrik
  • Kerja dW yang dilakukan oleh sebuah torsi ?
    selama pergeseran d? yang sangat kecil diberikan
    oleh persamaan
  • dW ? d?
  • Karena torsi tsb adalah dalam arah yang semakin
    berkurang, ? -pE sin? sehingga
  • dW -pE sin? d?

27
Energi Potensial Dipol Listrik
  • Dalam suatu pergeseran berhingga, kerja total
    yang dilakukan pada dipol tsb adalah
  • Karena W U1 U2 , maka
  • U(?) - pE cos ?
  • Perkalian skalar p . E pE cos ?
  • Sehingga energi potensial U (?) - p . E

28

-q
p 35o
145o E
q
Contoh Soal
  • Gaya dan torsi pada sebuah dipol listrik
  • Sebuah dipol listrik berada dalam medan listrik
    homogen 5,0 x 105 N/C. Dipole tersebut adalah
    1,6 x 10-19 C dan terpisah sejauh 0,125 nm.
    Carilah a) gaya netto yang dikerahkan medan pada
    dipol b) besar dan arah momen dipol listrik c)
    besar dan arah torsi d) energi potensial sistem

29
Penyelesaian
  • Diketahui q 1,6 X 10-19 C d 0,125 X 10-9
    m
  • E 5,0 X 105 N/C ? 145o
  • Ditanya a) F ? b) p ?
  • c) ? ? d) U ?
  • Jawab
  • a) F qE dan F- -qE
  • Karena medan itu homogen maka gaya-gaya pada
    kedua muatan itu sama besar dan berlawanan,
    sehingga gaya total F 0 N

30
Penyelesaian
  • b) p qd (1,6 X 10-19 C)(0,125 X 10-9 m)
  • 2,0 X 10-29 C.m, dari negatif ke
    positif
  • c) ? pE sin?
  • (2,0 X 10-29 C.m)(5,0 X 105 N/C)(sin
    45o)
  • 5,7 X 10-24 N.m, keluar dari bidang
  • d) U -pE cos?
  • -(2,0 X 10-29 C.m)(5,0 X 105 N/C)(cos
    45o)
  • 5,7 X 10-24 J

31
Soal Latihan
  • Elektron yang berlebih ditempatkan pada sebuah
    bola timah kecil yang massanya 8,00 g sehingga
    muatan nettonya adalah -3,20 X 10-9 C. Nomor atom
    timah adalah 82 dan massa atomnya adalah 207
    g/mol.
  • a) Carilah banyaknya elektron yang berlebih
    pada bola itu.
  • b) Berapa banyakkah elektron yang berlebih per
    atom timah?

32
Soal Latihan
  1. Perkirakanlah berapa banyak elektron yang ada
    dalam tubuh manusia. Buatlah sebarang asumsi yang
    dirasakan perlu, tapi nyatakanlah secara jelas
    anggapan tersebut. Berapakah muatan gabungan dari
    semua elektron tersebut?

33
Untuk Pekan Depan
  • Tugas No. 1 - Jawablah Pertanyaan Diskusi no. 5
    dan 12 dan soal latihan no. 19 dan 52 dari buku
    Young Freedman bab 22.
  • Download materi kuliah Pertemuan 3 Hukum
    Gauss dan baca sepintas buku Young Freedman bab
    23.
Write a Comment
User Comments (0)
About PowerShow.com