Bab 2 medan listrik

Bab 2 medan listrik

• 1.
  BAB 2 MEDANLISTRIK Hukum Coulomb : 122 12 21 o 2 a R QQ 4 1 F πε = Gaya-gaya yang terjadi pada dua buah muatan berjarak R • Sebanding dengan kedua muatan Q1 dan Q2 • Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak •Muatan sejenis akan tolak-menolak sedangkan muatan tak sejenis akan tarik-menarik • Arah gaya pada garis penghubung antara kedua muatan
• 2.
  2213 21 12 1 123 12 21 2 12 12 12 9 12 12 o FR R QQ kF R R QQ kF R R a k10x9 )10x854,8(4 1 10x854,8 −== =→= =≈ π =ε − −
• 3.
  Contoh Soal 2.1 Diketahuisebuah muatan Q1 sebesar 300 µ C yang terletak di titik A(1, 2, 3). Hitung gaya Coulomb yang bekerja pada muatan lain Q2sebesar - 100 µ C yang terletak di titik B(2, 0, 5). Jawab : Na20a20a10 3 )a2a2a( 3 )10x100)(10x300( 10x9F 3 )a2a2a( R R a32)2(1R a2a2a)35(a)20(a)12(rrR zyx zyx 2 66 9 2 zyx 12 12 12 222 12 zyxzayx1212 −+−= +−− = +− ===+−+= +−=−+−+−=−= −−
• 4.
  Medan Listrik : 122 12 1 o 12 2 2 12 21 o2 2 2a R Q 4 1 a QR QQ 4 1 Q F E πε = πε == • Gaya persatuan muatan E [N/C] •Dapat didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada suatu muatan Q1 sebesar 1 C akibat muatan lain Q2 Medan listrik akibat muatan titik Q pada suatu titik berjarak R dari Q : R2 o a R Q 4 1 E πε =
• 5.
  Contoh Soal 2.2 Hitungmedan listrik di M(3, - 4, 2) dalam ruang hampa yang disebabkan oleh muatan Q1 = 2 n C di P1(0, 0, 0) dan Q2 = 3 n C di P2 (- 1, 2, 3). Jawab : zyx zyxzyx 3 zyx 99 3 zyx 99 3 2 22 3 1 11 21 222 2zyx2 222 1zyx1 a5,160a881a7,625 )a70a9,419a9,279()a5,230a1,461a8,345( )280,7( )aa6a4)(10x3(10x9 )385,5( )a2a4a3)(10x2(10x9 R RkQ R RkQ EEE 280,7)1()6()4(Raa6a4R 385,5)2()4()3(Ra2a4a3R +−= −−++−= −− + +− = +=+= =−+−+=→−−= =+−+=→+−= −−
• 6.
  Medan listrik akibatmuatan garis yang terletak di sumbu z : ρ ρπε ρ = a 2 E o L Medan listrik akibat muatan garis yang terletak sembarang: 2 o L R o L R2 R a R2 E πε ρ = πε ρ = ρL = Rapat muatan persatuan panjang C/m R adalah vektor yang panjangnya adalah jarak terdekat dari muatan garis ke titik P yang hendak dihitung medan listriknya (R tegaklurus pada arah dari muatan garis). Akibatnya ujung vektor R ini adalah titik P sedangkan pangkalnya terletak pada muatan garis dimana salah satu koordinatnya sama dengan koordinat titik P.
• 7.
  Contoh Soal 2.3 Hitungmedan listrik E di titik P(5, 6, 1) akibat muatan garis ρL = 30 n C/m yang terletak pada perpotongan antara bidang y = 3 dan z = 5. Jawab : x y z ρL 3 5 6 1 P(5,6,1) R
• 8.
  x y z ρL 3 5 6 1 P(5,6,1) R zy2 zy 9 9 2 o L 22 zyzy a4,86a8,64 5 )a4a3(10x30 10x18 R2 R E 5)4()3(R a4a3a)51(a)36(R −= − = πε ρ = =−+= −=−+−= −
• 9.
  Medan listrik akibatmuatan bidang : N o s a 2 E ε ρ = ρs = Rapat muatan persatuan luas C/m2 aN adalah vektor satuan yang arahnya tegak lurus dari muatan bidang ke titik yang hendak dihitung medan listriknya.
• 10.
  Contoh Soal 2.4 •Sebuahmuatan bidang ρS sebesar 2 nC/m2 terletak pada bidang x = 3. Sebuah muatan garis ρL sebesar 20 nC/m terletak pada x = 1, z = 4. Tentukan arah medan listrik di titik P(4, 5, 6). Jawab : zx2 zx 9 9 L 22 zxzx a371,55a056,83 )606,3( )a2a3)(10x20( 10x18E 606,3)2()3(R a2a3a)46(a)14(R += + = =+= +=−+−= − Akibat muatan garis :
• 11.
  x x 99 S a097,113 a)10x2(10x18E = π= − Akibat muatanbidang : zx 22 zx E xzxSL a272,0a962,0 )371,55()153,196( a371,55a153,196 a a097,113a371,55a056,83EEE += + + = ++=+= Akibat muatan garis dan muatan bidang :