Fisika Dasar II - Ishafit – Universitas Ahmad Dahlan
Materi Kuliah Fisika Dasar II(Pokok Bahasan 1)MUATAN LISTRIK DAN HUKUM COULOMBDrs. Ishafit, M.Si.Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Ahmad Dahlan Muatan ListrikMuatan listrik diketahui ada dua jenis, yaitu (dinamai) muatan listrik positif danmuatan listrik negatif. Benda dikatakan bermuatan listrik positif apabila benda itukekurangan elektron, sedangkan benda yang kelebihan elektron dikatakanbermuatan listrik negatif. Benda dikatakan netral apabila jumlah muatan listrikpositif dan negatif yang dikandungnya sama (benda dapat dikatakan tidakbermuatan). Muatan listrik diberi simbol q dan satuan muatan dalam SI adalahcoulomb (C). Kuantisasi Muatan ListrikDari eksperimen diketahui bahwa muatan yang dikandung suatu benda merupakankelipatan bulat dari muatan elementer (yang diberi simbol e). Jadi, muatan listrikyang dikandung benda dapat dinyatakan dengan q ne (dalam hal ini n merupakanbilangan bulat). Besar muatan elementer (muatan elektron atau proton) adalah:e 1,60 x 10-19 CNilai ini 1 C ekivalen dengan kuantitas muatan yang dibawa oleh 6,25 x 10 18elektron. Interaksi antara Dua Benda Bermuatan Listrik Interaksi Dua Benda BermuatanSejenis (positif-positif)Interaksi Dua Benda Netral- - Interaksi Dua Benda BermuatanSejenis (negatif-negatif)-Interaksi Dua Benda BermuatanTak Sejenis (positif-negatif)Gambar 1.1
Dua benda yang bermuatan listrik sama (keduanya positif atau negatif) saling tolakmenolak, akan tetapi apabila kedua benda bermuatan listrik tidak sejenis (satupositif dan lainya negatif) saling tarik-menarik. Gaya Interaksi Elektrostatik (Hukum Coulomb)Pernyataaan kuantitatif tentang gaya interaksi listrik antara dua benda bermuatanlistrik pertama kali dinyatakan oleh Charles A. de Coulomb (1736-1806), yaitu:Interaksi elektrostatik antara dua partikel bermuatan sebanding dengan muatankeduanya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya, danarahnya segaris dengan garis hubungan kedua muatan.rqq’r̂Fq 'Gambar 2.Misalkan q dan q’ dua muatan listrik berada di dua titik yang terpisah sejauh r, danmisal r adalah vektor satuan yang arahnya dari q menuju q’ (diandaikan keduamuatan diam), maka rumusan matematis dari hukum Coulomb adalah:Fq ' kqq'rˆ2r(1)dalam hal ini, k adalah tetapan kesebandingan yang telah diukur sebesar:k 9,0 109 Nm 2C-2Tetapan k dihubungkan dengan tetapan lain 0, yaitu:k 14 0(2)dengan 0 disebut permitivitas ruang hampa yang bernilai: 0 8,85 10 12 C2 N-1m-2Sehingga Fq’ menjadi:Fq ' 1 qq'rˆ24 0 r(3)Gaya listrik yang dialami muatan q’ oleh distribusi muatan diskret (misalnya n buahmuatan q) adalah:Fq ' F1 F2 Fn 14 02nqi q' ri 1i2rˆi(4)
Gaya listrik yang dialami muatan q’ oleh distribusi muatan kontinyu adalah:Fq ' q'dqrˆ2 4 0 r(5)dqrq’Gambar 3.1. Gaya Elektrostatik oleh Muatan Positif pada Kawat Semi-InfinitedFdFy dF cos qdFx dF sin rDdQ dxxdxGambar 4.dF kqdQrˆr2(6)dFx dF sin kdFy dF cos kq dx sin r2q dx cos r2sin dx0r2 cos dxFy kq 0r2(7)(8) Fx kq (9)(10)3
Dengan menggunakan geometri gambar di atas, maka diperoleh:x D tan r D sec dx D sec2 d r 2 D 2 sec2 /2Fx kq 0(11)(12)sin D sec2 d kq / 2 sin d 22 0D sec Dkq Fx D(14)kq / 2kq Fy cos d D 0DF (13)(15)kq ˆ ˆkq ( i j) 2 135 0DD2. Gaya Elektrostatik oleh Cincin Bermuatan KontinyudFq r dz Q R ds Gambar 5.4(16)
dQ Qds2 RdF kqdQr2F kq F (17)(18)dQ cos kqQ ds cos 2r2 R r 2kqQdds22 3/ 2 2 R( R d )(20) ds 2 RF (19)(21)kqQd( R 2 d 2 )3 / 2F ataukqQd ˆj22 3/ 2(R d )(22)Jika d R (q terletak sangat jauh dari cincin) maka diperolehgaya elektrostatis didekati oleh persamaan:F kqQd2(23)3. Gaya Listrik pada Muatan q oleh Muatan Berdistribusi BidangdFqddQdR R Gambar 6.5
kqd dQ( R 2 d 2 )3 / 2dF F dF (24)kqd dQ( R 2 d 2 )3 / 2(25)dQ dS 2 R dR(26)Gaya yang bekerja pada muatan q mempunyai besar:F 0 kqd 2 R dR2 R dR k qd 0 ( R 2 d 2 )3/ 2( R 2 d 2 )3 / 2Integral ini dihitung dengan substitusikita dapatkan: 0u R2 d 2dandu 2R dR(27)sehingga 1/ 2 u du2 R dRu2 2 3/ 2 22 3/ 2d(R d )u 1 / 2 u d 2 d q 2 F k qd 2 k q 2 0 d 6(28)(29)
Soal:1. Muatan Q1 40 C dan Q2 -50 C terletak dalam bidang x-y pada r (8ˆi 16ˆj) cmdan r 20iˆ cm .(a) Gambarkan sistem muatan ini dalam bidang x-y !(b) Tuliskan vektor r dari Q1 ke Q2, dan vektor satuannya r̂ !(c) Tuliskan persamaan gaya elektrostatik (dalam tata tulis vektor) yang berkerjapada Q1 oleh kerena muatan Q2, dan hitunglah gaya elektrostatik tersebut !2. Gaya total yang F bekerja pada muatan q diperoleh dari muatan Q1 dan Q2, dengankonfigurasi muatan seperti telihat pada gambar. Besarnya gaya tersebut adalah5,5 N 250. Jika q 16 C, a 0,20 cm, dan b 0,40 cm, tentukan besar muatan Q1dan Q2.FqbbQ13.Q2aTentukan gaya elektrostatik yang berkeja pada muatan q oleh muatan positif yangterdistribusi kontinyu pada kawat panjang tidak berhingga.dEdEy dE cos dEx dE sin qrDdQ dx. - .xdxReferensi:Stanford, A. L. and Tanner, J. M., 1985, Physics for Students of Science andEngineering, Academic Press, Inc., Orlando, Florida.7
Materi Kuliah Fisika Dasar II (Pokok Bahasan 1) MUATAN LISTRIK DAN HUKUM COULOMB Drs. Ishafit, M.Si. Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Ahmad Dahlan Muatan Listrik Muatan listrik diketahui ada dua jenis, yaitu (dinamai) muatan listrik positif dan muatan listrik negatif. Benda dikatakan bermuatan listrik positif apabila benda itu
Dasar-dasar Agribisnis Produksi Tanaman 53. Dasar-dasar Agribisnis Produksi Ternak 54.Dasar-dasar Agribisnis Produksi Sumberdaya Perairan 55. Dasar-dasar Mekanisme Pertanian 56. Dasar-dasar Agribisnis Hasil Pertanian 57. Dasar-dasar Penyuluhan Pertanian 58. Dasar-dasar Kehutanan 59. PertanianDasar-dasar Administrasi
Modul Program Pembekalan Fisika Dasar ini tepat pada waktunya. Modul Program Pembekalan Fisika Dasar ini berisikan materi-materi tentang dasar fisika dasar yang akan sangat membantu mahasiswa dalam menempuh perkuliahan di Fakultas Teknologi Indutri Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta.
fisika terbagi atas beberapa bidang, hukum fisika berlaku universal. Tinjauan suatu fenomena dari bidang fisika tertentu akan memperoleh hasil yang sama jika ditinjau dari bidang fisika lain. Selain itu konsep-konsep dasar fisika tidak saja mendukung perkembangan fisika sendiri, tetapi juga perkemban
Ada sepuluh jenis percobaan yang terdapat di laboratorium fisika dasar untuk mendukung matakuliah Fisika Dasar I dengan capaian pembelajaran dan sub capaian pembelajaran dtunjukkan pada sub bab 1.4. Selama melaksanakan praktikum di Laboratorium Fisika Dasar ada beberapa hal yang perlu praktikan perhatikan, antara lain : 1.
Petunjuk Praktikum Fisika Dasar II 4 g. Membuat kesimpulan h. Menulis abstrak praktikum dengan benar Di samping itu, mahasiswa harus bisa bekerja sama dengan kelompoknya dan melaksanakan praktikum secara tertib dan disiplin. 3. Pelaksanaan Praktikum Fisika Dasar Secara teknis, pelaksanaan kegiatan Praktikum Fisika Dasar dibagi dalam tiga tahap.
kuliah Praktikum fisika dasar II dan hasil analisis materi pada modul Praktikum Fisika Dasar II dan SAP Fisika Dasar II yang telah dilakukan ditemukan beberapa hambatan yang dialami saat praktikum fisika dasar II antara lain: a) jika terjadi pemadaman listrik maka alat-alat praktiku
Fisika Dasar merupakan suatu catatan pendukung kuliah FI1101 Fisika Dasar IA dan FI1201 Fisika Dasar IIA yang diberikan dalam masa Tahun Pertama Bersama (TPB) di Institut Teknologi Bandung (ITB) [1]. Catatan ini akan diperbarui terus dari catatan sebe
Service Level Agreement For any other Business Broadband Service, We’ll aim to restore the Service within 24 hours of you reporting the Fault. Where we need a site visit to resolve a Fault, we only do site visits on Working Days during Working Hours (please see definitions at the end of the document). Service Credits are granted at our discretion date by which Exclusions (applicable to all .
