Hukum Coulomb: Pengertian Gaya Elektrostatik Energi Usaha Medan Potensial Listrik Contoh Soal Rumus Perhitungan,

Pengertian Listrik Statis atau Elokrostatis . Pada dasarnya Listrik dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu listrik statis dan listrik dinamis. Listrik statis berkaitan dengan muatan listrik dalam keadaan diam, tidak ada gerakan atau aliran muatan listrik. Sedangkan listrik dinamis berkaitan dengan muatan listrik dalam keadaan bergerak.

Listrik statis terbentuk akibat adanya interaksi antara partikel- partikel yang bermuatan listrik, elektron negatif, dan proton positif pada atom.

Sifat kelistrikan suatu benda ditunjukkan oleh adanya muatan listrik yang terdapat pada benda tersebut. Suatu benda dikatakan bermuatan listrik jika atom- atom benda tersebut kekurangan atau kelebihan elektron.

Besarnya muatan listrik tergantung pada seberapa banyak atom- atom tersebut kekurangan atau kelebihan elektron. Semakin banyak atom-atomnya kekurangan atau kelebihan elektron, maka semakin besar muatannya.

Ada dua jenis muatan listrik yaitu muatan positif dan negatif. Suatu benda dikatakan bermuatan positif jika kelebihan proton atau kekurangan elektron, dan sebaliknya benda akan bermuatan negatif jika kelebihan elektron atau kekurangan proton.

Cara Membuat Muatan Listrik Benda

Cara tradisional untuk membuat benda bermuatan listrik dapat dilakukan dengan gosokan. Jika dua benda.  Jika saling digosokan, maka elektron dari benda yang satu akan pindah ke benda yang lainnya.

Dengn demikian, benda yang kehilangan elektron akan bermuatan positif dan benda yang menerima pindahan electron akan bermuatan negatif.

Cara membuat benda bermuatan listrik selain dengan cara menggosok dapat juga dengan cara pemanasan dan cara induksi.

Sifat Muatan Listrik

Sifat-sifat yang dimiliki oleh muatan listrik adalah:

– Muatan listrik yang sejenis yaitu negatif dengan negatif atau positif dengan positif, jika didekatkan akan saling tolak menolak.

– Muatan listrik yang tidak sejenis yaotu negatif dengan positif, jika didekatkan akan saling tarik- menarik.

Satuan Muatan Listrik

Satuan muatan listrik dalam SI dinyatakan dengan Coulumb disingkat C, satuan tersebut diambill dari nama seorang fisikawan Perancis Charles Augustin Coulumb (1736-1806)

Hukum Coulomb

Hukum Coloumb adalah aturan yang mengemukakan tentang hubungan antara gaya listrik dan besar masing masing muatan listrik.

Hukum Coulomb Menyatakan bahwa “Gaya listrik yaitu tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan sebanding dengan besar muatan listrik masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara kedua muatan listrik”.

Secara matematis, Hukum Coloumb dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

F = k (q1 x q2)/r2 atau

F = (1/4πε0) x (q1 x q2)/r2

Dengan Keterangan:

F = gaya Coloumb (Newton = N)

q1, q2 = muatan listrik benda 1 dan 2 (Coloumb = C)

r = jarak antara dua muatan listrik (m)

k = konstanta pembanding = konstanta gaya Coloumb

k = (1/4πε0)

k = 9 × 109 Nm2C-2

ε0 = permitivitas ruang hampa

ε0 = 8,854 × 10-12 C2 N-1 m-2

Contoh Soal Perhitungan Rumus Coulomb

Dua keping logam yang bermuatan listrik masing- masing +4 × 10-9 C dan +6 × 10-9 C terpisah sejauh 5 cm. Berapakah besar gaya tolak- menolak kedua keeping logam tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui:

q1 = 4 × 10-9 C

q2 = 6 × 10-9 C

r = 5 cm = 0,03 m

k = 9 × 109 Nm2 C-2

Ditanya :

Gaya tolak menolak F

Jawab:

F = k (q1 x q2)/r2 jadi

F = 9 x 109 (4 × 10-9 x 6 × 10-9)/(0,05)2

F = 8,6 × 10-5 N

Jadi, besar gaya tolak- menolak antara dua keping logam tersebut adalah 8,6 × 10-5 N.

Soal Soal Lainnya Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Elektroskop

Elektroskop adalah alat yang digunakan untuk mengetahui adanya muatan listrik pada suatu benda.

Salah satu jenis elektroskop yang umun digunakan adalah elektroskop daun. Bagian penting elektroskop daun adalah sebuah tangkai logam dari bagian logam kuningan dengan ujung bawah berbentuk pipih.

Pada ujung ini ditempatkan dua helai logam sangat tipis yang terbuat dari bahan aluminium atau emas, biasa disebut dengan bagian daun.

Ujung atas berbentuk cakram atau bola yang berfungsi sebagai penghantar muatan dan kotak kaca.

Pengertian Medan Listrik

Medan listrik didefinisikan sebagai daerah atau ruangan di sekitar benda bermuatan listrik. Jadi ada daerah atau ruang yang mengelilingi benda yang bermuatan listrik. Ketika sebuah benda bermuatan listrik berada di dalam ruangan tersebut, maka benda tersebut akan mendapat gaya listrik yang disebut dengan gaya eloktrostatis atau gaya Coulomb. Jadi sebenarnya, medan listrik merupakan tempat atau daerah yang masih dipengaruhi oleh gaya Coulomb.

Pengertian Garis Medan Listrik

Garis- garis gaya listrik yaitu garis lengkung yang menggambarkan lintasan yang ditempuh oleh muatan positif yang bergerak dalam medan listrik. Garis garis gaya listrik ini menunjukkan arah medan listrik pada setiap titik.

Garis gaya listrik tidak mungkin akan berpotongan, sebab garis gaya listrik merupakan garis khayal yang berawal dari benda bermuatan positif dan akan berakhir di benda yang bermuatan negatif.

Garis medan listrik disebut juga sebagai garis gaya listrik, karena garis tersebut menunjukkan arah gaya pada suatu muatan.

Garis-garis gaya listrik pada muatan positif bergerak keluar dan pada muatan negatif menuju ke pusat. Garis-garis gaya berasal dari muatan positif dan berakhir pada muatan negatif.

Pengertian Kuat Medan Listrik

Medan listrik dapat dinyatakan dengan kerapatan garis-garis gaya listrik. Medan listrik antara muatan negatif dan muatan positif terjadi sangat besar karena adanya kerapatan garis- garis gaya listrik.

Medan listrik yang terjadi antara muatan positif dengan muatan positif kecil karena tidak adanya kerapatan garis-garis gaya listrik. Jadi, makin banyak garis garis gaya listrik di suatu tempat antara dua muatan makin besar medan listriknya.

Kuat medan listrik didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan yang ditempatkan pada suatu titik. Kuat medan listrik merupakan ukuran kekuatan dari medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan pada suatu titik, Kuat medan listrik dinyatakan dengan lambang E.

Perhatikan gambar berikut.

Rumus Kuat Medan Muatan Listrik
Rumus Kuat Medan Muatan Listrik

Muatan q2 terletak di posisi titip T dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan q1.  Jarak muatan q2 pada titik T dari muatan q1 adalah r.

Besarnya Gaya Coulumb yang ditimbulkan oleh muatan q1 dan q2 dinyatakan dengan persamaan rumus berikut

F = k (q1 x q2)/r2

Sedangkan besarnya Kuat medan listrik di titip P yang dialami atau dirasakan oleh muatan q2 dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

E = F/q2

Substitusi kedua persamaan tersebut, sehingga kuat medan listrik yang dialami oleh muatan q2 adalah:

E = k q1/r2

Dengan Keterangan

E = kuat medan listrik di suatu titik T (N/C)

q1 = muatan listrik sebagai sumber medan (coulomb)

q2 = muatan listrik pada suatu titik (T) dalam medan listrik (coulomb)

r = jarak titik T dari muatan q1 (m)

k = 9.109 Nm2/C2

Kuat medan listrik di titik T yang dirasakan oleh muatan q2 merupakan kuat medan listrik yang dihasilkan oleh muatan q1. Jadi Kuat medan listrik ini bukanlah kuat medan listrik dari muatan q2.

Dari persamaannya dapat dikatakan bahwa Kuat medan listrik di titik T dengan jarak r tidak tergantung pada besarnya muatan q2

Contoh Soal Perhitungan Arah Kuat Medan Titik P

Sebuah titik P berada pada jarak 20 cm dari sebuah muatan q = 16 μC. Hitung besar dan arah medan lisrik di titik P.

Dan hitung percapatan awal jika sebuah muatan q = 5μC yang bermassa 3 gram dilepaskan dari titik P.

Diketahui:

q = 16 μC = 1,6 x 10-5 C

r = 20 cm = 0,2 m

m = 3 gram

Menghitung Kuat Medan Di Titik P

Ep = k q/(r)2

EP = 9×109(1,6×10-5)/(0,2)2

EP = 3,6 x106 N/C

Muatan q adalah positif, jadi Arah Medan Listriknya Menjauhi muatan q

Rumus Menghitung Percepatan Muatan Di Medan Listrik Titik P

Besarnya percepatan sebuah partikel yang berada dalam medan listrik di titik P dapat dihitung dengan Hukum Newton 2 seperti berikut:

F = m.a atau

a = F/m

a = percepatan awal partikel

m = massa partikel

F = Gaya  yang diterima partikel dalam medan listrik di titik P.

Menghitung Gaya Elektrostatik Partikel Dalam Medan Listrik Di Titik P

Besar gaya dalam medan listrik di titik P dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

F = q EP

q = 5 μC = 5 x10-6 C

Diketahui dari perhitungan di atas

EP = 3,6 x106 N/C

FP = (5 x10-6)(3,6 x106)

FP = 18 N

Maka Percepatan awal partikel adalah

a = F/m

m = 3 gram = 3 x 10-3 kg

a = 18/(3 x10-3)

a = 6 x103 m/s2

Jadi, Ketika partikel berada dalam medan listrik di titik P, maka akan bergerak dengan percepatan awal 6 x10-3  m/s2.

Soal Soal Lainnya Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Hukum Gauss.

Hukum Gauss menyatakan bahwa bahwa jumlah aljabar garis-garis gaya magnet (fluks) listrik yang menembus permukaan tertutup sebanding dengan jumlah aljabar muatan listrik di dalam permukaan tersebut.

Fluks Listrik

Fluks listrik adalah Jumlah garis garis gaya medan listrik yang menembus suatu bidang dalam arah tegak lurus. Sedangkan Kuat medan listrik menunjukkan kerapatan garis garis medan listrik. Dari dua perngertian tersebut, Fluks listrik dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

φ = E. A

Fluks Magnetik Induksi
Fluks Magnetik Induksi

Jika terdapat garis garis gaya suatu medan listrik homogen yang memiliki kuat medan E dan menembus tegak lurus suatu bidang A, maka jumlah garis medan yang menembus tegak lurus bidang tersebut sama dengan perkalian E dan A.

Jika garis gaya menembus bidang tidak tegak lurus, maka fluks listriknya adalah:

φ = E . A cos q

Dengan keterangan:

φ = Fluks listrik (weber atau Nm2/C)

E = kuat medan listrik (N/C)

A = luas bidang yang ditembus garis garis gaya (m2)

θ = sudut antar E dengan norma bidang A

Contoh Soal Fluks Listrik Hukum Gauss

Hitunglah fluks lsitrik pada suatu bidang persegi yang berukuran 20 x 15 cm, jika kuat medan listrik homogen sebesar 150 N//C. Bila medan listrik sejajar dengan bidang dan tegak lurus terhadap bidangnya.

Besar Fluks Sejajar Bidang

Diketahui

A = 0,2 x 0,15 = 0,03m2

E = 150 N/C

cos θ = 90o

Jawab

φ = E . A cos q

φ = 150 x 0,03 x cos 90

φ = 150 x 0,03 x 0

φ = 0

Besar Fluks Tegak Lurus bidang

φ = E . A cos q

φ = 150 x 0,03 x cos 0

φ = 150 x 0,03 x 1

φ = 4,5 Nm2/C

Energi Potensial Listrik

Besarnya energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan dalam medan listrik bergantung pada besar muatan yang dipindahkan dan jarak perpindahannya.

Perhatikan gambar berikut

Rumus Energi Potensial Listrik Statis.
Rumus Energi Potensial Listrik Statis.

Muatan q2 terletak pada titik T dalam medan listrik yang dihasilkan oleh muatan q1. Jarak antara titip T yang ditempai muatan q1 dengan muatan q2 adalah r.

Besarnya Energi potensial EP yang dimiliki oleh muatan q2 di titik T yang berjarak r dari muatan q1 dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

EP = k (q1 x q2)/r

Dengan keterangan:

EP = energi potensial di suatu titik T dalam medan listrik (Joule)

k = Konstanta = 9 × 109 N m2C-2

q1 = muatan listrik sebagai sumber medan listrik (Coulumb)

q2 = muatan listrik di suatu titik T dalam medan lsitrik (Coulumb)

r = jarak titik T ke muatan q1 (m)

Soal Soal Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Potensial Listrik

Energi potensial EP per satuan muatan positif disebut potensial listrik, dan diberi lambang dengan huruf kapital V.

Perhatikan gambar berikut:

Rumus Potensial Listrik Statis Bermuatan dan Titik Tanpa Muatan
Rumus Potensial Listrik Statis Bermuatan dan Titik Tanpa Muatan

Potensial listrik pada suatu titik T dalam medan listrik yang berjarak r dari muatan q1 dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

VP = EP/q2

Substitusikan persamaan Energi potensial EP ke persamaan potensial listrik VP sehingga persamaan rumusnya menjadi seperti berikut:

VP = k (1/q2) x (q1 x q2)/r

Dengan demikian, potensial listrik VP di titip T dapat dinyatakan dengan persamaan berikut

VP = k (q1/r)

Dengan keterangan:

VP = potensial listrik di suatu titik T (Joule/Coulomb = volt)

Dari persamaannya diketahui bahwa potensial listrik VP di titik T hanya tergantung pada muatan q1 dan jarak r, tidak tergantung pada muatan q2. Ini artinya potensial listrik di titik T adalah nilai potensial listrik dari muatau q1, bukan potensial listrik dari muatan q2.

Dengan demikian, Walaupun muatan q2 diletakan tepat di titik T, namun nilai potensi listrik VP dari muatan q1 di titik T tidak akan terpengaruh.

Contoh Soal Perhitungan Potensial Listrik Dua Partikel Muatan

Dua muatan q1 = -2 μC dan q2 = +4 μC berjarak 8 cm. Tentukan potensial listrik di suatu titik C yang berada tepat di tengah- tengah kedua muatan tersebut

q1 = -2 μC

q2 = +4 μC

r1 = 4 cm

r2 = 4 cm

Titik C berada di tengah-tengah seperti diperlihatkan pada Gambar berikut:

Contoh Soal Perhitungan Potensial Listrik Dua Partikel Muatan
Contoh Soal Perhitungan Potensial Listrik Dua Partikel Muatan

Karena potensial listrik merupakan besaran scalar, maka potensial listrik di titik C tersebut memenuhi persamaan berikut:

VC = V1 + V2

Besar potensial listrik di titik C oleh muatan q1 dapat dihitung seperti berikut:

V1 = k q1/r1

V1 = 9×109(-2×10-6)/(0,04)

V1 = -4,5 x 105 volt

Besar potensial listrik di titik C oleh muatan q2 dapat dihitung dengan persamaan berikut

V2 = k q2/r2

V2 = 9×109(4×10-6)/(0,04)

V2 = 9 x 105 volt

Dengan demikian, potensial listrik di titik C oleh muatan q1 dan q2 dapat dihitung dengan persamaan berikut:

VC = -4,5 x 105 + 9 x 105 volt

VC = 4,5 volt

Soal Soal Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel

Jenis Listrik Statis 

Listrik statis dalam kehidupan sehari- hari dibagi menjadi dua jenis yaitu listrik statis alami, dan listrik statis buatan.

Listrik Statis Alami.

Terjadinya petir ketika hujan merupakan salah satu contoh adanya listrik statis yang terjadi secara alami. Petir merupakan peristiwa lepasnya muatan listrik statis yang terjadi secara alamiah.

Peristiwa ini akibat dari keluarnya muatan- muatan listrik dari awan, Petir terjadi akibat adanya dua awan bermuatan listrik sangat besar dan berbeda jenis yang bergerak saling mendekati.

Listrik Statis Buatan

Contoh listrik statis buatan di antaranya adalah listrik yang digunakan dalam proses pengecatan mobil dan pada mesin fotokopi.

1). Contoh Soal Ujian Hukum Coulomb Gaya Listrik Eletrostatik Dua Muatan

Dua buah muatan listrik masing- masing besarnya 3 × 10-6 C dan 6 × 10-6 C terpisah pada jarak 3 cm. Tentukan besarnya gaya listrik yang bekerja pada masing-masing muatan tersebut.

Diketahui

q1 =3 × 10-6 C

q2 = 6 × 10-6 C

k = 9 × 109 Nm2C-2

r = 3 cm = 0,03 m

Rumus Menghitung Gaya Elektrostatic Dua Muatan

F = k (q1 x q2)/r2 atau

F = (9 ×109)(3 ×10-6 x 6 ×10-6)/(0,03)2

F = 180 N

Jadi Gaya Listrik Yang Bekerja pada masing masing muatan adaah 1,8 x 102 N.

2).  Contoh Soal Perhitungan Gaya Coulomb Elektrostatik Tiga Benda Bermuatan

Dua muatan A dan B berjarak 11 cm satu dengan yang lain. qA = +2,0 μC dan qB = -3,6 μC. Jika muatan qC = 2,5 μC diletakkan diantara A dan B berjarak 5 cm dari A maka tentukan gaya yang dialami oleh muatan qC

Menghitung Gaya Coulomb Pada Benda Bermuatan,

Diketahui:

qA = +2,0μC = 2,0.10-6 C

qB = −3,6μC = −3,6.10-6 C

qC = 2,5μC = 2,5 x10-6 C

Posisi muatan qC dan gaya yang bekerja dapat digambarkan seperti pada Gambar. Muatan C qC dan muatan A qA sejenis yaitu positif, sehingga tolak menolak dan arah gaya elektrostatik antara muatan A dan C yaitu FCA ke kanan.

Muatan C qC dan muatan B qB berlawanan, sehingga Tarik menarik, dan gaya elektrostatik FCB antara muatan C qC dan muatan B qB  arahnya ke kanan.

Menghitung Gaya Coulomb Pada Benda Bermuatan,
Menghitung Gaya Elektrosatatik Pada Benda Bermuatan,

Kedua gaya elektrostatik yang dialami oleh muatan C yaitu FCA dan FCB memiliki arah yang sama yaitu ke kanan.

Menghitung Gaya Elektrostatik Pada Muatan C Diantara Muatan A dan Muatan B.

Sehingga total gaya elektrostatik yang dialami oleh muatan C dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

FC = FCA + FCB

qA = +2,0 μC = 2,0 x 10-6 C

qB = −3,6 μC = −3,6 x 106 C

qC = 2,5 μC = 2,5 x10-6 C

k = 9 × 109 Nm2C-2

rCA = 5 cm

Menghitung Gaya Elektrostatik Muatan C-A

FCA = k (qC qA)/(rCA)2

FCA = (9 x109)(2,5×106 x 2,0×10-6)/(5×10-2)2

FCA = 18 N

Menghitung Gaya Elektrostatik Muatan C-B

FCB = k (qC qB)/(rCB)2

FCB = (9 x109)(2,5×10-6 x 3,6×10-6)/(6×10-2)2

FCB = 22,5 N

Menghitung Gaya Elektrostatik Yang Dialami Muatan C

FC = 18 + 22,5

FC = 40,5N

3). Contoh Soal Perhitungan Gaya Coulomb Antara Tiga Muatan

Tiga buah pertikel bermuatan listrik yaitu q1 = -8 μC, q2 = +6 μC dan q3 = -4μC terdapat pada garis lurus seperti tampak pada gambar. Hitunglah gaya Coulomb pada partikel  q3 akibat dua muatan lainnya.

Perhitungan Gaya Coulomb Elektrostatik Antara Tiga Muatan
Perhitungan Gaya Coulomb Elektrostatik Antara Tiga Muatan

Diketahui:

q1 = -8 μC,

q2 = +6 μC

q3 = -4μC

r1 = 0,4 m

r2 = 0,2 m

Partikel q3 mendapat dua gaya. Gaya tolak oleh q1 yaitu F31 dan gaya Tarik oleh q2 yaitu F32

Menghitung Gaya Coulomb Pada Partikel

Besar gaya coulomb yang bekerja antara partikel q3 dan parikel q1 dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

F31 = k (q3 xq1)/(r1+r2)2

F31 = (9×109)(4×10-6)(8×10-6)/(0,6)2

F31 = 0,8 N

Besar gaya coulomb yang timbul antara partikel q3 dan parikel q2 dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

F32 = k (q3 xq2)/(r2)2

F32 = (9×109)(4×10-6)(6×10-6)/(0,2)2

F32 = 5,4 N

Resultan Gaya Listrik Yang Dialami Partikel

Besar gaya coulomb yang bekerja pada partikel q3 akibat pengaruh parikel q1 dan q2 dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

F3 = F31 – F32

F3 = 0,8 – 5,4

F3 = -3,6 N

Tanda negative pada F3 menunjukkan arah resultan gaya coulomb ke kiri.  Jadi gaya coulomb yang bekerja pada q3 adalah 3,6 N dengan arah ke kiri.

4). Contoh Soal Perhitungan Gaya Listrik Tiga Muatan Bentuk Segitiga

Tiga buah muatan tersusun membentuk segitiga seperti pada gambar. Jika Muatan A = +8 μC, muatan B = + 4 μC dan muatan C = + 6μC. Hitung gaya listrik yang dialami pada muatan A qA yang ditimbulkan oleh dua muatan lainnya.

Perhitungan Gaya Elektrostatik Listrik Tiga Muatan Bentuk Segitiga
Perhitungan Gaya Elektrostatik Listrik Tiga Muatan Bentuk Segitiga

Diketahui:

qA = + 8μC,

qB = + 4μC

C = + 6μC

k = 9 × 109 Nm2C-2

Menghitung Gaya Listrik  Muatan A Dan Muatan B

FAB = k (qA qB)/(rAB)2

FAB = (9×109)(8×10-6 x 4×10-6)/(0,2)2

FAB = 7,2 N

Menghitung Gaya Listrik Muatan A dan Muatan C

FAC = k (qA qC)/(rAC)2

FAC =(9×109)(8×10-6 x 6×10-6)/(0,2)2

FAC = 10,8 N

Menghitung Gaya Listrik Resultan Di Antara Dua Muatan Bentuk Segitiga

Gaya listrik Muatan A pada arah sumbu x

FAx = FAB cos 600 – FAC cos 600

FAx = (7,2 – 10,8)(0,5)

FAx = -1,8 N

Gaya listrik pada arah sumbu x

Gaya listrik Muatan A pada arah sumbu y

FAy= FAB sin 600 + FAC sin 600

FAy = (7,2 + 10,8)(0,87)

FAy = 15,7 N

Menghitung Resultan Gaya Listrik Pada Muatan A

FA = √[(FAx)2+(FAy)2] atau

\mathrm{F_{A}= \sqrt{(F_{Ax})^{2}+(F_{Ay})^{2}}}

\mathrm{F_{A}= \sqrt{(-1,8)^{2}+(15,7)^{2}}}

FA = √[(-1,8)2 + (15,7)2]

FA = √[(3,2) + (246,5)]

FA = √249,7

FA = 15,8 N

Jadi Gaya Listrik Pada Muatan A = 15,8 N

5). Contoh Soal Perhitungan Potensial Listrik Dua Partikel Muatan

Dua muatan q1 = -2 μC dan q2 = +4 μC berjarak 8 cm. Tentukan potensial listrik di suatu titik C yang berada tepat di tengah- tengah kedua muatan tersebut

q1 = -2 μC

q2 = +4 μC

r1 = 4 cm

r2 = 4 cm

Titik C berada di tengah-tengah seperti diperlihatkan pada Gambar berikut:

Perhitungan Potensial Listrik Dua Partikel Muatan
Perhitungan Potensial Listrik Dua Partikel Muatan

Karena potensial listrik merupakan besaran scalar, maka potensial listrik di titik C tersebut memenuhi persamaan berikut:

VC = V1 + V2

Besar potensial listrik di titik C oleh muatan q1 dapat dihitung seperti berikut:

V1 = k q1/r1

V1 = 9×109(-2×10-6)/(0,04)

V1 = -4,5 x 105 volt

Besar potensial listrik di titik C oleh muatan q2 dapat dihitung dengan persamaan berikut

V2 = k q2/r2

V2 = 9×109(4×10-6)/(0,04)

V2 = 9 x 105 volt

Dengan demikian, potensial listrik di titik C oleh muatan q1 dan q2 dapat dihitung dengan persamaan berikut:

VC = -4,5 x 105 + 9 x 105 volt

VC = 4,5 volt

6). Contoh Soal Perhitungan Potensial Listrik Benda Bermuatan

Titik P terletak pada jarak 15 cm dari muatan listrik 3 μC dan 20 cm dari muatan listrik -5 μC. Tentukan potensial listrik di titil P yang dihasilkan oleh kedua muatan tersebut:

Diketahui:

q1 = 3 μC = 3 x 10-6 C

Titil P 15 cm dari muatan listrik

r1 = 15 cm = 0,15 m

q2 = -5 μC = -5x 10-6 C

r2 = 20 cm = 0,20 m

Jawab:

Menghitung Potensial Listrik Di Titik P Oleh Partikel Muatan

Besar potensial listrik di titik P berjarak 15 cm dari partikel bermuatan q1 dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

V1 = k q1/r1

V1 = 9 x109(3×10-6)/(0,15)

V1 = 180 x103 Volt

Besar potensial listrik di titik P berjarak 20 cm dari partikel muatan q2

V2 = k q2/r2

V2 = 9 x109(-5×10-6)/(0,2)

V2 = -225 x103 Volt

Menghitung Listrik Di Titik P Oleh Dua Muatan Adalah:

Besar Potensial listrik di titik P oleh kedua muatan dapat dinyatakan dengan persamaan berikut:

VP = V1 + V2

VP = 180x 103 + (-225 x103)

VP = -45 x 103 volt

7). Contoh Soal Perhitungan Potensial Listrik Bola Konduktor Bermuatan

Sebuah bola konduktor berjari jari 15 cm dan bermuatan listrik  5 μC. Tentukan potensial listrik pada jarak 10 cm dan 20 cm dari pusat bola.

Diketahui:

q = 5 μC. = 5 x 10-6 C

R = 15 cm = 0,15 m

r1 = 10 cm

r2 = 20 cm

Menghtiung Potenisial Listrik Di Dalam Bola Konduktor Bermuatan

Potensial listrik pada jarak 10 cm dari pusat bola akan sama dengan potensial listrik pada permukaan bola atau jari jari bola R. Dinyatakan dengan persamaan berikut:

V = k q/R

Jadi, jika r < R, maka jarak yang diambil adalah jari jari bola konduktor  R

V = 9 x 109(5 x 10-6)/(0,15)

V = 300 x 103 volt

Menghitung Potensial Di Luar Permukaan Bola Konduktor Bermuatan

Potensial listrik pada jarak 20 cm dari pusat bola dapat dinyatakan denga persamaan berikut:

V = k q/r

Karena jarak ke titik pusat r > R, maka yang digunakan untuk perhitungan adalah jarak r.

V = 9 x 109(5 x 10-6)/(0,20)

V = 225 x 103 volt

8). Contoh Soal Energi Potensial Listrik Pada Tiga Partikel Bermuatan

Tiga partikel bermuatan yaitu q1 = 2x 10-10C, q2 = -2 x10-10 dan satu partikel bermuatan q = -2 x 10-10. Partikel q dianggap tidak mempengaruhi potensial listrik di titik D yang ditimbulkan oleh partikel q1 dan q2.

Ketika partikel membentuk segitiga ABC dengan titik siku siku di titik A. Panjang AB = 4 cm dan AC = 3 cm seperti pada gambar berikut:

Energi Potensial Listrik Pada Tiga Partikel Bermuatan
Energi Potensial Listrik Pada Tiga Partikel Bermuatan

Hitunglah Potensial di titik C, Di titik D dan Energi yang diperlukan untuk memindahkan partikel q dari titik C ke titik D.

Diketahui:

qA = 2x 10-10C,

qB = -2 x10-10 C

q = -2 x 10-10 C

Menghitung Potensial Listrik Di Titik C Akibat Muatan q1 dan q2

Besarnya potensial listrik di titik C oleh qA dan qB  dapat dihitung dengan persamaan rumus berikut:

VC = VCA + VCB

Menghitung Potensial listrik di titik C oleh oleh qA

VCA = k qA/rCA

VCA = 9×109(2x 10-10)/(0,03)

VCA = 60 volt

Menghitung Potensial listrik di titik C oleh oleh qB

VCB = k qB/rCB

VCB = 9×109(-2x 10-10)/(0,05)

VCB = -36 volt

Potensial Listrik Di Titik C oleh qA dan qB  adalah

VC = VCA + VCB

VC = 60 – 36

VC = 24 volt

Menghitung Potensial Listrik Di Titik D Akibat Muatan q1 dan q2

Besarnya potensial listrik di titik Doleh qA dan qB  dapat dihitung dengan persamaan rumus berikut:

VD = VDA + VDB

Menghitung Potensial listrik di titik D oleh oleh qA

VDA = k qA/rDA

VDA = 9×109(2x 10-10)/(0,02)

VDA = 90 volt

Menghitung Potensial listrik di titik D oleh oleh qB

VDB = k qB/rDB

VDB= 9×109(-2x 10-10)/(0,02)

VDA = -90 volt

Potensial Listrik Di Titik D oleh qA dan qB  adalah

VD = VDA + VDB

VD = -90 + 90

VD = 0 volt

Menghtiung Energi Usaha Potensial Listrik Muatan Yang Bergerak Dari Titik C ke Titik D

Besar energi usaha yang diperlukan agar muatan q pindah dari titik C ke titik D dapat dinyataka dengan persamaan berikut:

WCD = q(VD – VC)

WCD = -2×10-10 C (0V – 24V)

WCD = 4,8 10-9 J

9). Contoh Soal Perhitungan Energi Potensial Pertikel Bermuatan

Pada titik A dan B dari titik sudut segitiga terdapat muatan qA= 8 μC = 8 x10-6 C dan qB = -6 μC = -6 x10-6 C seperti pada Gambar. Jika terdapat muatan lain sebesar qC = 2 μC maka tentukan:

a). Energi potensial muatan qC ketika berada di titik C,

b). Energi potensial muatan qC ketika berada di titik D,

c). Wsaha untuk memindahkan muatan qC dari C ke D

Perhitungan Energi Potensial Pertikel Bermuatan
Perhitungan Energi Potensial Pertikel Bermuatan

Diketahui:

qA = 8 μC = 8 x10-6 C

qB = -6 μC = -6 x10-6 C

qC = 2 μC = 2 x10-6 C

Energi Potensial Muatan qC Di titik C :

rAC = rBC = 4.10-2 m

EPC = EPA + EPB

Menghitung Energi Potensial EPA Muatan qC Oleh Muatan qA Pada Titik C

EPA = k (qA qC)/rAC

EPA = 9 x109(8 x10-6 x 2 x10-6)/(0,04)

EPA = 3,6 J

Menghitung Energi Potensial EPB Muatan qC Oleh Muatan qB Pada Titik C

EPB = k (qB qC)/rAB

EPB = 9 x109(-6 x10-6 x 2 x10-6)/(0,04)

EPB = – 2,7 J

Resultan Energi Potensial Muatan qC (EPC) Akibat Muatan qA dan qC Pada Titik C

EPC = EPA + EPB

EPC = 3,6 – 2,7

EPC = 0,9 J

Energi Potensial Muatan qC Di titik D (EPD)

rAD = rBD = 2×10-2 m

EPD = EPA + EPB

Menghitung Energi Potensial EPA Muatan qC Oleh Muatan qA Pada Titik D

EPA = k (qA qC)/rAD

EPA = 9 x109(8 x10-6 x 2 x10-6)/(0,02)

EPA = 7,2 J

Menghitung Energi Potensial EPB Muatan qC Oleh Muatan qB Pada Titik D

EPB = k (qB qC)/rAB

EPB = 9 x109(-6 x10-6 x 2 x10-6)/(0,02)

EPB = -5,4 J

Resultan Energi Potensial Muatan qC (EPC) Akibat Muatan qA dan qC Pada Titik C

EPD = EPA + EPB

EPD = 7,2 – 5,4

EPD  = 1,8 J

Menghitung Usaha Perpindahan Muatan qC Dari Titik C ke Titik D

W = = EPD − EPC = 1,8 − 0,9 = 0,9 joule

Besarnya usaha yang dilakukan muatan qC dari titik C ke titik D dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

WCD = ΔEP

EPD – EPC

WCD = 1,8 – 0,9

WCD = 0,9 Joule

Daftar Pustaka:

  1. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,  Jakarta.
  2. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  3. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  4. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Gelombang, Jenis Gelombang, Sifat-sifat Gelombang, Contoh Gelombang, Manfaat fungsi gelombang,
  5. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  6. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  7. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  8. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  9. Ringkasan Rangkuman: Besarnya gaya Coulomb antara dua buah benda yang muatannya sejenis akan terjadi gaya tolak-menolak sedangkan jika muatan berlawanan akan terjadi gaya tarik-menarik.
  10. Kuat medan listrik yaitu ruangan di sekitar benda bermuatan listrik yang mampu memberikan gaya listrik pada benda yang diletakkan dalam ruangan tersebut.
  11. Energi potensial listrik yaitu usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik dari jauh tak terhingga ke titik tertentu.
  12. Potensial listrik didefinisikan sebagai energi potensial per satuan muatan
  13. Kapasitas sebuah kapasitor berbanding lurus dengan luas penampang keeping dan berbanding terbalik dengan jarak antara kedua keping dan tergantung pada bahan dielektrikum yang diselipkan di antara kedua keping kapasitor.
  14. Besarnya energi yang tersimpan dalam kapasitor dinyatakan berupa energi medan listrik.
  15. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Listrik Statis, Elokrostatis adalah, Contoh Listrik Statis, Rumus Listrik Statis, Jenis muatan listrik, Cara Membuat Muatan Listrik Benda, Sifat Muatan Listrik, Satuan Muatan Listrik, Hukum Coulomb,
  16. Ardra.Biz, 2019, “Bunyi pernyataan hukum Coulomb, Rumus persamaan hukum Coulomb, Contoh Soal Perhitungan hukum Coulomb, Satuan gaya Coloumb, Satuan muatan listrik benda, konstanta gaya Coloumb, angka permitivitas ruang hampa,  Contoh Soal Perhitungan Rumus Coulomb,
  17. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian dan Contoh Elektroskop, jenis elektroskop, Pengertian Medan Listrik, arti gaya eloktrostatis, satuan gaya elektrostis, rumus gaya elektrostatis, Pengertian Garis Medan Listrik, ciri sifat garis gaya listrik, satuan medan listrik,
  18. Ardra.Biz, 2019, “Arah Garis Gaya Listrik, Menentukan arah garis gaya listrik, Garis medan listrik, Pengertian Kuat Medan Listrik, Kuat medan listrik, lambang kuat medan listrik, lambang listrik statis, Satuan kuat medan listrik, Bunyi pernyataan Hukum Gauss,
  19. Ardra.Biz, 2019, “Persamaan rumus Hukum Gauss, Fluks Listrik, satuan lambang Fluks listrik, sudut antar E dengan norma bidang A,  Contoh Soal Fluks Listrik Hukum Gauss, Besar Fluks Sejajar Bidang,  Pengertian Energi Potensial Listrik, satuan lambang energi potensial listrik,
  20. Ardra.Biz, 2019, “rumus persamaan energi potensial listrik, Pengertian Potensial Listrik, Satuan lambang Energi potensial, rumus persamaan potensial listrik, Contoh soal ujian energi potensial listrik,
  21. Ardra.Biz, 2019, “Jenis Listrik Statis, Contoh penerapan listrik statis, Pengertian Listrik Statis Alami, contoh listrik alami, Pengertian dan contoh Listrik Statis Buatan

Kuat Medan Listrik: Pengertian Rumus Arah Medan Listrik Contoh Soal Perhitungan.

Pengertian Medan Listrik. Gaya yang timbul di antara dua buah partikel bermuatan yang dipisahkan pada suatu jarak tertentu tanpa kontak antara keduanya disebut action at adistance.

Medan adalah ruang di sekitar benda yang setiap titik dalam ruang tersebut akan terpengaruh oleh gaya yang ditimbulkan benda. Jika partikel menghasilkan gaya listrik, maka medan yang timbul di sekitar partikel itu disebut medan listrik.

Dengan demikian dapat dikatakan bahwa medan listrik adalah daerah di sekitar muatan listrik yang masing – masing dipengaruhi oleh gaya listrik.

Medan listrik merupakan besaran vektor yang arahnya didefinisikan sebagai arah gaya yang dialami oleh suatu benda bermuatan positif.

Medan listrik direpresentasikan dengan garis- garis khayal yang menjauhi (atau keluar) muatan positif dan mendekati (atau masuk) muatan negatif. Kerapatan garis- garis gaya lsitrik menunjukkan besarnya kuat medan listrik.

Gaya Coulomb

Di sekitar muatan sumber q terdapat medan listrik sehingga muatan q yang diletakkan dalam pengaruh medan listrik ini mendapat gaya Coulomb. Muatan lain q2 yang diletakkan dalam pengaruh medan listrik ini juga mendapat gaya Coulomb.

Gaya Coulomb yang dialami oleh partikel bermuatan bergantung pada muatan partikel dan muatan sumber q. Untuk mengetahui efek medan listrik dari muatan sumber q, maka diletakkan suatu muatan uji dalam ruang di seitar medan listrik tersebut.

Cara Menghitung Kuat Medan Listrik.

Kuat medan listri E didefinisikan sebagai hasil bagi gaya Coulomb yang bekerja pada muatan uji dengan besar muatan uji tersebut yaitu q0. Jadi kuat medan listrik menyatakan besarnya muatan listrik. Secara matematis kuat medan listrik dapat ditulis sebagai berikut.

E = F/q0

E = kuat medan listrik, N/C

F = gaya yang dialami muatan uji, N

q0 = besar muatan uji, C

Gambar a. Muatan uji positif disimpan pada jarak r dari muatan sumber positif. Muatan uji mendapat gaya tolak dari muatan sumber. Arah gaya pada muatan uji menjauhi muatan sumber. Dan Arah medan listriknya menjauhi muatan sumber.

Cara Menghiting Contoh Soal Dan Pembahasan Ujian Materi Kuat Medan Listrik
Cara Menghiting Contoh Soal Dan Pembahasan Ujian Materi Kuat Medan Listrik

Gambar b. Muatan sumber negative. Arah gaya pada muatan uji menuju muatan sumber, terjadi Tarik menarik, sehingga arah medan listriknya menuju muatan negative. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa arah medan listrik di sekitar muatan sumber positif selalu menjauhi muatan sumbernya dan sebaliknya, arah medan listrik di sekitar muatan sumber negative selalu menuju ke muatan tersebut.

1). Contoh Soal Dan Pembahasan Ujian Materi Kuat Medan Listrik

Titik P berjarak 30 cm dari sebuah muatan yang besarnya q = 25mC.

Hitung besar dan tentukan arah medan listrik di titik P

Jawab dan Pembahasan.

Diketahui:

r = 0,3m

q = 25mC = 2,5 x 10-5 C

kuat medan listrik di titik P adalah:

E = k q/(r2)

E = (9 x 109Nm2/C2) x( 2,5 x 10-5C) / (0,3m)2 = 2,5 x 106 N/C

Dan Arah medan listriknya menjauh muatan q.

2). Contoh Soal Dan Pembahasan Ujian Materi Kuat Medan Listrik

Hitung kuat medan listrik pada jarak 1 cm dari sebuah muatan positif 10-6 coulomb dan tentukan arah medan listriknya…

Jawaban dan Pembahasan:

Diketahui:

Muatan sumber q = 10-6 C

Jarak titik A ke muatan sumber r = 1 cm = 10-2 m

Tetapan k = 9×109 Nm2C-2

Besar kuat medan listrik dapat dihitung dengan persamaan berikut:

E = k q/(r2)

E = (9 x109) (10-6)/ (10-2)2

E = 9 x 107 N/C

Arah kuat medan listrik E adalah menjauhi muatan sumber q.

3). Contoh Soal Perhitungan Arah Kuat Medan Titik P

Sebuah titik P berada pada jarak 20 cm dari sebuah muatan q = 16 μC. Hitung besar dan arah medan lisrik di titik P.

Dan hitung percapatan awal jika sebuah muatan q = 5μC yang bermassa 3 gram dilepaskan dari titik P.

Diketahui:

q = 16 μC = 1,6 x 10-5 C

r = 20 cm = 0,2 m

m = 3 gram

Menghitung Kuat Medan Di Titik P

Ep = k q/(r)2

EP = 9×109(1,6×10-5)/(0,2)2

EP = 3,6 x106 N/C

Muatan q adalah positif, jadi Arah Medan Listriknya Menjauhi muatan q

Rumus Menghitung Percepatan Muatan Di Medan Listrik Titik P

Besarnya percepatan sebuah partikel yang berada dalam medan listrik di titik P dapat dihitung dengan Hukum Newton 2 seperti berikut:

F = m.a atau

a = F/m

a = percepatan awal partikel

m = massa partikel

F = Gaya  yang diterima partikel dalam medan listrik di titik P.

Menghitung Gaya Elektrostatik Partikel Dalam Medan Listrik Di Titik P

Besar gaya dalam medan listrik di titik P dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

F = q EP

q = 5 μC = 5 x10-6 C

Diketahui dari perhitungan di atas

EP = 3,6 x106 N/C

FP = (5 x10-6)(3,6 x106)

FP = 18 N

Maka Percepatan awal partikel adalah

a = F/m

m = 3 gram = 3 x 10-3 kg

a = 18/(3 x10-3)

a = 6 x10-3 m/s2

Jadi, Ketika partikel berada dalam medan listrik di titik P, maka akan bergerak dengan percepatan awal 6 x10-3  m/s2.

4). Contoh Soal Rumus Kuat Medan Listrik Antara Dua Muatan

Sebuah titik partikel P berada tepat ditengah tengah antara dua muatan yang berjarak 10 cm seperti tampak pada gambar. Muatan partikel q1 = 2×10-6 C dan muatan q2 = 5×10-6 C.

Rumus Perhitungan Kuat Medan Listrik Antara Dua Muatan
Rumus Perhitungan Kuat Medan Listrik Antara Dua Muatan

a). Hitunglah kuat medan listrik di titik P

b). Hitung gaya listrik yang terjadi pada pertikel yang bermuatan -5 x 10-8 C ketika berada di titik P

Jawab:

Muatan uji P biasanya diasumsikan sebagai muatan positif

E1 = kuat medan listrik akibat q1

E2 = kuat medan listrik akibat q2

Menghitung Kuat Medan Listrik Di Titik P Akibat Muatan Listrik q1

E1 = k (q1)/(r1)2

E1 = (9×109)(2×10-6)/(0,05)2

E1 = 7,2×106 N/C

Menghitung Kuat Medan Listrik Di Titik P Akibat Muatan Listrik q2

E2 = k (q2)/(r2)2

E2 = (9×109)(5×10-6)/(0,05)2

E2 = 18 x106 N/C

Rumus Menghitung Kuat Medan Listrik Di Titik P Antara Dua Muatan Listrik

Kuat Medan Listrik yang dialami oleh titip P yang disebabkan oleh dua muatan q1 dan q2 dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

EP = E1 + E2

EP = 7,2×106 + 18×106 N/C

EP = 25,2 x 106 N/C

Jadi kuat medan listrik yang dialami di titik P adalah EP = 25,2 x 106 N/C

Menghitung Gaya Listrik Muatan Di Titik P

Untuk Menghitung gaya listrik partikel pada titik P yang bermuatan -5 x 10-8 C dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

FP = EP x q

FP = (25,2 x 106) x (-5 x 10-8)

FP = -1,26 N

Tanda negative menunjukkan arah gaya FP adalah ke kiri.

5). Contoh Soal Perhitungan Jarak Muatan Pada Kuat Medan Listrik Nol

Dua buah muatan A dan B memiliki muatan listrik masing masing +4×10-8 C, dan +16×10-8 C yang terpisah pada jarak 6 cm. Tentukan Posisi titik P agar kuat medan listriknya = 0

Perhitungan Jarak Muatan Pada Kuat Medan Listrik Nol
Perhitungan Jarak Muatan Pada Kuat Medan Listrik Nol

Diketahui:

q1 = +4×10-8 C,

q2 =+16×10-8

r = 6 cm

r = r1 + r2

Rumus Menghitung Kuat Medan Listrik Di Titik P Antara Dua Muatan Listrik

Kuat Medan Listrik yang dialami oleh titip P yang disebabkan oleh dua muatan q1 dan q2 dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

EP = E1 + E2

Kuat medan dititik P sama dengan nol atau

EP = 0,

karena q1 dan q2 beruatan positif maka arahnya berlawanan, sehingga

E1 + (-E2) = 0 atau

E1 = E2

Jika jarak P dari q1 adalah x, maka jarak P dari q2 adalah 6 – x sehingga

r1 = x

r2 = 6 – x

Menghitung Jarak Pada Kuat Medan Nol

Besar kuat medan di titip P adalah nol akibat  E1 dan E2 dapat dinyatakan dengan rumus berikut:

E1 = E2

E1 = k (q1)/(r1)2

E2 = k (q2)/(r2)2

Substitusikan semua bersaran E1 dan E2 ke dalam persamaan rumus, sehingga diperoleh seperti berikut:

k (q1)/(r1)2 = k (q2)/(r2)2

(q1)/(r1)2 = (q2)/(r2)2

(q1)(r2)2 = (q2)(r1)2

Substitusikan nilai q1, q2, r1 dan r2 ke dalam persamaan, sehingga seperti berikut

(4×10-8)(6-x)2 = (16×10-8)(x)2

4 × (6-x)2 = (16)(x)2

(6-x)2 = (4)(x)2

36 -12x+x2 = 4x2

3x2 +12x – 36= 0

(x + 6)(x – 2) = 0

Akhirnya diperoleh

x = – 6 cm

x = 2 cm

Jarak titik P dari q1 adalah r1

r1 = x

r1 = 2 cm

Jarak titik P dari q2 adalah r2

r2 = 6 – x

r2 = 6 – 2

r2 = 4 cm

Jadi letak titik P berada 2 cm di sebelah kanan q1 atau 4 cm di sebelah kiri q2.

6). Contoh Soal Perhitungan Kuat Medan Nol Antara Dua Muatan.

Dua buah muatan masing masing q1 = 9 μC da q2 = 16 μC terpisah satu dengan lainnya pada jarak 14 cm. Titik P terletak sedemikian, sehingga kuat medan pada titik P sama dengan Nol. Tentukan posisi titik P dari muatan q1.

Diketahui:

q1 = 9 μC = 9 x 10-6 C

q2 = 16 μC = 16 x 10-6 C

r = 14 cm

Catatan:

Kuat medan di titik P merupakan resultan kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh kedua muatan q1 dan q2.

Perhitungan Kuat Medan Nol Antara Dua Muatan.
Perhitungan Kuat Medan Nol Antara Dua Muatan.

Resultan kuat medan akan sama dengan nol pada titik P jika kedua kuat medan adalah sama namun berlawanan arah, dan titik P berada pada garis lurus antara q1 dan q2. pernyataan ini dapat dirumuskan seperti berikut

E1 = E2

E1 = k (q1)/(r1)2

E2 = k (q2)/(r2)2

Substitusikan semua beraran E1 dan E2 ke dalam persamaan rumus, sehingga diperoleh seperti berikut:

k (q1)/(r1)2 = k (q2)/(r2)2

(q1)/(r1)2 = (q2)/(r2)2

(q1)/(q2) = (r1)2/(r2)2

Substitusikan nilai q1 dan q2 ke dalam persamaan di atas

(9×10-8)/(16×10-8)= (r1)2/(r2)2

9/16 = (r1)2/(r2)2

(r1)/(r2) = Ö(9/16)

r1/r2 =3/4

r1: r2 = 3:4

Dengan demikian r1 adalah

r1 = 3/(3+4) x 14

r1 = 6 cm

r1 = merupakan jarak titip P dari q1

r2 = 14 – 6

r2 = 8 cm

r2 = merupakan jarak titip P dari q2

Daftar Pustaka:

  1. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  2. Ardra.Biz, 2019, “Action At Adistance, Arah medan Listrik, Contoh Cara Menghitung Kuat Medan Listrik Dan Gaya Coulomb,
  3. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  4. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  5. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  6. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  7. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  8. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,
  9. Ringkasan Rangkuman: Muatan yang sejenis akan tolak-menolak, muatan yang tidak sejenis akan tarik-menarik.
  10. Hukum Coulomb menyatakan bahwa gaya tarik atau tolak antara dua muatan berbanding terbalik dengan besar muatan dan berbanding lurus dengan kuadrat jarak kedua muatan.
  11. Medan listrik E di suatu titik didefinisikan sebagai gaya total pada suatu muatan uji positif qo per satuan muatan qo.
  12. Hukum Gauss menyatakan bahwa pada permukaan tertutup, fluks total yang menembus permukaan adalah 4xk kali muatan total di dalam permukaan tersebut.
  13. Potensial listrik di suatu titik didefinisikan sebagai energi potensial per satuan muatan positif di titik tersebut.
  14. Kapasitansi suatu kapasitor keping sejajar dipengaruhi oleh luas penampang keping, jarak antarkeping, dan permisivitas bahan dielektrik.
  15. Ardra.Bzi, 2019, Action At Adistance, Arah medan Listrik, Contoh Cara Menghitung Kuat Medan Listrik Dan Gaya Coulomb, Contoh Soal Ujian Jawaban dan Pembahasan Kuat Medan Listrik, Garis- Garis Gaya Listrik, Kuat Medan Listrik,
  16. Ardra.Bzi, 2019, “Pengertian Gaya Coulomb, Pengertian Gaya Listrik, Rumus kuat medan listrik, Rumus Gaya Coulomb, Satuan Gaya Coulomb, Satuan Medan Listrik, Satuan Gaya listrik, satuan gaya coulomb, rumus gaya coulomb,
  17. Contoh Soal Perhitungan Arah Kuat Medan Titik P, Menghitung Kuat Medan Di Titik P , Rumus Menghitung Percepatan Muatan Di Medan Listrik Titik P, Menghitung Gaya Elektrostatik Partikel Dalam Medan Listrik Di Titik P,
  18. Menghitung Percepatan awal partikel bermuatan, Contoh Soal Rumus Kuat Medan Listrik Antara Dua Muatan, Menghitung Kuat Medan Listrik Di Titik P Akibat Muatan Listrik, Rumus Menghitung Kuat Medan Listrik Di Titik P Antara Dua Muatan Listrik,
  19. Rumus Menghitung Gaya Listrik Muatan Di Titik P, Contoh Soal Perhitungan Jarak Muatan Pada Kuat Medan Listrik Nol, Menghitung Jarak Pada Kuat Medan Nol , Contoh Soal Perhitungan Kuat Medan Nol Antara Dua Muatan,

error: Content is protected !!