RINGKASAN MATERI FISIKA KELAS 12 : LISTRIK STATIS 1

 

sumber : www.canva.com

A. MUATAN LISTRIK

Muatan Listrik ada dua jenis :

• Positif jika muatan tersebut mengalami kekurangan elektron
• Negatif jika muatan tersebut mengalami kelebihan elektron
• Muatan q yang mengalir pada suatu penghantar merupakan kelipatan dari bilangan elementer (e) = 1,6 x 10^-19 C 

• Satuan muatan listrik dalam SI : Coulomb (C)
• Muatan sejenis akan tolak-menolak. Dan tarik-menarik jika berlawanan jenis
• Tanda (+) dan (-) pada muatan menunjukkan jenis muatannya , bukan nilai 

B. GAYA COLOUMB

Gaya interaksi antara dua muatan listrik besarnya sebanding dengan hasil kali muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan

 

Gaya Coulomb dalam bahan

Jika medium muatan bukan vakum atau udara maka besar gaya coulomb antara muatan 𝑞1 dan 𝑞2 berkurang ( 𝐹𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛 <𝐹𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎 ). Jika medium memiliki permitivitas relatif 𝜀𝑟 (tetapan dielektrik) maka tetapan 𝜀0 pada persamaan diatas diganti

dengan permitivitas bahan 𝜀, yang dirumuskan :

dalam vakum , sedangkan untuk medium lainnya lebih besar dari 1

atau

contoh 1 :

Dua muatan titik masing-masing 10µC dan 24µ terpisah sejauh 30 cm. Hitung besar gaya yang bekerja pada kedua muatan jika :

(a) Kedua muatan di udara

(b) Kedua muatan diletakkan dalam bahan dengan permitivitas relatif  2

jawab :

             

        

       

            

            Baca juga :

•          Listrik Arus Searah

•          Hukum Kirchoff   

•          Listrik Statis 2

C. RESULTAN GAYA COLOUMB

             Resultan gaya coloumb yang segaris :

            

        

Contoh 2 :

Sebuah partikel bermuatan +5µC diletakkan pada garis hubung dan diantara

 partikel-partikel bermuatan -9µC dan -4µC yang berjarak 2 m. Tentukan :

a.    Besar dan arah gaya Coulomb pada partikel +5µC jika diletakkan ditengah-tengah antara kedua partikel bermuatan negatif

b.   Dimana partikel bermuatan +5µC harus diletakkan agar partikel tersebut tidak merasakan gaya Coulomb yang disebabkan kedua partikel negatif tersebut !

jawab :

            

             

               

            

                  

               

              

Contoh 3 :

Pada tiap titik persegi ABCD ditempatkan partikel bermuatan listrik berturut-turut +q,-q,-q,-q. panjang sisi persegi itu adalah d. Jika tetapan coulomb k,maka besarnya gaya listrik yang dialami muatan +q adalah …

       Jawab :

    D. POTENSIAL LISTRIK

•  Potensial listrik (V) di suatu titik A di defenisikan sebagai usaha yang diperlukan         untuk memindahkan suatu muatan uji positif dari titik tak hingga ketitik A .

• Potensial listrik pada suatu titik yang berjarak r dari muatan titik dinyatakan dalam :

• Pada perhitungan potensial listrik tanda muatan disertakan. Potensial listrik oleh banyak muatan titik :

                                              

contoh :

Empat buah muatan masing-masing q1 = 1µC, q2 = -2µC, q3 = -1µC , q4 = 1µC terletak di ujung-ujung suatu bujur sangkar yang sisinya 20 cm. Jika diketahui adalah permitivitas vakum, maka besar potensial listrik di pusat bujur sangkar adalah …

jawab :

E. MEDAN LISTRIK

• Daerah/ruang  di sekitar muatan listrik, dimana jika suatu muatan berada dalam medan listrik dapat mengalami gaya listrik ( gaya coulomb )

• Termasuk besaran vektor memiliki nilai dan arah

• Arah medan listrik di suatu titik bergantung pada jenis muatan yang menimbulkan medan listrik tersebut

• Besar kuat medan listrik suatu titik yang berjarak r dari muatan uji dinyatakan dalam persamaan :

•   Dalam perhitungan kuat medan listrik tanda muatan tidak disertakan
• Besar resultan kuat medan listrik dua muatan menggunakan persamaan  resultan vektor :

            Resultan medan listrik yang segaris

Contoh 1

Dua buah muatan titik diletakkan pada sumbu x seperti tampak pada gambar. Muatan +2Q ditempatkan di x = +3a dan muatan +Q ditempatkan di x = -3a. Besar medan listrik di titik asal O akan sama dengan nol bila muatan ketiga +4Q diletakkan di …

Jawab :

 Untuk muatan yang sejenis, daerah yang medan listriknya = 0 terletak di antara kedua muatan dan didekat muatan yang lebih kecil. Maka muatan +4 diletakkan di kiri titik O (sumbu x negatif) didekat muatan +Q sejauh x.

Contoh 2 :
Sebuah titik P berada segaris di sebelah kanan dua muatan sumber A dan B. Muatan A = -12 µC berjarak 0,4 m dari titik P dan muatan B = +6 µC berjarak 0,2 m dari titik P. Tentukan besar kuat medan listrik yang disebabkan oleh kedua muatan itu?

Jawab :

Hubungan Medan Listrik dan Gaya listrik

Jika sebuah muatan listrik q berada dalam medan listrik maka muatan tersebut akan mengalami gaya. Karena gaya dan medan listrik merupakan besaran vektor, maka keduanya memiliki arah. Jika muatan q(+), arah gaya searah dengan arah F. Jika muatan q (-), arah gaya berlawanan arah dengan medan listrik.

Gaya listrik juga dapat berhubungan dengan perubahan gerak :

Contoh 3

Sebuah elektron berada dalam medan listrik homogen sebesar 10-5 N/C seperti pada gambar. Bila diketahui massa elektron 9,1 x 10-31 kg, muatan elektron e = - 1,6 x 10-19 C, maka besar dan arah percepatan yang dialami oleh elektron tersebut adalah …

jawab :

Contoh 4

Bola kecil tergantung diujung seutas tali mempunyai massa 10 gram berada dalam medan  listrik 500 N/C. Bola dalam keadaan setimbang dalam posisi seperti gambar berikut ini. Besar dan jenis muatan listriknya adalah …

jawab :

F. ENERGI POTENSIAL LISTRIK

Energi yang diperlukan untuk mempertahankan agar sebuah muatan aga tetap pada posisinya. Termasuk besaran skalar, dalam perhitungan tanda muatan disertakan


Rumus :

Contoh 5

Besar perubahan energi potensial listrik ketika sebuah proton ( muatan = +e=1,6x10-19 C) digerakkan menuju ke sebuah inti uranium yang bermuatan +1,47 x 10-17 C. Jarak pisah awal kedua partikel adalah 6 x 10-11 m, dan jarak pisah akhirnya 2 x 10-11 m adalah …

jawab :

Ga terasa ya, sebentar lagi kita sudah masuk tahun ajaran baru. Nah buat kamu adik-adik kelas XII IPA, studygram kali ini sharing catatan semester 1 yang akan kalian pelajari diawal semester ini. Catatan ini saya akan saya bagi jadi dua bab. Bab pertama listrik statis akan membahas seputar muatan listrik hingga medan listrik. Bab selanjutnya akan membahas tentang kapasitor. Semoga catatan ini membantu kalian memahami pelajaran di sekolah dan bisa jadi referensi belajar.

mind map