LISTRIK

Studi tentang listrik dibagi menjadi dua,yaitu :

listrik statik yang mempelajari muatan listrik
dalam keadaan diam dan listrik dinamik yang
mempelajari muatan listrik yang bergerak.
Terjadinya muatan listrik karena adanya
perpindahan elektron dari kulit terluar suatu
atom.
 Gaya Coulomb
Gaya tarik atau gaya tolak antara dua
muatan listrik sebanding dengan muatan-
muatanya dan berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak antara kedua muatan.
Dirumuskan :
F=k

F=

dimana =k
Keterangan :
F : besar gaya Coulomb (N)
q1,q2 : muatan masing – masing partikel (C)
r : jarak antara kedua muatan (m)
εo : permitivitas vakum = 8,85 x 10-12 C2N-1m-2
k = = 9x109 Nm2C-2
Jika medium muatan bukan
vakum atau udara maka medium
memiliki permisivitas relatif εr
,besar gaya dirumuskan :
1
Fbahan = x Fvakum
εr
Soal
Dua buah muatan masing-masing 20.10-6 C dan 24.10-6
C terpisah pada jarak 12 m. Hitung besar gaya yang
bekerja pada kedua muatan tersebut bila :
a. Kedua muatan diletakkan di udara
b. Kedua muatan diletakkan dalam bahan yang
memiliki permisivitas relatif 3
a. F udara =k.
= 300 N
1
b. F bahan = εr x F udara

= 100 N
Soal
Dua keping logam masing-masing diberi muatan
sama, terpisah sejauh 15 cm. Gaya tolak
menolak antara kedua logam 6,4x 10-6 N. Hitung
muatan masing-masing uang logam jika
keduanya berada
a. Di udara
b. Dalam air yang permisivitas relatifnya 80
Soal
Sebuah partikel bermuatan 5.10-6 C diletakkan pada garis hubung
dan diantara partikel bermuatan -9.10-6 C dan -4.10-6 C, yang
berjarak 0,5 m.
a. Tentukan besar dan arah gaya pada partikel
bermuatan 5.10-6 C jika diletakkan ditengah-tengah
antara kedua partikel bermuatan negatif.
b. Dimana partikel 5.10-6 harus diletakkan agar
partikel tsb tidak merasakan gaya Coulomb yang
disebabkan oleh kedua partikel bermuatan negatif ?
Jawab :
q1 = -9.10-6 C
q2 = -4.10-6 C
q3 = 5 10-6 C
k = 9.109 Nm2C-2
r31 r32
-q1 +
-
q2
q3
F31 F32

a. Bila q3 diletakkan ditengah kedua muatan negatif

0 ,5
maka r31 = r32 = 2 = 25 .10-2 m
F31 adalah gaya pada q3 karena ditarik oleh q1 dan F32
adalah gaya pada q1 karena ditarik oleh q2. Besarnya
gaya adalah :

F31 = k dan F32 = k

dengan menganggap F31> F32, maka besar resultan gaya

pada q3, yaitu F3 adalah :
F3 = F31 - F32

=k -k , dengan r31 = r32

=k (q1-q2)
F3 = (9.109 Nm2C-2) ( )2 (9.10-6 – 4.10-6)

F3 = 36.10-1 N = 3,6 N
b. Misalkan muatan q3 diletakkan x m dari muatan q1,
maka :
r31 = x m
r32 = (0,5 – x)m
Supaya resultan gaya coulomb pada q3 sama dengan nol
maka besar gaya coulomb pada q3 oleh q1 harus sama dengan
besar gaya coulomb pada q3 oleh q2.
F31 = F32
k. = k.
q2
( )2 = 4
q 1= =
9
r 32 2
r 31 = = 3
2r31 = 3r32
2(x) = 3(0,5 – x), maka x = 0,30
Soal
Tiga buah muatan listrik terletak di titik-titik
sudut segitiga ABC. Panjang sisi AB=AC=5 cm
dan q = 1.10-7 C. Tentukan besar gaya listrik yang
bekerja pada muatan di titik A
FAB
A +q
A FA
+
FAC
B _
+q -q C +
B C
Jawab
Karena besar ketiga muatan sama dan AB = AC, maka
besar gaya tolak B terhadap A (FAB) sama dengan
besar gaya tarik C terhadap A (FAC) dengan sudut apit
90o seperti gambar
FAB
A FA
FAC

B C

FAB = k = 3,6.10-2 N maka FAC = FAB = 3,6 x

10-2
Karena sudu apit FAB dengan FAC adalah 90o , maka
besar gaya resultan di A adalah

FA =
 Medan Listrik
Adalah suatu daerah (ruang) di sekitar
muatan yang masih dipengaruhi oleh gaya
listrik.
Oleh Faraday medan listrik digambarkan
sebagai garis medan listrik yang dimulai
(keluar) dari muatan positif dan diakhiri
(masuk) pada muatan negatif.
+ -

Arah panah menunjukkan arah

medan listrik
 Kuat medan listrik
Kuat medan listrik (E) di sebuah titik adalah gaya
per satuan muatan yang dialami oleh sebuah
muatan di titik tersebut.
Dirumuskan :

F
E=
q

E = kuat medan listrik (N/C)

F = gaya listrik (N)
q = muatan (C)
Kuat medan listrik merupakan besaran vektor
sehingga mempunyai besar dan arah
sebagaimana halnya gaya listrik.

Jika q positif maka F searah dengan E

F
p +
E

Jika q negatif maka F brlawanan arah dengan E

F -
E
Di titik p sejauh r dari muatan sumber q, terletak
suatu muatan uji q, maka besar dapat dirumuskan :

E= =k
F
q
E=k

Tampak bahwa kuat medan listrik (E) berbanding

terbalik dengan kuadrat r, maka semakin jauh dari
muatan sumber q, kuat medan listriknya semakin
kecil.
Soal
Hitung kuat medan listrik pada jarak 1 cm
dari sebuah muatan positif 10-6coulomb (k=
9 .109Nm2C-2)
Jawab
E=k
= 9. 107NC-1
Contoh
sepotong pecahan kaca bermassa 1 mg diberi
muatan listrik sebesar 10-6 C. Berapakah kuat
medan listrik yg diperlukan untuk menahan
benda tersebut terapung di udara ?
percepatan gravitasi bumi adalah 10 m/s2
Jawab
agar pecahan kaca ( 1 mg = 10-6)
terapung di udara, maka diperlukan
medan listrik yg mampu memberikan
gaya listrik yg sama besar dan
berlawanan arah dgn gaya berat W.
F=W F listrik

q.E =mgmg
E= q = = 10 N/C
W
Soal
Dua buah muatan titik q1 = 9.10-7 C dan q2
= -4.10-7 C di udara berada pada jarak 1 m satu
sama lain. Tentukan
a. Besar kuat medan listrik pada titik P yg
terletak di tengah kedua muatan itu
b. Besar gaya yg dialami sebuah elektron jika
diletakkan pada titik tengah (qe= 1,6 10-19)
E1 E1

q1 +
E2
P
E2
- q2
Jawab :
a. Kuat medan listrik di P
Ep =E1 + E2.......(E1 searah dengan E2)

Ep = k +k

= 9.109 ( + )

= 46,8 x 103 N/C

b. Gaya pada elektron di P
F = qe E
= (1,6 10-19)(46,8 .103)
= 74,9 10-16 N
 Potensial Listrik
Adalah perubahan energi potensial per satuan muatan
ketika sebuah muatan uji dipindahkan di antara dua titik.
V12 = k q ( 1 - 1 )
r2 r1

k = 9 . 10-9 Nm2C-2
q = muatan sumber
r1 = jarak pisah muatan sumber dan muatan uji pada
kedudukan 1
r2 = jarak pisah muatan sumber dan muatan uji pada
kedudukan akhir 2
Soal
sebuah bola kecil dimuati -3 . 10-6C. Hitung
beda potensial antara kedudukan awal
yang jauhnya 0,200 m dari muatan dan
kedudukan akhir yang jauhnya 0,800 m
 1 1
V12 = k q ( - r2 ) r1
1 1
= (9.109Nm2C-2)(-3,00.10-6)( - )m-1
0 . 800 0 , 200

= 9. (- 3,00) (  43 v
).1 10
0 ,800
= 101,25 .103 v