Dokumen tersebut membahas tentang listrik statis dan dinamis. Listrik statis membahas tentang muatan listrik pada benda dalam keadaan diam, sementara listrik dinamis membahas tentang muatan listrik (elektron) yang bergerak melalui penghantar menimbulkan arus listrik. Dokumen ini juga menjelaskan tentang atom, muatan listrik, dan hukum-hukum dasar listrik seperti hukum Ohm dan hukum Kirchhoff.

1. TUGAS MAKALAH FISIKA TEKNIK
Disusun oleh :
Didi Kurniawan
111041023
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
YOGYAKARTA
2012

2. LISTRIK DINAMIS
Elektron yang bergerak dapat dimanfaatkan untuk keperluan hidup
manusia, di antaranya untuk penerangan. Makin banyak elektron yang melewati
filamen lampu pijar, makin terang cahaya yang dihasilkan. Saat ini gerak elektron
tidak hanya dimanfaatkan untuk penerangan. Fenomena gerakan elektron itu akan
kamu pelajari pada bab ini. Pada bab ini kamu akan mempelajari halhal yang
berkaitan dengan listrik dinamis dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.
Listrik statis dan listrik dinamis sama-sama mempelajari tentang muatan-
muatan listrik pada suatu benda. Hanya bedanya pada listrik statis khusus
mempelajari tentang muatan-muatan listrik dalam keadaan diam pada suatu
benda. Adapun, pada listrik dinamis khusus mempelajari tentang muatan-muatan
listrik (elektron) yang bergerak melalui penghantar.
A. Arus Listrik
1. Pengertian Arus Listrik dan Beda Potensial
Dua benda atau dua tempat yang muatan listriknya berbeda dapat
menimbulkan arus listrik. Benda atau tempat yang muatan listrik positifnya lebih
banyak dikatakan mempunyai potensial lebih tinggi. Adapun, benda atau tempat
yang muatan listrik negatifnya lebih banyak dikatakan mempunyai potensial lebih
rendah. Dua tempat yang mempunyai beda potensial dapat menyebabkan
terjadinya arus listrik. Syaratnya, kedua tempat itu dihubungkan dengan suatu
penghantar. Dalam kehidupan sehari-hari, beda potensial sering dinyatakan
sebagai tegangan. Seperti pada gambar 1.
Gambar 1 Dua Tempat Beda Potensial
2

3. Pada Gambar 1, A dikatakan lebih positif atau berpotensial lebih tinggi
daripada B. Arus listrik yang terjadi berasal dari A menuju B. Arus listrik terjadi
karena adanya usaha penyeimbangan potensial antara A dan B. Dengan demikian
dapat dikatakan, arus listrik seakan- akan berupa arus muatan positif. Arah arus
listrik berasal dari tempat berpotensial tinggi ke tempat yang berpotensial lebih
rendah.
Pada kenyataannya muatan listrik yang dapat berpindah bukan muatan
positif, melainkan muatan negatif atau elektron. Karena itu, berdasarkan Gambar
1 yang terjadi sebenarnya adalah terjadinya aliran elektron dari tempat
berpotensial lebih rendah ke tempat yang berpotensial lebih tinggi. Jadi
berdasarkan uraian di atas, arus listrik terjadi jika ada perpindahan elektron.
Kedua benda bermuatan (Gambar 1), jika dihubungkan melalui kabel akan
menghasilkan arus listrik yang besarnya dapat ditulis dalam rumus:
Dimana : I = kuat arus (ampere / A)
Q = besar muatan listrik (coulomb / C)
t = waktu (second / s)
Berdasarkan uraian tersebut, arus listrik dapat didefinisikan sebagai
banyaknya elektron yang berpindah dalam waktu tertentu. Perbedaan potensial
akan mengakibatkan perpindahan elektron. Banyaknya energi listrik yang
diperlukan untuk mengalirkan setiap muatan listrik dari ujung-ujung penghantar
disebut beda potensial listrik atau tegangan listrik. Hubungan antara energi listrik,
muatan listrik, dan beda potensial listrik secara matematik dirumuskan:
Dimana : V = beda potensial (volt / V)
W = Energi listrik (Joule/ J)
Q = besar muatan listrik (coulomb / C)
3

4. Rapat Arus
Rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm2 luas penampang kawat
Rumus-rumus dibawah ini untuk menghitung besarnya rapat arus, kuat arus dan
penampang kawat.
Dimana : S = Rapat arus [ A/mm²]
I = Kuat arus [ Amp]
q = luas penampang kawat [ mm²]
B. Hukum Ohm.
Arus listrik dapat mengalir pada rangkaian listrik apabila dalam rangkaian
itu terdapat beda potensial dan rangkaiannya tertutup. Hubungan antara kuat arus
listrik dengan beda potensial listrik pertama kali diteliti oleh ahli Fisika dari
Jerman bernama Georg Simon Ohm (1789–1854). Hasil penelitiannya dikenal
dengan nama Hukum Ohm.
Hukum ohm pada mulanya tertdiri dari dua bagian . Bagian pertamanya
hanya merumuskan persamaan hambatan V = IR . Persamaan ini sering dipakai
sebagai rujukan Hukum Ohm. Akan tetapi, Ohm juga menyatakan bahwa R
adalah sebuah konstanta yang independen terhadap V dan I. Bagian terakhir dari
hukum ini tidak sepenuhnya benar.
Hukum tersebut dapat diterapkan pada resistor apapun, dimana V adalah
beda potensial antara kedua ujung resistor tersebut, I adalah arus yang melewati
resistor tersebut, dan R adalah hambatan resistor pada kondisi-kondisi tersebut.
Sebagian besar konduktor logam taat pada Hukum Ohm, namun ada beberapa alat
penting tidak taat. Radio transistor atau kalkulator mengandung beberapa piranti
seperti transistor dan diode, yang tidak taat pada hukum Ohm. Lampu pijar
4

5. memiliki hambatan yang bergantung pada tegangan dan tidak taat pada hukum
Ohm.
Kabel yang digunakan untuk menghubungkan alat-alat listrik memiliki
hambatan yang kecil. Satu meter kabel yang khas (typical) digunakan pada
laboratorium fisika biasanya memiliki hambatan sekitar 0,03 Ω . Kabel yang
digunakan untuk sambungan listrik pada rumah tangga, biasanya memiliki
hambatan yang kecil yakni 0,004 Ω pada setiap meternya. Karena kabel memiliki
hambatan kecil, maka sepanjang kabel tersebut hampir tidak ada penurunan
potensial. Untuk menghasilkan beda potensial, memerlukan resistansi yang besar.
Resistor adalah piranti yang disusun untuk mendapatkan hambatan yang
dikehendaki. Resistor dibuat dari kawat tipis dan panjang; grafit; atau
semikonduktor.
Selain itu suatu penghantar juga mempunyai nilai resistansi (hambatan),
resistensi pada penghantar sebanding dengan panjang kawat ( L), sebanding
dengan hambat jenis kawat (ρ), dan berbanding terbalik dengn luas penampang
(A). Secara sistematis dapat dituliskan:
Faktor-faktor yang mempengaruhi nilai resistance, karena tahanan suatu
jenis material sangat tergantung pada :
• panjang tahanan
• luas penampang konduktor.
• jenis konduktor
• temperatur.
Tahanan dan daya hantar.
Tahanan difinisikan sebagai berikut:
1 (satu Ohm / Ω) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya
1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0º C.
5

6. Daya hantar didifinisikan sebagai berikut :
Kemampuan penghantar arus atau daya hantar arus sedangkan penyekat
atau isolasi adalah suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali
sehingga tidak mempunyai daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti
sangat sulit dialiri arus listrik.
Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar
arus.
Dimana : R = Tahanan kawat listrik [ Ω/ohm]
G = Daya hantar arus [Y/mho]
Tahanan pengahantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas
penampangnya.
Tahanan Ohm (Resistansi) didalam Rangkaian Arus Bolak-Balik.
Jika sebuah tahanan Ohm ”R” (resistansi) dipasangkan pada generator G
yang mengeluarkan tegangan bolak-balik sebesar :
e = Em. Sinωt
C. Hukum-hukum Kirchhoff
Dengan menggunakan hukum Ohm kita dapat menemukan besarnya arus
yang mengalir pada suatu rangkaian gabungan seri-paralel. Meskipun demikian,
kadang-kadang kita menjumpai rangkaian yang sulit untuk dianalisis. Sebagai
suatu contoh, kita tidak dapat menemukan aliran arus pada setiap bagian
rangkaian sederhana dengan kombinasi hambatan seri dan paralel.
Menghadapi rangkaian yang sulit seperti ini, kita menggunakan hukum-
hukum yang ditemukan oleh G. R. Kirchhoff (1824-1887) pada pertengahan abad
19. Terdapat dua hukum Kirchooff, dan hukum-hukum ini adalah aplikasi
sederhana yang baik sekali dari hukum-hukum kekekalan muatan dan energi.
Hukum pertama Kirchhoff atau hukum persambungan (junction rule) didasarkan
6

7. atas hukum kekekalan muatan, dan kita telah menggunakannya pada kaidah untuk
hambatan-hambatan paralel. Hukum pertama Kirchhoff berbunyi:
“Pada setiap titik persambungan, jumlah seluruh arus yang
masuk persambungan harus sama dengan jumlah seluruh arus
yang meninggalkan persambungan.”
Pada titik persambungan dalam Gambar di atas, berlaku:
i1 + i2 = i3 + i4 + i5
Hukum persambungan Kirchhoff didasarkan atas kekekalan muatan.
Muatan-muatan yang masuk persambungan harus sama dengan yang
meninggalkan – tidak ada muatan yang hilang. Hukum II Kirchhoff atau kaedah
loop (loop rule) didasarkan atas kekekalan energi, dan berbunyi :
“ Jumlah aljabar GGL (E) dengan penurunan potensial (I R) dalam
rangkaian tertutup sama dengan nol.”
Atau dapat dituliskan sebagai berikut:
ΣE + ΣIR=0
7

8. LISTRIK STATIS
Listrik statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang berada dalam
keadaan diam (statis). Listrik statis dapat menjelaskan bagaimana sebuah
penggaris yang telah digosok-gosokkan ke rambut dapat menarik potongan-
potongan kecil kertas. Gejala tarik menarik antara dua buah benda seperti
penggaris plastik dan potongan kecil kertas dapat dijelaskan menggunakan konsep
muatan listrik.
Berdasarkan konsep muatan listrik, ada dua macam muatan listrik, yaitu
muatan positif dan muatan negatif. Muatan listrik timbul karena adanya elektron
yang dapat berpindah dari satu benda ke benda yang lain. Benda yang kekurangan
elektron dikatakan bermuatan positif, sedangkan benda yang kelebihan elektron
dikatakan bermuatan negatif. Elektron merupakan muatan dasar yang menentukan
sifat listrik suatu benda.
Dua buah benda yang memiliki muatan sejenis akan saling tolak menolak
ketika didekatkan satu sama lain. Adapun dua buah benda dengan muatan yang
berbeda (tidak sejenis) akan saling tarik menarik saat didekatkan satu sama lain.
Tarik menarik atau tolak menolak antara dua buah benda bermuatan listrik adalah
bentuk dari gaya listrik yang dikenal juga sebagai gaya coulomb.
A. Susunan Atom
Thales Militus, seorang ilmuwan Yunani, menemukan gejala listrik yang
diperoleh dengan menggosok batu ambar, yang dalam bahasa Yunani disebut
elektron. Setelah digosok ternyata batu ambar tersebut dapat menarik benda-benda
kecil yang berada di dekatnya. Sifat seperti ini dalam ilmu listrik disebut
elektrifikasi. Listrik yang terjadi pada batu ambar yang digosok disebut listrik
statis yaitu listrik yang tidak mengalir.
8

9. Teori Atom
Suatu zat terdiri atas partikel-partikel kecil yang disebut atom. Atom
berasal dari kata atomos, yang artinya tidak dapat dibagi-bagi lagi. Tetapi, dalam
perkembangannya ternyata atom ini masih dapat diuraikan lagi.
Gambar atom
Atom terdiri atas dua bagian, yaitu inti atom dan kulit atom. Inti atom
bermuatan positif, sedangkan kulit atom terdiri atas partikel-partikel bermuatan
negatif yang disebut elektron.
Inti atom tersusun dari dua macam partikel, yaitu proton yang bermuatan
positif dan netron yang tidak bermuatan(netral). Suatu atom dikatakan netral
apabila di dalam intinya terdapat muatan positif(proton) yang jumlahnya sama
dengan muatan negatif (elektron) pada kulitnya.
Suatu atom dikatakan bermuatan positif apabila jumlah muatan
positif(proton) pada inti lebih banyak daripada muatan negatif(elektron) pada kulit
atom yang mengelilinginya. Suatu atom dikatakan bermuatan negatif apabila
jumlah muatan positif(proton) pada inti lebih sedikit daripada jumlah muatan
negatif(elektron) pada kulit atom.
Gambar muatan atom
9

10. Atom yang paling sederhana adalah atom hidrogen yang hanya tersusun
atas 1 proton dan 1 elektron. Karena jumlah proton dan elektronnya sama, maka
atom hidrogen dikatakan sebagai atom netral.
Atom helium terdiri atas 2 proton, 2 netron dan 2 elektron. Karena jumlah
proton dan jumlah elektronnya sama, maka atom helium juga dikatakan sebagai
atom netral.
Gambar jenis atom
10

11. Muatan Listrik
Sejarah kelistrikan diawali dengan diamatinya bahan ambar atau resin
yang dalam bahasa Yunani berarti elektron, yang mana apabila bahan tersebut
digosok dengan kulit binatang berbulu akan dapat menarik benda–benda halus
yang ringan yang setelah menempel padanya lalu ditolaknya. Sifat demikian
ternyata tertularkan pada benda lain yang disinggungkan atau yang ditempelkan
padanya, yang oleh karenanya benda itu lalu dikatakan bermuatan “keambaran”
atau resinious. Hal yang sama ternyata terjadi pula pada kaca yang digosok
dengan kain sutera, yang penularannya menjadikan benda lain yang ditempelkan
padanya bermuatan “kekacaan” atau vitrious. Pada tahun 1733, Francois du Fay
menemukan kenyataan bahwa di alam hanya ada dua jenis muatan saja, yaitu
muatan resinious dan vitrious, dan dua benda yang muatannya sama akan tolak–
menolak dan sebaliknya dua benda akan tarik–menarik jika muatannya berbeda.
Kemudian Benyamin Franklin (1706–1790) menemukan kenyataan bahwa dua
jenis muatan resinious dan vitrious itu kalau digabungkan akan saling meniadakan
seperti halnya dengan bilangan positif dan negatif. Sejak itu muatan resinious
disebut muatan listrik negatif dan vitrious disebut dengan muatan listrik positif.
Melanjutkan percobaan Michelson dan Carlisle tentang elektrolisa, Michael
Faraday (1791–1867) pada tahun 1883 mengemukakan terkuantisasinya muatan
listrik menjadi unit–unit muatan, yang kemudian oleh Stoney pada tahun 1874,
yang diperkuat oleh J.J. Thomson pada tahun 1897, dihipotesiskan adanya zarah
pembawa unit muatan listrik yang lalu dinamakan elekron. Sebagai resin, elektron
dikatakan menghasilkan muatan listrik negatif maka elektronpun akan bermuatan
listrik negatif.
Benda bermuatan listrik ialah benda yang mempunyai kelebihan sejumlah
elektron atau proton. Benda yang kelebihan sejumlah elektron akan bermuatan
negatip dan yang kelebihan sejumlah proton dikatakan bermuatan positip.
Sekelompok partikel bermuatan, misalnya atom-atom, atau elektron-elektron,
selalu menempati suatu volume tertentu. Jika ukuran volume yang ditempati
partikel-partikel bermuatan tersebut sedemikian kecilnya di bandingkan dengan
jarak-jarak lain dalam persoalan yang dibicarakan, maka partikel bermuatan
11

12. tersebut dikatakan muatan titik. Dalam literatur -biasa digunakan huryf q atau Q
untuk menyatakan jumlah kelebihan muatan positip atau negatip pada suatu
benda. Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap muatan Q besar atau kecil,
positip atau negatip adalah merupakan kelipatan dari: e =1,602 X 1O-19C
Di sini e adalah muatan untuk satu elektron dan Coulomb (C) adalah
satuan muatan listrik.
Muatan dan Partikel
Ada tiga macam partikel yaitu proton, neutron, dan elektron dengan sifat
sebagai berikut :
1. Proton (p), +q = 1,6 x 10-19 C, m = 1,67 x 10-27 kg
2. Neutron (n), q = 0 , m = 1,67 x 10-27 kg
3. Elektron (e), -q = 1,6 x 10-19C, m = 9,11 x 10 -31kg
Atom-atom ini dibuat dari sebuah inti (nucleus)bermuatan positif yang
rapat dan dikelilingi awan elektron. Didalam inti atom terdapat gaya tarik yang
kuat yang mengikat proton dan neutron bersama-sama membentuk inti atom
tersebut, gaya ini disebut gaya nuklir.
Gaya Coulomb
Gaya coulomb atau gaya listrik yang timbul antara benda-benda yang
bermuatan listrik dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu sebanding besar muatan
listrik dari tiap-tiap benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara
benda-benda bermuatan listrik tersebut.
Gaya coulomb antara dua benda bermuatan listrik
12

13. Jika benda A memiliki muatan q1 dan benda B memiliki muatan q2 dan
benda A dan benda B berjarak r satu sama lain, gaya listrik yang timbul di antara
kedua muatan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut
Dimana : F = gaya listrik atau gaya coulomb (Newton)
k = konstanta (9 x 109 N m2 C–2)
q1q2 = muatan masing masing partikel (coulomb)
F = Gaya tarik / tolak antara partikel bermuatan (N)
konstanta k juga dapat ditulis dalam bentuk :
dengan ε0 adalah permitivitas ruang hampa yang besarnya 8,85 x 10–12 C2
N–1 m–2
Gaya listrik merupakan besaran vektor sehingga operasi penjumlahan
antara dua gaya atau lebih harus menggunakan konsep vektor, yaitu sesuai dengan
arah dari masing-masing gaya. Secara umum, penjumlahan vektor atau resultan
dari dua gaya listrik F1 dan F2 adalah sebagai berikut.
1. untuk dua gaya yang searah maka resultan gaya sama dengan penjumlahan
dari kedua gaya tersebut. Adapun, untuk dua gaya yang saling berlawanan,
resultan gaya sama dengan selisih dari kedua gaya
R = F1 + F2 dan R = F1 – F2
2. untuk dua gaya yang saling tegak lurus, besar resultan gayanya adalah
R=√
13

14. 3. untuk dua gaya yang membentuk sudut θ satu sama lain, resultan gayanya
dituliskan sebagai berikut
√
Untuk penjumlahan lebih dari dua gaya, perhitungannya dapat
menggunakan metode analitis.
Medan Listrik
Sebuah muatan listrik dikatakan memiliki medan listrik di sekitarnya.
Medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih
mengalami gaya listrik. Jika muatan lain berada di dalam medan listrik dari
sebuah benda bermuatan listrik, muatan tersebut akan mengalami gaya listrik
berupa gaya tarik atau gaya tolak.
Arah medan listrik dari suatu benda bermuatan listrik dapat digambarkan
menggunakan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif memiliki garis gaya
listrik dengan arah keluar dari muatan tersebut. Adapun, sebuah muatan negatif
memiliki garis gaya listrik dengan arah masuk ke muatan tersebut.
Adanya medan gaya listrik digambarkan oleh Garis Medan Listrik (Lines
of Force) yang mempunyai sifat:
1. Garis Medan listrik keluar dari muatan positif menuju ke muatan negatif
2. Garis medan listrik antara dua muatan tidak pernah berpotongan
3. Jika medan listrik di daerah itu kuat, maka garis medan listriknya rapat
dan sebaliknya.
Medan ada dua macam yaitu :
- Medan Skalar, misalnya temperatur, potensial dan ketinggian
- Medan vektor, misalnya medan listrik dan medan magnet
Garis-garis Medan Listrik
- Memvisualisasikan pola-pola medan listrik adalah dengan menggambarkan garis
garis-garis dalam arah medan listrik listrik.
14

15. - Vector medan listrik di sebuah titik titik, , tangensial tangensial terhadap garis
garis-garis medan listrik listrik.
- Jumlah garis garis-garis per satuan luas permukaan yang tegak lurus garis garis-
garis medan listrik listrik, , sebanding dengan medan listrik di daerah tersebut.
Garis Gaya Medan Listrik
Garis gaya medan listrik bukanlah besaran nyata melainkan suatu abstraksi
atau angan–angan atau gambaran yang menyatakan arah medan listrik di berbagai
tempat di dalam ruang bermedan listrik, yakni yang polanya menyatakan
distribusi arah medan listrik .Arah medan listrik setempat, yaitu pada arah garis
gaya di tempat itu, sudah tentu menyinggung garis gaya ditempat tersebut. Pada
hakikatnya memang setiap titik pasti dilalui suatu garis gaya, sehingga garis–garis
gaya akan memenuhi seluruh ruangan. Tetapi seandainya semua garis gaya kita
gambarkan, maka sistem pola garis dari gaya itu tidak akan tampak.
Oleh sebab itu banyak garis gaya yang dilukis harus dibatasi, misalnya
sebanyak muatan yang memancarkannya; artinya, banyak garis gaya yang
digambarkan, yang memancar dari titik muatan listrik q adalah juga sebanya q
saja, agar pola sistem garis gaya itu tampak dan memiliki makna, yang kecuali
menyatakan distribusi arah medan listrik juga memperlihatkan distribusi kuat
medan listrik dimana yang bagian garis gayanya rapat, medan listriknya juga
rapat. Untuk medan listrik oleh titik muatan q, menurut hukum coulomb, kuat
medan listriknya berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya.
Tetapi dengan melukis sebanyak q garis gaya yang memancarkan radial
merata dari titik muatan q, suatu permukaan bola berjari–jari r yang berpusat di q
akan ditembus tegak lurus leh flux garis gaya yang sebanyak q, yakni sama
dengan q, sehingga rapat garis gaya yang didefinisikan sebagai banyaknya garis
gaya yang menembus suatu satuan luas permukaan tegak lurus pada permukaan
bola itu diberikan oleh:
dengan D yang disebut induksi elektrik.
15

16. Jadi induksi elektrik setempat diberikan oleh rapat flux garis gaya medan listrik
ditempat itu yaitu : D=σ Yang berarti kuat medan listrik setempat sebanding
dengan rapat flux garis gaya medan listrik ditempat itu. Dengan definisi serta
pengertian garis gaya medan listrik seperti yang diutarakan di atas, maka garis
gaya tersebut memiliki sifat–sifat sebagai berikut :
a. Tidak berpotongan satu sama lain, sebab arah medan listrik setempat
adalah pasti.
b. Kontinyu, sebab medan listrik ada di setiap titik di dalam ruang.
c. Seolah–olah ditolak oleh muatan positif dan sebaliknya ditarik oleh
muatan negatif.
d. Dipotong tegak lurus oleh bidang–bidang equipotensial sebab usaha yang
dilakukan satu satuan muatan listrik dari sutu titik ketitik lain di bidang
equipotensial adalah nol karena tidak ada perubahan tenaga potensial,
yang harus berarti arah gaya medannya, yaitu arah garis gaya medannya,
selalu tegak lurus bidang equipotensial tersebut . Dipotong tegak lurus
oleh bidang–bidang equipotensialsebab usaha yang dilakukan satu satuan
muatan listrik dari sutu titik ketitik lain di bidang equipotensial adalah nol
karena tidak ada perubahan tenaga potensial, yang harus berarti arah gaya
medannya, yaitu arah garis gaya medannya, selalu tegak lurus bidang
equipotensial tersebut .
Gambar arah medan listrik
Besar medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik dinamakan kuat
medan listrik. Jika sebuah muatan uji q’ diletakkan di dalam medan listrik dari
16

17. sebuah benda bermuatan, kuat medan listrik E benda tersebut adalah besar gaya
listrik F yang timbul di antara keduanya dibagi besar muatan uji. Jadi, dituliskan
Adapun kuat medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik q di suatu
titik yang berjarak r dari benda tersebut dapat dituliskan sebagai berikut
Di sini kuat medan listrik dituliskan dalam satuan N/C.
Kuat medan listrik juga merupakan besaran vektor karena memiliki arah,
maka penjumlahan antara dua medan listrik atau lebih harus menggunakan
penjumlahan vektor. Arah medan listrik dari sebuah muatan positif di suatu titik
adalah keluar atau meninggalkan muatan tersebut. Adapun, arah medan listrik dari
sebuah muatan negatif di suatu titik adalah masuk atau menuju ke muatan
tersebut.
Dua plat sejajar yang bermuatan listrik dapat menyimpan energi listrik
karena medan listrik timbul di antara dua plat tersebut. Kuat medan listrik di
dalam dua plat sejajar yang bermuatan listrik adalah
Dimana : σ = rapat muatan dari plat yang memiliki satuan C/m2
ε0 = permitivitas ruang hampa
Kita juga dapat menghitung kuat medan listrik dari sebuah bola konduktor
berongga yang bermuatan listrik, yaitu sebagai berikut
Di dalam bola (r < R), E = 0
17

18. Di kulit atau di luar rongga (r > R)
Contoh-Contoh Soal dan penyelesaian
1. Dua bola kecil terpisah dengan jarak sejauh 1,5 mdari pusat. Keduanya
memiliki muatan yang identic. Kira-kira berapa besar muatan pada
masing- masing bola jika setiap bola mengalami gaya sebesar 2 N?
jawab:
q1.q2=q2=FEr2/k = =
2. Kuat arus 2 A mengalir pada lampu yang berhambatan 100 ohm . Berapa
energi yang diserap lampu dalam 1 menit ?
Diketahui :i=2A
R = 100 Ω
t = 1 menit = 60 sekon (s)
Ditanyakan : W = …?
Jawab :W = i2 R t
= 22 . 100 . 60
= 24000 J
3. suatu arus yang stabil sebesar 0,5 A mengalir melalui kawat. berapa
muatan yang melewati kawat tersebut dalam 1 menit?
jawab:
I= q.l.t
q=l.t =0,5.60= 30 C (1A = 1 C/det)
18