muatan listrik dan humum coulomb

1. Muatan Listrik &
Hukum Coulomb
FISIKA 2 STT IBNU SINA

2. Karena adanya
peristiwa Muatan
Listrik
Peristiwa listrik dapat terjadi baik
pada isolator maupun konduktor.
Peristiwa listrik statis terjadi setelah
adanya materi yang menjadi
bermuatan karena proses gesekan
(gosokan). Diistilahkan dengan
charging by friction, atau menjadi
bermuatan karena gesekan

3. Gesekan atau gosokan antara dua materi ini akan membuat
electron dari atom materi yang satu berpindah ke atom materi
yang lain, sehingga kedua materi menjadi bermuatan.
• Penggaris plastik bermuatan
menarik serpihan kertas. Penggaris
plastik yang awalnya tidak
bermuatan atau netral digosok-
gosok dengan kain wol, elektron-
elektron yang ada pada kain wol
akan berpindah ke penggaris
plastik tersebut.
• Hal tersebut menunjukkan bahwa benda yang bermuatan listrik
negatif dapat menarik benda-benda ringan di sekitarnya yang
bermuatan listrik positif.

4. Eksperimen Sederhana
• Sisir menarik potongan potongan
kecil kertas → terdapat gaya
listrik
• Batang kaca digosok dengan
kain sutra
• Karet digosok dengan rambut
• Sebuah balon digosok dengan
wol

5.  Menurut SI satuan muatan adalah Coulomb (C), yang
didefinisikan dalam bentuk arus listrik, Ampere (A).
Satuan Standar Internasional

6. Terdapat dua jenis muatan listrik
Benjamin Franklin (1706−1790) menamakannya sebagai
muatan positif dan muatan negatif.
Muatan-muatan sejenis
saling menolak.
Muatan-muatan ber-
beda jenis saling
menarik.

7. Klasifikasi Material berdasarkan Kemampuan
Elektron Bergerak di Dalamnya
 „Konduktor → sebagian elektron-elektron dapat bergerak
relatif bebas di dalamnya.
Contoh: tembaga, aluminium, perak
 Insulator → semua elektron tidak dapat bergerak bebas di
dalamnya karena terikat pada atomnya.
Contoh: gelas, karet, kayu
 Semikonduktor → sifat kelistrikannya berada di antara
konduktor dan isolator.
Contoh: silikon, germanium

8. Hukum Coulomb
Charles Coulomb (1736-1806) telah mengukur
besar gaya antara obyek-obyek bermuatan
dengan menggunakan neraca torsi.
Hasil umum: gaya listrik (gaya Coulomb)
1. Berbanding terbalik dengan kuadrat
jarak antara kedua muatan (r2).
2. sebanding dengan perkalian besar
kedua muatan (q1 dan q2).
3. memiliki arah sepanjang garis penghu-
bung kedua muatan.
4. merupakan gaya tarik jika kedua
muatan berbeda jenis, dan merupakan
gaya tolak jika kedua muatan sejenis.
5. merupakan gaya konservatif.

9. Hukum Coulomb (Lanjutan)
Hukum Coulomb:
dengan tetapan ke dalam satuan SI :
dan sering juga dituliskan sebagai :
dengan
adalah permitivitas ruang bebas (hampa / udara).

10. Contoh 1
Dua muatan titik masing-masing sebesar 0,05 C
dipisahkan pada jarak 10 cm. Carilah besarnya gaya
yang dilakukan oleh satu muatan pada muatan lainnya
Jawaban:
Gaya
Coulomb:
0, 05C

0, 05C

10 cm
q1 q2
F21 F12 F =
𝑘 𝑞1. 𝑞2
𝑟2
   
N
m
CxCxCmN
3-
2
66229
2
21
10x2,25
)1,0(
1005,01005,0/.8,99x10
r
qkq
F





11. Contoh 2
• Tiga muatan titik terletak pada sumbu x; q1 = 25 nC terletak
pada titik asal, q2 = -10 nC berada pada x=2m, dan q0 = 20
nC berada pada x = 3,5 m. Carilah gaya total pada q0 akibat
q1 dan q2.
2 m 1,5 m
q1 = 25nC q2 = -10nC q0 = 20nC
F20
F10
1,16

12. Contoh 3
Tiga buah muatan berada pada titik sudut segitiga sama sisi seperti
Masing-masing muatan tersebut adalah q1 = 1 mC, q2 = 2 mC, dan q3 =
- 4 mC. Berapa gaya total pada muatan q1 dan gaya total pada muatan
q3?

13. Medan Listrik
Mengapa muatan q1 dapat melakukan gaya pada muatan q2 meskipun
ke dua muatan tersebut tidak bersentuhan? Karena adanya medan gaya.
Gaya Coulomb muncul karena muatan q1 menghasilkan medan listrik
pada posisi muatan q2. Muatan q2 berinteraksi dengan medan yang
dihasilkan muatan q1, dan interaksi tersebut menghasilkan gaya pada
muatan q2.

14. Jika besarnya medan listrik yang dihasilkan muatan q1 pada posisi
muatan q2 dinyatakan sebagai ( E ) maka gaya yang dilakukan oleh
muatan q1 pada muatan q2 memenuhi persamaan
F = q2 E
Dengan membandingkan persamaan dengan ungkapan hukum
Coulomb maka kuat medan listrik yang dihasilkan muatan q1 pada
posisi muatan q2 adalah
E = k q/r2

15. Besarnya medan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari muatan.

16. Arah medan listrik didefinisikan sebagai berikut:
i) Keluar dari muatan jika muatan tersbut memiliki tanda positif.
ii) Masuk ke muatan tersebut jika muatan memiliki tanda negatif.

17. Contoh
• Ada dua buah muatan masing-masing q1 = 2 mC dan q2 = -5 mC.
Ke dua muatan tersebut dipisahkan oleh jarak 80 cm.Berapa kuat
medan litrik dan arahnya pada titik tepat di antara dua muatan
tersebut?

18. Garis Gaya Listrik
Untuk menvisualisasikan medan listrik sehingga kita memiliki gambaran
tentang besar maupun arahnya, maka didefinisikan garis gaya listrik. Garis
gaya listrik adalah garis khayal
yang keluar dari muatan positif dan masuk ke muatan negatif.

19. Setelah menggambarkan garis gaya listrik maka kita dapat
mendefinisikan medan listrik sebagai berikut
1. Besarnya medan listrik sebanding dengan kerapatan garis gaya per
satuan luas permukaan yang ditembus garis gaya
2. Arah medan listrik di suatu titik sama sejajar dengan garis singgung
garis gaya pada titik tersebut.

20. Kuat medan listrik di titik A lebih besar daripada kuat medan listrik
di titik B dan kuat medan listrik di titik B lebih besar daripada kuat
medan listrik di titik C.
Makin besar muatan yang dimiliki duatu partikel maka makin banyak
garis gaya yang keluar atau masuk ke partikel tersebut.