TUGAS MANDIRI 2 ~ FISIKA DASAR 1 KAMPUS MILENIAL ITBI

 Nama : Mega Lidia Lubis

Jurusan : Teknik informatika

Kelas : pagi

Distribusi Muatan kontinu

   Untuk menghitung kuat medan listrik yang bermuatan kontinu, kita dapat menggunakan Hukum Gauss. Semisal konduktor dua keping sejajar, dengan luas tiap keping A dan kedua keping diberi muatan sama, tetapi berlawanan jenis +q dan –q.

Jumlah garis medan yang menembus keping adalah:

Φ= EA cos θ 

Oleh karena medan listrik E menembus keping secara tegak lurus, maka  θ = 0, dan cos 0 =1, sehingga persamaan menjadi:

EA =

E = 

dengan σ = rapat muatan listrik, sebagai muatan per satuan luas:

Medan Listrik dari Muatan Kontinu

 

    Medan listrik di sekitar suatu muatan titik menggunakan persamaan yang diperoleh dari hukum Coulomb. Namun jika sumber muatan bukan merupakan muatan titik, seperti muatan yang berupa bongkahan bermuatan yang memiliki volume tertentu.

Untuk muatan yang memiliki volume, dikenal rapat muatan atau ρ yang didefinisikan sebagai :

                                                 

atau dalam bentuk diferensial :

                                               

atau jika muatan dianggap tidak bervolume dan hanya memiliki panjang, maka muatan persatuan panjang didefinsikan sebagai :

                                             

Jika diungkapkan dalam pernyataan integral muatan dalam sumber muatan listrik dengan volume V adalah:

                                                

Sehingga diperoleh besar medan listrik untuk muatan kontinu menjadi:

                           

          

Contoh soal:

     Hitunglah medan listrik dari sebuah garis bermuatan sepanjang 1 meter dengan rapat muatan 5 µC/m pada jarak 50 cm tegak lurus garis seperti pada gambar ?

Jawab : 

Potensial listrik

  Potensial listrik dapat didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan positif sebesar 1 satuan dari tempat tak terhingga ke suatu titik tertentu. Potensial listrik dapat pula diartikan sebagai energi potensial listrik persatuan muatan penguji.

Rumus potensial listrik

V = W/Q

Dengan:

V = beda potensial listrik (satuan Volt, V)

W = energi listrik (satuan Joule, J)

Q = muatan listrik (satuan Coulomb, C)

Beda potensial listrik adalah banyaknya energi listrik yang dibutuhkan untuk mengalirkan muatan listrik dari ujung-ujung penghantar. Hubungan antara energi listrik, muatan listrik, dan beda potensial listrik secara matematik dirumuskan sebagai berikut: w/Q

Gradien potensial listrik

    Medan listrik dapat pula dihitung apabila suatu potensial listrik {\displaystyle \!U} diketahui, melalui perhitungan gradiennya:

{\displaystyle {\vec {E}}=-{\vec {\nabla }}U}

dengan

{\displaystyle {\vec {\nabla }}={\hat {i}}{\frac {\partial }{\partial x}}+{\hat {j}}{\frac {\partial }{\partial y}}+{\hat {k}}{\frac {\partial }{\partial z}}}

untuk sistem koordinat Kartesius

Contoh Soal dan Jawaban Potensial Listrik

1.)Muatan sebesar 4 Coulomb akan dipindahkan dari titik A ke B dengan usaha sebesar 10 Joule. Hitunglah beda potensial antara titik A dan B!

Penyelesaian :

Diketahui:

Q = 4 C

W = 10 J

Ditanyakan:

V = … ?

Jawaban:

V = W/Q

V = 10/ 4

V = 2,5 V

Jadi, beda potensial antara titik A dan B adalah sebesar 2,5 Volt.

2.)Tentukan potensial listrik pada suatu titik berjarak 1 cm dari muatan q = 5,0 μC. Konstanta Coulomb (k) = 9 x 109 Nm2C−2, 1 μC = 10−6 C.

Pembahasan

Diketahui :

Jarak dari muatan (r) = 1 cm = 1/100 m = 0,01 m = 10-2 m

Muatan (q) = 5,0 μC = 5,0 x 10-6 Coulomb

Ditanya : Potensial listrik (V)

Jawab :

Potensial listrik :

V = k q/r

V = (9 x 109) (5 x 10-6 N/ 10-2)

V = (9 x 109) (5 x 10-4)

V= 45 x 105

V = 4,5 x 106

Potensial listrik adalah 4,5 x 106 Volt.