1.
Muatan
Listrik
Muatan listrik terdiri atas:
Elektron yang
membawa muatan negatif
Proton
yang membawa muatan positif
Muatan
1 elektron
= - 1,6 . 10-19
Coulomb
Muatan
1 proton = 1,6 . 10-19
Coulomb
Muatan lisrik dari suatu benda ditentukan oleh jumlah
proton dan elektronnya.
*Bila benda kelebihan elektron ( ∑ elektron >
∑ proton), maka benda bermuatan negatif.
*Bila benda kekurangan elektron ( ∑ elektron < ∑ proton), maka benda bermuatan positif.
*Bila ∑ elektron = ∑ proton, maka benda tidak bermuatan (
netral
).
Sifat muatan
listrik
* Muatan sejenis akan tolak menolak
* Muatan tidak sejenis akan tarik-menarik
Hukum Coulomb yang dinyatakan oleh Charles
Augustin
de Coulomb
(1786) adalah sebagai berikut :
“ Gaya tarik
menarik
atau
gaya
tolak
antara
dua
muatan
listrik
sebanding
dengan
muatan-muatannya
dan
berbanding
terbalik
dengan
kuadrat
jarak
antara
kedua
muatan”
Secara matematis Hukum
Coulomb dirumuskan sebagai berikut
:
Dengan :
F = gaya Coulomb ( Newton )
q = muatan listrik ( Coulomb )
r = jarak kedua muatan ( meter )
k = konstanta =
=
9
. 109 N.m2/C2
Ԑ0 = permitivitas listrik dalam ruang hampa udara
= 8,85
.
10-12
C2/Nm2
Maka gaya
Coulomb dalam zat/bahan tersebut menjadi :
Medan Listrik
Medan listrik adalah suatu daerah/ruang di sekitar muatan listrik yang
masih dipengaruhi oleh gaya listrik.
Medan listrik digambarkan dengan garis gaya listrik yang
arahnya keluar (menjauhi) muatan positif dan masuk (mendekati) muatan negatif.
Kuat medan listrik adalah besarnya gaya
Coulomb untuk tiap satu satuan muatan.
Secara matematis dinyatakan :
Dengan :
E = kuat medan listrik ( N/C )
F = gaya Coulomb ( N )
q = muatan uji ( C )
Kuat Medan Listrik
oleh
Muatan
Listrik
Q = sumber muatan positif
q = muatan uji positif

Q = sumber muatan positif
q = muatan uji negatif

Q
= sumber muatan negatif
q = muatan uji positif
Q = sumber muatan negatif
q = muatan uji positif

Besarnya gaya
Coulomb antara muatan sumber Q dan muatan uji q adalah sebagai berikut :
Kuat medan listriknya adalah :
Dengan :
E = besar kuat medan listrik (
N/C )
Q = muatan sumber ( C
)
r = jarak muatan uji terhadap muatan sumber ( m
)
Kuat medan listrik di suatu titik akibat beberapa muatan sumber adalah jumlah vektor (resultan) dari vektor-vektor kuat medan listrik yang
dihasilkan oleh tiap muatan sumber pada titik tersebut.
Kuat Medan Listrik
oleh
Beberapa
Muatan
1. Resultan
Medan
Listrik
yang Segaris
Titik B berada di antara muatan Q1 dan Q2 yang
letaknya satu garis. E1 adalah kuat medan listrik karena pengaruh muatan Q1, E2 adalah kuat medan listrik karena pengaruh muatan Q2.
Besar kuat medan listrik di B adalah resultan vektor E1 dan E2 yang
ditentukan dengan rumus :

2. Resultan
Medan
Listrik
yang tak
Segaris
Titik A berada dalam pengaruh medan listrik dari muatan Q1 dan Q2.
Besarnya kuat medan listrik di A adalah resultan vektor E1 dan E2 yang
ditentukan dengan rumus :
Dengan Ө adalah sudut apit E1 dan E2
Fluks listrik
Melalui
Bidang

Jika terdapat garis-garis gaya (fluks) dari suatu medan listrik homogen yang
menembus tegak
lurus bidang seluas A, maka fluks listrik (Ф )
yang melalui bidang tersebut adalah :
Ф = E . A
Satuan Ф adalah Weber atau NC-1m2
Persamaan fluks listrik untuk medan listrik yang
menembus bidang tidak tegak lurus adalah
:

Ф
=
E . A . cos
Ө
Dengan
:
Ф = fluks listrik (
Weber )
E = kuat medan listrik (
N/C )
A = luas bidang yang
ditembus oleh medan listrik
( m2 )
Ө = sudut antara E dan garis
normal bidang
Hukum Gauss
Menyatakan “ Jumlah
garis
gaya
dari
suatu
medan
listrik
yang menembus
suatu
permukaan
tertutup
sebanding
dengan
jumlah
muatan
listrik
yang dilingkupi
oleh
permukaan
tertutup
itu”.
Secara matematis dinyatakan dengan :
Dengan:
Q
= muatan yang
dilingkupi permukaan tertutup
Ԑ0 = permitivitas udara
Kuat Medan Listrik
oleh
Bola Konduktor
Bermuatan
Jika sebuah bola
konduktor bermuatan dengan jari-jari R diberi muatan listrik, maka muatan listrik itu akan tersebar pada permukaan
bola.
R = jari-jari bola
konduktor
r = jarak suatu titik ke pusat konduktor ( variabel )
Kuat
Medan Listrik
*Untuk r < R ( di dalam bola ) : E = 0
*Untuk r = R
( di permukaan bola
) :
*Untuk r
> R ( di luar bola
) :
Grafik hubungan antara kuat medan listrik ( E
) dengan jarak ( r
) dapat digambarkan sebagai berikut.

Rapat muatan didefinisikan sebagai besarnya muatan per luas permukaan
bola, sehingga rapat muatan pada bola
konduktor yang
bermuatan Q dan berjari-jari R dapat dinyatakan dengan rumus berikut :

Dengan : τ = rapat muatan ( C/m2 )
Kuat Medan Listrik
pada
Konduktor
Dua
Keping
Sejajar

E = kuat medan listrik karena dua keping sejajar
( N/C )
A = luas penampang keping ( m2 )
Q = muatan masing-masing keping ( C )
Besarnya rapat muatan pada masing-masing keping :

Besar kuat medan listrik untuk
medium udara :

Besar kuat medan listrik untuk
medium bukan udara
: