FI-1201 Fisika Dasar IIA

1. PHYSI S FI-1201Fisika Dasar IIA Kuliah-03 Medan Listrik (1)

2. - - + + Medan Listrik Mereka lebih suka memilih medan yang dihasilkan objek dan objek lain berinteraksi dengannya Fisikawan tidak suka memilih konsep “aksi pada suatu jarak” Artinya daripada ini ... Mereka lebih suka berfikir...

3. Q +Q0 Medan Listrik Medan listrik E didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada partikel uji dibagi dengan muatan partikel tersebut Maka Medan listrik dari satu muatan adalah

4. Medan listrik sebagai medan vektor Medan listrik adalah contoh medan vektor Suatu medan (vektor atau skalar) terdefinisi di semua tempat Suatu medan vektor memiliki arah dan besar Medan listrik memiliki satuan N/C

5. + +Q0 +Q0 +Q0 +Q0 Medan Listrik dari satu muatan Catatan: Medan listrik terdefinisi di semua tempat, meskipun tidak ada muatan di sana.

6. Medan listrik oleh sebuah dipol • Dipol didefinisikan sebagai sebuah muatan positif q dan sebuah muatan negatif –q yang terpisah sejauh 2a, seperti pada gambar. Tentukan medan E di titik P karena pengarug dipol, dimana P terletak jarak y>>a dari titik pusat koordinat • Besar medan listrik E1 dan E2 di titik P adalah sama karena jaraknya sama • Medan listrik total E = E1+E2

7. Medan listrik oleh sebuah dipol Komponen sumbu-y dari medan listrik E1 dan E2 saling menghilangkan sedangkan komponen sumbu-x sama-sama dalam arah sumbu-x positif dan besarnya sama, sehingga E sejajar dengan sumbu-x positif dan besarnya adalah 2E1cos.

8. Medan listrik oleh sebuah dipol Dari gambar disamping dapat ditentukan Sehingga Karena y>>a, maka besar medan E dapat didekati dengan:

9. Superposisi & Medan Listrik

10. Q2 Q1 Superposisi & Medan Listrik distribusi muatan titik

11. P R - r dq r R Superposisi & Medan Listrik distribusi muatan kontinu

12. Medan Listrik dari muatan kontinu : Definisikan rapat muatan linier = muatan per satuan panjang,  Definisikan rapat muatan permukaan/bidang = muatan per satuan luas,  Definisikan rapat muatan volume = muatan per satuan volume, 

13. y P R - r R x r dq Medan Listrik dari muatan kontinu 1-D: Definisikan rapat muatan linier = muatan per satuan panjang, 

14. Contoh medan oleh muatan kontinyu 1-D Hitunglah medan E pada titik P pada gambar di atas.

15. Contoh medan oleh muatan kontinyu 1-D • Hitunglah medan E pada titik P pada gambar di samping, dimana muatan total pada cincin adalah Q.

16. Contoh medan oleh muatan kontinyu 1-D • Andaikan sebuah muatan –q diletakkan pada pusat cincin dan kemudian digerakkan sedikit pada jarak x <<a sepanjang sumbu-x, analisis apa yang akan terjadi? Medan listrik karena pengaruh muatan cincin dapat dituliskan sebagai berikut. Gaya listrik yang dialami muatan –q adalah. Muatan –q akan mengalami gerak osilasi harmonik.

17. P R - r R dq r x y Medan dari muatan kontinu 2-D:muatan cakram

18. Medan dari muatan kontinu 2-D… Cara pengerjaan selanjunya sama dengan kasus cincin bermuatan homogen. Ex dapat diperoleh dengan mengintegralkan dEx dari r = 0 ke r = R.

19. Medan dari muatan kontinu 2D Sebuah piringan dengan jejari R memiliki rapat muatan permukaan yg homogen, . Tentukan medan listrik di titik P yang terletak sepanjang garis yang tegak lurus pusat piringan pada jarak x dari pusat piringan (lihat gambar) Tinjau bagian kecil piringan yang berbentuk cincin pada jarak r dan r+dr dari pusat piringan. Luas daerah cincin adalah 2rdr, sehingga besar muatan dq yang dimiliki cincin tersebut adalah dq = 2r  dr

20. Medan dari muatan kontinu 2D Hasil di atas valid untuk x>0. Jika R>>x maka besaran dalam kurung menjadi 1 dan medan di titik P menjadi:

21. Representasi dari medan listrik Garis-garis medan listrik

22. Representasi dari medan listrik Tidak mungkin untuk merepresentasikan seluruh vektor medan listrik pada semua tempat

23. Representasi dari medan listrik Sebagai gantinya dibuat garis-garis yang arahnya menggambarkan arah medan Pada daerah yang cukup jauh dari muatan kerapatan garis berkurang Semuanya ini dinamakan garis-garis medan listrik

24. Pembuatan garis-garis medan listrik • Garis-garis berawal dari muatan positif • Garis-garis berakhir di muatan negatif • Jumlah garis yang meninggalkan muatan +ve (atau menuju muatan -ve) sebanding dengan besarnya muatan • Garis-garis medan listrik tidak dapat berpotongan

25. Contoh garis-garis medan

26. Garis-garis medan oleh dipol listrik

27. Contoh lain garis-garis medan listrik:

28. Kuis : Arah Medan • Sebuah muatan +q berada di (0,1) • Sebuah muatan –q berada di (0,-1) • Kemanakah arah medan di (1,0) • A) i+ j • B) i - j • C) -j • D) -i

29. Definisikan karena diketahui Garis-garis medan listrik Besarnya kerapatan garis medan

30. Interpretasi garis-garis medan listrik • Vektor medan listrik, E, adalah tangen terhadap garis-garis medan listrik pada masing-masing titik sepanjang garis. • Banyaknya garis persatuan luas yang melewati permukaan tegak lurus thd medan adalah sebanding dengan kuat medan listrik pada daerah tersebut

31. -Q +Q Partikel bermuatan dalam medan listrik Penggunaan medan untuk menentukan gaya

32. Muatan positif yang dipercepat • Sebuah muatan positif q dengan massa m dilepaskan dari keadaan diam dalam suatu medan listrik E homogen yang diarahkan sepanjang sumbu-x positif. Deskripsikan gerak muatan q tersebut. • Ingat kuliah Fisika Dasar I (Mekanika)

33. Muatan positif yang dipercepat • Pilih posisi awal pada xi = 0 dan asumsikan kecepatan awal vi = 0 • Energi kinetik setelah partikel bergerak sejauh x=xf-xi adalah

34. Muatan positif yang dipercepat • Sebuah muatan positif q dengan massa m dilepaskan dari keadaan diam dalam suatu medan listrik E homogen yang diarahkan sepanjang sumbu-x positif. Deskripsikan gerak muatan q tersebut. • Ingat kuliah Fisika Dasar I (Mekanika)

35. End of Section...