Konsep-konsep dasar elektrostatika

Konsep-konsep dasar
elektrostatika
Elektrostatik adalah cabang ilmu fisika yang berkaitan dengan gaya yang dikeluarkan oleh medanlistrik statik (tidak berubah/bergerak) terhadap objek bermuatan yang lain
Hukum coulomb
Tahun 1785 seorang fisikawan Prancis yang bernama Charles Agustin Coulomb menyelidiki besarnya gaya yang terjadi pada dua benda yang bermuatan listrik. Alat yang digunakannya adalah neraca puntir (torsion balance). Hasil investigasinya menemukan hubungan bahwa “besarnya gaya listrik sebanding dengan besarnya muatan listrik dua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara dua buah benda yang bermuatan listrik”. Pernyataan ini dikenal dengan nama Hukum Coulomb. Sebagai penghargaan atas jasanya, nama coulomb digunakan sebagai satuan muatan listrik. Besarnya Gaya yang bekerja pada dua benda bermuatan litrik diamati pada percobaan neraca puntir.
Bagaimana neraca puntir bekerja?
Dua bola bermuatan listrik yang digantung dengan menggunakan benang dalam sebuah tabung dapat berputar secara bebas, hal ini dapat digunakan untuk menemukan faktor-faktor yang mempengaruhi besarnya gaya antara dua benda yang bermuatan listrik. Pada bagian bawah dari tabung, melingkari dinding tabung terdapat skala sudut. Jika sebuah benda yang bermuatan listrik di dekatkan pada salah satu bola, maka bola itu akan bergerak secara melingkar menjauh/mendekat (tergantung dengan jenis muatan ke dua benda yang berinteraksi). Selanjutnya dengan mengasumsikan bahwa besarnya sudut simpang sebanding dengan besarnya gaya antara dua muatan, maka dengan mengubah jarak antara dua muatan dan besarnya muatan, kita dapat menemukan hubungan antara besarnya gaya, jarak antara dua muatan, dan besarnya muatan.
Persamaan Coulomb
Dari eksprimen diketahui, bahwa muatan listrik terkuantisasi.Muatan listrik terkecil adalah sama dengan jumlah muatan yang dimiliki sebuah ternyata sama dengan jumlah muatan proton, yaitu 1,6 x 10-19 C. Hukum Coulomb menyatakan bagaimana dua muatan yang diam saling mempengaruhi (berinteraksi), dengan gaya yang Coulomb menyelidiki dilakukannya satu terhadap laainnya.gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan titik atau partikel yang bermuatan, yaitu gaya antara dua benda bermuatan yang dibandiungkan dengan jarak antara keduanya.
Hasil eksprimen Coulomb, dapat dinyatakan bahwa:
Ukurannya kecil Satuan gaya listrik menurut SI adalah newton (N). Satu newton (1 N) adalah sebanding dengan muatan yang dipindahkan oleh arus satu ampere dalam satu detik.
Persamaan di atas merupakan bentuk matematika hukum Coulomb. Persamaan hanya berlakuuntuk muatan titik dalam ruang vakum juga dalam
Muatan muatan segaris
Besarnya gaya Coulomb pada suatu muatan yang dipengaruhi oleh beberapa muatan yang sejenis langsung dijumlahkan secara vector
Pada Gambar , gaya Coulomb pada muatan q1 dipengaruhi oleh muatan q2 dan q3 adalah F = F12 + F13.
Apabila arah ke kanan dianggap positif dan arah ke kiri negatif, besar gaya Coulomb pada muatan:
Secara umum, gaya Coulomb pada muatan muatan segaris dapat dirumuskan: F = F1 + F2 + F3
Muatan – muatan yang tidak segaris Tiga buah muatan q1, q2, q3 ditunjukkan seperti pada gambar.
Untuk menntukan gaya Coulomb pada muatan q1
yang dipegaruhi oleh muatan q2 dan q3 dapat dicari
dengan menggunakan persamaan vektor
Interaksi Muatan
Interaksi antara dua muatan, bila muatannya sejenis akan tolak menolak, bila berbeda muatannya akan tarik menarik. Dan arah gaya tolak menolak atau tarik menarik seprti pada gambar dibawah
Konstanta pembanding (“k”) harganya tergantung pada tempat dimana muatan tersebut berada.Bila pengamatan dilakukan diruang hampa/udara; besar “k” dalam sistem SI adalah k= 9 x 10 9 Nm2/Coulomb2
Harga pastinya :
e0 = permitivitas udara atau ruang hampa.
= 8,85 x 10-12 Coulomb2 / newton m2
Untuk medium selain udara, maka harga k juga lain sebab tergantung dari permitivitasnya
|