1. Modul 1
Muatan dan Medan Listrik
Chotimah
Modul 1 Muatan dan medan listrik 1

2. Muatan Listrik
 Dari sudut pandang kelistrikan,setiap benda
mempunyai muatan listrik.
 Diketahui di alam terdapat dua jenis muatan
listrik: yaitu muatan listrik positif dan muatan
listrik negatif. Lebih ringkas disebut muatan
positif dan muatan negatif.
 Dari hasil percobaan Franklin, muatan listrik
selalu tetap, namun dapat terjadi pemindahan
muatan listrik dari satu benda ke benda lain.
Modul 1 Muatan dan medan listrik 2

3.  Hukum Kekekalan Muatan listrik : jumlah
muatan total yang dihasilkan pada setiap
proses adalah nol
 Dari hasil pengamatan, muatan listrik
sejenis akan tolak-menolak dan muatan
yang tidak sejenis saling tarik menarik.
Modul 1 Muatan dan medan listrik 3

4. Listrik statis adalah benda
dengan muatan listrik yang diam
(lihat gambar petir).
Listrik dinamis adalah
benda dengan muatan listrik
yang bergerak ( contoh : arus
listrik).
Modul 1 Muatan dan medan listrik 4

5. 5
Modul 1 Muatan dan medan listrik

6. Modul 1 Muatan dan medan listrik 6

7. Kilat
Modul 1 Muatan dan medan listrik 7

8. Modul 1 Muatan dan medan listrik 8

9. Muatan listrik pada atom
• Gejala kelistrikan dimulai dari dalam atom.
• Atom mempunyai inti bermuatan positif
yang berat dikelilingi oleh satu atau lebih
elektron yan bermuatan negatif.
• Inti terdiri dari proton yang bermuatan + dan
netron yang tidak bermuatan.
• Besar muatan pada proton dan muatan
elektron sama besar tetapi berlawanan. 9
Modul 1 Muatan dan medan listrik

10. Interaksi antar muatan listrik
Modul 1 Muatan dan medan listrik 10

11. Modul 1 Muatan dan medan listrik 11

12. Bagaimana cara memberi muatan ?
Benda yang semula netral dapat bermuatan
listrik yaitu dengan cara menggosok
dengan benda-benda tertentu.
Cara memperoleh muatan dengan
Modul 1 Muatan dan medan listrik 12

13. metode konduksi.
terjadi kontak secara langsung dari kedua benda
( benda yang bermuatan dan benda yang tidak
bermuatan) sehingga 1sejumlah listrik
Modul Muatan dan medan elektron mengalir 13

14. Proses Induksi bola logam dengan batang bermuatan
Muatan – menjauh dari Muatan – mengalir
Bola logam netral batang bermuatan – ke bumi (ground)
Bola logam terinduksi bermuatan Bola logam terinduksi bermuatan
+ distribusi muatan tidak merata + distribusi muatan merata
Modul 1 Muatan dan medan listrik 14

15. Modul 1 Muatan dan medan listrik 15

16. Benda bermuatan
menginduksi distribusi Sisir bermuatan menarik
muatan pd permukaan potongan kertas
isolator Modul 1 Muatan dan medan listrik 16

17. Bola logam netral
diinduksi oleh
muatan negatif
induksi adalah
peristiwa pemi-
sahan muatan +
dan – suatu benda
karena pengaruh
benda bermuatan
Modul 1 Muatan dan medan listrik 17

18. Dua bola logam
netral bersen-
tuhan diinduksi
oleh benda
bermuatan
negatif.
Modul 1 Muatan dan medan listrik 18

19. Elektroskop
diinduksi oleh
benda
bermuatan
negatif.
Modul 1 Muatan dan medan listrik 19

20. Sentuhan pada
elektroskop
menjadikannya
netral
Modul 1 Muatan dan medan listrik 20

21. Modul 1 Muatan dan medan listrik 21

22. Hukum Coulomb
• Gaya Listrik
Benda-benda bermuatan berinteraksi satu
sama lain dengan interaksi gaya pada suatu
jarak. Jadi besar gaya interaksinya
tergantung pada jarak masing-masing
benda. Jika jarak semakin jauh tentu
interaksinya semakin kecil.
Modul 1 Muatan dan medan listrik 22

23. Gaya antar partikel bermuatan
dinyatakan dalam Hukum Coulomb
Arah gaya selalu sepanjang garis yang
menghubungkan kedua muatan 23
Modul 1 Muatan dan medan listrik

24. • Untuk benda bermuatan listrik umumnya
FC >> FG (FG : gaya gravitasi )
• FG sangat <<, karena massa muatan listrik ini
sangat kecil.
Modul 1 Muatan dan medan listrik 24

25. Medan Listrik
Gaya listrik seperti halnya gaya gravitasi
bekerja pada jarak tertentu ketika kedua
benda tidak saling bersentuhan.
Untuk membantu memahami konsep ini
dikembangkan oleh Michael Faraday ide
adanya medan listrik.
Modul 1 Muatan dan medan listrik 25

26. Gaya gravitasi dan gaya listrik menyebabkan planet
maupun elektron beredar mengelilingi bumi dan inti
atom Interaksi dengan medan gravitasi dan
medan listrik
Modul 1 Muatan dan medan listrik 26

27. Garis-garis
medan listrik di
sekitar partikel
bermuatan
Modul 1 Muatan dan medan listrik 27

28. Garis-garis medan
listrik muatan tak
sejenis
Garis-garis medan
listrik muatan
sejenis
Modul 1 Muatan dan medan listrik 28

29. Modul 1 Muatan dan medan listrik 29

30. Medan listrik keluar
dari setiap muatan +
dan menyebar ke
seluruh ruang.
Muatan kedua di letakkan di dekat muatan
pertama, ia akan merasakan gaya yang
disebabkan oleh adanya medan listrik
ditempat ia berada. Medan listrik pada titik
tersebut berinteraksi dengan muatan kedua
untuk menghasilkan gaya.
Modul 1 Muatan dan medan listrik 30

31. Besarnya medan listrik disuatu titik
didefinisikan sebagai besarnya gaya (F) yang
diberikan pada muatan uji positif kecil pada
titik tersebut dibagi besar muatan uji (q)
Modul 1 Muatan dan medan listrik 31

32. Medan listrik oleh muatan titik
Besar dan arah medan listrik disekitar
muatan titik (+) sebesar Q pada jarak r
ditunjukkan
Modul 1 Muatan dan medan listrik 32

33. Hukum Gauss
Jumlah total fluks listrik diluar permukaan
tertutup sama dengan muatan yang
dilingkupinya dibagi permitivitas.
Modul 1 Muatan dan medan listrik 33

34. Fluks listrik yang menembus luasan
didefinisikan sebagai medan listrik dikalikan
dengan luas permukaan yang diproyeksikan
pada bidang yang tegak lurus dengan
medan.
Hukum Gauss adalah hukum yang umum
diterapkan pada permukaan tertutup.
Modul 1 Muatan dan medan listrik 34

35. Medan listrik pada bola penghantar
Medan listrik dari suatu bola penghantar
dengan muatan Q dapat ditentukan dengan
menggunakan Hukum Gauss.
Digambarkan permukaan Gauss dalam bentuk
bola dengan jari-jari r > R, medan listrik pada di
setiap titik pada permukaan besarnya sama.
Fluks listrik menyatakan besarnya medan listrk
dikalikan luas permukaan bola.
Modul 1 Muatan dan medan listrik 35

36. Untuk r > R, bola
penghantar
dianggap muatan
titik
Modul 1 Muatan dan medan listrik 36

37. Mencari medan listrik dalam bola bermuatan
Modul 1 Muatan dan medan listrik 37

38. Medan listrik pada bola muatan uniform
Dengan hukum Gaus diperoleh
Pada r ≥ R , dianggap muatan titik
Pada r < R permukaan Gauss mencakup q<< Qtotal,
maka Edalam < Eluar. Modul 1 Muatan dan medan listrik 38

39. Aplikasi Hukum Gauss
Modul 1 Muatan dan medan listrik 39

40. Arah medan listrik pada berbagai geometri
Modul 1 Muatan dan medan listrik 40

41. Medan listrik di dekat 2 muatan listrik
E di suatu titik didekat 2 benda bermuatan besar
dan arahnya sesuai dengan jumlahan vektor E
yang ditimbulkan oleh masing-masing muatan
Modul 1 Muatan dan medan listrik 41

42. Medan listrik diuraikan berdasarkan komponen
sumbu x dan y (dalam 2D)
Modul 1 Muatan dan medan listrik 42

43. Besarnya E oleh 2
buah muatan tersebut
dijumlahkan secara
vektor
Besarnya E
denyatakan dengan
resultan EX dan EY
Arah medan total
dinyatakan dalam θ
Modul 1 Muatan dan medan listrik 43

44. Contoh
• Hitung besar dan arah medan listrik pada titik
P terletak 30 cm di sebelah kanan muatan titik
Q = - 3 x 10-6 C ?
E
P
Q
R = 30 cm
Modul 1 Muatan dan medan listrik 44

45. • Dua muatan titik dipisahkan oleh jarak 10 cm.
Yang satu memiliki muatan -25 µC dan yang
lainnya + 50 µC.
a) Bagaimana arah dan besar medan lisik
pada titik P yang terletak diantara keduanya
yaitu 2 cm dari muatan negatif?
b) Jika sebuah elektron diletakkan dalam
keadaan diam pada P, berapa percepatannya
( arah dan besar) pada saat awal?
Modul 1 Muatan dan medan listrik 45

46. Dipol Listrik
Dua muatan listrik yang sama besar (q)
berlainan tanda yang terpisah sejauh d
dikenal dengan dipol listrik (p)
Modul 1 Muatan dan medan listrik 46

47. Medan listrik disekitar
dipol listrik (p) Garis-garis medan
listrik
Modul 1 Muatan dan medan listrik 47

48. Gerak partikel bermuatan q dalam medan listrik E
Partikel bermuatan q , massa m
dalam medan listrik E.
Gaya listrik pada muatan besarnya
F = qE = ma
Jika tidak ada gaya lain yang bekerja ,
gaya tersebut membuat benda
bergerak sesuai Hukum Newton II
a = qE / m
Modul 1 Muatan dan medan listrik 48

49. Pembelokan gerak partikel dalam medan
listrik
Modul 1 Muatan dan medan listrik 49

50. Tabung sinar Katoda
Modul 1 Muatan dan medan listrik 50

51. Modul 1 Muatan dan medan listrik 51

52. Medan listrik pada jarak r disekitar kawat
panjang tak hingga bermuatan positif
dengan jumlah muatan persatuan panjang λ
Modul 1 Muatan dan medan listrik 52

53. E1 dan E3 = 0 (dalam konduktor
Modul 1 Muatan dan medan listrik 53

54. 54
Modul 1 Muatan dan medan listrik