HUKUM COULOMB DAN INTENSITAS MEDAN LISTRIK

HUKUM COULOMB

Gaya tarik-menarik dan tolak-menolak suatu muatan listrik besarnya:

1. Sebanding dengan masing-masing besarnya muatan
2. Berbanding terbalik dengan kuadrat jarakkedua muatan.

Dimana:
F = gaya tarik-menarik dan tolak-menolak(N)
q = muatan benda (C)
r = jarak
K = konstanta perbandingan

Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan listrik, seperti elektron,ion,atau proton dalam ruang yang ada di sekitarnya.
  

INTENSITAS MEDAN LISTRIK

Jika kita sedang meninjau suatu muatan dalam kedudukan tetap, misalnya Q1, dan menggerakkan muatan kedua dengan lambat mengelilinginya, kita mendapatkan bahwa dimnapun muatan kedua ini ditempatkan, selalu ada gaya yang bertumpu (beraksi) pada muatan tersebut; dengan kata lain, muatan kedua ini menunjukkan adanya medan gaya.
Sebutlah muatan kedua itu dengan muatan uji Qt gaya yang bertumpu padanya dapat dinyatakan dengan hukum coulomb

Bila kita tulis gaya yang bertumpu pada satu  Intensitas medan listrik harus di ukur dalam satuan newton per coulomb – gaya per satuan muatan. Dengan mendahului besaran dimensi baru, yaitu volt (V), yang sama dengan (J/C) atau newton –meter coulomb (N.m/C), kita akan mengukur intensitas madan listrik dalam listrik dalam satuan praktis volt per meter (V/m). Dengan memakai huruf besar E untuk intensitas medan listrik,kita tulis

MEDAN AKIBAT DISTRIBUSI MUATAN VOLUME MALAR
Jika sekarang kita pandang suatu daerah ruang yang diisi dengan sekali muatan yang jaraknya sangat berdekatan, misalnya seperti ruang antara kisi kontrol dan katoda dalam sebuah pemancar elektron dalam tabung sinar katoda yang bekerja dengan muatan ruang, kita lihat bahwa kita dapat menukar distribusi partikel kecil ini dengan suatu distribusi yang malar (kontinu) yang dinyatakan dengan kerapatan muatan volume (muatan ruang), serupa dengan air yang mempunyai kerapatan 1 g/〖cm〗^3 walaupun sebenarnya air terdiri dari partikel berukuran atom dan molekul. Kita dapat melakukan hal ini hanya jika kita tidak memperdulikan ketakteraturan yang kecil ( atau riak) dalam medan ketika kita bergerak dari satu elektron ke elektron lainnya, atau kita tidak meninjau bahwa massa air sebenarnya bertambah dengan langkah kecil tetapi berhingga bila molekul baru ti tambahkan.
Kita nyatakan kerapatan muatan volume dengan ƿ_v yang memiliki satuan coulomb per meter kubik (C/m^3)
Sejumlah kecil muatan ΔQ dalam volume kecil Δv adalah

Dan kita dapat mendefinisikan ƿ secara matematis dengan mengambil limit dari

Muatan total dalam volume berhingga didapatkan dengan melakukan integrasi ke seluruh volume tersebut

 




gambar muatan total di dalam tabung lingkaran di dapat dengan menghitung

MEDAN MUATAN GARIS
Sekarang kita tinjau distriusi suatu kerapatan muatan volume yang berbentuk filamen, misalnya berkas yang sangat halus dan tajam dari sebuah tabung sinar katoda atau muatan penghantar (konduktor) yang jari-jarinya sangat kecil. Akan sangat memudahkan kita jika muatan tersebut kita perlakukan sebagai muatan garis dengan kerapatan ƿ1 C/m. Jika kiata ingin mencari intensitas medan E pada tiap titik yang ditimbulkan oleh muatan garis serbasama dengan kerapatan ƿl.




kontribusi pada intensitas medan listrik yang di timbulkan oleh unsur muatanyang terdapat pada jarak z’ dari titik asal. kerapatan muatan liniernya serba sama dan memanjang ke seluruh sumbu z



maka dari penurunan rumusmaka didapat

MEDAN MUATAN BIDANG
Konfugurasi muatan dasar yang lain ialah muatan yang tersebar mareta pada bidang tak berhingga dengan kerapatan serbasama. Distribusi muatan itu biasanya dipakai untuk mendekati distribusi muatan pada konduktor dalam saluran pipih atau kapasitor keping sejajar. Dengan rumus medan pada muatan bidang seperti ini;

 

satu lembar tak berhingga dari muatan bidang xy,semuah titik umum P pada sumbu x, dan demgan ukuran medan garis lebar-differensial digunakan sebagai elemen dalam menentukan medan di P dengan persamaan dE=



GARIS MEDAN DAN SKETSA MEDAN





(a) menunjukkan gambar penampang dari muatan garis dan menyatakan usaha pertama unutk menggambarkan meda-potongan garis di sana-sini digambarkan berbanding lurus dengan besar E dan arahnya menunjukkan arah E. gambar tersebut gagal menunjukkan kesimetrian fluksi, jadi kita harus mencobanya dengan gambar (b) dengan penempatan yang simetris dari potongan garis. kesulitan sekarang timbul, karena garis yang terpanjang harus digambar pada daerah terpadat, dan hal yang serupa ini timbul lagi jika kita memcoba memakai potongan garisyang sama panjang tetapi tebalnya berbanding lurus dengan E. gambar(c) yang di usulkan ialah garis yang lebih pendek untuk menyatakan medan yang lebih kuat ( cenderung mengarah pada kesalahan )dan memakai intensitas warna untuk menyatakan kuat medan (sukar dan mahal).