Tugas Dewi Listrik magnet

PENYELESAIAN MASALAH YANG MELIBATKAN HUKUM COULOMB DAN VEKTOR

Disusun oleh :

                                 Nama                                 : Dewi Utami 

                                         Nim                                    : 2010 122 129

                                         Kelas                                 : 5.C

                                         Mata Kuliah                     : Listrik magnet

                                         Program Studi                  : Pendidikan Fisika

                                         Dosen Pengasuh               : M. Riduan Ariyanto, S.Pd

UNIVERSITAS PGRI PALEMBANG

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

TAHUN AKADEMIK 2012-2013

PENYELESAIAN MASALAH YANG MELIBATKAN HUKUM COULOMB DAN VEKTOR

HUKUM COULOMB

Hukum coulomb ditemukan oleh fisikawan prancis Charles Coulomb (1736 – 1806). Pada tahun 1785, Charles Coulomb menyelidiki hubungan antar besar muatan dan jarak antara muatan dengan besar gaya listrik yang dihasilkan.

Hukum Coulomb berbunyi:

Besarnya gaya antara muatan q₁ dan muatan q_2, yang dipisahkan oleh jarak d, adalah berbanding lurus dengan besarnya kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara muatan-muatan tersebut.

Secara matematis hukum coulomb dinyatakan dalam persamaan:

Penyelesaian Masalah yang Melibatkan Hukum Coulomb dan Vektor

Gaya listrik antara partikel-partikel yang bermuatan dalam keadaan diam (kadang-kadang disebut sebagai gaya elektrostatik atau gaya Coulomb) merupakan, seperti halnya semua gaya, Vektor: gaya ini memiliki besar dan arah. Ketika beberapa gaya bekerja pada sebuah benda (sebut F_1,F_2, dan seterusnya) gaya total F_net pada benda merupakan jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja padanya:

F_net = F₁ + F₂ + ^{. . .}

Jika diketahui dua vektor gaya, F₁ dan F₂, yang bekerja pada sebuah benda, keduanya dapat ditambahkan dengan menggunakan metode pangkal ke ujung atau dengan metode jajaran genjang. Kedua metode ini berguna untuk memahami suatu soal (untuk mendapatkan gambaran-gambaran mengenai apa yang terjadi), tetapi untuk menghitung arah dan besar jumlah resultan, akan lebih tepat jika digunakan metode penambahan komponen.

Komponen – komponen dari gaya F₁ dan F₂ yang diuraikan menjadi komponen sepanjang sumbu x dan y.

                                                

Kita jumlahkan komponen – komponen x dan y secara terpisah untuk mendapatkan komponen gaya resultan F, yaitu :

Besar F adalah:

Arah F ditentukan oleh sudut  yang dibuat F terhadap sumbu x, yang dinyatakan dengan:

Ketika menangani beberapa muatan, sering kali akan sangat menolong jika digunakan indeks pada setiap gaya yang terlibat. Indeks pertama menyatakan partikel di mana gaya bekerja; yang kedua menyatakan partikel yang memberikan gaya. Sebagai contoh, jika kita memiliki tiga muatan, F berarti gaya yang diberikan pada partikel 3 oleh partikel 1.

Sebagaimana pada semua penyelesaian masalah, penggambaran diagram sangat penting, terutama diagram benda-bebas untuk setiap benda yang menunjukkan semua gaya yang bekerja pada benda tersebut. Dalam menerapkan hukum coulomb, kita biasanya berhadapan dengan besar muatan saja (dengan mengabaikan tanda minus) untuk mendapatkan besar setiap gaya. Kemudian tentukan arah gaya secara fisik (muatan yang sama tolak – menolak, yang tidak saman tarik menarik), dan gambarkan gaya pada diagram. Akhirnya jumlahkan gaya – gaya tersebut pada satu benda sebagai vektor.

Contoh soal:

         0,30m         0,20m

                     +                               

 

          Tiga muatan pada satu garis. Tiga partikel bermuatan disusun dalam satu garis. Hitung gaya elektrostatik total pada partikel 3 (muatan  yang disebabkan oleh dua muatan yang lain.

Penyelesaian : Gaya total pada partikel 3 akan merupakan jumlah vektor gaya F₃₁ yang diberikan oleh partikel 1 dan gaya F₃₂ yang diberikan oleh partikel 2 : . Besar kedua gaya ini adalah

Karena kita menghitung besar gaya – gaya ini, kita hilangkan tanda – tanda muatan tersebut ; tetapi kita harus menyadari keberadaannya untuk menentukan arah setiap gaya. Tentukan garis yang menghubungkan partikel – partikel tersebut sebagai sumbu x, dan arah ke kanan positif. Kemudian, karena F₃₁ merupakan gaya tolak sedangkan F₃₂ adalah gaya tarik, F₃₁ menunjuk ke arah x positif dan F₃₂ menunjuk arah x negatif. Gaya total pada partikel 3 adalah

Besar gaya total adalah 1,5N, dan menunjuk ke kiri.