Mata kuliah fisika dasar II membahas tentang listrik statis, yaitu interaksi antara muatan-muatan listrik yang diam. Dokumen ini menjelaskan struktur atom dan materi, hukum-hukum dasar listrik statis seperti hukum Coulomb dan kekekalan muatan, serta konsep medan listrik dan garis medan. Contoh perhitungan gaya dan medan listrik antara beberapa muatan titik juga diberikan.

1. MATA KULIAH FISIKA DASAR II

2. LISTRIK STATIS
 LISTRIK STATIS…?
 LISTRIK STATIS (ELEKTROSTATIK) =>
INTERAKSI DI ANTARA MUATAN-MUATAN
LISTRIK YANG DIAM (HAMPIR DIAM)
 MUATAN LISTRIK….?
 MUATAN LISTRIK ADALAH SUATU SIFAT YANG
DIMILIKI SUATU PARTIKEL. (Suatu sifat dasar
partikel yang membentuk materi)

3. STRUKTUR MATERI
 Struktur atom : proton (positif) & neutron (netral)
berada dalam inti dan elektron (negatif) mengelilingi
inti
 Elektron dipertahankan oleh gaya tarik listrik inti
 Proton dan neutron dipertahankan oleh sebuah
interaksi tarikan yang disebut gaya inti/gaya nuklir
yang sekaligus mengatasi gaya tolak oleh proton-
proton.

4.  Massa Proton (Mp) = 1,672 x 10-27 kg
 Massa Neutron (Mn) = 1,674 x 10-27 kg
 Massa Elektron (Me) = 9,1 x 10-31 kg
 Jumlah proton dan elektron dalam sebuah atom
netral membentuk sebuah nomor atorm (Z)
 Unsur yang kehilangan satu atau lebih elektron
akan kelebihan proton dan bermuatan positif (ion
positif)
 Unsur yang mendapatkan satu atau lebih elektron
akan kelebihan elektron dan bermuatan negatif (ion
negatif)
 Proses kehilangan dan memperoleh elektron
dinamakan ionisasi

5. MUATAN DISKRIT (TERKUANTISASI)
 Muatan elektron (-e) = muatan proton (+e)
 e disebut satuan dasar/alami muatan
 e = 1,60 x 10-19 C
 Setiap jumlah muatan yang dapat diamati adalah
selalu merupakan kelipatan bilangan bulat dari e
 Q = N.e
 Q = (sejumlah) muatan
 N = (kelipatan) bilangan bulat
 e = satuan dasar muatan

6. HUKUM KEKEKALAN MUATAN
(PRINCIPLE OF CONSERVATION OF CHARGE)
 Jumlah aljabar dari semua muatan listrik dalam
sistem tertutup adalah konstan
 Ketika benda-benda saling bergesekan
(digosokkan), elektron berpindah dari satu benda
ke benda yang lain.
 Muatan tidak diciptakan atau dimusnahkan, tetapi
hanya dapat dipindahkan

7. KONDUKTOR DAN ISOLATOR
 Konduktor = material yang memiliki beberapa
elektron bebas (elektron terluar) yang terikat lemah
oleh atom dan elektron (muatan listrik) relatif dapat
bergerak bebas (gaya ikat inti lemah)
 Isolator = material yang seluruh elektronnya terikat
kuat oleh atom dan tidak dapat bergerak bebas
(gaya ikat inti kuat)

8. PRAKTIK SEDERHANA PEMBERIAN
MUATAN MELALUI PROSES KONDUKSI
 GOSOKKAN PLASTIK >< BULU (BATANG
PLASTIK BERMUATAN NEGATIF DAN BULU
BERMUATAN POSITIF)
 GOSOKKAN GELAS >< SUTERA (SUTERA
BERMUATAN NEGATIF DAN BATANG GELAS
BERMUATAN POSITIF)
 Cara pemberian muatan
melalui konduksi
mengharuskan adanya
kontak diantara kedua
material

9. PEMBERIAN MUATAN MELALUI PROSES INDUKSI
 Pemberian muatan sebuah objek melalui cara
induksi tidak memerlukan kontak langsung
terhadap objek yang akan “ di-muati”.

10. HUKUM COULOMB
 Gaya yang dilakukan oleh satu muatan titik pada
muatan titik lainnya bekerja sepanjang garis yang
menghubungkan kedua muatan tersebut
 Besarnya gaya listrik (Coulomb) di antara dua
muatan titik berbanding lurus dengan hasil kali
muatan-muatan itu dan berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak muatan-muatan itu

11.  F12 = Gaya oleh muatan 1 pada muatan 2; F21 = Gaya oleh
muatan 2 pada muatan 1 (N)
 q1 ; q2 = muatan 1 dan muatan 2 (C)
 r12 = jarak antara muatan 1 dan muatan 2 (m)
 = vektor satuan yang mengarah dari q1 ke q2
 ε0 = Epsilon nol (permitivitas ruang hampa)
 ε0 = 8,854 x 10-12 C2/N.m2
 Jika terdapat lebih dari dua muatan, maka gaya total dari
masing-masing gaya listrik yang berpengaruh terhadap salah
satu muatan merupakan penjumlahan (resultan) vektor dari
berbagai gaya yang ada.
 FTotal = F12 + F21 + …

12. CONTOH
 Diketahui 3 buah muatan masing-masing terletak
pada bidang koordinat seperti pada gambar di
atas. Hitunglah:
 a. Gaya listrik yang dialami (yang ditimbulkan) oleh
interaksi antara muatan 6 nC dan -3 nC pada
koordinat masing-masing!
 b. Gaya listrik pada muatan 5 nC!

13. MEDAN LISTRIK (ELECTRIC FIELD)
 Suatu muatan menghasilkan medan listrik E di
mana saja di dalam ruang, dan medan ini
melakukan gaya pada muatan lain yang berada
pada suatu jarak tertentu ketimbang melakukan
gaya pada muatan itu sendiri.
 Medan listrik dapat dikatakan ada disekitar
wilayah/daerah (medan) objek bermuatan, ketika
objek bermuatan lainnya masuk kedalam daerah
(medan) ini akan bekerja gaya listrik pada objek
tersebut.

14.  Untuk mengetahui secara eksperimental apakah
ada medan listrik di sekitar titik tertentu, kita
menempatkan sebuah benda bermuatan (muatan
uji)(biasanya muatan positif) di titik itu. Jika muatan
uji itu mengalami sebuah gaya listrik, berarti ada
medan listrik di sekitar titik tersebut.
 Medan listrik E merupakan medan yang dihasilkan
oleh (beberapa) muatan eksternal pada sebuah
muatan uji, bukan medan yang dihasilkan oleh
muatan uji itu sendiri.
 Keberadaan medan listrik merupakan properti dari
(muatan) sumber.

15.  Medan listrik didefinisikan sebagai gaya listrik yang
dialami oleh sebuah muatan uji q0 di titik itu dibagi
dengan q0. Medan listrik sama dengan gaya listrik per
satuan muatan.
 Vektor E memiliki satuan SI (N/C).
 q1 = muatan sumber; q0 = muatan uji.
 Medan listrik total yang terjadi dari lebih dari dua
muatan merupakan penjumlahan (resultan) vektor dari
medan listrik masing-masing muatan.
 ETotal = E12 + E21 + …

16. GARIS MEDAN LISTRIK
 Pada setiap titik di dekat suatu muatan positif, medan
listrik mengarah secara radial menjauhi muatan, dan
medan listrik disekitar muatan titik negatif mengarah ke
dalam muatan. Dengan kata lain garis medan listrik
mengarah menuju muatan negatif.
 Besarnya garis medan yang menjauhi muatan positif atau
menuju muatan negatif sebanding dengan besarnya
muatan

17. CONTOH
 Diketahui 3 buah muatan masing-masing terletak
pada bidang koordinat seperti pada gambar di
atas. Hitunglah:
 a. medan listrik pada muatan 6 nC oleh -3 nC dan
medan listrik pada muatan -3 nC oleh 6 nC !
 b. medana listrik pada muatan 5 nC oleh sistem!