FISIKA Kelas 12 - Hukum Coulomb & Medan Listrik | GIA Academy

[Musik]

Halo teman-teman selamat datang kembali

di channel YouTube Gia Academy Semoga

teman-teman selalu sehat dan terus

semangat

Pernahkah teman-teman melihat petir

gambar berikut adalah petir yang pernah

terjadi dan berhasil diabadikan dengan

kamera nah teman-teman petir merupakan

salah satu gejala kelistrikan khususnya

listrik statis petir dapat terjadi

karena elektron di bagian bawah awan

tertarik oleh Proton di daratan

teman-teman tentu masih ingat ya Apa

perbedaan Proton dengan elektron Mengapa

keduanya bisa saling tarik-menarik

apakah ada hubungannya dengan konsep

muatan listrik Nah agar pertanyaan tadi

terjawab kita akan membahas materi ini

secara lengkap di video kali ini

jadi di video ini kita akan belajar

tentang hukum Coulomb dan medan listrik

simak terus videonya ya

teman-teman sebelumnya kita sudah

belajar mengenai konsep muatan listrik

muatan listrik ada dua jenis yaitu

muatan listrik positif yang disebut

proton dan muatan listrik negatif yang

disebut elektron 2 muatan yang sejenis

apabila didekatkan akan tolak menolak

sedangkan yang tidak sejenis jika

didekatkan akan tarik menarik sekarang

teman-teman paham ya Mengapa proton dan

elektron saling tarik menarik

interaksi tarik-menarik atau tolak

menolak yang terjadi pada beberapa benda

bermuatan listrik yang saling didekatkan

disebabkan adanya gaya elektrostatik

yang sering disebut dengan gaya coulomb

besarnya gaya elektrostatik Ini pertama

kali diamati oleh Charles augustin

deculom percobaan Kulon ini menggunakan

neraca puntir ia berhasil menyelidiki

hubungan antara gaya elektrostatik

dengan muatan dan jarak masing-masing

benda bermuatan Kulon menyimpulkan bahwa

gaya elektrostatik antara dua muatan

listrik berbanding lurus dengan besar

masing-masing muatan dan berbanding

terbalik dengan kuadrat jarak antara

kedua muatan kesimpulan kolom inilah

yang akhirnya dikenal dengan hukum

Coulomb

hukum Coulomb secara matematis dapat

dituliskan f = k dikali Q1 dikali Q2

dibagi dengan r kuadrat k =

1/4 PF silon 0 sehingga f sama juga

dengan

1/4 pfclon 0 dikali Q1 dikali Q2 dibagi

dengan r kuadrat dengan F gaya coulomb

satuannya neutron k konstanta kolom

nilainya 9 * 10 ^ 9 Newton meter kuadrat

per kolom kuadrat Q1 dan Q2 muatan benda

satuannya kulot R jarak kedua muatan

satuannya meter dan epilog nol

permitivitas listrik dalam ruang hampa

nilainya

8,85 dikali 10 pangkat negatif 12 kolom

kuadrat per Newton meter kuadrat

jika ruang antar muatan bukan ruang

hampa tetapi medium lain maka nilai

permitivitasnya menjadi lebih besar dan

dinyatakan dengan epsilon lebih besar

dari epsilon 0 atau epsilon sama dengan

epsilon R dikali epsilon 0 epsilon

permitivitas listrik dalam medium

epsilon 0 permitivitas listrik dalam

ruang hampa epsilon R konstanta

dielektrik atau permitivitas relatif

besar gaya Coulomb pada medium yang

bukan udara dinyatakan dengan persamaan

FR = k dikali Q1 dikali Q2 dibagi dengan

epsilon R * r² dengan FR gaya coulomb

dalam medium satuannya Newton

gaya coulomb merupakan besaran vektor

sehingga apabila ada beberapa muatan

listrik dalam satu ruangan maka resultan

gaya coulomb dapat dijumlahkan secara

vektor di video ini kita akan membahas

besar dan arah gaya Coulomb pada

beberapa susunan muatan

pertama kita lihat terlebih dahulu gaya

Coulomb pada dua muatan sejenis dan

tidak sejenis pada dua muatan sejenis

misalnya muatan positif Q1 yang terpisah

sejauh R dengan muatan positif Q2 maka

gaya kolom yang terjadi adalah F12 dan

f21 F12 adalah gaya Coulomb pada muatan

Q1 akibat muatan Q2 dan f21 adalah gaya

Coulomb pada muatan Q2 akibat muatan Q1

karena muatan Q2 menolak muatan Q1 maka

muatan Q1 mendapat gaya tolakan sebesar

F12 ke kiri muatan Q1 juga menolak

muatan Q2 sehingga f21 arahnya ke kanan

kedua muatan saling tolak menolak

sedangkan pada dua muatan tidak sejenis

contohnya buatan negatif Q1 dan muatan

positif Q2 yang terpisah sejauh R F12

arahnya ke kanan karena muatan Q2

menarik muatan Q1 dan f21 arahnya ke

kiri karena muatan Q1 menarik muatan Q2

kedua muatan saling tarik menarik Konsep

ini perlu teman-teman pahami Ya karena

sangat penting untuk menentukan gaya

coulomb akibat interaksi lebih dari dua

muatan berdasarkan hukum Coulomb besar

F12 sama dengan f21 sama juga dengan K

dikali Q1 dikali Q2 dibagi dengan r

kuadrat

selanjutnya kita lihat besar dan arah

gaya Coulomb pada tiga muatan listrik

tidak sejenis yang terletak segaris

muatan positif Q1 terletak pada titik a

dan muatan negatif Q2 terletak pada

titik B pada titik c yang berada

diantara keduanya diletakkan muatan

positif q3 dengan jarak R1 dari muatan

Q1 dan R2 dari muatan Q2 maka untuk

menentukan besar dan arah gaya coulomb

yang terjadi pada muatan q3 yaitu F3

kita Gambarkan gaya Coulomb f31 dan f32

karena muatan Q1 menolak muatan q3 maka

f31 arahnya ke kanan f32 arahnya juga ke

kanan karena muatan Q2 menarik muatan q3

F3 satu searah dengan f32 sehingga besar

F3 =

f31 + f32 sama juga dengan kaki tiga

q1/r 1 kuadrat ditambah kaki tiga

q2/r2² dengan cara yang sama kita juga

dapat menentukan besar dan arah gaya

Coulomb pada tiga muatan listrik sejenis

yang terletak segaris

nah Bagaimana cara menentukan besar dan

arah gaya Coulomb pada tiga muatan tidak

sejenis yang terletak pada titik sudut

segitiga sama juga dengan tiga muatan

yang terletak segaris terlebih dahulu

kita lukiskan gaya-gaya kolom yang

bekerja pada muatan yang akan kita

tentukan nilai gaya coulombnya 3 muatan

tidak sejenis tersusun seperti berikut

kita akan menentukan nilai F3 gaya

coulomb yang terjadi pada muatan q3 F3

merupakan resultan dari f31 dan f32

f31 arahnya menjauhi muatan Q1 karena

muatan q3 sejenis dengan Q1

f32 arahnya menuju muatan Q2 karena

muatan q3 tidak sejenis dengan Q2

f31 dan f32 membentuk sudut sebesar Alfa

sehingga F3 = akar dari f31 kuadrat

ditambah

f32² + 2 kali f31 kali f320

terakhir cara menentukan besar dan arah

gaya Coulomb pada empat muatan tidak

sejenis yang terletak pada titik sudut

persegi kita akan menentukan besar dan

arah gaya Coulomb pada muatan Q1 yaitu

F1 terlebih dahulu kita Uraikan semua

gaya coulomb yang bekerja pada muatan Q1

diantaranya pertama

F12 = kaki 1

q2/r² arahnya menjauhi muatan Q2 kedua

f13 =

kq1 q3/r

√2 dikuadratkan arahnya mendekati muatan

q3 ketiga

f14 = kaki 1 q4 per r kuadrat arahnya

menjauhi muatan q4 selanjutnya kita

tentukan resultan dari F12 dan f14 yaitu

f24 arahnya menjauhi muatan Q1

f24 = akar dari

F12 kuadrat ditambah

f14²

f13 segaris dengan f24 namun berlawanan

arah sehingga diperoleh F1 =

f13 dikurang f24 sampai di sini

teman-teman paham ya

berikutnya kita akan membahas mengenai

medan listrik medan listrik adalah

daerah di sekitar muatan listrik yang

masih dipengaruhi oleh gaya listrik dari

muatan tersebut medan listrik

digambarkan dengan garis-garis gaya

listrik dengan arah keluar dari muatan

positif menuju muatan negatif Nah

teman-teman untuk mengetahui ukuran

seberapa kuat suatu medan listrik kita

mengenal istilah kuat medan listrik

white medan listrik sering juga disebut

intensitas medan listrik untuk

mengetahui besarnya kuat medan listrik

yang dihasilkan oleh sebuah muatan

sumber kita harus meletakkan muatan uji

di sekitar muatan sumber tersebut muatan

uji menghasilkan medan listrik yang jauh

lebih kecil daripada muatan sumber yang

akan dihitung kuat Medannya muatan uji

yang digunakan selalu bermuatan positif

besarnya kuat medan listrik yang

dihasilkan oleh muatan sumber

didefinisikan sebagai hasil bagi antara

gaya coulomb yang bekerja pada muatan

uji dengan besar muatan uji

secara matematis kuat medan listrik

dapat dihitung dengan persamaan e = f

/ Q2 sama juga dengan K dikali Q1 dibagi

r kuadrat dengan e kuat medan listrik

satuannya Newton per kolom F gaya

coulomb yang bekerja pada muatan uji

satuannya Newton k konstanta kolom

nilainya 9 kali 10 pangkat 9 Newton

meter kuadrat per kolom kuadrat Q1

muatan sumber Q2 muatan uji keduanya

dalam satuan kolom dan R jarak muatan

uji dengan muatan sumber satuannya meter

untuk menentukan besar kuat medan

listrik di suatu titik maka titik selalu

dianggap bermuatan positif kita misalkan

titik yang akan kita hitung kuat medan

listriknya adalah titik c jika titik c

terletak diantara dua muatan tidak

sejenis misalnya muatan positif Q1 dan

muatan negatif Q2 maka titik c

dipengaruhi oleh dua medan listrik yaitu

medan listrik E1 akibat muatan positif

Q1 dan medan listrik E2 akibat muatan

negatif Q2 S1 arahnya ke kanan karena

menjauhi muatan positif Q1 dan e2

arahnya juga ke kanan karena menuju

muatan negatif Q2 S1 searah dengan E2

sehingga diperoleh kuat medan listrik

total pada titik c adalah

1 ditambah E2 sama juga dengan

kq1/r 1 kuadrat ditambah k q

2/r2² dengan R1 Jarak titik c dari

muatan Q1 dan R2 Jarak titik c dari

muatan Q2 selanjutnya jika titik c

terletak di antara dua muatan sejenis

titik c juga dipengaruhi oleh dua medan

listrik hanya saja arah keduanya

berlawanan E1 arahnya ke kanan karena

menjauhi muatan positif Q1 sedangkan E2

arahnya ke kiri karena menjauhi muatan

positif Q2 sehingga kuat medan listrik

total pada titik c adalah EC = E1 - E2

terakhir jika titik c terletak pada

salah satu titik sudut segitiga titik c

yang bermuatan positif juga dipengaruhi

oleh medan listrik E1 dan medan listrik

E2 medan listrik E1 menjauhi muatan

positif Q1 dan medan listrik E2 menuju

muatan negatif Q2 keduanya membentuk

sudut sebesar Alfa sehingga kuat medan

listrik total di titik c adalah EC =

√ dari e1² + e2² + 2 * E1 kali E2 cos

Alfa sampai di sini teman-teman bisa

paham ya

agar teman-teman semakin paham Mari kita

selesaikan contoh soal berikut

soal pertama diketahui muatan Q1 =

-9 mikro Coulomb dan muatan Q2 = + 6

mikro Coulomb keduanya kita konversi ke

satuan kolom jarak R = 3 m dan k = 9

kali 10 pangkat 9 Newton meter kuadrat

per kolom kuadrat kita diminta

menentukan besar gaya coulomb yang

dialami kedua muatan kita dapat

menyelesaikan soal ini dengan

menggunakan hukum Coulomb f = k Q1

q2/r² ingat untuk menyelesaikan

perhitungan ya kita tidak perlu

memasukkan tanda muatan kita masukkan

semua nilainya F = 9 kali 10 pangkat 9

dikali 9 kali 10 pangkat negatif 6

dikali 6 kali 10 pangkat negatif 6

dibagi dengan tiga kuadrat kita lakukan

perhitungan hingga diperoleh F =

54 kali 10 pangkat negatif 3 sama juga

dengan

0,054 n jadi jawabannya B

soal kedua diketahui dua muatan a dan b

sejenis dan tolak menolak dengan gaya

sebesar F kita diminta menentukan besar

gaya coulomb setelah muatan a diperbesar

dua kali semula muatan B diperbesar 3

kali semula dan jarak keduanya

diperbesar dua kali semula untuk

memudahkan kita dalam menghitungnya kita

gunakan Perbandingan gaya coulomb akhir

dengan gaya coulomb mula-mula F aksen

per F = kaki aksen qb aksen per R aksen

kuadrat dibagi dengan kaki aqb per r

kuadrat k bisa kita coret sehingga F

aksen per F menjadi

qa'/qa * qb aksen per q b * r/ r aksen

dikuadratkan kita masukkan nilainya lalu

kita Sederhanakan kita peroleh besar

gaya coulomb akhir setelah muatan dan

jaraknya diubah adalah

3/2 kali gaya coulomb mula-mula jadi

jawaban yang benar adalah B

soal selanjutnya dua buah muatan listrik

a dan b masing-masing positif 4 mikro

Coulomb dan positif 9 mikro coulomb

berada pada jarak 20 cm diantara kedua

muatan itu diletakkan muatan c yang

besarnya positif 5 mikro Coulomb kita

diminta menentukan letak muatan C agar

muatan c tidak mengalami gaya coulomb

untuk memudahkan kita dalam

menyelesaikan soal ini kita lukiskan

susunan ketiga muatan kita Misalkan

jarak muatan C dari muatan a adalah X

dan jarak muatan C dari muatan b adalah

20 kurang X selanjutnya kita lukiskan

gaya-gaya kolom yang bekerja pada muatan

C yaitu

fca dan FCB fca arahnya ke kanan karena

muatan C ditolak muatan a FCB

arahnya ke kiri karena muatan C juga

ditolak muatan B karena fca berlawanan

arah dengan FCB maka FC =

fca - FCB FC = 0 sehingga

kqc

qb/rcb² =

kqc q a per r ca² k dan QC bisa kita

coret kita peroleh persamaan

rca per rcb dikuadratkan =

qa/qb kita masukkan nilainya kita

peroleh x = 8 cm dan 20 kurang x = 12 cm

ini berarti muatan C terletak 8 cm dari

muatan A atau 12 cm dari muatan B

jawabannya B

soal keempat diberikan susunan tiga

muatan Q1 Q2 dan q3 yang berada pada

ujung-ujung segitiga siku-siku ABC

seperti pada gambar panjang AB = BC = 30

cm kita diminta menentukan resultan gaya

Coulomb pada muatan Q1 terlebih dahulu

kita lukiskan gaya-gaya Kolom pada

muatan Q1 akibat muatan Q2 dan q3 F12

menjauhi muatan Q2 dan f13 menjauhi

muatan q3 Kita tentukan besar

masing-masingnya menggunakan hukum

Coulomb kita peroleh F12 = 3 Newton dan

f13 = 4 n selanjutnya untuk menentukan

resultan gaya Coulomb pada muatan Q1

kita gunakan persamaan F1 = akar dari

F12 kuadrat ditambah

f13 kuadrat ditambah

2f12 f13 cos Alfa Alfa = 90° sehingga

cos Alfa = 0 maka F1 =

√ dari

f12² + f13 kuadrat kita masukkan

nilainya kita peroleh f1 = 5 n jadi

jawaban yang benar adalah B

soal terakhir dua muatan listrik

terpisah seperti pada gambar titik C

berada diantara kedua muatan berjarak 10

cm dari a jika qa = 3 mikro Coulomb dan

qb =

-4 mikro Coulomb kita diminta menentukan

besar kuat medan listrik di titik c

karena pengaruh muatan A dan muatan B

terlebih dahulu kita tentukan arah kedua

medan listrik yang bekerja pada titik c

medan listrik akibat muatan a yaitu ea

arahnya menjauhi muatan a yang merupakan

muatan positif sedangkan medan listrik

akibat muatan B yaitu EB arahnya menuju

muatan B yang merupakan muatan negatif

karena Ea Dan EB searah maka kuat medan

listrik

total pada titik c yaitu EC = ea

ditambah EB kita gunakan persamaan kuat

medan listrik kita masukkan nilainya dan

kita lakukan perhitungan kita peroleh

kuat medan listrik total pada titik c

sebesar 36 dikali 10 pangkat 5

n/cm Jawabannya d

Oke teman-teman demikianlah pembahasan

kita tentang hukum Coulomb dan medan

listrik Jangan lupa tonton terus

video-video terbaru di channel kita ya

sampai jumpa di video berikutnya

[Musik]