Hukum Gauss dan Potensial Listrik

Pembukaan

• Selamat datang di channel YouTube Gia Academy.
• Penjelasan tentang fenomena balon dan rambut sebagai aplikasi Hukum Gauss.

Hukum Gauss

• Dikenalkan oleh Carl Friedrich Gauss.
• Berkaitan dengan distribusi muatan listrik dan medan listrik.
• Fluks listrik ( ( \Phi \)) ditentukan oleh:
  • Jumlah garis gaya listrik yang menembus permukaan tertutup.
  • Dihitung dengan:
    • ( \Phi = E imes A imes ext{cos} \theta = \frac{\Sigma Q}{\epsilon_0} \)
  • Dimana:
    • ( E ) = kuat medan listrik (N/C)
    • ( A ) = luas permukaan tertutup (m²)
    • ( \theta ) = sudut antara medan listrik dan garis normal bidang.
    • ( \Sigma Q ) = jumlah muatan (C)
    • ( \epsilon_0 ) = permitivitas udara (8.85 × 10⁻¹² C²/N·m²)

Keadaan Garis Gaya

1. Searah dengan bidang:
   • ( \theta = 90° ) → ( \Phi = 0 )
2. Tegak lurus dengan bidang:
   • ( \theta = 0° ) → ( \Phi = E \times A )
3. Tidak tegak lurus:
   • ( \Phi = E \times A \times ext{cos} \theta )

Energi Potensial Listrik

• Energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan uji di sekitar muatan sumber.
• Dihitung dengan:
  • ( E_p = k \times \frac{Q_1 \times Q_2}{r} )
  • Dimana:
    • ( E_p ) = energi potensial listrik (J)
    • ( k = 9 \times 10^9 \text{ N·m²/C²} )
    • ( Q_1, Q_2 ) = muatan (C)
    • ( r ) = jarak antara muatan (m)
• Potensial Listrik:
  • ( V = \frac{E_p}{Q_2} = k \times \frac{Q_1}{r} )

Hubungan Energi Potensial dan Potensial Listrik

• Energi potensial listrik per satuan muatan.
• Hubungan usaha dengan energi potensial listrik:
  • ( W = \Delta E_p = E_{p2} - E_{p1} )
  • Menjadi:
  • ( W = Q \times (V_2 - V_1) )

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

• Diterapkan pada gerak partikel bermuatan dalam medan listrik:
  • ( EM_1 = EM_2 )
  • ( qV_1 + \frac{1}{2}mv_1^2 = qV_2 + \frac{1}{2}mv_2^2 )

Persamaan-persaingan Listrik Statis

• Gaya Coulomb:
  • ( F = k \times \frac{Q_1 \times Q_2}{r^2} )
• Kuat Medan Listrik:
  • ( E = k \times \frac{Q}{r^2} )
• Energi Potensial Listrik:
  • ( E_p = k \times \frac{Q}{r} )
• Potensial Listrik:
  • ( V = k \times \frac{Q}{r} )

Contoh Soal

Soal 1

• Tentukan fluks listrik pada segitiga sama sisi.

Soal 2

• Menentukan muatan listrik yang dilingkupi permukaan.

Soal 3

• Tentukan potensial listrik di titik pusat persegi panjang.

Soal 4

• Hitung usaha untuk memindahkan muatan.

Soal 5

• Kecepatan akhir elektron dalam beda potensial.

Penutup

• Hukum Gauss dan potensial listrik sangat penting dalam memahami perilaku listrik.
• Tonton video-video terbaru di channel Gia Academy.