Overview
Kuliah ini membahas tentang gaya Coulomb dan listrik statis, termasuk contoh soal perhitungan gaya pada beberapa muatan serta analisis gaya pada dua muatan yang digantung.
Listrik Statis dan Gaya Coulomb
- Listrik statis adalah listrik yang muatannya diam (tidak bergerak).
- Interaksi antara muatan terjadi berupa tolak-menolak jika sejenis, tarik-menarik jika berbeda jenis.
- Gaya antara dua muatan listrik disebut gaya Coulomb, dirumuskan dengan F = K * (Q1 * Q2) / r².
- K adalah konstanta Coulomb (9 x 10⁹ N·m²/C²), Q1 dan Q2 adalah nilai muatan (C), dan r adalah jarak antar muatan (m).
- Satuan muatan listrik adalah Coulomb (C).
Sifat Gaya Coulomb dan Penjumlahan Vektor
- Gaya Coulomb adalah besaran vektor, maka jika ada lebih dari dua muatan perlu penjumlahan vektor.
- Notasi F_12 berarti gaya pada muatan 1 akibat muatan 2.
- Jika ada tiga muatan di sudut segitiga, total gaya pada satu muatan hasil penjumlahan vektor dua gaya yang mempengaruhi.
- Sudut antara gaya di segitiga sama sisi adalah 120°, gunakan hukum kosinus dan penjumlahan vektor.
Contoh Soal - Tiga Muatan pada Segitiga Sama Sisi
- Hitung F_12 dan F_13 dengan memasukkan nilai muatan dalam mikroCoulomb (1 mikroC = 10⁻⁶ C) dan jarak dalam meter.
- Penyelesaian menggunakan rumus gaya Coulomb dan penjumlahan vektor dengan sudut 120°.
- Nilai cos(120°) = -½ digunakan dalam penjumlahan vektor.
- Hasil akhir F1 = 2√3 × 10⁻¹ N atau 0,2√3 N.
Contoh Soal - Dua Muatan Digantung pada Tali
- Dua bola bermuatan positif digantung, membentuk sudut 90° di antara tali.
- Setiap bola bermassa 10 gram (0,01 kg), g=10 m/s².
- Gaya berat (w = m·g) ke bawah, gaya Coulomb ke samping, gaya tegangan tali diurai jadi komponen (T sin α, T cos α).
- Sudut masing-masing tali dengan vertikal adalah 45°.
- Dengan sistem setimbang, gaya Coulomb = T cos 45°, gaya berat = T sin 45°.
- Hitung nilai muatan (Q) dengan meratakan gaya dan substitusi nilai diketahui, hasil Q = 1 mikroCoulomb.
Key Terms & Definitions
- Listrik Statis — Listrik dari muatan-muatan yang tidak bergerak.
- Gaya Coulomb — Gaya tarik/repel antara dua muatan listrik, sebanding dengan hasil kali muatan dan berbanding terbalik kuadrat jarak.
- Vektor — Besaran yang punya nilai dan arah; gaya harus dijumlahkan dengan aturan vektor.
- Konstanta Coulomb (K) — Nilai tetap untuk perhitungan gaya listrik, yaitu 9 × 10⁹ N·m²/C².
- Cosinus Sudut — Digunakan dalam penjumlahan vektor, contoh cos 120° = -½.
Action Items / Next Steps
- Latihan soal halaman 66 & 67 buku Saku Findo (soal latihan 2.1 dan 2.3).
- Pelajari kembali penjumlahan vektor pada gaya (kelas 10).
- Siapkan pertanyaan untuk video berikutnya tentang medan listrik.