Tugas Fisika Dasar Medan Magnet Dan Listrik.docx

TUGAS FISIKA DASAR MEDAN MAGNET DAN LISTRIK

Medan magnet Medan magnet, dalam ilmu fisika, adalah suatu medan yang dibentuk dengan menggerakan muatan listrik (arus listrik) yang menyebabkan munculnya gaya di muatan listrik yang bergerak lainnya.      



Medan magnet terbentuk karena adanya muatan yang bergerak atau adanya arus listrik pada penghantar bertegangan. Gaya yang di terima muatan selalu tegak lurus dari kecepatan muatan dan medan magnet Usaha terhadap muatan bergerak selalu bernilai = 0, tidak ada transfer energi Medan magnet arah dan besarnya tidak dipengaruhi oleh benda sekitarnya Medan magnet yang disebabkan arus I membuat lintasan tertutup tanpa peduli media apa yang dilalui Besar Kuat Medan Magnet ( KMM ) di suatu titik berbanding lurus dengan besar arus listrik atau kemagnetan benda serta berbanding terbalik dengan jarak dari sumber ke titik tersebut. Medan magnet juga dibangkitkan oleh benda ( besi atau baja ) yang bersifat magnet.

Pola garis-garis lengkung yang terbentuk ini merupakan pola garis-garis medan magnetik yang disebut garis gaya magnetik. Nah, ruang di sekitar magnet yang mengalami gaya magnetik dinamakan medan magnetik. Medan magnet adalah daerah di sekitar magnet yang menyebabkan sebuah muatan yang bergerak di sekitarnya mengalami suatu gaya. Medan magnet tidak dapat dilihat, namun dapat dijelaskan dengan mengamati pengaruh magnet pada benda lain, misalnya pada serbuk besi

Dengan mengamati garis gaya magnetik pada gambar diatas dapat kita simpulkan sebagai berikut. 1. Garis-garis gaya magnetik selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet.

2. Garis-garis gaya magnetik tidak pernah saling berpotongan dengan garis-garis gaya magnetik lain yang berasal dari magnet yang sama. 3. Daerah yang garis-garis gaya magnetiknya rapat menunjukkan medan magnetik yang kuat, sedangkan daerah yang garis-garis gaya magnetiknya kurang rapat menunjukkan medan magnetik yang lemah. Dari gambar diatas kita dapat melihat bahwa medan magnetik paling kuat terdapat di kutub-kutub magnet. Beberapa contoh garis gaya magnet dengan arahnya ditunjukkan pada gambar berikut.

Arah Garis Gaya Medan Magnet Medan Magnet di Sekitar Kawat Berarus Listrik Untuk mengetahui medan magnet disekitar arus listrik dapat dilakukan percobaan sebagai berikut.

1. Dekatkan kompas pada kawat yang belum dihubungkan dengan baterai. Apakah kedudukan jarum kompas tersebut berubah? Perhatikan gambar (a). 2. Hubungkan kawat tembaga dengan baterai, kemudian dekatkan dengan kompas. Apakah kedudukan jarum kompas berubah? Ke arah manakah jarum kompas menyimpang? Perhatikan gambar (b). 3. Ubahlah arah arus listrik yang mengalir dengan mengubah kedudukan kutub baterai, kemudian dekatkan dengan kompas. Apakah kedudukan jarum kompas berubah? Ke arah manakah jarum kompas menyimpang? Perhatikan gambar (c). Dari Percobaan diatas kita dapat mengamati bahwa medan magnetik di sekitar kawat yang dialiri arus listrik dapat memengaruhi kedudukan jarum kompas. Ketika arah arus listrik diubah dengan mengubah kedudukan kutub baterai, maka arah penyimpangan jarum kompas pun turut berubah sehingga :

1. Arah garis gaya magnetik tergantung pada arah arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar. 2. Medan magnetik terdapat di sekitar kawat penghantar yang dialiri arus listrik. Di sekitar kawat penghantar berarus listrik terdapat medan magnet yang diselidiki oleh Hans Christian Oersted. Arah medan magnetik dari sebuah kawat yang dialiri arus listrik dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan Oersted, seperti yang diperlihatkan pada gambar dibawah. Arah arus listrik ditunjukkan dengan ibu jari dan garis gaya magnetik ditunjukkan dengan keempat jari tangan.

Hukum Tangan Kanan Medan magnetik yang dihasilkan oleh sebuah kawat penghantar sangatlah lemah, untuk menghasilkan medan magnetik yang cukup kuat dapat digunakan kumparan berarus listrik. Kumparan bersifat sebagai magnet yang kuat ini disebut sebagai elektromagnet. Elektromagnet memiliki sifat kemagnetan sementara. Jika arus listrik diputuskan, sifat kemagnetannya segera hilang. Mengapa kumparan berarus listrik dapat menghasilkan medan magnetik yang kuat? Kumparan berarus listrik dapat menghasilkan medan magnetik yang kuat karena setiap lilitan pada kumparan menghasilkan medan magnetik yang akan diperkuat oleh lilitan lainnya. Semakin banyak lilitan suatu kumparan, medan magnetik yang dihasilkannya semakin besar. Pola garis gaya magnetik yang dihasilkan oleh kumparan yang dialiri arus listrik ditunjukkan pada gambar berikut.

Untuk menentukan kutub magnet pada kumparan berarus listrik, digunakan aturan genggaman tangan kanan. Kutub utara ditunjukkan oleh arah ibu jari, arah arus pada kumparan sama dengan arah genggaman keempat jari. Konsep seperti ini disebut kaidah tangan kanan untuk menentukan kutub magnet dari arah arus listrik. hukum Biot-Savart yang secara matematik dapat dinyatakan dalam persamaan :

keterangan : dB = Induksi magnet di titik P (Wb/m2 atau Tesla) I = kuat arus listrik (A) dl = panjang elemen kawat berarus (m) θ = sudut antara arah I dengan garis hubung P ke dl k= = bilangan konstanta = 10-7 Wb A-1m-1 r = jarak dari P ke dl (m) Ilmuwan mengatakan bahwa ruang disekitar kawat berarus listrik berubah menjadi medan magnetik. Arus listrik menimbulkan medan magnetik di sekitar kawat berarus listrik. Induksi magnetik dipusat kawat melingkar

dengan N=banyak lilitan a = jari-jari Induksi magnetic selenoida

-

Di pusat selenoida

-

Di ujung selenoida

dengan L= panjang selenoida Medan magnet pada toroida

keterangan: N = jumlah lilitan a = rata rata jari jari dalamm dan luar totoida (m) I = kuat arus listrik (A) B = induksi magnetic di pusat (wb/m2) Listrik Statis Listrik statis adalah kumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang tetap (statis), ketidakseimbangan muatan listrik di dalam atau permukaan benda. Muatan listrik akan tetap ada sampai benda kehilangan dengan cara sebuah arus listrik melepaskan muatan listrik. Disimpulkan dari hal ini bahwa listrik statis berhubungan dengan gejala kelistrikan yang diam alias tidak mengalir. Listrik statis tidak bisa mengalir dari satu tempat ke tempat lain atau hanya bisa ada sekejap pada suatu tempat, berbeda dengan listrik dinamis. Konsep Dasar Listrik Statis Kejadian seperti kenapa potongan kertas kecil bisa berinteraksi dengan penggaris yang telah digosok-gosok bisa dijelaskan dengan konsep dasar listrik statis (muatan listrik) ini. Karena berbicara mengenai listrik tentu tidak akan lepas dari muatan listrik, listrik statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang ada dalam keadaan statis (diam).

Muatan listrik muncul karena adanya perpindahan elektron dari satu benda ke benda lain. Terdapat 2 muatan listrik yaitu muatan positif dan muatan negatif, dikatakan bermuatan positif apabila proton lebih banyak daripada

jumlah elektron, dan begitupun sebaliknya. Sedangkan benda yang tidak memiliki muatan disebut netral. Benda yang mempunyai muatan yang sejenis akan saling tolak-menolak ketika didekatkan satu sama lain, sebaliknya benda yang mempunyai muatan yang berbeda akan saling tarik-menarik. Interaksi yang terjadi antar muatan listrik bisa dijelaskan dengan Gaya Colum. Medan listrik Medan listrik didefinisikan sebagai ruangan di sekitar benda bermuatan listrik, di mana jika sebuah benda bermuatan listrik berada di dalam ruangan tersebut akan mendapat gaya listrik (gaya Coulomb). Medan listrik termasuk medan vektor, sehingga untuk menyatakan arah medan listrik dinyatakan sama dengan arah gaya yang dialami oleh muatan positif jika berada dalam sembarang tempat di dalam medan tersebut. Arah medan listrik yang ditimbulkan oleh benda bermuatan positif dinyatakan keluar dari benda, sedangkan arah medan listrik yang ditimbulkan oleh benda bermuatan negatif dinyatakan masuk ke benda.       

Medan listrik dapat terbentuk dari muatan diam atau bergerak atau akiat adanya partikel ber -muatan listrik atau penghantar bertegangan Arah Gayanya menghubungkan antara gaya penyebab ke arah penerima gaya, tidak di pengaruhi oleh arah gerak muatan Medan listrik menyebabkan transfer energi antara medan dan muatan Arah geraknya selalu berawal dari muatan positif (+) dan berakhir di muatan negatif (-) atau yang bersifat netral atau nol Medan listrik berawal dari benda yang bertegangan positif dan berakhir pada benda bertegangan negatif atau tegangan nol seperti tanah Medan listrik besar dan arahnya sangat dipengaruhi oleh benda-benda disekitarnya lebih-lebih yang bersifat konduktor Besar Kuat Medan Listrik ( KML ) di suatu titik berbanding lurus dengan besar muatan atau tegangan sumber serta berbanding terbalik dengan jarak dari sumber ke titik tersebut.

Untuk menggambarkan medan listrik digunakan garis-garis gaya listrik.Garisgaris gaya listrik yaitu garis lengkung yang dibayangkan merupakan lintasan yang ditempuh oleh muatan positif yang bergerak dalam medan listrik. Garis gaya listrik tidak mungkin akan berpotongan, sebab garis gaya listrik merupakan garis khayal yang berawal dari benda bermuatan positif dan akan berakhir di benda yang bermuatan negatif. Gambar dibawah menggambarkan garis-garis gaya listrik di sekitar benda bermuatan listrik.

Kuat medan listrik di suatu titik dalam medan listrik didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan listrik di titik itu. Kuat medan listrik dinyatakan dengan lambang E. Untuk menyatakan kuat medan di suatu titik dalam medan listrik perhatikan gambar dibawah, menggambarkan suatu benda bermuatan q yang menimbulkan medan listrik di sekitarnya.

Kita tinjau suatu titik P yang berada pada jarak r dari q. Untuk menentukan kuat medan listrik di titik P, kita letakkan sebuah muatan penguji sebesar q’. Besarnya kuat medan di titik P dapat dituliskan :

di mana : =kuat medan di titik P (Newton/Coulomb) k = Konstanta = 9.109 N m2 C-2 q = muatan listrik penimbul medan (C) r = jarak antara titik P ke muatan q (m) Demikian juga medan listrik termasuk besaran vektor, seperti halnya gaya listrik. Apabila pada suatu titik dipengaruh oleh medan listrik yang ditimbulkan oleh lebih dari satu benda bemuatan, maka kuat medan listrik di tempat itu sama dengan jumlah vektor dari masing-masing kuat medan.



Apabila letak benda berada dalam satu garis lurus, maka kuat medan listrik pada titik C adalah : EC = EA + EB



Jika letak benda tidak dalam satu garis lurus. Maka kuat medan listrik di titik C adalah : EC = EA + EB

di mana sudut yang diapit antara

dan

adalah α

Rumus Listrik Statis Berikut ini rumus-rumus listrik statis beserta uraian penjelasan.

Contoh Listrik Statis Sebetulnya sering kita jumpai contoh listrik statis dalam kehidupan seharihari tetapi mungkin saja tidak kita sadari. Berikut ini contohnya.

1. Saat Anda menyisir rambut, tanpa disadari terkadang rambut akan terbawa berdiri sendiri beriringan dengan gerakan sisir. Hal tersebut terjadi karena ada interaksi muatan antar sisir dengan rambut. 2. Penggaris atau sisir yang digosok-gosok ke rambut atau tangan kering akan menarik potongan kertas kecil. 3. Debu yang tertempel pada layar tv

4. Kain sutra yang digosok-gosok dengan batang kaca. Akan terjadi reaksi tarik-menarik antara dua benda tersebut. Karena elektron dari batang kaca akan berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca akan memiliki muatan positif dan batang kaca akan memiliki muatan negatif 5. Menggosokan balon dengan tangan 6. Penggaris plastik digosok dengan kain woll. Kedua benda tersebut memiliki muatan netral, tetapi saat dua benda tersebut digesekkan maka akan ada perpindahan elektron dari kain woll ke penggaris plastik. Sehingga penggaris plastik memiliki muatan negatif dan kain woll memiliki muatan positif. 7. Ketika Anda mendekatkan tangan ke layar TV yang baru saja dimatikan. Perhatikan bulu atau rambut yang ada di tangan Anda akan berdiri. Listrik Dinamis Listrik dinamis adalah listrik yang berubah-ubah atau bisa bergerak dan sering disebut dengan arus listrik. Arus listrik ini berasal dari aliran elektron yang mengalir terus-menerus dari kutub negatif menuju kutub positif, dari potensial tinggi menuju potensial rendah dari sumber beda potensial (tegangan). Benda dengan muatan listrik positif lebih banyak mempunyai potensial yang lebih tinggi, sedangkan benda dengan muatan negatif lebih banyak mempunyai potensial lebih rendah. Nah, dua tempat yang memiliki beda potensial bisa menyebabkan munculnya arus listrik. Dengan catatan keduanya dihubungkan dengan suatu penghantar. Beda potensial biasa ditanyakan sebagai tegangan. Arus listrik terbagi menjadi 2 jenis yaitu arus AC (bolak-balik) dan DC (searah), umumnya arus listrik melewati kawat penghantar tiap satuan waktu, untuk jumlah arus listrik yang mengalir dalam waktu tertentu disebut kuat arus listrik. Kuat arus yang masuk pada rangkaian bercabang akan sama dengan kuat arus yang keluar, sedangkan di rangkaian seri kuat arus akan terus sama di setiap ujung hambatan, semua itu sesuai dengan Hukum Kirchoff. Semakin besar sumber tegangan, semakin besar pula arus yang akan mengalir. Sedangkan jika hambatan diperbesar, itu akan membuat aliran arus berkurang. Seperti yang dijelaskan di Hukum Ohm.

Gambar diatas dikatan A lebih berpontensial lebih tinggi daripada B, Arus listrik terjadi berasal dari A menuju ke B, terjadi karena adanya usaha penyeimbangan potensial antara A dan B. Arus listrik seakan-akan berupa arus muatan positif, dari potensial tinggi ke rendah. Faktanya muatan listrik positif tidak bisa berpindah, melainkan negatif (elektron) yang bisa. Rumus Listrik Dinamis Rumus Kuat Arus Listrik (I) Arus listrik terjadi jika ada perpindahan elektron seperti uraian diatas. Kedua benda bermuatan, jika dihubungkan dengan penghantar akan menghasilkan arus listrik. Kuat arus listrik disimbolkan dengan huruf I, memiliki satuan Ampere (A), rumusnya: I=Q/t Keterangan:   

I = kuat arus listrik (A) Q = jumlah muatan listrik (Coulomb) t = selang waktu (s)

Rumus Beda Potensial atau Sumber Tegangan (V) Berdasarkan uraian diatas, arus listrik mempunyai definisi banyaknya elektron yang berpindah dalam waktu tertentu. Perbedaan potensial akan menyebabkan perpindahan elektron, banyaknya energi listrik yang dibutuhkan untuk mengalirkan setiap muatan listrik dari ujung penghantar disebut tegangan listrik atau beda potensial. Sumber tegangan atau beda potensial mempunyai simbol V, dengan satuan Volt. Secara matematik mempunyai rumus: V=W/Q

Keterangan:   

V = beda potensia atau sumber tegangan listrik (Volt) W = energi (Joule) Q = muatan (Coulomb)

Rumus hambatan listrik (R) Hambatan atau resistor disimbolkan dengan R, dengan satuan ohm, mempunyai rumus: R=ρ.l/A Keterangan:   

R = hambatan listrik (ohm) ρ = hambatan jenis (ohm.mm2/m) A = luas penampang kawat (m2)

Rumus hukum ohm Hukum ohm merupakan hukum yang menghubungkan antara kuat arus listrik, beda potensial, dan hambatan. Dengan rumus: I = V / R atau R = V / I, atau V = I . R

Contoh Soal Listrik Dinamis 1. Kuat arus di dalam sepotong kawat penghantar adalah 10 A. Berapa menit waktu yang diperlukan oleh muatan sebesar 9.600 C untuk mengalir melalui penampang tersebut? Pembahasan Diketahui: I = 10 A Q = 9.600 C Ditanyakan: t…? Penyelesaian: I = Q / t t=Q/I = 9.600 C / 10 A = 960 s atau 16 menit.

Hubungan fisika dengan ilmu kebumian Dalam bidang kemagnetan Pengaplikasian ilmu fisika untuk geologi yaitu metode magnetic. Metode magnet di gunakan untuk mendapatkan gambaran bahwa permukaan bumi atau benda dengan karateristik magnetic tertentu. Metode didasarkan pada pengkuran intensitas medan magnet yang dimiliki batuan. Sifat magnet pada bataun ini ada karena pengaruh medan magnet bumi pada aat pembentukan batuan tersebut. Setip jenis batuan memiliki sifat dan karakteristik tertentu dalam medan magnet yang dimanfaatkan dalam parameter kerentanan magnetic batuan atau minral. Dengan perbedaann dan sifat khusus dari setiap jenis batuan atau mineral inilah yang mendasari digunakannya metode magnetic untuk kegiatan eksplorasi. Gaya magnet yang di timblkn dua buah kutub yang terpisah pada jarak r dan muatannya masing-masing. Dimana: µ= permeabilitas magnetic yang menujukan sifat suatu medium Sehingga kuat medan magnetic pada suatu titik denga jarak r dari matannya dapat dinyatakan sebagai:

Metode magnetic sering digunakan dalam eksplorasi pendahuluan panas bumi, minyak bumi, dan batuan mineral serta bisa di terapkan ada pencarian benda-benda arkeologi. Aplikasi metode magnet untuk analisa struktur geologi bagus diterapkan di daerah dengan struktur tinggi,karena dengan struktur geologi yang komplek kemenerusan batuan baik secara lateral maupun vertikal bisa diidentifikasi dari data magnet. Yang biasa dilakukan untuk menganalisis data struktur. Struktur yang sering disajikan dalam data magnetik adalah interpretasi kualitatif yang berkorelasi dengan batas-batas tiap batuan atau zona kontak yang bisa diidentifikasi berupa sesar-sesar minor. Dalam eksplorasi mineral zona kontak ini sangat penting untuk memudahkan sebaran lateral dan vertikal dari mineral tersebut. Umumnya mineralisasi batuan terbentuk di zona-zona kontak tersebut.

Zona kontak ini akan lebih membantu interpretasi jika disandingkan dengan data mapping atau data geologi lain berupa outrop atau struktur regional sehingga membangun pola-pola di daerah survey tersebut. Zona kontak bisa saja berbeda arah sudut dan kemenerusanya karena zona kontak yang terjadi berupa zona kontak lokal yang diakibatkan bukan hanya karena ada teknonik tetapi adanya gaya dorong batuan berupa longsoran, endapan dan pergeseran lokal, sehingga bisa saja arah dan kemenerusanya berbeda tetapi tidak berlawanan. Hasil yang bisa didapatkan dari survey magnetik adalah:  Anomaly

magnetik yang mengindikasikan sebaran batuan termasuk sebaran target seperti mineral, batubara dan lainya  Struktur lokal seperti zona kontak antara target dan batuan pembawanya, sesar lokal, sedimentasi dan geologi bawah permukaan  Ketebalan dan kedalaman batuan atau mineral  Pemodelan 3-D bawah permukaan yang menggambarkan kondisi geologi bawah permukaan  Isopach atau Isochron suatu lapisan  Estimasi cadangan terkira dari data magnetik

Dalam bidang kelistrikan 1. Geotermal Geothermal atau Energi panas bumi yaitu energi panas tersimpan yang berasal dari dalam bumi. Energi ini berasal dari aktivitas tektonik dari dalam bumi. Selain itu panas ini berasal dari panas matahari yang diserap oleh permukaan bumi. Teknologi ini sudah digunakan sejak jaman romawi dulu, namun hanya untuk pemanas air atau penghangat ruangan. Namun saat ini dikembangkan lagi untuk menghasilkan listrik. Energi ini menyumbang sebesar 0,3% kebutuhan listrik dunia. 2. Geofisika Geofisika adalah bagian dari ilmu bumi yang mempelajari bumi menggunakan kaidah atau prinsip-prinsip fisika. Penelitian geofisika untuk mengetahui kondisi di bawah permukaan bumi melibatkan pengukuran di atas permukaan bumi dari parameter-parameter fisika yang dimiliki oleh batuan di

dalam bumi. Ibaratnya, geofisika seperti ilmu sakti untuk mengetahui apa yang ada di dalam bumi tanpa harus membukanya secara fisik. 3. Geolistrik Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika yang bertujuan mengetahui sifat-sifat kelistrikan lapisan batuan dibawah permukaan tanah dengan cara menginjeksikan arus listrik ke dalam tanah. Geolistrik merupakan salah satu metode geofisika aktif, karena arus listrik berasal dari luar sistem. Tujuan utama dari metode ini sebenarnya adalah mencari resistivitas atau tahanan jenis dari batuan. Resistivitas atau tahanan jenis adalah besaran atau parameter yang menunjukkan tingkat hambatannya terhadap arus listrik . Batuan yang memiliki resistivitas makin besar, menunjukkan bahwa batuan tersebut sulit untuk dialiri oleh arus listrik. Selain resistivitas batuan, metode geolistrik juga dapat dipakai untuk menentukan sifat-sifat kelistrikan lain seperti potensial diri dan medan induksi. Resistivitas batuan dapat diukur dengan memasukkan arus listrik ke dalam tanah melalui 2 titik elektroda di permukaan tanah dan 2 titik lain untuk mengukur beda potensial di permukaan yang sama. Hasil pengukuran geolistrik dapat berupa peta sebaran tahanan jenis baik dengan jenis mapping atau horisontal maupun sounding atau kedalaman. Hasil pengukuran geolistrik mapping maupun sounding disesuaikan dengan kebutuhan diadakannya akuisisi data serta jenis konfigurasi yang digunakan.

contoh soal dan pembahasan 1. Sebuah kawat berarus listrik I diletakkaan diantara kutub magnet utara dan selatan seperti gambar di bawah.

Arah gaya Lorentz padakawat adalah… a. Masuk bidang kertas b. Keluar bidang kertas c. Menuju kutub utara magnet

d. Menuju kutub selatan magnet e. Dari kutub utara menuju kutub selatan Pembahasan : Gunakan kaidah tangan kanan

2. Perhatikan gambar !

Suatu penghantar dialiri arus listrik I = 9A. jika jari-jari kelengkungan R = 2π cm dan µ0 = 4π.10-7Wb/A.m maka besar induksi magnetic dititik P adalah… a. 3.10-5T b. 5.10-5T c. 9.10-5T d. 12.10-5T e. 15.10-5T Pembahasan:

3. Sebuah muatan positif bergeraak memotong medan magnet homogeny secara tegak lurus. Gambar yang benar tentang arah gya magnet,kecepatan dan medan magnet adalah…

Pembahasan: Gunakan kaidah tangan kanan (lihat nomor 1) dengan meengganti jempol sebagai arah kecepatan (v), telunju sebagai arah medan magnet (B) dan jari tengah sebagai arah gaya Lorentz (F) Jawaban: B 4. Sebuah kawat lurus dialiri listrik 5 A seperti paddan arah a gambar (µ0= 4π.10-7Wb/A.m)

Besar dan arah indusi magnetic di titik P adalah… a. 4.10-5T ke kanan b. 4.10-5T ke kiri c. 5.10-5T tegak lurus menuju bidang kertas d. 5.10-5T tegak lurus menuju bidang kertas e. 9.10-5T tegak lurus menuju bidang kertas Pembahsan: Menghitung induk magnetic disekitar kawat lurus panjang.

(arah menjauh bidah kertas) Jawaban: D 5. Kawat dialiri arus listrik I seperti pada gambar!

Pernyataan sesuai gambar di atas induksi magnetic di titik P akan: (1) Sebanding kuat arus I (2) Sebanding 1/a (3) Tergantung arah arus listrik I Pernyataan yang benar adalah… a. b. c. d. e.

1,2 dan 3 1 dan 2 1 dan 3 Hanya 1 saja Haya 2 saja

Pembahsan: Maka berdasakan persamaan induksi magnetic disekitar kawat lurus panjang, induksi magnetic di P: (1) Sebanding kuat arus (2) Sebanding 1/a (3) Tergantung arah arus listrik I Jawaban: A

6. 1. Sebuah muatan uji +25.105 C diletakkan dalam sbuah medan listrik. Jika gaya yang bekerja pada muatan uji tersebut adalah 0,5 N. Berapa besar medan listrik pada muatan uji tersebut. Pembahasan: Diketahui F= 0,5 N q = +25. 10-5 C Ditanyakan E = ….?

Jawab : E = F/q = 0,5/25. 10-5= 5 x 104 / 25 = 2000 N/C 7. Jika dua buah titik berjarak 4 meter bermuatan masing-masing +q1 dan +q2. Berapa perbandingan antara q1 dan q2 jika medan listrik pada titik yang berjarak 1 meter dari q1 bernilai nol Pembahasan:

Karena pada titik A medan listriknya sam dengan nol maka E1-E2 = 0, E1 = E2. Kita mendapatkan persamaan

8. Hitung kuat medan listrik pada jarak 1 cm dari sebuah muatan positif 106 coulomb. Penyelesaian:

Gambar 4.1.9 Arah kuat medan listrik E adalah menjauhi muatan sumber q. Besar kuat medan listrik dihitung dengan :

E=k

= (9 × 109)

= 9× 107 NC-1.

9. Sebuah muatan positif q1=+8nC berada pada titik asal dan muatan kedua positif q2=+12nC berada pada sumbu x = 4m dari titik asal. Carilah medan lisriknya di sumbu x untuk: (a) P1 yang berjarak x=7m dari titik asal., (b) P2 yang berjarak x=3m dari titik asal.

Penyelesaian:

(b)

(a) Gambar 4.1.12

a) Di titik P1, E = k

+k

= (9,0 × 109 Nm2 /C2) + (9,0 × 109 Nm2 /C2) = 13,5 N/C (arah ke kanan) b)

Di titik P2, E = k + k

= (9,0 × 109 Nm2 /C2) = -100 N/C (arah ke kiri)

- (9,0 × 109 Nm2 /C2)

10. Dua buah muatan titik q1 = +1,5 μC, dan q2 = +2,3 μC berada pada jarak r =13 cm. Tentukanlah letak titik yang medan listriknya nol. Penyelesaian :

Misalkan titik P terletak pada jarak x dari q1 (lihat gambar).

Gambar 4.1.13

Medan listrik di titik P oleh q1 dan q2 masing-masing adalah E1 dan E2. Karena medan di P adalah nol, maka E1 = E2. Dengan memasukkan persamaan , maka diperoleh :

= x =

(r – x)

x= Dengan memasukkan kuantitas yang diketahui, diperoleh x = 5,8 cm.