Home » » Elektrostatistika

Elektrostatistika

Written By Harso Adjie Brotosukmono on Jumat, 04 Desember 2015 | 23.47


Elektrostatistika atau Listrik Statis merupakan ilmu kelistrikan yang mempelajari muatan dalam keadaan diam, interaksi antar muatan, dan pengaruh muatan terhadap lingkungan sekitarnya, intinya kita belajar tentang Muatan Listrik.

Muatan Listrik (Electrical Charge) merupakan muatan dasar yang dimiliki benda-benda, keberadaanya dipengaruhi oleh banyaknya ion positif (kation) atau ion negatif (anion), dalam skala yang lebih kecil keberadaannya dipengaruhi oleh banyaknya proton atau elektron. Dalam skala yang terkecil, keberadaanya dipengaruhi oleh partikel elementer berupa Quark, seperti up-quark dan down-quark atau Lepton seperti elektron dan neuterino.

Satuan Internasional untuk Muatan listrik adalah Coulomb (C) atau Ampere-second (As). Dalam bidang keelektronikan, biasa juga digunakan satuan Miliampere-hour (mAh) yang setara dengan 3,6 Coulomb.

Interaksi Muatan Listrik

Bentuk Interaksi Muatan-Muatan Listrik

Muatan listrik dapat menimbulkan interaksi antar sesamanya atau dengan lingkungan. Interaksi antar sesama muatan dapat menimbulkan Gaya Coulomb dan Energi Potensial Listrik. Interaksi sebuah muatan dengan lingkungan dapat menghasilkan Medan Listrik dan Potensial Listrik.

Gaya Coulomb

Gaya Coulomb adalah gaya yang ditimbulkan oleh tarik menarik antara muatan positif dan negatif ataupun gaya tolak menolak antara muatan yang sejenis. Dirumuskan dengan:


dengan:
F = Gaya Coulomb (N)
q1, q2 = Muatan listrik (C)
r = jarak antar muatan (m)
k = konstanta coulomb (9x10⁹ Nm²/C²)

Medan Listrik

Medan listrik adalah garis gaya listrik yang ditimbulkan oleh suatu muatan. Muatan positif garis gayanya akan menjauhi muatan, sementara muatan negatif garis gayanya akan menuju muatan. Dirumuskan dengan:


E = Medan Listrik (N/C)
q = Muatan listrik (C)
r = jarak antar muatan (m)
k = konstanta coulomb (9x10⁹ Nm²/C²)

Energi Potensial Listrik

Energi yang dibutuhkan untuk memindahkan listrik menuju jarak r adalah Energi Potensial Listrik. Dirumuskan dengan:


dengan:
Ep = Energi Potensial Listrik (J)
q1, q2 = Muatan listrik (C)
r = jarak antar muatan (m)
k = konstanta coulomb (9x10⁹ Nm²/C²)

Potensial Listrik

Energi Potensial Listrik per setiap satuan muatan disebut sebagai Potensial Listrik, walaupun satuannya sama-sama Volt, jangan samakan Potensial Listrik dengan Beda Potensial Listrik (Tegangan Listrik, Electrical Voltage). Potensial Listrik dirumuskan dengan:


dengan:
V = potensial listrik (V)
q = Muatan listrik (C)
r = jarak antar muatan (m)
k = konstanta coulomb (9x10⁹ Nm²/C²)

Fluks Listrik

Fluks Listrik

Fluks Listrik pertama kali dikemukakan dalam Hukum Gauss, dalam langkah untuk menentukan banyaknya muatan dalam suatu benda menggunakan perhitungan garis gaya listrik (medan listrik). Nilai dari fluks listrik adalah:


dengan:
Φ = Fluks Listrik (Nm²/C)
E = Medan Listrik (N/C)
A = Luas Bidang yang ditembus (m²)
θ = Sudut antara garis gaya listrik dengan garis normal

Didapatkan juga persamaan:


sehingga


dengan ε0 = permitivitas hampa (8,85x10⁻¹² C²/Nm²)

Kapasitor

Powerbank merupakan contoh kapasitor yang manfaatnya dapat langsung dirasakan.
sumber: bukalapak.com

Kapasitor atau Kondensor merupakan alat yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor sederhana terdiri atas dua keping sejajar yang masing-masing diberi muatan positif dan negatif dan bahan diantara kedua keping tersebut disebut dielektrik. Besaran kapasitor adalah Kapasitansi dengan satuan Farad (F).

Kapasitor Keping Sejajar

Kapasitor Keping Sejajar

Untuk mencari kapasitansi pada kapasitor keping sejajar dapat digunakan persamaan:


dengan:
C = Kapasitansi (F)
V = Beda potensial / Tegangan (V)
k = konstanta dielektrik
ε0 = permitivitas hampa (8,85x10⁻¹² C²/Nm²)
A = Luas permukaan keping (m²)
d = Jarak antar keping (m)

Karena itu besarnya muatan yang tersimpan dalam kapasitor adalah 

Rangkaian Kapasitor

Kapasitor dapat dirangkai dan disusun secara seri maupun paralel, konsep yang kita gunakan adalah Hukum Kirchoff I tentang perbedaan arus pada percabangan, yang artinya V tetap sama pada rangakian paralel dan berubah pada rangkaian seri. Sehingga:

Rangkaian Seri Kapasitor
Kapasitor Seri
Besarnya nilai kapasitansi pengganti:


Rangkaian Paralel Kapasitor
Kapasitor Paralel
Besarnya nilai kapasitansi pengganti:

0 comments :

Posting Komentar

Brotot Facts: