Gagasan utama
Elektrostatika membahas gaya dan energi muatan yang diam. Muatan sejenis tolak-menolak dan muatan berlawanan tarik-menarik, dan gaya berkurang dengan kuadrat jarak.
- Hukum Coulomb adalah F = kq₁q₂ ÷ r², dengan k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C². Gaya bekerja sepanjang garis yang menghubungkan muatan.
- Medan listrik E adalah gaya per satuan muatan. Medan adalah vektor, dan medan dari beberapa muatan dijumlahkan sebagai vektor.
- Potensial listrik V adalah energi per satuan muatan. Potensial adalah skalar, sehingga potensial beberapa muatan dijumlahkan sebagai bilangan biasa.
- Kapasitor berkapasitansi C pada tegangan V menyimpan muatan Q = CV dan energi ½CV²; untuk pelat sejajar C = ε₀A ÷ d.
Persamaan penting
F = kq₁q₂ ÷ r²E = F ÷ q = kQ ÷ r²V = kQ ÷ rU = qVC = ε₀A ÷ dU_C = ½CV²
Contoh soal
Dua muatan 2,0 μC dan 3,0 μC terpisah 0,30 m. F = (8,99 × 10⁹) × (2,0 × 10⁻⁶)(3,0 × 10⁻⁶) ÷ 0,30² = 0,054 ÷ 0,090 = 0,60 N, dan bersifat tolak karena muatannya sejenis. Jika jarak digandakan, gaya turun menjadi 0,15 N.
Kesalahan umum
- Lupa mengkuadratkan jarak, atau memakai jarak dalam sentimeter tanpa mengonversi.
- Membiarkan muatan dalam μC atau nC tanpa mengubahnya ke coulomb.
- Menjumlahkan potensial seperti vektor atau medan seperti bilangan biasa. Medan adalah vektor, potensial adalah skalar.
Latihan
Uji dirimu dengan soal latihan tentang topik ini: Elektrostatika