√Menentukan Medan Listrik Menggunakan Hukum Gauss ⊗ Full Pembahasanya

Pembahasan Soal MIPA , Baik dari segi perhitungan serta rumus singkatnya, sangatlah dibutuhkan untuk membantu dalam menyelesaikan permasalahan yang dihadapi oleh setiap siswa.Kebanyakan dari siswa itu kurang menyukainya karena mereka menganggapnya sangatlah rumit dan susah dengan berbagai rumus yang ada.

√Menentukan Medan Listrik Menggunakan Hukum Gauss ⊗ Full Pembahasanya

Dan jika kita lihat dari sisi yang positif, MIPA -Matemarika dan csnya jika kita nalar dari segi logika sebenarnya sangatlagh mudah. Dan kita tidak perlu menghapal rumusnya. Sebab pada dasarnya MIPA meruapakan ilmu pasti yang memang sudah di tentukan dan di golongkan solusi dari permasalahan yang ada,.

Trik Menyukai MIPA : kita jangan anggap MIPA itu pelajaran yang membosankan,dan susah, saat belajar MIPA kita hubungankan dengan dengan kehidupan sehari-hari, belajar MIPA bisa kita buat ke sebuah cerita yang menarik

Menentukan medan listrik menggunakan hukum Gauss

Medan listrik oleh muatan tunggal

Untuk menghitung medan listrik yang dihasilkan oleh muatan tunggal positif, langkah pertama adalah memilih permukaan Gauss berbentuk bola berjari-jari r di mana pusat bola berada pada muatan tunggal tersebut. Luas permukaan bola adalah 4πr2.

Medan listrik keluar dari pusat bola menembus secara tegak lurus permukaan bola sehingga rumus fluks listrik adalah Φ = E A. Rumus hukum Gauss adalah Φ = Q / εo

Medan listrik pada titik berjarak r dari muatan tunggal adalah :

Keterangan : E = medan listrik, k = konstanta Coulomb (9 x 109 N.m2/C2), Q = muatan listrik, r = jarak dari muatan listrik

Ini adalah rumus medan listrik yang dihasilkan oleh sebuah muatan listrik. Rumus ini dapat diturunkan menggunakan hukum Coulomb.

Medan Listrik di dalam dan di luar bola padat bermuatan listrik homogen

Bola padat bermuatan listrik positif homogen atau serba sama mempunyai muatan total Q, volume V = 4/3 π R3 dan kerapatan muatan dalam bola pejal adalah ρ = Q/V. Tentukan kuat medan listrik di dalam bola dan di luar bola.

a) Medan listrik di dalam bola pejal

Bola padat berjari-jari R, sedangkan permukaan Gauss yang dipilih berbentuk bola berjari-jari r, di mana r < R. Volume bola pejal adalah V dan volume bola Gauss adalah V’.

Muatan listrik di dalam bola Gauss adalah :

Medan listrik keluar dari pusat bola menembus secara tegak lurus permukaan bola sehingga rumus fluks listrik adalah Φ = E A. Rumus hukum Gauss adalah Φ = Q / εo

Medan listrik pada titik berjarak r dari pusat bola pejal adalah :

Berdasarkan rumus di atas, medan listrik (E) sebanding dengan muatan listrik (Q) dan jari-jari permukaan Gauss (r), berbanding terbalik dengan pangkat tiga jari-jari bola pejal (R3).

b) Medan listrik di luar bola pejal

Bola pejal berjari-jari R sedangkan permukaan Gauss yang berbentuk bola berjari-jari r, di mana r > R. Muatan bola pejal adalah Q; bola pejal berada di dalam bola gauss sehingga muatan listrik di dalam bola gauss adalah Q.

Medan listrik keluar dari pusat bola dan menembus secara tegak lurus permukaan bola sehingga rumus fluks listrik adalah Φ = E A. Rumus hukum Gauss adalah Φ = Q / εo

Medan listrik berjarak r dari pusat bola pejal adalah :

Medan listrik di dalam dan di luar kulit bola rongga bermuatan listrik homogen

Bola rongga berjari-jari R dengan volume V = 4/3 π R3, bermuatan listrik positif homogen pada kulitnya dengan muatan total Q. Tentukan kuat medan listrik di dalam dan di luar kulit bola.

a) Medan listrik di dalam bola rongga

Bola rongga karenanya muatan listrik berada di kulit bola, sedangkan pada bagian dalam bola tidak ada muatan listrik. Jika permukaan gauss yang dipilih berbentuk bola dan bola gauss ini berada di dalam bola berongga maka di dalam bola gauss tidak ada muatan listrik. Muatan listrik bernilai nol sehingga medan listrik juga bernilai nol. Jadi medan listrik di dalam bola rongga bernilai nol.

b) Medan listrik di luar bola rongga

Bola rongga berjari-jari R, sedangkan permukaan Gauss yang dipilih berbentuk bola berjari-jari r, di mana r > R.

Medan listrik keluar dari pusat bola menembus secara tegak lurus permukaan bola sehingga rumus fluks listrik adalah Φ = E A = E 4π r2. Rumus hukum Gauss adalah Φ = Q / εo .

Medan listrik pada titik berjarak r dari pusat bola rongga adalah :

Medan listrik di dekat kawat tipis bermuatan listrik

Sebuah kawat tipis yang panjangnya tak berhingga bermuatan listrik positif homogen dengan kerapatan muatan λ. Muatan listrik pada kawat adalah Q = λl. Tentukan kuat medan listrik di sekitar kawat tipis tersebut.

Permukaan Gauss dipilih berbentuk silinder dengan panjang l dan berjari-jari r. Ada dua bentuk permukaan yakni permukaan berbentuk lingkaran yang berjari-jari r yang terletak pada kedua ujung silinder (luas permukaannya adalah πr2) dan permukaan berbentuk tabung dengan panjang l (luas permukaanya adalah 2πr l).

Muatan listrik positif karenanya medan listrik keluar dari kawat tegak lurus menembus permukaan tabung sehingga fluks listriknya bernilai Φ = E A = E 2πr l. Sebaliknya medan listrik sejajar dengan kedua ujung tabung berbentuk lingkaran sehingga fluks listriknya bernilai nol.

Medan listrik pada titik berjarak r dari kawat adalah :

Mengapa awan berada di ketinggian dan bisa turun ke lereng gunung atau bukit pada musim hujan

Pernakah Anda bertanya, mengapa awan berada jauh di ketinggian atau berada di dekat puncak gunung ? Ketika musim hujan tiba, awan bahkan bisa turun ke lereng gunung atau bukit lalu kembali lagi ke atas. Mengapa awan turun dan apa yang menyebabkan awan bergerak lagi ke atas ?

Untuk memahami hal ini, terlebih dahulu pahami konsep massa jenis. Massa jenis alias kerapatan merupakan perbandingan massa terhadap volume, secara matematis dinyatakan melalui persamaan ρ = m / V, di mana ρ adalah lambang massa jenis, m adalah lambang massa dan V adalah lambang volume. Sebagai contoh, jika massa = 1 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 1/1 = 1 kg/m3. Apabila massa = 1 kg dan volume = 2 m3 maka massa jenis = 1/2 = 0,5 kg/m3. Demikian juga bila massa = 1 kg dan volume = 4 m3 maka massa jenis = 1/4 = 0,25 kg/m3. Dapat disimpulkan jika volume semakin besar sedangkan massa tetap maka massa jenis semakin kecil.

Sebaliknya jika massa = 4 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 4/1 = 4 kg/m3. Apabila massa = 2 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 2/1 = 2 kg/m3. Demikian juga bila massa = 1 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 1/1 = 1 kg/m3. Dapat disimpulkan jika volume tetap sedangkan massa berkurang maka massa jenis juga semakin kecil.

Pernah melihat asap api ? Jika tak ada angin, asap cenderung bergerak ke atas. Asap mempunyai suhu tinggi (panas) sehingga memuai. Karena memuai maka volume asap bertambah sehingga massa jenisnya menjadi lebih kecil.

Massa jenis asap lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitarnya sehingga asap didorong ke atas oleh udara di sekitarnya. Dorongan ini terjadi karena perbedaan tekanan. Asap bergerak ke atas hingga berhenti pada ruang di mana massa jenis udara sama dengan massa jenis asap. Massa jenis sama sehingga tidak ada perbedaan tekanan.

Semakin tinggi dari permukaan bumi, gaya gravitasi yang bekerja pada tempat itu semakin kecil. Karenanya semakin dekat permukaan bumi, jumlah udara semakin banyak sedangkan semakin tinggi dari permukaan bumi, jumlah udara semakin sedikit. Dalam volume yang sama, massa udara di ketinggian lebih sedikit daripada massa udara di dekat permukaan bumi. Volume tetap sedangkan massa berkurang maka massa jenis udara semakin kecil. Jadi semakin tinggi dari permukaan bumi, massa jenis udara semakin kecil.

Awan berada pada ketinggian di mana massa jenisnya sama dengan massa jenis udara di sekitarnya.

Pada musim hujan, awan bisa turun ke lereng gunung atau bukit karena massa jenis awan lebih besar daripada massa jenis udara di sekitarnya. Massa jenis awan menjadi lebih besar dapat disebabkan oleh bertambahnya massa awan akibat adanya uap air atau berkurangnya volume karena suhu awan berkurang. Jatuhnya awan di dalam udara mirip dengan jatuhnya batu dalam air karena massa jenis batu lebih besar daripada massa jenis air.

Ketika berada di sekitar lereng gunung atau perbukitan, massa jenis awan sama dengan massa jenis udara di sekitar gunung atau perbukitan. Awan bergerak lagi ke atas jika massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitarnya. Perubahan massa jenis awan atau udara terjadi akibat perubahan massa atau volume. Volume berubah jika suhu berubah, sebagaimana telah dipelajari pada materi pemuaian. Massa berubah jika kandungan uap air berubah.

Jika Anda ingin memahami lebih lanjut, silahkan pelajari konsep gaya apung serta terapung dan tenggelam. Terapung, melayang dan tenggelam bisa terjadi pada fluida seperti air dan udara.

Mengapa awan berada di ketinggian dan bisa turun ke lereng gunung atau bukit pada musim hujan

Pernakah Anda bertanya, mengapa awan berada jauh di ketinggian atau berada di dekat puncak gunung ? Ketika musim hujan tiba, awan bahkan bisa turun ke lereng gunung atau bukit lalu kembali lagi ke atas. Mengapa awan turun dan apa yang menyebabkan awan bergerak lagi ke atas ?

Untuk memahami hal ini, terlebih dahulu pahami konsep massa jenis. Massa jenis alias kerapatan merupakan perbandingan massa terhadap volume, secara matematis dinyatakan melalui persamaan ρ = m / V, di mana ρ adalah lambang massa jenis, m adalah lambang massa dan V adalah lambang volume. Sebagai contoh, jika massa = 1 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 1/1 = 1 kg/m3. Apabila massa = 1 kg dan volume = 2 m3 maka massa jenis = 1/2 = 0,5 kg/m3. Demikian juga bila massa = 1 kg dan volume = 4 m3 maka massa jenis = 1/4 = 0,25 kg/m3. Dapat disimpulkan jika volume semakin besar sedangkan massa tetap maka massa jenis semakin kecil.

Sebaliknya jika massa = 4 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 4/1 = 4 kg/m3. Apabila massa = 2 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 2/1 = 2 kg/m3. Demikian juga bila massa = 1 kg dan volume = 1 m3 maka massa jenis = 1/1 = 1 kg/m3. Dapat disimpulkan jika volume tetap sedangkan massa berkurang maka massa jenis juga semakin kecil.

Pernah melihat asap api ? Jika tak ada angin, asap cenderung bergerak ke atas. Asap mempunyai suhu tinggi (panas) sehingga memuai. Karena memuai maka volume asap bertambah sehingga massa jenisnya menjadi lebih kecil.

Massa jenis asap lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitarnya sehingga asap didorong ke atas oleh udara di sekitarnya. Dorongan ini terjadi karena perbedaan tekanan. Asap bergerak ke atas hingga berhenti pada ruang di mana massa jenis udara sama dengan massa jenis asap. Massa jenis sama sehingga tidak ada perbedaan tekanan.

Semakin tinggi dari permukaan bumi, gaya gravitasi yang bekerja pada tempat itu semakin kecil. Karenanya semakin dekat permukaan bumi, jumlah udara semakin banyak sedangkan semakin tinggi dari permukaan bumi, jumlah udara semakin sedikit. Dalam volume yang sama, massa udara di ketinggian lebih sedikit daripada massa udara di dekat permukaan bumi. Volume tetap sedangkan massa berkurang maka massa jenis udara semakin kecil. Jadi semakin tinggi dari permukaan bumi, massa jenis udara semakin kecil.

Awan berada pada ketinggian di mana massa jenisnya sama dengan massa jenis udara di sekitarnya.

Pada musim hujan, awan bisa turun ke lereng gunung atau bukit karena massa jenis awan lebih besar daripada massa jenis udara di sekitarnya. Massa jenis awan menjadi lebih besar dapat disebabkan oleh bertambahnya massa awan akibat adanya uap air atau berkurangnya volume karena suhu awan berkurang. Jatuhnya awan di dalam udara mirip dengan jatuhnya batu dalam air karena massa jenis batu lebih besar daripada massa jenis air.

Ketika berada di sekitar lereng gunung atau perbukitan, massa jenis awan sama dengan massa jenis udara di sekitar gunung atau perbukitan. Awan bergerak lagi ke atas jika massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis udara di sekitarnya. Perubahan massa jenis awan atau udara terjadi akibat perubahan massa atau volume. Volume berubah jika suhu berubah, sebagaimana telah dipelajari pada materi pemuaian. Massa berubah jika kandungan uap air berubah.

Jika Anda ingin memahami lebih lanjut, silahkan pelajari konsep gaya apung serta terapung dan tenggelam. Terapung, melayang dan tenggelam bisa terjadi pada fluida seperti air dan udara.

Tweet

Subscribe to receive free email updates: