ITU kekuatan listrik adalah gaya yang timbul ketika ada dua muatan listrik yang berinteraksi dengan medan listrik masing-masing. Kami menghitung intensitasnya menggunakan hukum Coulomb.
Arahnya sesuai dengan garis khayal yang menghubungkan muatan-muatan, dan arahnya berubah-ubah sesuai dengan tanda-tanda muatan listrik. Jadi ketika \(q\geq0\), arah antara gaya adalah tarik-menarik. Tapi ketika \(q<0\), arah antara gaya adalah tolak-menolak.
Hukum Coulomb, selain digunakan dalam penghitungan gaya, menghubungkan gaya elektrostatik ini dengan kuadrat jarak antara muatan dan lingkungan tempat muatan itu dimasukkan. Kerja gaya listrik dapat ditemukan dengan jumlah energi yang muatan listrik harus pergi dari satu tempat ke tempat lain, terlepas dari rute yang dipilih.
Baca juga: Bagaimana cara kerja gerakan muatan listrik?
Ringkasan tenaga listrik
Gaya listrik berkaitan dengan interaksi antara muatan listrik.
Arah gaya listrik sama dengan garis khayal yang menghubungkan muatan listrik. menarik atau menolak tergantung pada tanda-tanda muatan, dan intensitasnya dihitung dengan hukum Coulomb.
Hukum Coulomb mengaitkan besarnya gaya listrik dengan jarak antara dua muatan listrik.
Muatan listrik yang bertanda sejenis saling tarik menarik. Muatan yang bertanda berlawanan akan saling tolak menolak.
Usaha dapat dihitung dengan “usaha” yang dilakukan oleh muatan listrik untuk berpindah dari satu titik ke titik lain.
Jangan berhenti sekarang... Ada lagi setelah iklan ;)
Apa itu dan apa asal usul gaya listrik?
Gaya elektrostatik, biasa disebut gaya listrik, adalah bagian dari empat interaksi fundamental alam semesta, bersama dengan nuklir kuat, nuklir lemah dan gaya gravitasi. Itu muncul setiap kali ada medan listrik dengan muatan listrik di dalamnya.
Orientasi gaya listrik adalah sebagai berikut:
Arah: sejajar dengan garis khayal yang menghubungkan muatan listrik.
Nalar: tarik menarik jika muatannya bertanda sama atau tolak menolak jika muatannya berlawanan tanda.
Intensitas: dihitung dengan hukum Coulomb.
Hukum Coulomb
Hukum Coulomb adalah prinsip fisika yang bertanggung jawab untuk hubungan antara gaya elektrostatik dan jarak antara dua muatan listrik yang direndam dalam media yang sama. Ini dikembangkan oleh Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) pada tahun 1785.
Ada sebuah hubungan proporsional antara gaya dan beban, tetapi gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, yaitu, jika kita menggandakan jarak, gaya berkurang \(\frac{1}{4}\) dari nilai aslinya.
\(\vec{F}\propto\left| Q_1\kanan|\ e\kiri| Q_2\kanan|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
Perlu disebutkan pentingnya tanda muatan listrik dalam menentukan arah gaya yang bekerja antara mereka, menjadi menarik untuk muatan dengan tanda yang berlawanan dan tolak menolak ketika muatan memiliki tanda yang berlawanan. sama.
Rumus hukum Coulomb diwakili oleh:
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) adalah gaya interaksi antara partikel bermuatan listrik, diukur dalam Newton [N].
\(\kiri| Q_1\kanan|\) dan \(\kiri| Q_2\kanan|\) adalah modul muatan partikel, diukur dalam Coulomb \([C]\).
d adalah jarak antara muatan, diukur dalam meter [m].
k adalah konstanta elektrostatik medium, diukur dalam \({\kiri (N\bullet m\kanan)^2/C}^2\).
Pengamatan: Konstanta elektrostatik berubah sesuai dengan lingkungan tempat muatan berada.
→ Pelajaran video tentang hukum Coulomb
kerja gaya listrik
Usaha adalah penerapan gaya untuk perpindahan, dan tidak relevan jalan mana yang diambil, selama mereka mulai dari titik yang sama menuju tempat yang sama.
Mengingat hal tersebut, kerja gaya listriktergantung pada gaya yang diterapkan pada muatan listrik untuk melintasi jarak dari titik 1 ke titik 2, seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Kami menghitung pekerjaan menggunakan rumus:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
W adalah usaha, diukur dalam joule \([J]\).
d adalah jarak perpindahan, diukur dalam meter \([m]\).
θ adalah sudut antara \(\vec{F}e\ d,\), diukur dalam derajat.
Baca juga: Elektrostatika — bidang Fisika yang dimaksudkan untuk mempelajari muatan dalam keadaan diam
Gaya listrik dan medan listrik
ITU Medan listrik terjadi di sekitar muatan listrik atau permukaan yang dialiri listrik, menjadi sifat intrinsik muatan. ITU Gaya listrik muncul ketika ada interaksi antara medan listrik setidaknya dua muatan listrik, seperti yang ditunjukkan pada gambar.
Mengenai orientasi medan listrik terhadap gaya listrik:
Arah: sama dengan gaya listrik, yaitu sejajar dengan garis yang menghubungkan muatan listrik.
Nalar: gaya yang sama jika \(q\geq0\), tetapi berlawanan dengan gaya jika \(q<0\).
Intensitas: dihitung dengan rumus medan listrik atau dengan rumus yang menghubungkan gaya listrik dan medan listrik, dijelaskan di bawah ini:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
q adalah muatan listrik, diukur dalam coulomb \([C]\).
\(\vec{E}\) adalah medan listrik, diukur dalam \([T/C]\).
→ Pelajaran video tentang medan listrik
Latihan diselesaikan pada gaya listrik
pertanyaan 1
(Mack-SP) Muatan listrik titik dengan \(q=4.0\ \mu C\), yang ditempatkan di titik P dalam ruang hampa, dikenai gaya listrik sebesar \(1.2\ N\). Medan listrik di titik P memiliki besar:
Itu) \(3.0\bullet{10}^5\ N/C\)
B) \(2.4\bullet{10}^5\ N/C\)
c) \(1,2\bullet{10}^5\ N/C\)
d) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
dan) \(4.8\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
Resolusi:
Alternatif A
Seperti dalam pernyataan nilai gaya disediakan dan bidang diminta, kita dapat menggunakan formulir yang menghubungkan keduanya:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\kiri|4,0\ \mu\kanan|\bullet\vec{E}\)
Mengingat itu \(\mu={10}^{-6}\), kita punya:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0.3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
pertanyaan 2
Ada muatan listrik sebesar \(2.4\peluru{10}^{-4}\ C\) dalam medan listrik sebesar \(6\peluru{10}^4\N/C\) yang bergerak 50 cm sejajar sumbu medan. Pekerjaan apa yang dilakukan beban?
Itu)\(W=-7.2\ J\)
B)\(W=14.4\bullet{10}^{-2}\ J\)
c)\(W=7.2\bullet{10}^{-2}\ J\)
d)\(W=14.4\ J\)
dan) \(W=7.2\ J\)
Resolusi:
Alternatif E
Menggunakan rumus yang menghubungkan usaha dan gaya listrik:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Karena gaya listrik tidak diberikan, kita dapat melakukan perhitungan menggunakan medan listrik dan muatan. Mengingat bahwa karena muatan positif, gaya dan medannya searah, sehingga sudut antara gaya dan jarak yang dipindahkan adalah 0°:
\(L=\kiri|q\kanan|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(L=\kiri|2,4\bullet{10}^{-4}\kanan|\bullet\kiri (6\peluru{10}^4\kanan)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14.4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)
\(W=14.4\bullet0.5\)
\(W=7.2\ J\)
Oleh Pâmella Raphaella Melo
guru fisika
