Konstanta Listrik (Permitivitas vakum) – Konstanta Fisika ε0 – Soal dan Jawaban

Konstanta Listrik (Permitivitas vakum)

Konstanta fisika ε0, umumnya disebut permitivitas vakumpermitivitas ruang hampa atau konstanta listrik, adalah konstanta fisika ideal yang merupakan nilai permitivitas dielektrik absolut vakum klasik.

Nilai konstanta listrik adalah

ε0 = 8.854 187 817… × 10−12 F·m−1 (farad per metre).

Ini adalah kemampuan vakum untuk bisa dilewati garis medan listrik. Konstanta ini menghubungkan medan listrik dengan besaran mekanik seperti panjang dan gaya. Contohnya, gaya antara 2 muatan listrik terpisah (pada vakum) dinyatakan oleh Hukum Coulomb:

dengan q1 dan q2 adalah muatan, dan r adalah jarak antar keduanya. ε0 juga muncul pada persamaan Maxwell yang menjelaskan karakteristik medan listrikmedan magnet, dan radiasi elektromagnetik dan menghubungkannya ke sumbernya.

Permitivitas vakum (Permitivitas ruang hampa)

Konstanta fisika ε0, umumnya disebut permitivitas vakumpermitivitas ruang hampa atau konstanta listrik, adalah konstanta fisika ideal yang merupakan nilai permitivitas dielektrik absolut vakum klasik. Nilainya adalah

ε0 = 8.854 187 817… × 10−12 F·m−1 (farad per metre).

Ini adalah kemampuan vakum untuk bisa dilewati garis medan listrik. Konstanta ini menghubungkan medan listrik dengan besaran mekanik seperti panjang dan gaya. Contohnya, gaya antara 2 muatan listrik terpisah (pada vakum) dinyatakan oleh Hukum Coulomb:

dengan q1 dan q2 adalah muatan, dan r adalah jarak antar keduanya. ε0 juga muncul pada persamaan Maxwell yang menjelaskan karakteristik medan listrik, medan magnet, dan radiasi elektromagnetik dan menghubungkannya ke sumbernya.

Nilai Permitivitas vakum (Permivitas ruang hampa)

Nilai ε0 saat ini didefinisikan oleh rumus

dengan c adalah nilai kecepatan cahaya dalam ruang vakum dalam satuan SI,[3] dan μ0 adalah parameter “konstanta magnetik” (atau permeabilitas vakum). Karena μ0 telah memiliki nilai definisi 4π × 10−7 Hm−1,[4] dan c memiliki nilai definisi 299792458 m⋅s−1,[5] maka ε0 memiliki nilai definisi sekitar

ε0 ≈ 8.854187817620… × 10−12 Fm−1 (atau A2s4kg−1m−3 dalam satuan dasar SI, atau C2N−1m−2 atau CV−1m−1 dengan satuan SI lain).

Konstanta gaya listrik

Konstanta gaya listrik atau konstanta kesetaraan gaya listrik atau k adalah suatu konstanta yang menyatakan kesetaraan antara gaya listrik, baik tarik-menarik atau tolak-menolak, antar dua buah muatan titik, yang dipisahkan dengan jarak tertentu, dengan hasil kali nilai kedua muatan dibagi kuadrat jarak pisahnya tersebut. Konstanta  tersebut bernilai:

 N m2 C-2

Permitivitas untuk menyimpan energi listrik dalam medan listrik dari media nyata

Dengan konvensi, konstanta listrik ε0 muncul dalam hubungan yang menentukan medan perpindahan listrik D dalam hal medan listrik E dan kepadatan polarisasi listrik klasik P dari medium. Secara umum, hubungan ini memiliki bentuk:

D = ε0E + P

Untuk dielektrik linier, P diasumsikan proporsional dengan E, tetapi respons yang tertunda diizinkan dan respons spasial non-lokal, sehingga memiliki:

In the event that nonlocality and delay of response are not important, the result is:

Dalam hal nonl-lokalitas dan keterlambatan respon yang tidak penting atau tidak terlalu besar, hasilnya adalah:

D = εE = εrε0E

di mana ε adalah permitivitas dan εr, permitivitas statis relatif (konstanta dielektrik). Dalam ruang hampa elektromagnetisme klasik, polarisasi P = 0, jadi εr = 1 dan ε = ε0.

Contoh Soal dan Jawaban Konstanta Listrik

Tentukan gaya tarik listrik antara dua balon dengan muatan terpisah +3.5 x 10-8 C dan -2.9 x 10-8 C saat dipisah dengan jarak 0,65 m.

Jawaban: 2,16 x 10-5 N, menarik

Langkah 1: Identifikasi nilai yang diketahui dalam bentuk variabel.

Q1 = +3.5 x 10-8 C and Q2 = -2.9 x 10-8 C
d = 0,65 m

Langkah 2: Identifikasi nilai yang diminta

F = ???
Langkah 3: Ganti dan pecahkan.

Dua muatan listrik yang berada dalam media dengan permitivitas relatifnya 5 menghasilkan gaya coulomb sebesar 15 N. jika bahan media tersebut dihilangkan, besarnya gaya coulomb menjadi?

Jawaban:

Diketahui:

ke₁ = 5
F₁ = 15 N
ke₂ = 1 (bahan dihilangkan, maka anggap vakum)

Ditanya :
F₂ = ?

Penyelesaian :

Mulanya, kedua muatan berada pada media dengan konstanta dieletrik ke₁ lalu media tsb dihilangkan, anggap menjadi vakum dengan ke₂ = 1. Ditanya berapakah gaya coulombnya sekarang?

Rumus umum Hukum Coulomb

Dimana,
ke = konstanta dieletrik (permitivitas relatif)

Disini, yang konstan atau tidak berubah atau nilainya tetap adalah Q₁ , Q₂, r dan k . Sehingga yang berubah hanyalah F dan ke nya saja..

F/ke = k. Q₁ . Q₂ / r²
F/ke = konstan
F₁/ke₁ = F₂/ke₂
15/5 = F₂/1
3 = F₂
F₂ = 3 N

Jadi, gaya coulombnya akan menjadi F₂ = 3 N.

Bacaan Lainnya

Pasang iklan gratis di toko pinter

Apakah Anda memiliki sesuatu untuk dijual, disewakan, layanan apa saja yang ditawarkan atau lowongan pekerjaan?
Pasang iklan & promosikan jualan Anda sekarang juga! 100% GRATIS di: www.TokoPinter.com

Cara daftar pasang iklan gratis

3 Langkah super mudah: tulis iklan Anda, beri foto & terbitkan! semuanya di Toko Pinter

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita!

Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!

Sumber bacaan: Physics ClassroomTutor Vista

Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya

By | 2020-03-17T14:33:15+07:00 Desember 20th, 2019|Fisika|0 Comments

Leave A Comment