Andaikan di ruang R3 ada muatan berdistribusi sebuah lingkaran dengan rapat muatan λ∈R, yaitu
S1(R):={R(cosϕ′,sinϕ′,0) | ϕ′∈{0}∪(0,2π)}
di mana R∈R+ adalah jari-jari lingkaran tersebut.
Posisi titik pada S1(R) tentu saja adalah
→r′:=ˆxRcosϕ′+ˆyRsinϕ′
di mana ϕ′∈{0}∪(0,2π), ˆx:=(1,0,0), dan ˆy:=(0,1,0).
Posisi sebarang titik di ruang R3 tentu saja adalah
→r:=ˆxlcosϕ+ˆylsinϕ+ˆzz
di mana ˆz:=(0,0,1), l∈R+, ϕ∈{0}∪(0,2π), dan z∈R.
Tentu saja,
→r−→r′=ˆx(lcosϕ−Rcosϕ′)+ˆy(lsinϕ−Rsinϕ′)+ˆzz
sehingga
|→r−→r′|2=l2+R2−2lRcos(ϕ−ϕ′)+z2.
Medan listrik di titik →r tentu saja adalah
→E=λR4πϵ0∫2π0→r−→r′|→r−→r′|3dϕ′
alias
→E=λR4πϵ0∫2π0ˆx(lcosϕ−Rcosϕ′)+ˆy(lsinϕ−Rsinϕ′)+ˆzz[l2+R2−2lRcos(ϕ−ϕ′)+z2]3/2dϕ′.
di mana ϵ0 adalah permitivitas listrik di ruang hampa.
Untuk mempermudah analisa, kita ambil kasus khusus, yaitu l=0, sehingga
→E=λR4πϵ0∫2π0−ˆxRcosϕ′−ˆyRsinϕ′+ˆzz(R2+z2)3/2dϕ′=ˆxEx+ˆyEy+ˆzEz.
Ex=−λR24πϵ0(R2+z2)3/2∫2π0cosϕ′dϕ′=0=Ey.
Ez=λRz4πϵ02π(R2+z2)3/2=λRz2ϵ0(R2+z2)3/2.
Apabila z=0, maka Ez=0, sesuai yang diharapkan.
S1(R):={R(cosϕ′,sinϕ′,0) | ϕ′∈{0}∪(0,2π)}
di mana R∈R+ adalah jari-jari lingkaran tersebut.
Posisi titik pada S1(R) tentu saja adalah
→r′:=ˆxRcosϕ′+ˆyRsinϕ′
di mana ϕ′∈{0}∪(0,2π), ˆx:=(1,0,0), dan ˆy:=(0,1,0).
Posisi sebarang titik di ruang R3 tentu saja adalah
→r:=ˆxlcosϕ+ˆylsinϕ+ˆzz
di mana ˆz:=(0,0,1), l∈R+, ϕ∈{0}∪(0,2π), dan z∈R.
Tentu saja,
→r−→r′=ˆx(lcosϕ−Rcosϕ′)+ˆy(lsinϕ−Rsinϕ′)+ˆzz
sehingga
|→r−→r′|2=l2+R2−2lRcos(ϕ−ϕ′)+z2.
Medan listrik di titik →r tentu saja adalah
→E=λR4πϵ0∫2π0→r−→r′|→r−→r′|3dϕ′
alias
→E=λR4πϵ0∫2π0ˆx(lcosϕ−Rcosϕ′)+ˆy(lsinϕ−Rsinϕ′)+ˆzz[l2+R2−2lRcos(ϕ−ϕ′)+z2]3/2dϕ′.
di mana ϵ0 adalah permitivitas listrik di ruang hampa.
Untuk mempermudah analisa, kita ambil kasus khusus, yaitu l=0, sehingga
→E=λR4πϵ0∫2π0−ˆxRcosϕ′−ˆyRsinϕ′+ˆzz(R2+z2)3/2dϕ′=ˆxEx+ˆyEy+ˆzEz.
Ex=−λR24πϵ0(R2+z2)3/2∫2π0cosϕ′dϕ′=0=Ey.
Ez=λRz4πϵ02π(R2+z2)3/2=λRz2ϵ0(R2+z2)3/2.
Apabila z=0, maka Ez=0, sesuai yang diharapkan.
Komentar
Posting Komentar