Processing math: 100%
Langsung ke konten utama

Medan Listrik akibat Distribusi Muatan Berbentuk Lingkaran

Andaikan di ruang R3 ada muatan berdistribusi sebuah lingkaran dengan rapat muatan λR, yaitu
S1(R):={R(cosϕ,sinϕ,0) | ϕ{0}(0,2π)}
di mana RR+ 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), lR+, ϕ{0}(0,2π), dan zR.

Tentu saja,
rr=ˆx(lcosϕRcosϕ)+ˆy(lsinϕRsinϕ)+ˆzz
sehingga
|rr|2=l2+R22lRcos(ϕϕ)+z2.
Medan listrik di titik r tentu saja adalah
E=λR4πϵ02π0rr|rr|3dϕ
alias
E=λR4πϵ02π0ˆx(lcosϕRcosϕ)+ˆy(lsinϕRsinϕ)+ˆzz[l2+R22lRcos(ϕϕ)+z2]3/2dϕ.
di mana ϵ0 adalah permitivitas listrik di ruang hampa.

Untuk mempermudah analisa, kita ambil kasus khusus, yaitu l=0, sehingga
E=λR4πϵ02π0ˆxRcosϕˆyRsinϕ+ˆzz(R2+z2)3/2dϕ=ˆxEx+ˆyEy+ˆzEz.
Ex=λR24πϵ0(R2+z2)3/22π0cosϕdϕ=0=Ey.
Ez=λRz4πϵ02π(R2+z2)3/2=λRz2ϵ0(R2+z2)3/2.
Apabila z=0, maka Ez=0, sesuai yang diharapkan.

Komentar

Postingan populer dari blog ini

Turunan Waktu Vektor Posisi yang Berotasi

Misalkan di ruang R3 ada vektor sudut rotasi θ:=θˆn yang berpangkal di titik 0, di mana θ merupakan sudut rotasi yang bergantung pada waktu t, serta ˆn merupakan vektor satuan arah orientasi rotasi yang konstan terhadap t.  Vektor posisi mula-mula r0 yang berotasi oleh θ tersebut pada waktu t akan berpindah ke posisi r=(ˆnr0)ˆn+(ˆn×r0)׈ncosθ+ˆn×r0sinθ. Turunan r terhadap t tentu saja adalah v:=drdt=(ˆn×r0)׈ndθdtsinθ+ˆn×r0dθdtcosθ, sehingga v=ω×(ˆn×r0sinθ+r0cosθ), di mana ω:=dθ/dt. Karena (ˆn×r0)׈n=r0(ˆnr0)ˆn dan...

Fungsi Homogen Berderajat Sebarang

Diketahui ada kuantitas  f:=ri1,,in=1Mi1inxi1xin, sehingga fxi=ri1,,innk=1Mi1inxi1xik1δiikxik+1xin, fxi=nk=1ri1,,ik1,ik+1,,in=1Mi1ik1iik+1inxi1xik1xik+1xin, ri=1xifxi=nk=1ri,i1,,ik1,ik+1,,in=1Mi1ik1iik+1inxi1xik1xixik+1xin. Karena Mi1ik1iik+1inxi=rik=1δiikMi1ik1ikik+1inxik, maka ri=1xifxi=nk=1ri,i1,,in=1Mi1inxi1xinδiik. Ka...

Turunan Vektor Basis Satuan Azimutal terhadap Koordinat Azimutal

ˆϕ/ϕ=(/ϕ)(eϕ/|eϕ|). eϕ=r/ϕ. r=ˆxrsinθcosϕ+ˆyrsinθsinϕ+ˆzrcosθ. eϕ=ˆxrsinθsinϕ+ˆyrsinθcosϕ. |eϕ|=rsinθ. ˆϕ=eϕ/|eϕ|=ˆxsinϕ+ˆycosϕ. ˆϕ/ϕ=(ˆxcosϕ+ˆysinϕ). ˆr=ˆxsinθcosϕ+ˆysinθsinϕ+ˆzcosθ. ˆθ=eθ/|eθ|. eθ=r/θ=ˆxrcosθcosϕ+ˆyrcosθsinϕˆzrsinθ. |eθ|=r. ˆθ=ˆxcosθcosϕ+ˆycosθsinϕˆzsinθ. \[ \begin{pmatrix}\hat{r} \\ \hat{\theta} \\ \hat{\phi}\end{pma...