Penerapan Dalam Kehidupan Sehari-hari
Pernah menonton TV ? Salah satu teknologi elektronik yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, yang berhubungan dengan gerak elektron di dalam medan listrik, adalah TV tabung (TV analog), osiloskop dan layar komputer yang saat ini sudah tidak digunakan lagi. Pada layar TV terdapat lapisan fosfor. Elektron ditembakkan dari belakang tabung menuju layar yang dilapisi fosfor, ketika elektron mengenai fosfor maka timbul cahaya. Aliran elektron ini disebut sinar katoda. Anda dapat membaca artikel lengkap di Google tentang Tabung Sinar Katoda, teknologi yang digunakan di TV tabung. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi mengakibatkan saat ini TV tabung sudah mulai diganti dengan TV LCD atau TV LED.
Percepatan Yang Dialami Muatan Listrik di Dalam Medan Listrik Homogen
Ketika muatan positif atau muatan negatif berada di dalam medan listrik homogen, maka muatan tersebut mengalami gaya listrik. Karena terdapat gaya listrik yang bekerja pada muatan yang berada di dalam medan listrik, maka muatan mengalami percepatan. Secara matematis, gaya listrik yang dialami muatan adalah F = q E. Rumus hukum II Newton untuk menghitung percepatan adalah F = m a. Gabungkan kedua rumus ini untuk menghitung besar percepatan yang dialami oleh muatan :
q E = m a
a = q E / m
Keterangan:
a = percepatan, q = muatan positif atau negatif, E = medan listrik, m = massa.
Apabila medan listrik homogen (besar dan arah medan listrik konstan) maka percepatan yang dialami muatan listrik juga konstan. Percepatan muatan searah medan listrik apabila muatan positif. Percepatan muatan berlawanan medan listrik jika muatan negatif.
Contoh soal 1:
Sebuah muatan positif q bermassa m ditembakan horisontal ke dalam sebuah medan listrik homogen yang dihasilkan dua keping bermuatan. Jelaskan besar dan arah percepatannya.
Pembahasan
Muatan q positif sehingga arah percepatannya sama dengan arah medan listrik, sebagaimana tampak di gambar.
Besar percepatan muatan (a) = q E / m
Besar kecepatan muatan (v) = vo + a t = vo + q E t / m
Contoh soal 2:
Sebuah elektron ditembakkan ke dalam medan listrik homogen E = 2000 N/C dengan kecepatan awal vo = 4 x 106 m/s searah medan listrik.
Muatan elektron = –1,6 x 10⁻¹⁹ C. Massa elektron = 9,1 ×10⁻31 kg. Tentukan:
a) Besar percepatan elektronik
b) Jarak tempuh elektron sebelum berhenti
Pembahasan
Elektron bermuatan negatif sehingga percepatannya berlawanan dengan medan listrik. Karena arah kecepatan elektron dan arah percepatan elektron berlawanan, maka setelah bergerak elektron akan berhenti.
a) Besar percepatan elektron
b) Jarak tempuh elektron sebelum berhenti
Jarak tempuh = 22,86 milimeter.
