1 muatan listrik hkm coulomb

Download 1 Muatan Listrik Hkm Coulomb

Post on 28-Jan-2016

14 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

fisika listrik

TRANSCRIPT

  • FISIKA 2

    Materi: 1. Muatan Listrik, Hukum Coulomb

    2. Medan Listrik dan Hukum Gauss

    3. Potensial

    4. Kapasitansi dan Sifat-sifat Dielektrik

    5. Arus, hambatan dan gaya

    elektromotif

    6. Rangkaian Direct-Current (DC) dan

    Instrumennya

  • 7. Medan Magnet

    8. Gaya-gaya magnet pada konduktor

    berarus

    9. Medan Magnet dari Arus

    10. Gaya Induksi Elektromotif

    11. Induktansi

    12. Aliran Alternating Current (AC)

  • Kriteria Penilaian : Tugas : 20 %

    UTS : 40 %

    UAS : 40 %

    Referensi : 1.Resnick and Halliday, Physics

    2.Sears and Zemansky, University Physics

    3.Paul A. Tippler, Physics for Scientists and Enginers

    4.Giancoli, Physics: Principles with applications

  • Muatan Listrik

    Kelebihan elektron muatan negatif

    Kekurangan elektron muatan positif

  • Metoda dalam pemberian muatan

    Gesekan

    Konduksi

    Induksi

  • Proses Gesekan

  • Proses Konduksi

    Untuk bahan konduktor

    Dua buah bahan konduktor disentuhkan, dimana salah satunya memiliki muatan bebas

  • Proses Induksi

  • Konduktor dan Isolator

    Konduktor

    Pengertian

    Konduktor adalah bahan yang konduktivitasnya tinggi,

    sehingga dapat mengalirkan listrik dengan baik.

    Pada konduktor/penghantar yang baik, jumlah elektron-elektron bebas, yaitu elektron-elektron yang mempunyai

    energi cukup besar (terletak pada lintasan yang paling

    luar).

  • Bahan Konduktor

    1. Logam biasa, seperti: tembaga, aluminium, besi,

    dan sebagainya.

    2. Logam campuran (alloy), yaitu sebuah logam dari

    tembaga atau aluminium yang diberi campuran

    dalam jumlah tertentu dari logam jenis lain, yang

    gunanya untuk menaikkan kekuatan mekanisnya.

    3. Logam paduan (composite), yaitu dua jenis logam

    atau lebih yang dipadukan dengan cara kompresi,

    peleburan (smelting) atau pengelasan (welding).

  • Isolator

    Pengertian

    Bahan yang tidak dapat menghantarkan listrik karena

    konduktivitasnya sangat rendah.

    Elektron-elektron kulit terluar dari suatu isolator terikat kuat pada atom-atom induknya dan perpindahan

    elektron praktis tidak mungkin terjadi.

  • Contoh

    Konduktor

    Tembaga, baja, besi, seng, aluminium, dll.

    Isolator

    Plastik, kayu, karet, keramik, dll.

  • Muatan Induksi

    Pengertian

    Muatan yang terjadi karena adanya peristiwa induksi pada

    suatu konduktor.

  • 1. Tahap pertama adalah mendekatkan batang plastik

    bermuatan negatif pada elektroskop; bola

    elektroskop membentuk kutub positif dan negatif.

  • 2. Tahap kedua adalah menghubungkan elektroskop

    dengan tanah sehingga elektron-elektron pada

    kutub negatif elektroskop berpindah ke tanah.

  • 3. Tahap ketiga adalah memutus hubungan elektroskop

    dengan tanah sehingga pada elektroskop hanya

    terdapat muatan positif.

  • 4. Tahap keempat adalah menjauhkan batang plastik

    yang bermuatan negatif sehingga muatan positif

    pada elektroskop terdistribusi secara merata.

  • 5. Elektron-elektron tidak dapat melepaskan diri dari

    bola karena tempat penopangnya dan udara di

    sekelilingnya adalah isolator. Maka kita mendapati

    kelebihan muatan negatif di permukaan kanan bola

    dan kekurangan muatan negatif di permukaan kiri.

    Kelebihan muatan ini dinamakan muatan induksi.

  • Analogi 2 Gaya Fundamental:

    Gravity

    Electricity

  • Gravity (Review)

    Gravity adalah sebuah gaya antara

    dua titik massa yang dipisahkan

    oleh sebuah jarak r. r

    m M

    F = G m M / r2

    Adalah sebuah gaya tarik

    menarik

    G = 6.67 x 1011

    Nm2 / kg

    2

  • Medan Gravitasi

    Medan/daerah di sekitar titik massa

    r

    m

    x

    r ^ g = (G m / r

    2) r ^

    Jika diletakkan massa lain M di titik x

    Gaya pada M : F = M g

  • Medan akibat

    beberapa titik massa

    superposisi

    ^ ^ 2

    = G ( mi / r2) ri ^

    g = G( ( m1 / r2) r1 + ( m2 / r

    2) r2 + ) 1

    i

    x m1

    m2

    m3 r1

    r3

    r2

    ^ ^

    ^

  • Electricity

    Electricity adalah sebuah

    gaya antara dua titik muatan

    yang terpisah pada jarak r. r

    q Q

    F = K q Q / r2

    Hukum Coulomb

    K = 9.00 x 109 Nm

    2 / C

    2

    Satuan muatan: coulomb

  • Medan Listrik

    medan/daerah akibat sebuah titik muatan

    r

    q

    x

    r ^

    jika diletakkan muatan lain Q pada titik x

    gaya pada Q :

    E = (K q / r2) r ^

    F = Q E

  • Medan akibat

    beberapa titik muatan

    superposisi

    x q1

    q2

    q3 r1

    r3

    r2

    ^ ^

    ^

    E = K( ( q1 / r2) r1 + ( q2 / r

    2) r2 + )

    ^ ^ 2

    = K ( qi / r2) ri ^

    i

    1

  • Electricity mirip dgn Gravity kecuali

    dua perbedaan berikut

    2) Kekuatan gaya listrik jauh

    lebih besar daripada

    kekuatan gaya gravitasi

    1) Muatan dapat

    positif atau negatif

    Berbeda tanda tarik-menarik Tanda sama tolak-menolak

  • Gaya antar elektron

    muatan elektron = 1.6 x 1019

    C

    e

    massa elektron = 9.11 x 1031

    kg

    Felec = K e2

    / r2 Fgrav = G m

    2 / r

    2

    e

    Felec / Fgrav = (K / G) (e / me)2

  • 9.11 x 1031

    kg

    9 x 109 Nm

    2 / C

    2

    6.67 x 1011

    Nm2

    / kg2

    = 1.6 x 10

    19 C

    2

    = 4.2 x 1042

    !

    Felec / Fgrav = (K / G) (e / me)2

    Electricity sangat kuat

    dibanding gravity

  • Garis-garis medan Adalah garis-garis dengan arah tangensial

    terhadap medan listrik Ketentuan untuk garis medan:

    1) garis medan selalu dimulai dari muatan

    positif (atau pada titik tak terhingga)

    2) garis medan selalu berakhir pada

    muatan negatif (atau pada titik tak terhingga)

    3) untuk titik dekat sebuah titik muatan

    garis medan adalah radial simetris

    4) garis medan tak pernah berpotongan satu

    dan yang lain

  • Densitas(kerapatan) garis medan (garis per m2)

    sebanding dengan kekuatan medan

  • Medan Listrik sebuah titik muatan

    E = (K q / r2) r ^

    titik-titik medan radial menjauhi muatan jika muatan positif

    medan bervariasi menurut 1 / r2

    titik-titik medan radial menuju muatan jika muatan negatif

  • Medan Listrik Muatan Terdistribusi

    Contoh: Medan akibat kawat bermuatan.

    Medan pada titik P: Superposisi dari medan akibat semua dq.

    a

    a+l

    K dq x2 a

    a+l

    K ldx x2

    = x

    = Kl 1

    a

    a+l

    E=

    = KQ/a(l+a) E= Untuk titik sepanjang sumbu!

    muatan per satuan panjang

  • Medan Listrik Muatan Terdistribusi

    Contoh: Medan akibat cincin bermuatan.

    Medan sepanjang sumbu: Komponen tegak lurus sumbu

    saling meniadakan.

    r2=a2+x2

    cosq=x/r

    dq=l a dq

    dEx = dE cosq = Kdq x/r r2

    Ex = K dq x (a2+x2)3/2 0

    2p

    K x l a dq (a2+x2)3/2

    =

    Ex

    Ex = Kx / (a2+x2)3/2

  • Dipol Listrik Adalah dua muatan yang sama dan

    mempunyai tanda berlawanan serta

    dipisahkan oleh jarak sepanjang d

    momen dipol

    p = q d

    dimana d menjauhi muatan negatif

    dan menuju muatan positif

    q

    + q d

    p

  • Medan Listrik sebuah Dipol

    Gunakan superposisi

    Hitung medan akibat masing2 muatan secara

    terpisah kemudian tambahkan secara vektor

    q + q

    x

    E+

    E

    Etot

    r r+

    E = (K q / r2) r ^

    E+ = (K q / r2) r+ ^

    +

    Etot = E + E+

  • Medan Dipol

    medan sepanjang sumbu dipol ambil sumbu z sebagai sumbu dipol

    E = E+ + E

    = (K q (z d/2)2)k (K q (z + d/2)2)k ^ ^

    = K q k 1 (z d/2)2 1 (z + d/2)

    2

    ^

    = (K q z2)k 1 (1 (d/2 z))2 1 (1 + (d/2 z))2 ^

    q + q

    x

    z

    d

  • Biasanya dipol2 yang ada

    adalah kecil

    atomic dipoles atau

    molecular dipoles

    z >> d

    (K q z2) k (1 + (d/z)) (1 (d/ z)) ^

    = (2 K q d z3) k = (2 K p z3) k ^ ^

    medan sebanding dengan p

    dan bervariasi menurut 1 / z3

    (1 + )n 1 + n

    untuk

  • Medan Dipol

    Medan sepanjang titik2 tegak lurus bisector

    E = E+ + E

    Ey = E+y + Ey = 0

    Ex = E+x + Ex = 2 E+ cos q

    E+ = E = K q (y2

    + (d/2)2)

    = 2 K q cos q (y2 + (d/2)2)

    x

    q + q

    y

    E

    E

    E+

    q

  • = 2 K q (y2 + (d/2)2) (d/2) y2 + (d/2)2

    untuk y >> d

    E = ( K p (y2 + (d/2)2)3/2) j ^

    E = ( K p y3) j ^

    = K q d (y2 + (d/2)2)3/2 = K p (y2 + (d/2)2)3/2

  • superposisi

    Untuk jumlah muatan yang besar,

    dekati sebagai sebuah distribusi muatan

    kontinyu dengan densitas .

    E = Ei

    i

    E = dE

    Jumlahkan secara vektor

    seluruh medan Ei akibat muatan

    masing2 qi,

Recommended

View more >