bab-ii-elmag-2010.pdf

53
1 1 Medan Elektromagnetik TF-2206 BAB II Analisis Vektor Dr. Suprijanto [email protected] 2 Review Vektor Besaran fisis paling sederhana dapat dengan lengkap dinyatakan oleh sebuah angka plus suatu unit(satuan) yang diketahui ukurannya Skalar Contoh…… Vektor Contoh……. Representasi Vektor Koordinat Silang (Cartesin)

Upload: rezzal-andryan

Post on 13-Apr-2015

34 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

as

TRANSCRIPT

Page 1: bab-II-elmag-2010.pdf

1

1

Medan Elektromagnetik TF-2206BAB II Analisis Vektor

Dr. [email protected]

2

Review Vektor

• Besaran fisis paling sederhana dapat dengan lengkapdinyatakan oleh sebuah angka plus suatu unit(satuan) yang diketahui ukurannya

• Skalar Contoh……• Vektor Contoh…….

Representasi Vektor

Koordinat Silang (Cartesin)

Page 2: bab-II-elmag-2010.pdf

2

3

Review Vektor

Vektor Satuan

Vektor satuan adalah vektor yang besarnya sama dengan satu

Contoh :

tentukan :

4

Operasi Vektor

Page 3: bab-II-elmag-2010.pdf

3

5

Operasi Vektor

6

Operasi Vektor

Page 4: bab-II-elmag-2010.pdf

4

7

Operasi Vektor

8

Operasi Vektor

Page 5: bab-II-elmag-2010.pdf

5

9

10

Operasi Vektor

Page 6: bab-II-elmag-2010.pdf

6

11

Operasi Vektor

12

Operasi Vektor

Volume parallelepiped

Page 7: bab-II-elmag-2010.pdf

7

13

Operasi Vektor

14

Sistem Koordinat

Page 8: bab-II-elmag-2010.pdf

8

15

Operasi Vektor

16

Operasi Vektor

Page 9: bab-II-elmag-2010.pdf

9

17

Operasi Vektor

18

Operasi Vektor

Page 10: bab-II-elmag-2010.pdf

10

19

Operasi Vektor

ρ = radius cylinder

20

Operasi Vektor

Page 11: bab-II-elmag-2010.pdf

11

21

Operasi Vektor

22

Operasi Vektor

Page 12: bab-II-elmag-2010.pdf

12

23

Operasi Vektor

24

Operasi Vektor

Page 13: bab-II-elmag-2010.pdf

13

25

Operasi Vektor

26

Operasi Vektor

Transform the position vector into a vector in a cylindrical system

Page 14: bab-II-elmag-2010.pdf

14

27

Operasi Vektor

28

Operasi Vektor

Page 15: bab-II-elmag-2010.pdf

15

29

30

Page 16: bab-II-elmag-2010.pdf

16

31

32

Page 17: bab-II-elmag-2010.pdf

17

33

34

Page 18: bab-II-elmag-2010.pdf

18

35

36

Page 19: bab-II-elmag-2010.pdf

19

37

38

Page 20: bab-II-elmag-2010.pdf

20

39

40

Page 21: bab-II-elmag-2010.pdf

21

41

42

Page 22: bab-II-elmag-2010.pdf

22

43

44

Page 23: bab-II-elmag-2010.pdf

23

45

46

Extend this definition of the line integral for a general curve c in three-dimensional space

now define a scalar line integral for a vector field F

Page 24: bab-II-elmag-2010.pdf

24

47

48

Page 25: bab-II-elmag-2010.pdf

25

49

50

Page 26: bab-II-elmag-2010.pdf

26

51

52

Page 27: bab-II-elmag-2010.pdf

27

53

54

Page 28: bab-II-elmag-2010.pdf

28

55

56

Page 29: bab-II-elmag-2010.pdf

29

57

Medan-medan Vektor dan Skalar

Jika sebuah partikel sedang bergerak dalam ruang maka di setiap saatkecepatannya dapat dinyatakan dengan sebuah vector kecepatanmempunyai karakteristik sebuah vektor, memiliki besar dan arah.

Tetapi jika kita mengamati keadaan suatu fluida yang bergerak dalam ruangmaka partikel-partikel yang berbeda akan mempunyai kecepatan yang tidaksama.

Dalam hal ini setiap titik mempunyai vektor kecepatan sendiri dan fluidayang bergerak dapat dinyatakan dengan apa yang disebut sebagai sebuahmedan vektor.

58

Page 30: bab-II-elmag-2010.pdf

30

59

60

Medan-medan Vektor dan Skalar

Page 31: bab-II-elmag-2010.pdf

31

61

62

Page 32: bab-II-elmag-2010.pdf

32

63

64

Page 33: bab-II-elmag-2010.pdf

33

65

66

Page 34: bab-II-elmag-2010.pdf

34

67

33

3

22

2

11

1

uf

ha

uf

ha

uf

haf

∂∂

+∂∂

+∂∂

=∇

68

Page 35: bab-II-elmag-2010.pdf

35

69

70

Page 36: bab-II-elmag-2010.pdf

36

71

72

Page 37: bab-II-elmag-2010.pdf

37

73

+

74

Page 38: bab-II-elmag-2010.pdf

38

75

76

Page 39: bab-II-elmag-2010.pdf

39

77

78

Page 40: bab-II-elmag-2010.pdf

40

79

80

Page 41: bab-II-elmag-2010.pdf

41

81

82

Page 42: bab-II-elmag-2010.pdf

42

83

84

Page 43: bab-II-elmag-2010.pdf

43

85

86

Page 44: bab-II-elmag-2010.pdf

44

87

88

Page 45: bab-II-elmag-2010.pdf

45

89

90

Page 46: bab-II-elmag-2010.pdf

46

91

92

Page 47: bab-II-elmag-2010.pdf

47

93

94

Soal No. 1

Pada lintasan tertutup z = 0, ρ = 1, diketahui sebuah medan vektor :

φρ−ρ= a)(H 2

Periksa apakah teorema Stokes berlaku disini ?

Jawab :

zazadadL +φρ+ρ= φρ

( )

0)02)((

d)(ddLH

1

32

2

0

322

=−πρ−ρ=

φρ−ρ=φρρ−ρ=•

π

=φ∫∫∫

Page 48: bab-II-elmag-2010.pdf

48

95

z

zz

2

aH1)H(1

aHz

Ha

zHH1H

a)(H

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛φ∂

∂ρ

−ρ∂

ρ∂ρ

+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ρ∂

∂−

∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

−φ∂

∂ρ

=×Δ

ρ−ρ=

ρφ

φρ

ρφ

φ

zz

32

a)32(a)(1H ρ−=ρ∂ρ−ρ∂

ρ=×Δ zadddS φρρ=

0)()(

dd)32(dS)H(

2

0

1

0

32

2

0

1

0

2

=φρ−ρ=

φρρ−ρ=•×Δ

π

π

=φ =ρ∫ ∫∫ Teorema

Stokes Berlaku

96

Soal No. 1

Pada lintasan tertutup z = 0, ρ = 1, diketahui sebuah medan vektor :

φρ−ρ= a)(H 2

Periksa apakah teorema Stokes berlaku disini ?

Jawab :

zazadadL +φρ+ρ= φρ

( )

0)02)((

d)(ddLH

1

32

2

0

322

=−πρ−ρ=

φρ−ρ=φρρ−ρ=•

π

=φ∫∫∫

Page 49: bab-II-elmag-2010.pdf

49

97

z

zz

2

aH1)H(1

aHz

Ha

zHH1H

a)(H

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛φ∂

∂ρ

−ρ∂

ρ∂ρ

+

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ρ∂

∂−

∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

−φ∂

∂ρ

=×Δ

ρ−ρ=

ρφ

φρ

ρφ

φ

zz

32

a)32(a)(1H ρ−=ρ∂ρ−ρ∂

ρ=×Δ zadddS φρρ=

0)()(

dd)32(dS)H(

2

0

1

0

32

2

0

1

0

2

=φρ−ρ=

φρρ−ρ=•×Δ

π

π

=φ =ρ∫ ∫∫ Teorema

Stokes Berlaku

98

Soal No. 2

Diketahui sebuah medan vektor :xaxD =

Pada permukaan bola r = 1, hitung : ∫ • dSD

Periksa apakah teorema divergensi berlaku disini ?

Jawab :

xrx

r2

axDasinacoscosacossina

cossinrxaddsinrdS

=φ−φθ+φθ=

φθ=φθθ=

φθ

∫∫ φθφθ=• ddcossinrdSD 233

∫ ∫∫π

π

θθθφφ=•2

0 0

22 dsinsindcosdSD

Page 50: bab-II-elmag-2010.pdf

50

99

∫ ∫∫π

π

θθθφφ=•2

0 0

22 dsinsindcosdSD

π=⎟⎟⎟

⎜⎜⎜

⎛φ+φ=φ+φ=φφ

πππ

π

=φ∫∫

2

0

2

0

2

0

2

0

2 2sin21

21d)12(cos

21dcos

34

322cos

31cos

)cosd)(cos1(dsinsin

1

1

3

1

1cos

2

0

2

=−=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ θ−θ=

θ−θ−=θθθ

π

=θ∫∫

π=•∫ 34dSD

100

1z

Dy

Dx

DDaxD zyxx =

∂∂

+∂

∂+

∂∂

=•∇→=

π=π==•∇ ∫∫ 34r

34dvdv)D( 3

( )( ) π=π⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=φθ−⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

φθθ=•∇

ππ

π

π

=θ =∫ ∫ ∫∫

34)2)(2(

31cosr

31

ddrdsinrdv)D(

2

00

1

0

3

2

0 0

1

0r

2

Teorema divergensi Berlaku

Page 51: bab-II-elmag-2010.pdf

51

101

Soal No. 3

Diketahui sebuah medan skalar V = 50 xyz

Hitung WE pada daerah 0 < x < 2, 0 < y < 2, 0 < z < 2, bila :

12ooE 10x854,8,ED,VE,dvED

21W −=εε=∇=•= ∫

Jawab :

zoyoxoo

zyx

zyx

axy50axz50ayz50ED

axy50axz50ayz50

azVa

yVa

xVVE

ε+ε+ε=ε=

++=

∂∂

+∂∂

+∂∂

=∇=

)yxzxzy(2500ED 222222o ++ε=•

102

)yxzxzy(2500ED 222222o ++ε=•

2z0,2y0,2x0dvED21WE <<<<<<•= ∫

μ=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ε=

ε=

= = =∫ ∫ ∫

472,038

38)2)(10x854,8(3750

z31y

31)x(3750

dxdydzzy3750W

12

2

0

32

0

32

0o

2

0z

2

0y

2

0x

22oE

Page 52: bab-II-elmag-2010.pdf

52

103

104

Page 53: bab-II-elmag-2010.pdf

53

105