FISIKA DASAR II LISTRIK STATIS DAN ARUS SEARAH

FISIKA DASAR II LISTRIK STATIS DAN ARUS SEARAH [1 I] Kania Nur Sawitri, M. Si kaniamalimba@gmail. com 0821 -1007 -5629

QUIZ 6/5/2021 2

Garis-garis Medan Listrik Salah satu cara termudah dalam memvisualisasikan pola-pola medan listrik adalah dengan menggambarkan garis-garis dalam arah medan listrik. Garis-garis ini disebut garis-garis medan listrik. Vector medan listrik di sebuah titik, tangensial terhadap garis-garis medan listrik. Jumlah garis-garis per satuan luas permukaan yang tegak lurus garis-garis medan listrik, sebanding dengan medan listrik di daerah tersebut. 3 6/5/2021

Garis-garis Medan Listrik dari Muatan Positip dan Negatip a) b) +q - q 4 6/5/2021

Garis-garis Medan Listrik dari Sebuah Dipole + - 5 6/5/2021

Medan Listrik Oleh Distribusi Muatan 1. Muatan Cincin 6/5/2021 6

Medan Listrik Oleh Distribusi Muatan 1. Muatan Batang 6/5/2021 7

Energi Potensial Elektrostatik Jika terdapat dua benda titik bermuatan q dan q 2 yang dipertahankan tetap terpisah pada jarak r, maka besar energi potensial sistem tersebut adalah : 1 Jika ada lebih dari dua muatan, maka energi potensial yang tersimpan dalam sistem tersebut adalah jumlah (skalar) dari energi potensial dari tiap pasang muatan yang ada. Untuk tiga muatan: 6/5/2021 8

Contoh soal Hitung energi potensial dari sistem 3 muatan, Q 1=10 -6 C, Q 2=2 10 -6 C dan Q 3=3 10 -6 C yang terletak di titik-titik sudur segitiga sama sisi yang panjang sisinya 10 cm. 6/5/2021 9

Potensial Listrik Beda potential antara titik A dan B, VB-VA, didefinisikan sebagai perubahan energi potensial sebuah muatan, q, yang digerakkan dari A ke B, dibagi dengan muatan tersebut. Potensial listrik merupakan besaran skalar Potensial listrik dari muatan titik q pada sebuah titik yang berjarak r dari muatan tersebut adalah : (anggap titik yang potensialnya nol terletak di tak berhingga) 6/5/2021 10

Prinsip Superposisi Potensial Jika terdapat Listrik lebih dari satu muatan titik, maka potensialnya di suatu titik akibat muatan-muatan tersebut dapat ditentukan dengan menggunakan prinsip superposisi Total potensial listrik di titik P yang diakibatkan oleh beberapa muatan titik sama dengan jumlah aljabar potensial listrik dari masing-masing muatan titik. 6/5/2021 11

Contoh soal Hitung potensial listrik di sudut puncak sebuah segitiga samasisi yang panjang sisinya 20 cm, jika di sudut-sudut dasarnya ditempatkan muatan Q 1= 10 -6 C dan Q 2=2 10 -6 C 6/5/2021 12

Kapasitor dapat menyimpan muatan berupa dua konduktor yang dipisahkan suatu isolator atau bahan dielektrik. Q = CV +Q d -Q Kapasitor 6/5/2021 A A plat sejajar : 13

Contoh soal • Kapasitor pelat sejajar memiliki luas pelat 2 m 2, dipisahkan oleh udara sejauh 5 mm. Beda potensial sebesar 10, 000 V diberikan pada kapasitor tersebut. Tentukan : Kapasitansinya dan Muatan pada masing-masing pelat 6/5/2021 14

Energi yang Disimpan dalam Kapasitor Misalkan sebuah batere dihubungkan ke sebuah kapasitor. Batere melakukan kerja untuk menggerakkan muatan dari satu pelat ke pelat yang lain. Kerja yang dilakukan untuk memindahkan sejumlah muatan sebesar q melalui tegangan V adalah W = V q. Dengan menggunakan kalkulus energi potensial muatan dapat dinyatakan sebagai : 6/5/2021 V V q Q 15

Kapasitor dengan Dielektrik adalah material insulator (karet, glass, kertas, mika, dll. ) � Misalkan, sebuah bahan dielektrik disisipkan diantara kedua pelat kapasitor. � +Q -Q V 0 -Q +Q V Maka beda potensial antara kedua keping akan turun (k = V 0/V) � Karena jumlah muatan pada setiap keping tetap (Q=Q 0) → kapasitansi naik � ◦ 6/5/2021 Konstanta dielektrik : k = C/C 0 16

Rangkaian Kapasitor a a C 1 V=Vab +Q 1 C 2 +Q 2 - Q 1 - Q 2 +Q 1 C 1 V=Vab C 2 b c - Q 1 Seri +Q 2 - Q 2 b Paralel Contoh Dua buah kapasitor masing-masing dengan muatan 3 m. F dan 6 m. F dihubungkan pararel melalui batere 18 V. Tentukan kapasitansi ekuivalen dan jumlah muatan yang tersimpan Contoh Dua buah kapasitor masing-masing dengan muatan 3 F dan 6 F dihubungkan seri melalui batere 18 V. Tentukan kapasitansi ekuivalen dan jumlah muatan yang tersimpan 6/5/2021 17

Contoh Soal: � Empat buah kapasitor masing-masing kapasitasnya C, dirangkai seperti pada gambar di bawah ini. Rangkaian yang memiliki kapasitas 0, 6 C adalah, A. D. B. C. E. 6/5/2021 18

Contoh Soal Tiga buah kapasitor besarnya masing-masing 1 F, 2 F dan 3 F dihubungkan seri dan diberi tegangan E Volt. Maka. . . 1. masing-masing kapasitor akan memiliki muatan listrik yang sama banyak 2. kapasitor yang besarnya 1 F memiliki energi listrik terbanyak 3. pada kapasitor 3 F bekerja tegangan terkecil 4. ketiga kapasitor bersama-sama membentuk sebuah kapasitor ekivalen dengan muatan tersimpan sebesar 6/11 E C 6/5/2021 19