FISIKA DASAR II LISTRIK STATIS DAN ARUS SEARAH

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

QUIZ 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 12/7/2020 2

Kapasitor dapat menyimpan muatan berupa dua konduktor yang dipisahkan suatu isolator atau bahan dielektrik. Q = CV +Q d -Q A A Kapasitor plat sejajar : 12/7/2020 3

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 12/7/2020 4

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 : 12/7/2020 V V q Q 5

Kapasitor dengan Dielektrik adalah material insulator (karet, glass, kertas, mika, dll. ) � Misalkan, sebuah bahan dielektrik disisipkan diantara kedua pelat kapasitor. � +Q -Q -Q +Q V 0 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 � ◦ 12/7/2020 Konstanta dielektrik : k = C/C 0 6

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 12/7/2020 7

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. B. D. E. C. 12/7/2020 8

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 12/7/2020 9

Hukum Ohm Arus listrik adalah aliran muatan listrik. Jika dalam selang waktu Δt jumlah muatan listrik yang mengalir adalah ΔQ, maka besarnya arus listrik didefinisikan sebagai Besarnya arus yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial antara dua tempat, Hukum Ohm R adalah resistansi atau tahanan listrik 12/7/2020 10

Contoh soal Titik A memiliki potential lebih tinggi dari titik B dengan perbedaan potensial 2 V. Jika hambatan listrik antara titik A dan B adalah 100 Ω, (a) berapa arus yang mengalir melalui hambatan dan ke mana arahnya? (b) berapa besar muatan yang mengalir selama 5 s? 12/7/2020 11

Hukum Kirchoff 1 12/7/2020 12

Sumber Potensial Listrik Perbedaan potensial listrik pada titik yang berbeda dalam suatu rangkaian terjadi jika dalam rangkaian dipasang sumber potensial listrik yang disebut ggl (gaya gerak listrik) Contoh ggl : ◦ baterei, ◦ Aki ◦ dynamo ◦ sel surya, dan lain-lain. GGL memiliki dua terminal atau kutub yang memiliki potensial yang berbeda. 12/7/2020 13

Sumber Potensial Listrik Jika kutub-kutub ggl dihubungkan ke rangkaian, maka arus listrik mengalir keluar dari kutub yang memiliki potensial lebih besar, menuju rangkaian, dan mengalir masuk ke kutub yang memiliki potential lebih rendah. Kutub ggl yang potensialnya lebih tinggi =kutub positif kutub yang potensialnya lebih rendah= kutub negatif. Jika beda potensial antara dua kutub ggl dalah ε maka besar arus yang mengalir memenuhi 12/7/2020 14

Resistansi 12/7/2020 15

Resistansi jenis bahan 12/7/2020 16

Contoh soal Misalkan kamu ingin menghubungkan tape stereo dengan speaker yang lokasinya cukup jauh. masing-masing kawat panjangnya 20 meter dan kawat tersebut terbuat dari tembaga, berapakah diameter kawat agar hambatannya 0, 1 Ω? jika arus yang mengalir ke masing-masing speaker 2 A, berapakah penurunan tegangan listrik sepanjang kawat? 12/7/2020 17

Kebergantungan Resistansi terhadap suhu 12/7/2020 18

Contoh soal Sepotong kawat platina digunakan untuk menentukan tahanan suatu larutan. Misalkan pada suhu 20 o. C tahanan kawat tersebut 164, 2 Ω. Kawat tersebut kemudian dicelupkan ke dalam larutan tahannya meningkat menjadi 187, 4 Ω. Berapa suhu larutan tersebut? 12/7/2020 19

Resistor Komersial Nilai yang dimiliki tahanan tersebut tidak tertera pada komponen. Nilai tahanan dinyatakan dalam kode-kode warna yang melingkar pada komponen. Jumlah kode umumnya 3 buah. Tetapi untuk resistansi yang lebih tinggi, jumlah kode warna ada 4 buah Nilai tahanan ditentukan oleh tiga kode warna pertama. Kode warna keempat disebut toleransi yang menentukan ketelitian nilai tahanan. 12/7/2020 20

Resistor komersial 12/7/2020 21

Contoh soal Sebuah hambatan memiliki gelang orange, hijau dan merah. Berapakah nilai hambatannya? Berapakah toleransinya? 2. Sebuah hambatan memiliki empat gelang. Gelang pertama berwarna coklat, gelang kedua kuning, gelang ketiga hitam, dan gelang keempat berwarna emas. Berapa nilai hambatannya? Berapakah toleransinya? 1. 12/7/2020 22

Rangkaian resistor Hambatan seri Hambatan paralel 12/7/2020 23

Contoh soal Tentukan hambatan pengganti dari empat hambatan yang disusun secara parallel, R 1 = 1 kΩ, R 2 = 4 kΩ, R 3 = 8 kΩ Jika benda tengan yang dipasang antar ujung hambatan adalah 50 V, tentukan arus yang mengalir pada masing-masing hambatan. 12/7/2020 24

Rangkaian yang mengandung resistor dan sumber tegangan 12/7/2020 25

Contoh soal jika Vab = 5 V, tentukan besar arus yang mengalir 12/7/2020 26

Loop Total tegangan pada rangkaian tertutup adalah sama dengan nol 12/7/2020 27

Contoh soal Tentukan arus yang mengalir pada gambar jika sumber tegangan dianggap tidak memiliki hambatan dalam. Tentukan pula arus yang mengalir jika sumber tegangan memiliki hambatan dalam 50 Ω. 12/7/2020 28

Rangkaian dua loop Hitunglah arus yang mengalir pada masing-masing resistor! 12/7/2020 29