Perkuliahan Fisika Dasar II FI-331. Oleh Endi Suhendi 1

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "Perkuliahan Fisika Dasar II FI-331. Oleh Endi Suhendi 1"

Farida Dewi Hardja
7 tahun lalu
Tontonan:

1 Perkuliahan Fisika Dasar II FI-331 Oleh Endi Suhendi 1

2 Menu hari ini (1 minggu): Kapasitor Oleh Endi Suhendi 2

3 Last Time: Potensial dan Konduktor Oleh Endi Suhendi 3

4 Medan E dan Potensial: Sumber Sebuah muatan titik q menghasilkan medan dan potensial disekitarnya: Hubungannya: Gunakan superposisi untuk sistem banyak muatan Oleh Endi Suhendi 4

5 Medan E dan Potensial: Efek Jika anda menempatkan sebuah partikel, q, dalam medan: Untuk memindahkan sebuah partikel, q, dalam medan: Oleh Endi Suhendi 5

6 Konduktor dalam Kesetimbangan Konduktor adalah objek equipotensial: 1) E = 0 di dalam 2) Muatan neto di dalam 0 3) E tegak lurus permukaan 4) Kelebihan muatan pada permukaan Oleh Endi Suhendi 6

7 Kapasitor dan Kapasitansi Oleh Endi Suhendi 7

8 Kapasitor: Penyimpan Muatan & Energi Listrik Kapasitor: dua konduktor terisolasi dengan muatan yang sama Q dan berbeda tanda dan beda potensial V diantaranya. Satuan: Coulomb/Volt atau Farad Oleh Endi Suhendi 8

9 Kapasitor Plat Sejajar Oleh Endi Suhendi 9

10 Menghitung E (Hukum Gauss) Oleh Endi Suhendi 10

11 Alternatif Pemecahan Plat bagian atas: Plat bagian bawah: Oleh Endi Suhendi 11

12 Kapasitor Plat Sejajar C hanya bergantung pada faktor geometri A dan d Oleh Endi Suhendi 12

13 Kapasitor Bola Dua kulit bola konsentrik berradius a dan b Berapakah E? Hukum Gauss E 0 hanya pada daerah a < r < b, bentuk E mirip dengan yang dihasilkan oleh muatan titik: Oleh Endi Suhendi 13

14 Kapasitor Bola Untuk sebuah bola konduktor berradius a: Oleh Endi Suhendi 14

15 Kapasitansi Bumi Untuk sebuah bola konduktor berradius a: Satu Farad adalah sangat BESAR! Kita biasa menggunakan pf(10-12 ) atau nf(10-9 ) Oleh Endi Suhendi 15

16 Kapasitor Silinder Dua kulit silinder konsentrik berradius a dan b, tingginya l. Kulit Silinder dalam bermuatan total Q (λ uniform) dan kulit silinder luar bermuatan total - Q (λ uniform) Hitung Kapasitansi Sistem tersebut! Oleh Endi Suhendi 16

17 Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor Oleh Endi Suhendi 17

18 Energi untuk Memuati Kapasitor 1. Kapasitor awalnya tidak bermuatan. 2. Bawa +dq dari bawah ke atas. Sekarang atas memiliki muatan q = +dq, bawah dq 3. Ulangi 4. Berhenti ketika atas memiliki muatan q = +Q, bawah -Q Oleh Endi Suhendi 18

19 Usaha yang Dilakukan untuk Memuati Kapasitor Pada suatu saat tertentu, plat atas +q, bawah q Beda potensialnya adalah V = q / C Usaha yang dilakukan untuk membawa dq yang lain adalah dw = dq V Oleh Endi Suhendi 19

20 Usaha yang Dilakukan untuk Memuati Kapasitor Sehingga usaha yang dilakukan untuk menggerakkan dq adalah is: Energi Total untuk memuati sampai q = Q: Oleh Endi Suhendi 20

21 Energ yang Tersimpan dalam Kapasitor Karena Dimanakah energi tersimpan??? Oleh Endi Suhendi 21

22 Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor Energi disimpan dalam Medan Listrik! Kapasitor plat sejajar: Rapat Energi Medan Listrik Oleh Endi Suhendi 22

23 Batrei (Catu Daya) & Rangkaian Dasar Oleh Endi Suhendi 23

24 Batrei (Catu Daya) Ideal Beda potensialnya tetap diantara ujung-ujungnya Sumber muatan sebanyak muatan yang diperlukan Oleh Endi Suhendi 24

25 Susunan Batrei Seri Beda potensial neto berubah yaitu V = V1 + V2 Oleh Endi Suhendi 25

26 Susunan Batrei Paralel Beda potensial tetap VV Don t do this! Oleh Endi Suhendi 26

27 Susunan Kapasitor Paralel Potensial Sama! Oleh Endi Suhendi 27

28 Kapasitansi Equivalen Animasi 5.1 Oleh Endi Suhendi 28

29 Susunan Kapasitor Seri Sekarang tegangannya beda, Bagaimana dengan Q? Oleh Endi Suhendi 29

30 Susunan Kapasitor Seri Oleh Endi Suhendi 30

31 Kapasitansi Equivalen (Tegangan dijumlahkan pada susunan seri) Animasi 5.2 Oleh Endi Suhendi 31

32 Dielektrik Sebuah bahan dielektrik adalah bahan non konduktor atau insulator Contoh: karet, kaca, kertas Ketika dielektrik ditempatkan pada kapasitor bermuatan, beda potensial diantara dua plat akan berkurang HOW??? Oleh Endi Suhendi 32

33 Tinjauan Molekular dari Dielektrik Dielektrik Polar : Dielektrik dengan momen dipol listrik permanen Contoh: Air Oleh Endi Suhendi 33

34 Tinjauan Molekular dari Dielektrik Dielektrik Non-Polar: Dielektrik dengan momen dipol listrik terinduksi Example: CH 4 Oleh Endi Suhendi 34

35 Dielektrik dalam Kapasitor Beda Potensial berkurang karena polarisasi dielektrik menurunkan besar medan listrik! Oleh Endi Suhendi 35

36 Hukum Gauss untuk Dielektrik Ketika memasukan dielektrik, rapat muatan σ terinduksi pada permukaannya Apa itu σ? Oleh Endi Suhendi 36

37 Konstanta Dielektrik κ Dielektrik menurunkan besar medan awal oleh faktor κ Hukum Gauss dengan dielektrik: Konstanta Dielektrik Vakum 1.0 Kertas 3.7 Gelas Pyrex 5.6 Air 80 Oleh Endi Suhendi 37

38 E, P dan D ( ) σ σ q q A = Oleh Endi Suhendi 38 ε 0 ε 0 = P E ε D A q E ε A q A ε q A ε q E = + = = A q dan P A q D = =

39 E, P dan D Karena E adalah vektor, maka D dan P juga vektor: r r D = ε E 0 r D = Pergeseran Listrik (electric displacement) r P r E = = + r P "berkaitan dengan muatan bebas" Polarisasi Listrik "berkaitan dengan muatan polarisasi" Medan Listrik dalam dielektrik "berkaitan dengan semua baik bebas maupun polarisasi" muatan yang ada, Oleh Endi Suhendi 39

40 Dielektrik dalam Kapasitor Q 0 = Konstan setelah batrei diputus Ketika dimasukan dielektrik: Oleh Endi Suhendi 40

41 Dielektrik dalam Kapasitor V 0 = Konstan ketika batrei tetap terhubung Setelah dimasukan dielektrik: Oleh Endi Suhendi 41

42 Problem Berapa kapasitansi sistem kapasitor berikut? Oleh Endi Suhendi 42

43 TUGAS 4 Sudah dapat diakses di e-learning Oleh Endi Suhendi 43

dokumen-dokumen yang mirip

KAPASITOR MINGGU KE-5

KAPASITOR MINGGU KE-5 Kapasitor: Penyimpan Muatan & Energi Listrik Kapasitor: dua konduktor terisolasi dengan muatan yang sama Q dan berbeda tanda dan beda potensial ΔV diantaranya. Satuan: Coulomb/Volt