BEBAN DAN FLUKS ELEKTRIK. Muatan positif dalam kotak menghasilkan fluks listrik luar melalui permukaan kotak.

Transkripsi

1

2 HUKUM GAUSS Hukum Gauss merupakan hukum yang menentukan besarnya sebuah fluks listrik yang melalui sebuah bidang. Hukum Gauss menyatakan bahwa besar dari fluks listrik yang melalui sebuah bidang akan berbanding lurus dengan kuat medan listrik yang menembus bidang, berbanding lurus dengan area bidang dan berbanding lurus dengan cosinus sudut yang dibentuk fluks listrik terhadap garis normal.

3 BEBAN DAN FLUKS ELEKTRIK Muatan positif dalam kotak menghasilkan fluks listrik luar melalui permukaan kotak.

4 Muatan positif dalam kotak menghasilkan fluks listrik luar melalui permukaan kotak. Lebih banyak=lebih flux!

5 Muatan negatif menghasilkan ke dalam fluks.

6 Muatan lebih negatif lebih ke dalam fluks!

7 Tiga kasus nol muatan total di dalam kotak Tidak ada fluks listrik bersih melalui permukaan kotak!

8 Apa yang mempengaruhi fluks ketika melalui kotak? Menggandakan biaya dalam kotak ganda fluks. Menggandakan ukuran kotak TIDAK mengubah fluks.

9 Bidang E seragam dan Unit Listrik Flux Untuk bidang E seragam ( dalam ruang ) = E A = EA cos( ) C m 2 = Nm 2 /C

10 Menghitung fluks listrik di bidang seragam

11 Contoh 22.1 fluks listrik melalui disk Disk radius 0,10 m dengan n pada 30 derajat ke E, dengan besarnya 2,0 x 103 N / C. Apa fluks?

12 Disk radius 0,10 m dengan n pada 30 derajat ke E, dengan besarnya 2,0 x 103 N / C. Apa fluks? = E A = EA cos(30 ) A = r 2 = m 2 =54 Nm 2 /C

13 Disk radius 0,10 m dengan n pada 30 derajat ke E, dengan besarnya 2,0 x 103 N / C. Apa fluks?bagaimana jika n tegak lurus terhadap E? Sejajar dengan E?

14 Fluks listrik melalui sebuah kubus Sebuah kubus imajiner sisi L berada dalam wilayah seragam E. Cari fluks melalui masing masing sisi...

15 Fluks listrik melalui bola = E da

16 LANJUTAN = E da E = kq/r 2 = 1/(4 0 ) q/r 2 DAN dan palarel ke da disetiap permukaan = E da = E da = EA

17 LANJUTAN = E da E = kq/r 2 dan palarel da disetiap permukaan = E da = E da = EA Untuk q = +3.0nC, fluks melalui bidang radius r=.20 m?

18 RUMUS HUKUM GAUSS = E da =q enc S 0

19 Lanjutan = E da =q enc S 0 Listrik Flux diproduksi oleh muatan dalam ruang

20 Lanjutan = E da =q enc S 0 Anda mengintegrasikan atas permukaan TERTUTUP ( dua dimensi! )

21 Lanjutan.. = E da =q enc S 0 E bidang VECTOR sebuah

22 Lanjutan = E da =q enc S 0 Elemen daerah sangat kecil da juga vektor ; ini adalah apa yang Anda jumlah

23 Lanjutan = E da =q enc S 0 Produk Dot memberitahu Anda untuk menemukan bagian dari E yang PARALEL ke da pada saat itu ( tegak lurus ke permukaan )

24 Lanjutan = E da =q enc S Produk Dot adalah skalar : E da = ExdAx + EydAy + EzdAz = E da cosq 0

25 Lanjutan = E da =q enc S 0 Jumlah TOTAL biaya...

26 Lanjutan... Tapi HANYA biaya dalam jumlah S! = E da =q enc S 0

27 Lanjutan = E da =q enc S 0 Permitivitas listrik ruang bebas, di mana lapangan bertindak.

28 Mengapa Hukum Gauss ' Berguna? Mengingat info tentang distribusi muatan listrik, menemukan fluks melalui permukaan melampirkan muatan itu. Mengingat info tentang fluks melalui permukaan tertutup, menemukan muatan total tertutup oleh permukaan itu. Untuk distribusi yang sangat simetris, menemukan bidang E itu sendiri bukan hanya fluks.

29 Hukum untuk Spherical Permukaan Gauss Fluks melalui ranah independen dari ukuran bola Flux hanya bergantung pada biaya dalam. F = E da = + q / e0

30 Titik muatan di dalam permukaan nonspherical Seperti sebelumnya, fluks independen dari permukaan & hanyabergantungpadabiaya dalam.

31 Positif dan negatif fluks Flux positif jika muatan tertutup positif, & negatif jika muatan negatif.

32 Contoh Konsep 22,4 Apa fluks melalui permukaan A, B, C, dan D?

33 Contoh konsep 22.4 Apa fluks melalui permukaan A, B, C, dan D? A = +q/ 0

34 Contoh konsep 22.4 Apa fluks melalui permukaan A, B, C, dan D? B = q/ 0 A = +q/ 0

35 Contoh konsep 22.4 Apa fluks melalui permukaan A, B, C, dan D? B = q/ 0 A = +q/ 0 C = 0!

36 Contoh konsep 22.4 Apa fluks melalui permukaan A, B, C, dan D? B = q/ 0 A = +q/ 0 C = 0! D = 0!!

37 Aplikasi dari Hukum GAUSS Dalam kondisi elektrostatik, setiap kelebihan muatan pada konduktor berada sepenuhnya pada permukaannya. Dalam kondisi elektrostatik, E bidang di dalam konduktor adalah 0!

38 Lanjutan Dalam kondisi elektrostatik, setiap kelebihan muatan pada konduktor berada sepenuhnya pada permukaannya. Dalam kondisi elektrostatik, E bidang di dalam konduktor adalah 0! MENGAPA???

39 Lanjutan Dalam kondisi elektrostatik, setiap kelebihan muatan pada konduktor berada sepenuhnya pada permukaannya. Dalam kondisi elektrostatik, E bidang di dalam konduktor adalah 0! Asumsikan sebaliknya! JIKA E lapangan di dalam konduktor tidak nol, maka... conductortuduhan itu AKAN bergerak dalam menanggapi kekuatan lapangan Mereka BERHENTI bergerak ketika bersih gaya = 0 Yang berarti IF statis, MAKA tidak ada bidang di dalam konduktor!

40 Lanjutan Dalam kondisi elektrostatik, bidang luar apapun konduktor bola terlihat seperti sebuah muatan titik!

41 Bidang beban garis Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? E =? E =? Charge/meter = E =? E =?

42 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? Charge/meter = E =? Kau tahu biaya, Anda INGIN bidang E ( UU Gauss '! ) Pilih Gaussian Permukaan dengan simetri untuk mencocokkan distribusi muatan untuk membuat perhitungan E da mudah!

43 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? Bayangkan tertutup Permukaan Gauss silinder sekitar kawat jarak r pergi...

44 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? lihatlah E da ; ingat permukaan CLOSED! Tiga komponen : sisi silinder, dan dua ujung. Perlu fluks di masing masing!

45 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? E adalah ortogonal ke da pada akhir topi. E sejajar ( radial keluar) ke da pada silinder

46 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? E adalah konstan nilai di mana mana pada silinder pada jarak r dari kawat!

47 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? E sejajar dengan da mana mana di silinder, sehingga E da = EdA = E da= EdA

48 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? Integrasi atas daerah adalah dua dimensi da = (rd dl

49 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? E adalah konstan nilai di mana mana pada silinder pada jarak r dari kawat! = E da = E(rd )dl

50 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? E adalah konstan nilai di mana mana pada silinder pada jarak r dari kawat! = E da = (E) (rd )dl = E rd dl

51 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas biaya kepadatan? Batas integrasi? d goes from 0 to 2 dl goes from 0 to l (length of cylinder) = E da = E rd dl

52 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? Lokasi permukaan silinder (tapi tidak berakhir topi, karena fluks bersih ada = 0

53 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? E is constant in value everywhere on the cylinder at a distance r from the wire! = E da = (E) x (area permukaan!) = E(2 r)l

54 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? Berapa banyak biaya yang ditutupi dalam permukaan tertutup?

55 Lanjutan Contoh 22.6 E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? Berapa banyak biaya yang ditutupi dalam permukaan tertutup? Q (enclosed) = ( Kerapatan muatan ) x (panjang ) = l

56 Lanjutan Contoh 22.6 : E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? jadi q/ 0 = ( l) / 0 hukum gauss memberikan sebuah fluks = E(2 r) l = q/ 0 = ( l) / 0

57 Lanjutan Contoh 22.6 : E di sekitar kabel positif tak terbatas kerapatan muatan? Jangan lupa E Adalah cektor Dan E = ( l) / 0 r = ( / 2 r 0 ) r (2 r) l Vektor keluar dari garis

58 Bidang selembar beban Contoh 22,7 untuk lembar pesawat tak terbatas dari biaya?

59 Lanjutan Contoh 22,7 : Apa bidang E jarak x pergi untuk lembarpesawat tak terbatas biaya dengan Q coulomb / sq. meteran? Cari Q tertutup untuk memulai! Q enc = A Dimana s adalah biaya / daerah lembar

60 Lanjutan Contoh 22,7 : Apa bidang E jarak x pergi untuk lembarpesawat tak terbatas biaya dengan Q coulomb / sq. meteran? Fluks melalui seluruh permukaan tertutup silinder? E da = E 1 A (left) + E 2 A ( kanan ) (hanya ) Mengapa tidak ada fluks melalui silinder?

61 Lanjutan Contoh 22,7 : Apa bidang E jarak x pergi untuk lembarpesawat tak terbatas biaya dengan Q coulomb / sq. meteran? Fluks melalui seluruh permukaan tertutup silinder? E da = Q enc / 0 So = 2EA = Q enc / 0 = A/ 0 E = / 2 0 untuk lembaran yang tak terbatas

62 Lapangan antara dua pelat konduktor sejajar Ex. 22,8 E bidang antara malah dibebankan pelat konduktor sejajar.

63 Bidang antara dua pelat konduktor sejajar Superposisi dari dua bidang E, dari setiap piring...

64 E Bidang Baik di hearts Dan di luar bola seragam Penuh dengan Muatan. Superposisi 2 bidang dari lembaran yang tak terbatas dengan biaya yang sama! Untuk sheet SETIAP, E = s / 2E0 Dan s adalah sama besarnya, arah lapangan E dari kedua lembar adalah sama, sehingga Enet = 2 ( s / 2E0 ) = s / e0

65 Sebuah isolasi bola bermuatan seragam E lapangan di dalam bola seragam penuhdengan muatan. Cari Flux melalui permukaan? E bidang seragam, konstan setiap r E sejajar dengan da di permukaan jadi = E da = E(4 r 2 )

66 Lanjutan... E lapangan di dalam bola seragam penuhdengan muatan. = E da = E(4 r 2 ) = (4/3 r 3 ) x Dan E = r/3 0 (for r < R) or E = Qr/4 R 3 0 (for r < R)

67 Lanjutan Ex. 22,9 E bidang baik di dalam dan di luar bola seragam penuh dengan muatan.

68 Beban pada konduktor dengan rongga E = 0 dalam konduktor...

69 Lanjutan Rongga kosong di dalam konduktor tidak memiliki lapangan, atau muatan pada permukaan bagian dalam

70 Lanjutan Beban terisolasi dalam rongga " menginduksi " muatan yang berlawanan, bidang membatalkan dalam konduktor!

71 Sebuah konduktor dengan rongga Contoh Konseptual 22,11

72 perisai elektrostatik Sebuah kotak melakukan ( sangkar Faraday ) dalam medan listrik melindungi interior dari lapangan.

73