Perkuliahan Fisika Dasar II FI-331 Oleh Endi Suhendi 1
Menu hari ini (1 minggu): Kapasitor Oleh Endi Suhendi 2
Last Time: Potensial dan Konduktor Oleh Endi Suhendi 3
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
Medan E dan Potensial: Efek Jika anda menempatkan sebuah partikel, q, dalam medan: Untuk memindahkan sebuah partikel, q, dalam medan: Oleh Endi Suhendi 5
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
Kapasitor dan Kapasitansi Oleh Endi Suhendi 7
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
Kapasitor Plat Sejajar Oleh Endi Suhendi 9
Menghitung E (Hukum Gauss) Oleh Endi Suhendi 10
Alternatif Pemecahan Plat bagian atas: Plat bagian bawah: Oleh Endi Suhendi 11
Kapasitor Plat Sejajar C hanya bergantung pada faktor geometri A dan d Oleh Endi Suhendi 12
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
Kapasitor Bola Untuk sebuah bola konduktor berradius a: Oleh Endi Suhendi 14
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
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
Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor Oleh Endi Suhendi 17
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
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
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
Energ yang Tersimpan dalam Kapasitor Karena Dimanakah energi tersimpan??? Oleh Endi Suhendi 21
Energi yang Tersimpan dalam Kapasitor Energi disimpan dalam Medan Listrik! Kapasitor plat sejajar: Rapat Energi Medan Listrik Oleh Endi Suhendi 22
Batrei (Catu Daya) & Rangkaian Dasar Oleh Endi Suhendi 23
Batrei (Catu Daya) Ideal Beda potensialnya tetap diantara ujung-ujungnya Sumber muatan sebanyak muatan yang diperlukan Oleh Endi Suhendi 24
Susunan Batrei Seri Beda potensial neto berubah yaitu V = V1 + V2 Oleh Endi Suhendi 25
Susunan Batrei Paralel Beda potensial tetap VV Don t do this! Oleh Endi Suhendi 26
Susunan Kapasitor Paralel Potensial Sama! Oleh Endi Suhendi 27
Kapasitansi Equivalen Animasi 5.1 Oleh Endi Suhendi 28
Susunan Kapasitor Seri Sekarang tegangannya beda, Bagaimana dengan Q? Oleh Endi Suhendi 29
Susunan Kapasitor Seri Oleh Endi Suhendi 30
Kapasitansi Equivalen (Tegangan dijumlahkan pada susunan seri) Animasi 5.2 Oleh Endi Suhendi 31
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
Tinjauan Molekular dari Dielektrik Dielektrik Polar : Dielektrik dengan momen dipol listrik permanen Contoh: Air Oleh Endi Suhendi 33
Tinjauan Molekular dari Dielektrik Dielektrik Non-Polar: Dielektrik dengan momen dipol listrik terinduksi Example: CH 4 Oleh Endi Suhendi 34
Dielektrik dalam Kapasitor Beda Potensial berkurang karena polarisasi dielektrik menurunkan besar medan listrik! Oleh Endi Suhendi 35
Hukum Gauss untuk Dielektrik Ketika memasukan dielektrik, rapat muatan σ terinduksi pada permukaannya Apa itu σ? Oleh Endi Suhendi 36
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
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 0 0 0 0 + = + = = A q dan P A q D = =
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
Dielektrik dalam Kapasitor Q 0 = Konstan setelah batrei diputus Ketika dimasukan dielektrik: Oleh Endi Suhendi 40
Dielektrik dalam Kapasitor V 0 = Konstan ketika batrei tetap terhubung Setelah dimasukan dielektrik: Oleh Endi Suhendi 41
Problem Berapa kapasitansi sistem kapasitor berikut? Oleh Endi Suhendi 42
TUGAS 4 Sudah dapat diakses di e-learning Oleh Endi Suhendi 43