Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Listrik Statis Hukum Coulomb Medan Listrik Menghitung Kuat Medan Listrik Energi Potensial Listrik Hubungan antara.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Listrik Statis Hukum Coulomb Medan Listrik Menghitung Kuat Medan Listrik Energi Potensial Listrik Hubungan antara."— Transcript presentasi:

1 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Listrik Statis Hukum Coulomb Medan Listrik Menghitung Kuat Medan Listrik Energi Potensial Listrik Hubungan antara Gaya Coulomb, Kuat Medan, Energi Potensial dan Potensial Kapasitor Rangkaian Kapasitor Energi Kapasitor

2 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Hukum Coulomb Muatan Listrik Permitivitas bahan (  )Permitivitas bahan (  ) Gaya Coulomb Gaya Elektrostatis pada Beberapa Muatan Listrik Medan Listrik Menghitung Kuat Medan Listrik Energi Potensial Listrik Kapasitor Rangkaian Kapasitor Energi Kapasitor

3 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Muatan Listrik Muatan Listrik adalah pembawa sifat kelistrikan suatu benda. Di dalam atom penyusun suatu benda terdapat 2 muatan listrik, yaitu proton (+) dan elektron (-) serta satu partikel yang tidak bermuatan yang disebut netron. Benda Netral : adalah benda yang jumlah elektron (-) dan proton (+) dalam atom-atom benda tersebut jumlahnya sama. Benda Bermuatan : adalah benda yang jumlah elektron (-) dan proton (+) dalam atom- atom benda tersebut jumlahnya tidak sama. Jika elektron (-) lebih sedikit dari proton (+), benda menjadi bermuatan positif. Jika elektron (-) lebih banyak dari proton (+), benda menjadi bermuatan negatif.

4 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Memuati Benda Benda yang netral dapat dibuat bermuatan dengan berbagai cara, misalnya saling digosokkan antara 2 benda yang berbeda. Atau dengan cara didekatkan ke benda lain yang sudah bermuatan (di induksi). Ebonit yang digosok-gosokkan dengan kain wool menyebabkan ebonit bermuatan negatif. Hal ini karena terjadi perpindahan elektron dari kain woll menuju ke ebonit, saat terjadi gesekan antara keduanya. Kaca yang digosok-gosokkan dengan kain sutera kering menyebabkan kaca bermuatan positif. Hal ini karena terjadi perpindahan elektron dari kaca ke kain sutera, saat terjadi gesekan antara keduanya.

5 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Jumlah Muatan Jumlah muatan yang terdapat dalam sebuah benda diberi simbol besaran q atau Q, dan diberi satuan coulomb (C). Satuan lain yang lebih kecil adalah mC (mili coulomb),   C (mikro coulomb), nC (nano coulomb, pC (pico coulomb). Satuan ini diambil dari nama Charles Augustin de Coulomb. QAQA Q A = + 6 coulomb QBQB Q B = - 12 coulomb

6 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Sifat Muatan Listrik Jika dua buah benda yang bermuatan saling didekatkan, keduanya akan saling mempengaruhi. Pengaruh ini dapat berupa tolakan atau tarikan satu sama lain. Benda yang bermuatan sejenis jika didekatkan akan saling tolak-menolak.. Benda yang bermuatan tidak sejenis jika didekatkan akan saling tarik-menarik

7 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Menurut Charles Agustin de Coulomb, : Besarnya gaya tolak-menolak atau tarik-menarik antara 2 buah benda bermuatan, sebanding dengan muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai: Gaya Coulomb Dengan k adalah konstanta yang nilainya tergantung dari medium di antara kedua benda. q1q1 q2q2 r

8 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Gaya Coulomb ( benda dalam vakum ) Persamaan gaya coulomb:  dengan  o adalah permitivitas ruang hampa (8, C 2 N -1 m -2 )permitivitas Sering dituliskan dalam bentuk lain:  Jika dihitung akan didapat q1q1 q2q2 r Ruang Hampa

9 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Gaya Coulomb  dengan  bahan adalah permitivitas medium. Untuk benda dalam ruang hampa, berlaku : Maka, jika benda berada dalam medium tertentu, berlaku : q1q1 q2q2 r Bahan tertentu

10 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Permitivitas Relatif (  r ) Jika gaya coulomb dalam vakum dibandingkan dengan gaya coulomb dalam bahan, akan diperoleh : Nilai ini disebut permitivitas relatif bahan terhadap vakum. Atau:

11 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Gaya Coulomb juga termasuk besaran vektor, sehingga arahnya tertentu. Jika benda A bermuatan positif (+) dan benda B bermuatan negatif (-), maka A tertarik ke arah B dan B tertarik ke arah A dengan gaya yang sama besar tetapi arahnya berlawanan. Arah Gaya Coulomb Berlaku : F A,B F B,A A positif B negatif

12 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Jika terdapat lebih dari 2 muatan, maka total gaya coulomb yang dialami oleh salah satu benda harus dihitung secara vektor. Hal ini karena arah gaya yang ditimbulkan oleh masing-masing benda mungkin berbeda. Gaya Coulomb oleh Beberapa Muatan Resultan gaya yang dialami oleh A adalah F A = F A,B – F A,C. A positif B negatif C pozitif r AB r BC r AC F A,B F A,C F B,A F B,C F C,B F C,A

13 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Perhatikan arah vektor Gaya Coulomb tersebut! Jika berlawanan, maka F total sama dengan selisih kedua vektor. Tapi bila searah, F total sama dengan jumlah kedua vektor. Dan jika membentuk sudut tertentu, carilah F total dengan menggunakan Rumus Cosinus. A positif F A,B F A,C

14 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Perhatikan arah vektor Gaya Coulomb tersebut! Jika berlawanan, maka F total sama dengan selisih kedua vektor. Tapi bila searah, F total sama dengan jumlah kedua vektor. Dan jika membentuk sudut tertentu, carilah F total dengan menggunakan Rumus Cosinus. B negatif F B,A F B,C

15 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Perhatikan arah vektor Gaya Coulomb tersebut! Jika berlawanan, maka F total sama dengan selisih kedua vektor. Tapi bila searah, F total sama dengan jumlah kedua vektor. Dan jika membentuk sudut tertentu, carilah F total dengan menggunakan Rumus Cosinus. C pozitif F C,B F C,A Latihan

16 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Medan Listrik Hukum Coulomb Medan Listrik Kuat Medan Listrik Garis Medan Listrik Menghitung Kuat Medan Listrik Energi Potensial Listrik Kapasitor Rangkaian Kapasitor Energi Kapasitor

17 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kuat Medan Listrik Medan Listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik, yang masih dipengaruhi gaya Coulomb dari benda tersebut. Tentunya pengaruh ini hanya dirasakan oleh benda yang juga bermuatan listrik. Besarnya pengaruh gaya coulomb untuk setiap satu satuan muatan positif disebut kuat medan listrik. Kuat medan listrik diberi simbol besaran E, dan satuannya newton/coulomb (N/C). Jadi secara matematis:

18 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Garis Medan Listrik Medan Listrik adalah tidak dapat dilihat, tetapi pengaruhnya benar-benar ada. Hal ini mirip dengan pengaruh oleh magnet, yang nanti akan dibahas tersendiri. Untuk menggambarkan keberadaan medan listrik ini, dilukiskan dengan garis-garis berarah yang di namakan garis medan liustrik. Sifat Garis Medan Listrik: 1.Berasal dari muatan positif dan berakhir di muatan negatif. 2.Tidak saling berpotongan.

19 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Arah Vektor Medan Listrik Seperti halnya gaya elektrostatis (gaya coulomb), kuat medan listrik juga merupakan besaran vektor. Sehingga arah medan listrik sangat ditentukan oleh sumber medan listrik tersebut. Garis medan oleh muatan negatifGaris medan oleh muatan positif

20 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kuat Medan Listrik Hukum Coulomb Medan Listrik Menghitung Kuat Medan Listrik Flux Listrik Hukum Gauss Kuat Medan Listrik di Sekitar Bola Bermuatan Kuat Medan Listrik di Sekitar Pelat Bermuatan Kuat Medan Listrik di antara Dua Pelat Sejajar Energi Potensial Listrik Kapasitor Rangkaian Kapasitor Energi Kapasitor

21 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Flux Listrik Flux Listrik (  ) adalah jumlah garis medan listrik yang menembus suatu luasan secara tegak lurus. Flux Listrik (  ) adalah adalah besaran skalar, padahal kuat medan (E) dan luasan (A) adalah vektor. Jadi flux listrik (  ) diperoleh dengan cara perkalian titik (dot product) antara E dan A. E A  E A N Satuan  adalah N C -1 m 2  disebut weber (Wb)

22 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Jika E sejajar A, maka  = 90 o. Sehingga : Jika E tegak lurusr A, maka  = 0 o. Sehingga :  E A N  E A N

23 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Dari konsep jumlah garis medan tersebut Gauss mengemukakan teori sbb: Hukum Gauss “ Jumlah garis-garis medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup, sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi permukaan tersebut. ” Secara matematis dituliskan: Jika persamaan ini dijabarkan akan diperoleh: +Q  Permukaan Gauss normal E

24 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Hukum Gauss Yang tidak lain adalah persamaan kuat medan listrik. Dengan persamaan ini, kita dapat menentukan kuat medan listrik di dalam benda berbentuk bola atau benda berbentuk pelat sejajar.

25 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kuat Medan Listrik di Sekitar Bola Bermuatan Jika bola berongga dimuati, maka muatan listrik tersebut akan tersebar merata di permukaan bola. Jadi tidak ada muatan di dalam bola. Hal ini karena muatan sejenis berusaha saling menjauh (tolak-menolak) satu sama lain, sehingga muatan berada sejauh- jauhnya satu dgn yg lain, yaitu di permukaan bola R rR

26 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kuat Medan di dalam Bola. Karena tidak ada muatan di dalam bola (q = 0), maka: R rR Jadi kuat medan (E) di dalam bola berongga adalah NOL.

27 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kuat Medan di permukaan Bola. Muatan tersebar di permukaan bola, jadi q ≠ R rR Jadi kuat medan (E) di permukaan bola berjari-jari R adalah

28 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kuat Medan di luar Bola. Untuk titik di luar bola, bisa dianggap menghitung E terhadap muatan sejauh r > R R rR Jadi kuat medan (E) di luar bola pada jarak r dari pusat bola adalah

29 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir r R E Kurva Medan Listrik pd Bola Konduktor Bermuatan ERER Di dalam Bola Di luar Bola Di Permukaan Bola Kurva Kuat Medan Bola Bermuatan Pada Bola konduktor bermuatan, kuat medan di dalam bola adalah nol ( sesuai dgn Hk Gauss, didalam bola tidak ada muatan) Kuat Medan paling besar terdapat di permukaan bola. Di Luar Bola, kuat medannya mengecil secara kuadratis. 0

30 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kuat Medan di Sekitar Pelat Bermuatan Untuk Pelat Bermuatan, dengan kerapatan muatan  , dimana  = q/A, sesuai dengan hukum Gauss: E ++ E

31 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kuat Medan di Sekitar Pelat Bermuatan Untuk setiap sisi, q adalah : Uuntuk kedua sisi adalah : E ++ E

32 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kuat Medan di Sekitar Pelat Bermuatan Jadi kuat medan di sekitar sebuah pelat yg bermuatan adalah Dimana :Adalah kerapatan muatan (C m -2 ) E ++ E

33 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kuat Medan di Antara Pelat Bermuatan Kuat medan E dan E di antara pelat saling memperkuat, karena arahnya sama. Dan kuat medan di luar pelat sama dengan nol, karena saling menghilangkan. ++ -  - E +E Saling menguatkan (arahnya sama) Saling menghilangkan (arahnya berlawanan)

34 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kurva Kuat Medan Pada Pelat Bermuatan r d E Kuat Medan Pada Keping Sejajar EdEd Di Antara Keping Di permukaan Keping Di Luar Keping Kuat Medan Listrik di antara kedua keping adalah homogen, jadi kuat medannya sama di mana-mana. Kuat Medan Listrik di luar keping adalah nol, karena medan listrik dari keping 1 saling mediadakan dengan medan listrik dari keping 2. Kuat Medan Listrik di permukaan keping sama dengan di dalam keping. 0 Latihan

35 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Energi Potensial Listrik Hukum Coulomb Medan Listrik Menghitung Kuat Medan Listrik Energi Potensial Listrik Usaha Pemindahan Muatan Energi Potensial Listrik Potensial Listrik Potensial Bola Konduktor Bermuatan Potensial Keping Seajajar Kapasitor Rangkaian Kapasitor Energi Kapasitor

36 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Usaha Pemindahan Muatan Apabila sebuah benda A bermuatan berada di dalam medan listrik suatu benda lain B, maka benda A tersebut mengalami gaya elektrostatis dari benda B. Sehingga untuk memindahkan benda A ke tempat lain dalam wilayah medan benda B diperlukan usaha (   W) Q q B A

37 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Besarnya usaha untuk memindahkan muatan ini tidak tergantung pada lintasan yang ditempuh, tetapi hanya ditentukan oleh keadaan awal dan akhir saja. Q q r2r2 r1r1 Suatu medan yang bersifat seperti ini disebut medan konservatif. Jadi usaha untuk memindahkan muatan q dalam wilayah medan listrik Q, hanya ditentukan oleh r 1 dan r 2 saja. Berapakah usaha yang diperlukan ini? Usaha Pemindahan Muatan

38 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Besarnya usaha ini adalah: Q q r2r2 r1r1 Usaha Pemindahan Muatan

39 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Energi Potensial Listrik Usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan dalam suatu medan listrik adalah sama dengan perubahan energi potensial listrik (EP). Jadi dapat dituliskan:

40 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Energi Potensial Mutlak Jika mula-mula muatan berada pada jarak jauh tak terhingga (r 1 =  ), maka EP = EP 2, karena EP 1 = 0. Nilai energi potensial ini disebut energi potensial mutlak.

41 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Energi Potensial Listrik Total Tidak seperti Gaya Coulomb dan Kuat Medan Listrik yang termasuk besaran vektor, energi potensial adalah besaran skalar. Dan satuannya tentu saja adalah joule (J). Jadi jika terdapat beberapa sumber medan listrik, maka energi potential total untuk suatu muatan dalam medan listrik tersebut dijumlahkan secara aljabar biasa. Jika muatannya negatif (-) jangan lupa memasukkan tanda negatif ini !!

42 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Potensial Listrik Usaha untuk memindahkan satu satuan muatan positif dalam wilayah medan listrik suatu benda (dari r 1 ke r 2 )didefinisikan sebagai beda potensial listrik antara kedua titik tersebut. Beda potensial diberi simbol   V dan diberi satuan volt (V). Berapakah besarnnya  V ini? Q +1 r2r2 r1r1

43 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Beda Potensial Listrik Dalam istilah sehari-hari, beda potensial listrik biasa disebut dengan tegangan listrik. Q r2r2 r1r1 +1

44 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Jangan keliru !!! Yang dimaksud dengan tegangan listrik bukanlah potensial listrik tetapi beda potensial listrik. Potensial lsitrik tidak dapat diukur, sedangkan beda potensial listrik dapat diukur, yaitu dengan voltmeter. Q r2r2 r1r1 Beda Potensial Listrik q

45 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Potensial Mutlak Jika muatan uji mula-mula berada di jauh tak terhingga, maka potensial akhirnya disebut potensial mutlak. Jadi persamaan potensial mutlak adalah Q q r2r2 r 1 = 

46 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Potensial Listrik Total Seperti halnya energi potensial listrik, potensial listrik juga merupakan besaran skalar. Jadi untuk lebih dari 1 sumber muatan, potensial totalnya dijumlah secara aljabar biasa. Q1Q1 Q2Q2 Q3Q3 QNQN 1+

47 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Bidang Equipotensial / Ekipotensial Bidang Equipotensial adalah suatu bidang yang menghubungkan titik-titik yang memiliki potensial sama. Jadi bedan potensial antara titik-titik ini adalah nol. Untuk memindahkan muatan antara titik-titik pada bidang equipotnesial ini tidak diperlukan usaha. Ingat : W = q  V. Q q r2r2 r1r1 A B Jadi misalnya titik A dan B adalah titik-titik pada bidang equipotensial, maka usaha untuk memindahkan muatan dari A ke B adalah nol. q

48 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Hubungan Antar Rumus

49 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Hubungan Antar Rumus

50 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Pengingat !!

51 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Potensial Listrik Bola Bermuatan R rR Potensial listrik pada bola konduktor ( berongga ) bermuatan dapat dihitung dengan menghitung usaha untuk memindahkan muatan di dalam dan di sekitar bola tersebut. Harus diingat selalu, bahwa muatan listrik terkumpul hanya di permukaan saja. Di dalam bola tidak terdapat muatan. Dalam bola Permukaan bola Luar bola

52 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Potensial Listrik di Dalam Bola Bermuatan R rR Kuat medan E di dalam bola adalah nol (diperoleh dari Hukum Gauss). Hukum Gauss Sehingga W = 0 Padahal W = q  V. Jadi: Yang artinya potensial di dalam bola, sama dengan potensial di permukaan bola Dalam bola Permukaan bola Luar bola

53 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Potensial Listrik di Permukaan Bola R rR Potensial Listrik di permukaan bola sama dengan potensial listrik di dalam bola, yaitu sebesar: Dalam bola Permukaan bola Luar bola

54 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Potensial Listrik di Luar Bola R rR Potensial listrik di luar bola dapat dihitung dengan menganggap bola sebagai muatan titik. Jadi Dalam bola Permukaan bola Luar bola

55 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kurve Tegangan Listrik Bola Bermuatan r R V Beda Potensial Pada Bola Bermuatan VRVR Di Dalam Bola Di permukaan Bola Di Luar Bola 0

56 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Beda Potensial Listrik Keping Sejajar Potensial listrik pada keping sejajar dapat dihitung dengan menghubungkannya dengan kuat medan listriknya d A B Berlaku persamaan:

57 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Jika titik A (keping negatif) dijadikan sebagai acuan (r=0), maka tegangan titik A terhadap titik A sendiri adalah d A B Dan tegangan titik B terhadap titik A adalah Beda Potensial Listrik Keping Sejajar

58 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Tegangan di tengah-tengah keping d A B C Makin jauh dari keping negatif (acuan) tegangannya semakin besar. Beda Potensial Listrik Keping Sejajar

59 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Beda Potensial Listrik di Luar Keping Tegangan di luar keping adalah sama dimana-mana karena sama dengan mengukur tegangan dengan probe voltmeter di”sentuhkan” pada keping B dan keping A. Jadi, daerah di luar keping tegangannya adalah d A B

60 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kurve Tegangan Listrik Pada Keping Sejajar r d V Beda Potensial Pada Keping Sejajar VdVd Di Antara Keping Di permukaan Keping Di Luar Keping 0 Latihan

61 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitor Hukum Coulomb Medan Listrik Menghitung Kuat Medan Listrik Energi Potensial Listrik Kapasitor Pengertian Kapasitor dan Kapasitas Kapasitor Kapasitas Bola Konduktor Kapasitas dan Potensial Gabungan Kapasitas Lempeng Sejajar Jenis Kapasitor dan simbolnya Rangkaian Kapasitor Energi Kapasitor

62 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir PengertianKapasitor Kapasitor adalah suatu benda yang mempunyai kapasitas (kapasitas penyimpan). Dalam hal ini yang disimpan adalah muatan listrik. Jadi Kapasitor adalah benda yang dapat menyimpan muatan listrik. Kemampuan dalam menyimpan muatan listrik disebut kapasitas atau kapasitansi. Kapasitansi diberi simbol besaran dengan huruf C dan diberi satuan farad (F). Satuan yang lain adalah mF (mili farad),   F (mikro farad), mF (mili farad), nF (nano farad) dan pF (piko farad).

63 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Memuati Kapasitor Kita dapat menyimpan muatan listrik dalam kapasitor dengan cara memuatinya. Yaitu dengan menghubungkan kapasitor tersebut dengan sumber tegangan (sumber beda potensial). Sehingga akan terdapat beda potensial antara kapasitor dengan suatu acuan (misalnya bumi). Atau jika kapasitornya memiliki 2 kaki, akan terjadi beda potensial antara kedua kaki kapasitor tersebut. Jadi muatan yang tersimpan dalam kapasitor sangat ditentukan oleh : kapasitas kapasitor dan beda potensial. Secara matematis:

64 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Memuati Kapasitor Tapi harus diingat bahwa bukan C yang tergantung pada Q dan V, tetapi Q yang tergantung pada C dan V. Maka persamaan kapasitansi dituliskan saja dengan bentuk:

65 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Bentuk dasar Kapasitor Bentuk kapasitor ada bermacam-macam, misalnya bentuk bola dan keping sejajar. Kapasitor Bola. Kapasitor Keping Sejajar R isolator

66 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir KapasitasKapasitor Telah disebutkan di depan, bahwa kapasitas suatu kapasitor tidak ditentukan oleh muatan dan beda potensial. Kapasitas kapasitor ditentukan oleh ukuran fisik dari kapasitor tersebut. Semakin besar ukuran fisiknya, kapasitasnya akan makin besar. Jadi untuk kapasitor bola, kapasitasnya ditentukan oleh jari-jari bola (R). Dan untuk kapasitor keping sejajar ditentukan olah luas permukaan keping (A) dan jarak antara kedua keping (d).

67 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitas Bola Konduktor Bola konduktor yang berjari-jari R jika dimuati sehingga beda potensialnya V, akan menyimpan muatan sebanyak Q. Besarnya potensial V adalah : Maka kapasitas kapasitor bola dapat dihitung, sbb: Sangat jelas bahwa C sangat dipengaruhi oleh R. Semakin besar bolanya (R makin besar) kapisitas C juga semakin besar.

68 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitas dan Potensial Gabungan Jika dua buah kapasitor bola konduktor digabungkan (dihubungkan) dengan kawat penghantar (atau disentuhkan satu sama lain), akan terjadi perpindahan muatan dari bola yang satu ke bola yang lain sampai potensial kedua bola menjadi sama. Misalnya kapasitas bola pertama C 1 dengan jari- jari R 1 dan kapasitas bola kedua C 2 dengan jari-jari R 2. Jika keduanya digabungkan, akan didapatkan kapasitor dengan kapasitas simpan yang lebih besar, C gabungan. Berapa besar kapasitas gabungan ini? C1C1 C2C2 konduktor

69 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitas dan Potensial Gabungan Setelah terjadi perpindahan muatan, dan potensialnya sama (V gabungan ). Muatan listrik tidak dapat hilang, berlaku Hukum Kekekalan Jumlah Muatan sbb :”Jumlah muatan sebelum digabung sama dengan jumlah muatan setelah digabung.” Secara matematis:

70 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitas dan Potensial Gabungan Dan besarnya kapasitas gabungan (C gabungan ) adalah: Jadi:

71 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitas Lempeng Sejajar Kapasitas Lempeng Sejajar (Keping Sejajar) ditentukan juga oleh ukuran fisik kapasitor tersebut, yaitu luas permukaan keping (A) dan jarak antar kedua kepingnya (d). Serta bahan yang berada di antara kedua keping, yang disebut bahan dielektrikum d A anoda katoda dielektrikum anoda katoda

72 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitas Lempeng Sejajar Kapasitor keping sejajar terdirib dari 2 buah keping konduktor sejajar yang terpisah sejauh d dan disisipkan bahan dielektrikum (isolator) di antara kedua keping d A anoda katoda dielektrikum anoda katoda

73 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitas Lempeng Sejajar Kedua keping kapasitor dimuati sama besar tetapi berlainan jenis. Jadi muatannya +Q dan –Q. Jika luas permukaan keping adalah A, maka rapat muatan pada keping adalah : dielektrikum anoda katoda d -- ++ Dari persamaan Gauss, sudah didapatkan bahwa:

74 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitas Lempeng Sejajar Yang dapat dituliskan untuk Q adalah dielektrikum anoda katoda d -- ++ Padahal : Jadi :

75 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitas Lempeng Sejajar Sehingga kapasitas kapasitor keping sejajar adalah dielektrikum anoda katoda d -- ++

76 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitas Lempeng Sejajar Dapat disimpulkan dari persamaan dielektrikum anoda katoda d -- ++ Bahwa kapasitas kapasitor keping sejajar: Sebanding dengan luas keping (A) Berbanding terbalik dengan jarak antar keping (d) Sebanding dengan tetapan dielektrikum bahan di antara keping (  )

77 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Kapasitas Lempeng Sejajar Jika di antara keping disisipkan bahan dielektrik dengan permitivitas relatif  r maka kapasitasnya menjadi: dielektrikum anoda katoda d -- ++ Kapasitor keping sejajar dapat diubah-ubah kapasitasnya dengan mudah, yaitu dengan mengubah jarak antar keping atau mengubah luas keping yang saling berpotongan. Maka dibuatlah kapasitor yang kapasitasnya dapat berubah-ubah yang disebut dengan variabel kapasitor (varicap). Atau disebut juga varco (variabel condensator) karena nama lain dari kapasitor adalah kondensator yang artinya pengumpul muatan.

78 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Permitivitas (  ) Permitivitas bahan dielektrikum dapat diturunkan pengertiannya dari persamaan kapasitor berikut: Yang dapat dituliskan dalam bentuk lain: Jika dituliskan satuannya untuk  adalah Yang mrnyatakan jumlah muatan (C) yang dapat ditampung medium untuk setiap satu satuan tegangan setiap satu satuan panjang. R

79 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Jenis-jenis Kapasitor Menurut jenis bahan dielektrik yang diselipkan di antara keping, dapat dibuat macam-macam kapasitor. Diantaranya adalah kapasitor kertas, kapsitor keramik, kapasitor mika dan kapasitor elektrolit dielektrikum anoda katoda d -- ++ Kapasitor dalam rangkaian elektronik disimbolkan dengan gambar: Simbol Kapasitor + - Non polar Polar Varicap

80 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Rangkaian Kapasitor Hukum Coulomb Medan Listrik Menghitung Kuat Medan Listrik Energi Potensial Listrik Kapasitor Rangkaian Kapasitor Rangkaian Kapasitor Seri Rangkaian Kapasitor Paralel Rangkaian Kapasitor Seri – Paralel (Campuran) Energi Kapasitor

81 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Rangkaian Kapasitor Seri Untuk keperluan tertentu, kadangkala diperlukan kapasitor yang nilai kapasitasnya tidak sesuai dengan kapasitas yang ada. Maka beberapa kapasitor dapat dirangkai menjadi satu untuk mendapatkan nilai kapasitas yang dikehendaki. Rangkaian dapat secara Seri, Paralel atau Campuran. Rangkaian kapasitor seri adalah rangkaian yang tidak bercabang. Pada rangkaian seri berlaku tegangan total sama dengan jumlah tegangan masing-masing kapasitor. C 1,V 1 C 2,V 2 C 3, V A B CD Jadi berlaku:

82 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Rangkaian Kapasitor Seri C 1,V 1 C 2,V 2 C 3, V A B CD + A - D C s,V AD Untuk rangkaian seri berlaku : Padahal untuk kapasitor berlaku hubungan antara Q, V dan C, sbb: Sehingga untuk V AD dapat ditulis menjadi: Perhatikan bahwa kutub negatif (-) dari C 1 bertemu dengan kutub positif (+) dari C 2. Demikian juga kutub negatif (-) dari C 2 bertemu dengan kutub positif (+) dari C 3. Satu sama lain saling menetralkan.

83 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Rangkaian Kapasitor Seri C 1,V 1 C 2,V 2 C 3, V A B CD + A - D C s,V AD Muatan total yang tersimpan dalam susunan kapasitor Q total adalah sama pada semua kapasitor. Maka : Jadi kapasitas gabungannya menjadi makin kecil. Bisa dibayangkan bahwa kapasitas yang disusun seri, seumpama kapasitor yang jarak antar kepingnya dijauhkan ( d, diperbesar).

84 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Rangkaian Kapasitor Paralel Kapasitor yang dirangkai paralel (bercabang) berlaku ketentuan tegangan tiap kapasitor sama dengan tegangan gabungan. Karena kaki-kaki tiap kapasitor terhubung ke titik yang sama. Ingat kembali tentang kapasitor bola yang digabung. C 1,V 1 C 2,V 2 C 3, V A B + - C p, V AB A B Berlaku: Padahal: Maka

85 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Rangkaian Kapasitor Paralel C 1,V 1 C 2,V 2 C 3, V A B + - C p, V AB A B Jadi pada rangkaian kapasitor paralel, seolah-olah seperti mengganti kapasitor tersebut dengan luas permukaan keping yang diperbesar. Ingatlah, bahwa kapasitas kapasitor keping sejajar adalah :

86 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Rangkaian Kapasitor Campuran Untuk kapasitor yang dirangkai campuran (ada seri dan paralel), diselesaikan dengan menyederhanan rangkaian yang dapat disederhanakan lebih dulu. C1C1 C2C A B C3C3 + - C CsCs + - A C3C3 + - C C total + -

87 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Rangkaian Kapasitor Campuran Untuk kapasitor yang dirangkai campuran (ada seri dan paralel), diselesaikan dengan menyederhanan rangkaian yang dapat disederhanakan lebih dulu. C1C A B C2C2 + - C C total C CpCp + - A C A -

88 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Energi Kapasitor Hukum Coulomb Medan Listrik Menghitung Kuat Medan Listrik Energi Potensial Listrik Kapasitor Rangkaian Kapasitor Energi Kapasitor Energi yang tersimpan dalam kapasitor

89 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Energi dalam Kapasitor Kapasitor dapat menyimpan muatan. Semakin besar muatan yang tersimpan dalam kapasitor, akan semakin besar pula kemampuan kapasitor untuk mengeluarkan muatan tersebut. Hal ini mengakibatkan, kapasitor memiliki energi. Yaitu energi potensial (EP). Dan besarnya energi kapasitor ini ditentukan oleh jumlah muatan sebagai akibat perubahan potensial pada keping- keping kapasitor. Energi kapasitor dapat dihitung dengan cara mengintegralkan Q sebagai fungsi dari V.

90 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Energi dalam Kapasitor Karene Q = CV, maka:

91 FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Dapat juga dituliskan dalam bentuk lain: Energi dalam Kapasitor Selesai


Download ppt "FISIKA SMA Awal Mundur Kembali Maju Akhir Listrik Statis Hukum Coulomb Medan Listrik Menghitung Kuat Medan Listrik Energi Potensial Listrik Hubungan antara."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google