Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 28

Pertemuan 03 Intensitas Medan Listrik dan Garis Gaya Medan PowerPoint PPT Presentation


  • 234 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Pertemuan 03 Intensitas Medan Listrik dan Garis Gaya Medan. Matakuliah: K0272/Fisika Dasar III Tahun: 2007 Versi: 0/2. Learning Outcomes. Pada akhir pertemuan ini, diharapkan :

Download Presentation

Pertemuan 03 Intensitas Medan Listrik dan Garis Gaya Medan

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

Pertemuan 03Intensitas Medan Listrik dan Garis Gaya Medan

Matakuliah: K0272/Fisika Dasar III

Tahun: 2007

Versi: 0/2


Learning outcomes

Learning Outcomes

Pada akhir pertemuan ini, diharapkan :

  • Mahasiswa emberikan definisi dinamika partikel : Hukum Newton 1 dan 3 , kesetimbangan gaya(partikel) , gaya gesek , kesetimbangan momen gaya, pusat massa(berat) , hukum Newton 2 , gerak melingkar dan hukum Newton tentang gravitasi → C1 (TIK - 1)


Outline materi

Outline Materi

  • Materi 1

    Muatan terdistribusi

    - Muatan garis

    - Muatan bidang

    - Muatan ruang

  • Materi 2

    Garis gaya medan listrik


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

ISI

  • Pertemuan ini merupakan kelanjutan dari yang sebelumnya dan pembahasan materi akan meliputi muatan listrik terdistribusi yang terdiri dari : muatan garis , muatan bidang dan muatan ruang . Penentuan kuat medan listrik didekati secara integral dengan perandaian bahwa muatan terdistribusi merupakan kumpulan muatan titik .

  • Aplikasi dari hukum Coulomb dan medan listrik terdapat diperbagai peralatan elektronik seperti , televisi dan monitor , extraktor debu pada industri pembangkit listrik tenaga uap (batu bara) , alat penangkal petir dan lain-lain .


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

1.MUATAN TERDISTRIBUSI

Muatan-muatan listrik pada suatu benda dapat

terdistribusi secara merata berupa suatu garis ,

suatu bidang dan atau volum (ruang) .

● Muatan garis

* Kuat medan listrik di sekeliling muatan garis

Kuat medan listrik di sebuah titik P oleh . distribusi muatan garis yang panjang garisnya

adalah L

Kalau λ [C/m] adalah rapat muatan persatuan

panjang , maka :

d Q = λdl


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

Penyelasaian :

dlθ garis

r

● P

Untuk sepenggal garis yang panjangnya .. AB = L , maka :

ar= - sinθi + cosθj


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

dEdEXcos θ = a /r

dEY r = a / cos θ

θAar l = a tan θ

a r dl= (a/cos2θ) dθ

A θθB B

dl


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

..........(01)

Untuk panjang garis tak berhingga , maka :

.........(02)

* Kuat medan listrik diperpanjangan muatan garis

Berdasarkan pada rumus dasar kuat medan

listrik :


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

y

dengan λ = Q/Lmaka :

x

dx

X

• P

L

a


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

Untuk a >> L maka muatan garis akan terli- . hatsebagai muatan titik dari titik P , sehingga

* Kuat medan listrik pada bisektor tegak lurus . muatan garis L

Elemen muatan λdL me- ... nyebabkan kuat medan .. di titik P sebesar :

...................(3a)

dE

dEy

θ

dEx

P

Φ

θ

r

y

λdx

x

½ L

dx


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

Kuat medan di titik P diurai atas komponen .. dEx dan dEy .Dari sifat simetri komponen hori . sontal (dEx)antara ke dua sektor saling meni- .. adakan sedangkan komponen vertikal saling.. menambahkan . .. Besarnya komponen vertikal, dEy :

Kuat medan di titik P , Ey :

tan θ = x/y → dx/dθ = y (r/y)2 →dx = (r2/y)dθ , .. maka bersama persamaan (04) diperoleh :


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

Dengan memasukkan persamaan (4b) ke per- ... samaan (4a) serta batas integral dirobah .... menjadi θ = 0 dan θ = θ0 maka persamaan ... (4a) menjadi :

Ini menghasilkan :

................(4b)

......(05)


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

. . .-Untuk y >> L , maka persamaan (05) akan . menjadi. . . -Untuk y << L , maka persamaan (05) akan . menjadi.........(06).

* Kuat medan listrik pada sumbu muatan . cincin .Cincin seperti tergambar di bawah ini bermu .. -atan total Q


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

Sumbu Z bersifat simetris.terhadap muatan cincin.maka komponen medan .. yang ada hanya yang searah . sumbu Z , yaitu dEz yang . besarnya adalah :

. r2 = a2 + z2

dE

dEZ

P

dE┴

θ

r

z

dQ

a


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

maka kuat medan llistrik total di titik P , EP :................(07).. . ● Muatan bidang (permukaan)

Andaikan σ [C/m2] adalah rapat muatan

permukaan persatuan luas pada permukaan S . maka :

dQ = σdS

EP

P

r

S

dS


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

.... (08)

Contoh 1 :Carilah kuat medan listrik yang

disebabkan oleh muatan pada bidang datar

tak berhingga luasnya dengan kerapatan

muatan σ [C/m2].

Jawaban : Memakai koordinat silinder

P(0,φ,z)

R dS = r dr dφ

d φ dS dQ = σ dS

r (r,φ,0)

φ


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

R = -rar + zaZ → aR= (-rar+ zaZ)/√(r2 +

z2 )

E= k ∫ dq/R2aR= k σ ∫ ∫r dr dφ/R2aR .

E = k σ∫o2π dφ ∫o∞ rdr/R2 (-rar+ zaZ)/√(r2 +

z2)

Komponen radial saling menghapus →

E = k σ z∫o2π dφ∫o∞ rdr/(r2 + z2)3/2aZ

E = σ z/4πεo x 2πx [-1/(r2 + z2 )½ ]o∞aZ

E = σ z/4πεo x 2π x 1/zaZ

E = σ/2εoaZ


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

Kalau titik P terletak pada sb-z negatif ,

maka:

E= -σ/2εoaZ atau

E= σ/2εoaN ;aN = vector normal

Kuat medan di sebuah titik di luar bidang

yang luasnya tak berhingga dan bermuatan

serba sama σ , tak tergantung pada letak titik

tersebut.

● Muatan ruang:

Kalau ρ[C/m3] adalah rapat muatan per satu-

an volum dalam suatu ruang dimana muatan

nya terdistribusi secara merata sebagaimana

yang terdapat dalam tabung katoda , maka :


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

...........(09)

dV = dx dy dz (koordinat kartesian)

dV = rdr dφ dz (koordinat tabung)

dV = r2 sinθ dr dφ dθ (koordinat bola)

EP

r c.s (bidang tertutup)

dV

dQ = ρ dV


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

Contoh 2 :Suatu berkas electron berbentuk

silinder dengan jejari 1 cm dan panjang 2 cm

yang sumbunya berimpit dengan sumbu z ,

berada 2 cm diatas bidang xy mempunyai

rapat muatan ruang sebagai berikut: :

ρV= -5 x 10-5 e -100000ρz C/m3 .

Carilah total muatan silinder tersebut

Jawaban :


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

Jadi

2. Garis gaya medan listrik.

Garis khayal di sekeliling muatan sedemikian

rupa sehingga garis singgung pada setiap titik

pada garis tersebut menunjukkan arah kuat

medan di titik tersebut.

Sifat garis-garis gaya :

Garis-garis gaya muatan positif memancar

keluar dari muatan menuju ke tak terhingga

(di tak terhingga dianggap terdapat muatan

negatif)


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

EY E

θEXgaris medan . P ▪

Koefisien arah garis medan di titik P adalah : . . .. ..............(10)

Contoh 3:Carilah persamaan garis gaya

medan listrik dari suatu garis yang bermua-

tan listrik dengan rapat muatan λ = 2 πεo.


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

Jawaban :

Dalam koordinat Kartesian ini menjadi :

dimana

sehingga dari pers.(04) diperoleh :

diintegralkan → y = kons. x


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

simulasi penentuan arah kuat medan listrik

http://www3.ltu.edu/~s_schneider/physlets/main/efield.shtml


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

Rangkuman :

1. Kuat medan listrik oleh distribusi muatan garis

2. Kuat medan listrik oleh distribusi muatan bidang

3. Kuat medan listrik oleh distribusi muatan ruang


Pertemuan 03 intensitas medan listrik dan garis gaya medan

4. Garis gaya medan listrik


  • Login