Upload
fita-permata
View
94
Download
20
Embed Size (px)
Citation preview
LISTRIK STATIS
Novi Suci Purwandari
Maghfira Febriana
Fita Permata Sari
Listrik Statis listrik yang tidak mengalir
Penggaris plastik yang telah
digosok-gosok pada rambut dapat menarik potongan
kertas.
Why???
Atom
Zat
Atomelektron
Proton
Neutron
Inti atom
Muatan Listrik pada BendaKaca kain sutera
Plastik kain wol
Hukum Coulomb
221
r
qqkF
F = gaya coulomb ( N )
q = muatan ( C )
r = jarak ( m )
k = konstanta 9.109 Nm2/C2
Garis Gaya Listrik
Medan listrik digambarkan oleh garis -garis gaya listrik.
Medan Listrik
Benda yang bermuatan listrik yang dikelilingi sebuah daerah.
Menurut Faraday (1791- 867), suatu medan listrik keluar dari setiap muatan dan menyebar ke seluruh ruangan.
Untuk memvisualisasikan medan listrik, dilakukan dengan menggambarkan serangkaian garis untuk menunjukkan arah medan listrik pada berbagai titik di ruang, yang disebut garis-garis gaya listrik
secara matematis kuat medan listrik di semua titik pada ruang dirumuskan:
Sehingga :
medan listrik pada jarak r dari satu muatan titik Q adalah:
Energi Potensial Listrik
besar usaha untuk memindahkan suatu muatan dari titik a ke titik b dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini.
Jika muatan +q' semula pada jarak tak terhingga ( ), besar energi potensialnya adalah nol. Dengan ∼demikian, apabila muatan +q' dipindahkan dari tempat yang jauh tak terhingga ke suatu titik b, besar usahanya adalah sebagai berikut:
Sehingga :
Hukum Gauss
Hukum Gaus menyatakan :
“jumlah aljabar garis-garis gaya magnet (fluks) listrik yang menembus permukaan tertutup sebanding dengan jumlah aljabar muatan listrik di dalam permukaan tersebut”
Rumus matematisnya adalah :
Fluks medan listrik yang disimbolkan ΦE, dapat dinyatakan oleh jumlah garis yang melalui suatu penampang tegak lurus.
Φ = E × A Satuan untuk E adalah N/C, sehingga
satuan untuk fluks listrik (dalam SI) adalah (N/C)(m2) yang dinamakan weber (Wb). 1 weber = 1 NC-1m2
Untuk medan listrik menembus bidang tidak tegak lurus,
Φ = EA’ Dengan A’ = A cos θ, sehingga:
Φ = EA cos θ Dengan θ adalah sudut antara arah E dan
arah normal bidang n. Arah normal bidang adalah arah yang tegaklurus terhadap bidang
Medan di Sebuah Titik.
Rumus matematis :
karena k = 1/4πε0 maka persamaannya menjadi :
Medan Listrik pada Keping Sejajar
medan listrik pada keping sejajar dapat dicari dan hasilnnya menjadi :
Beda Potensial Listrik
Potensial listrik yaitu energi potensial tiap satu satuan muatan positif. Potensial listrik termasuk besaran skalar, dan secara matematis dapat dirumuskan:
Persamaan Ep yang telah dicari sebelumnya disubtitusikan ke persamaan V sehingga akan menjadi :
Nilai q sama sehingga dapat disederhanakan menjadi persamaan :
Potensial Listrik Usaha untuk memindahkan satu satuan
muatan positif dalam wilayah medan listrik suatu benda (dari r1 ke r2)didefinisikan sebagai beda potensial listrik antara kedua titik tersebut.
Beda potensial listrik :
12
12
11
rQ
krQ
k
r.Q
kr.Q
kV
Dalam istilah sehari-hari, beda potensial listrik biasa disebut dengan tegangan listrik.
Potensial lsitrik tidak dapat diukur, sedangkan beda potensial listrik dapat diukur, yaitu dengan voltmeter.
Potensial Mutlak
r
Qk
r
Qk
Qk
r
QkVV
0
1.1.
2
2
Jika muatan uji mula-mula berada di jauh tak terhingga, maka potensial akhirnya disebut potensial mutlak.
Jadi persamaan potensial mutlak adalah
rQ
kV
Qr2
r 1=
Potensial Listrik Total
N
N
iitotal
V...VV
VV
21
1
Seperti halnya energi potensial listrik, potensial listrik juga merupakan besaran skalar. Jadi untuk lebih dari 1 sumber muatan, potensial totalnya dijumlah secara aljabar biasa.
Q1 Q2
Q3
QN
1+
Kapasitor
Kapasitor terdiri dari susunan konduktor yang dapat menyimpan muatan / medan / energi potensial listrik.
Kapasitor merupakan salah satu komponen elektronika yang sering digunakan.
Kapasitor digunakan di banyak peralatan listrik seperti radio, komputer, sistem pengapian mobil, dst.
Daya simpan muatan dalam kapasitor dinyatakan dengan KAPASITANSI
Kapasitas suatu kapasitor (C) adalah perbandingan antara besar muatan Q dari salah satu penghantarnya dengan beda potensial V antara kedua penghantar itu.
Keterangan :C : kapasitansi (Farad)Q : muatan yang tersimpan dalam kapsitor
(C)V : beda potensial antara
dua keping (V)
V
QC
Keping dapat berupa lapisan-lapisan logam yang tipis, yang terpisah dan terisolasi satu sama lain.
KAPASITOR KEPING SEJAJAR
Jadi untuk medan listrik total antara dua keping :
A
QE
00
Beda potensial antara a dan b :
EddlEVVa
b
ba .
Dapat pula di hasilkan :
d
AVQ 0
dA
C
VC
VQ
C
dAV
0
0
Dapat disimpulkan dari persamaan
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 ()
dA
C 0
Kapasitor keping sejajar dapat diubah-ubah kapasitasnya dengan mudah, yaitu dengan mengubah jarak antar keping atau mengubah luas keping yang saling berpotongan
Rangkaian Kapasitor Seri
Rangkaian kapasitor seri adalah rangkaian yang tidak bercabang. Pada rangkaian seri berlaku tegangan total sama dengan jumlah tegangan masing-masing kapasitor.
C1,V1C2,V2 C3, V3
+ - + - + -A B C D
Jadi berlaku:
321 VVV
VVVV CDBCABAD
Rangkaian Kapasitor Seri
CDBCAB
CDBCABAD
VVV
VVVV
CQ
V atau VQ
C C1,V1C2,V2 C3, V3
+ - + - + -A B C D
+
A
-D
Cs,VAD
Untuk rangkaian seri berlaku :
Padahal untuk kapasitor berlaku hubungan antara Q, V dan C, sbb:
Sehingga untuk VAD dapat ditulis menjadi:
CD
CD
BC
BC
AB
AB
AD
AD
CQ
CQ
CQ
CQ
Perhatikan bahwa kutub negatif (-) dari C1 bertemu dengan kutub positif (+) dari C2. Demikian juga kutub negatif (-) dari C2 bertemu dengan kutub positif (+) dari C3. Satu sama lain saling menetralkan.
Rangkaian Kapasitor Seri
CDBCABAD
total
QQQQ
QQQQ
321
C1,V1C2,V2 C3, V3
+ - + - + -A B C D
+
A
-D
Cs,VAD
Muatan total yang tersimpan dalam susunan kapasitor Qtotal adalah sama pada semua kapasitor.
Maka :
321
1111
1111
CCCC
CCCC
CQ
CQ
CQ
CQ
s
CDBCABAD
CD
CD
BC
BC
AB
AB
AD
AD
Jadi kapasitas gabungannya menjadi makin kecil. Bisa dibayangkan bahwa kapasitas yang disusun seri, seumpama kapasitor yang jarak antar kepingnya dijauhkan ( d , diperbesar).
Rangkaian Kapasitor Paralel
321 QQQQgabungan
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.
C1,V1
C2,V2
C3, V3
+ -
+ -
+ -
A B
+ -Cp, VAB
A B
Berlaku:
Padahal: CVQ
Maka
321
321
332211
CCCC
VCVCVCVC
VCVCVCVC
p
ABABABABp
gabgab
Rangkaian Kapasitor Paralel
C1,V1
C2,V2
C3, V3
+ -
+ -
+ -
A B
+ -Cp, VAB
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 :
dA
C 0
Analisis Kasus
TERIMA KASIH