fifkifjk
Copyright Zona Pelajaran. Diberdayakan oleh Blogger.

Popular Posts

Quote

Search
Home » Semua post berkategori Materi Belajar Fisika Kelas XI sma
Tampilkan postingan dengan label Materi Belajar Fisika Kelas XI sma. Tampilkan semua postingan
Tampilkan postingan dengan label Materi Belajar Fisika Kelas XI sma. Tampilkan semua postingan
Rabu, 10 Juli 2013

hambatan listrik


Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrikyang melewatinya. Hambatan listrik yang mempunyai satuan Ohm dapat

Gambar 1.1 
750Ω resistor yang ditunjukkan dari kode warnanya

dirumuskan sebagai berikut:
\mathbf R=V/I
atau
\mathbf R=\delta V/I
di mana V adalah tegangan dan I adalah arus listrik


r = E/J                                R = r L/A

r = hambatan jenis (ohm.m)
E = medan listrik
J = rapat arus
R = hambatan (ohm)
L = panjang konduktor (m)

HUBUNGAN HAMBATAN JENIS DAN HAMBATAN DENGAN SUHU

rt = ro(1 + a Dt)

Rt = Ro(1 + a Dt)

rt, Rt = hambatan jenis dan hambatan pada t°C
ro, Ro = hambatan jenis dan hambatan awal 
a = konstanta bahan konduktor ( °C-1 )
Dt = selisih suhu (°C )

Filezone Materi Belajar Fisika Kelas XI sma

Arus Listrik



Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. [1] Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere.[1] Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere (\mu A) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir.[2][3] Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikanresistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.[1]
gambar 1.1 Arus yang mengalir masuk suatu percabangan sama dengan arus yang mengalir keluar dari percabangan tersebut. i_1 + i_4 = i_2 + i_3 
Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional.[4] Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A).[4] Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10-7 Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara

ARUS SEARAH (D.C.)

Arus searah adalah arus listrik yang nilainya hanya positif atau hanya negatif saja (tidak berubah dari positif kenegatif, atau sebaliknya).
ARUS LISTRIK
Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu.  Arah arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron).
KUAT ARUS LISTRIK (I)
adalah jumlah muatan listrik yang menembus penampang konduktor tiap satuan waktu.
I = Q/t = n e v A
Q = muatan listrik
n = jumlah elektron/volume
v = kecepatan elektron
RAPAT ARUS (J) 

Rapat arus (bahasa Inggris: current density) adalah aliran muatan pada suatu luas penampang tertentu di suatu titik penghantar.[5]Dalam SI, rapat arus memiliki satuan Ampere per meter persegi (A/m2).[5]
I = \int\mathbf{J} \cdot d\mathbf{A},
di mana I adalah arus pada penghantar, vektor J adalah rapat arus yang memiliki arah sama dengan kecepatan gerak muatan jika muatannya positif dan berlawan arah jika muatannya negatif, dan dA adalah vektor luas elemen yang tegak lurus terhadap elemen.[5] Jika arus listrik seragam sepanjang permukaan dan sejajar dengan dA maka J juga seragam dan sejajar terhadap dA sehingga persamaan menjadi:[5]
I = \int J\ dA = J \int dA = JA,
maka
J = \frac{I}{A},
di mana A adalah luas penampang total dan J adalah rapat arus dalam satuan A/m2
adalah kuat arus per satuan luas penampang.
J = I/A = n e v
e = muatan 1 eleltron = 1,6 x 10E-19
A = luas penampang yang dilalui arus
Filezone Materi Belajar Fisika Kelas XI sma

Energi listrik


Energi listrik adalah energi utama yang dibutuhkan bagi peralatan listrik/energi yang tersimpan dalam arus listrik dengan satuan amper (A)dan tegangan listrik dengan satuan volt (V) dengan ketentuan kebutuhan konsumsi daya listrik dengan satuan Watt (W)untuk menggerakkan motor, lampu penerangan, memanaskan, mendinginkan ataupun untuk menggerakkan kembali suatu peralatan mekanik untuk menghasilkan bentuk energi yang lain.
Energi yang dihasilkan dapat berasal dari berbagai sumber, seperti air, minyak, batu bara, angin, panas bumi, nuklir, matahari, dan lainnya. Energi ini besarnya dari beberapa Joulesampai ribuan hingga jutaan Joule.

Jika suatu muatan listrik Q berada di dalam beda potensial V maka muatan listrik tersebut memiliki energi potensial (Ep) sebesar :

Ep = QV
Usaha (W) untuk memindahkan muatan Q dalam medan listrik dari titik A ke titik B adalah :

W = (EP)B - (EP)A VB = potensial di titik B
= Q (VB - VA)    VA = potensial di titik A

Potensial listrik, energi potensial listrik dan usaha listrik adalah besaran skalar.

Filezone Materi Belajar Fisika Kelas XI sma
Selasa, 09 Juli 2013

Hukum Coulomb


Hukum Coulomb

Hukum-coulomb.png
Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan,
 yang terpisahkan jaraktertentu, dengan nilai muatan dan jarak pisah keduanya.
F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}

Notasi vektor

Dalam notasi vektor, hukum Coloumb dapat dituliskan sebagai

\vec{F_{12}} = k\ \frac{q_1 q_2}{\left| \vec{r_1} - \vec{r_2} \right|^3}\ \left( \vec{r_1} - \vec{r_2} \right)
yang dibaca sebagai gaya yang dialami oleh muatan q_1 akibat adanya muatan q_2. Untuk gaya yang dialami oleh
 muatan q_2 akibat adanya muatan q_1 dituliskan dengan menukarkan indeks 1 \leftrightarrow 2, atau melalui hukum ketiga 
Newton dapat dituliskan
\vec{F_{21}} = -\vec{F_{12}} hukum Coulomb ditemukan oleh Charles Coulomb seorang ilmuan Perancis (1736-1806).
 Pada tahun 1785, C. Coulomb menyelidiki hubungan antar besar muatan dan jarak antara muatan dengan 
besar gaya listrik yang dihasilkan

hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya, 
yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak 
antar keduanya [1]. Interaksi antara benda-benda bermuatan (tidak hanya titik muatan) terjadi melalui gaya
 tak-kontak yang bekerja melampaui jarak separasi [2]. Adapun hal lain yang perlu diperhatikan adalah 
bahwa arah gaya pada masing-masing muatan terletak selalu sepanjang garis yang menghubungkan kedua
 muatan tersebut [3]. Gaya yang timbul dapat membuat kedua titik muatan saling tarik-menarik atau saling
 tolak-menolak, tergantung nilai dari masing-masing muatan. Muatan sejenis (bertanda sama) akan saling 
tolak-menolak, sedangkan muatan berbeda jenis akan saling tarik-menarik
Filezone Materi Belajar Fisika Kelas XI sma

Energi medan listrik


Energi medan listrik

Medan listrik menyimpan energi. Rapat energi suatu medan listrik diberikan oleh [6]

u = \frac{1}{2} \epsilon |E|^2
dengan
\epsilon \! adalah permittivitas medium di mana medan listrik terdapat, dalam vakum  \epsilon = \epsilon_0 \!.
E \! adalah vektor medan listrik.
Total energi yang tersimpan pada medan listrik dalam suatu volum V\! adalah
\int_{V} \frac{1}{2} \epsilon |E|^2 \, d\tau
dengan
d\tau \! adalah elemen diferensial volum.

Distribusi muatan listrik

Medan listrik tidak perlu hanya ditimbulkan oleh satu muatan listrik, melainkan dapat pula ditimbulkan oleh lebih dari satu muatan listrik, bahkan oleh distribusi muatan listrik baik yang diskrit maupun kontinu. Contoh-contoh distribusi muatan listrik misalnya:

  • kumpulan titik-titik muatan
  • kawat panjang lurus berhingga dan tak-berhingga
  • lingkaran kawat
  • pelat lebar berhingga atau tak-berhingga
  • cakram tipis dan cincin
  • bentuk-bentuk lain

Kumpulan titik-titik muatan

Untuk titik-titik muatan yang tersebar dan berjumlah tidak terlalu banyak, medan listrik pada suatu titik (dan bukan pada salah satu titik muatan) dapat dihitung dengan menjumlahkan vektor medan listrik di titik tersebut akibat oleh masing-masing muatan. Dalam kasus ini lebih baik dituliskan

\vec{E}_i(\vec{r}) = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}\ \frac{q_i} {\left|\vec{r} - \vec{r}_i\right|^3} \left(\vec{r} - \vec{r}_i \right)
yang dibaca, medan listrik di titik \vec{r} akibat adanya muatan \! q_i yang terletak di \vec{r}_i. Dengan demikian medan listrik di titik \vec{r} akibat seluruh muatan yang tersebar dituliskan sebagai
Electric field 4 point charges 1.png
\vec{E}(\vec{r}) = \sum_{i = 1}^{N} \vec{E}_i(\vec{r})
di mana \! N adalah jumlah titik muatan. Sebagai ilustrasi, misalnya ingin ditentukan besarnya medan listrik pada titik \!P yang merupakan perpotongan kedua diagonal suatu bujursangkar bersisi \!R, di mana terdapat oleh empat buat muatan titik yang terletak pada titik sudut-titik sudut bujursangkar tersebut. Untuk kasus ini misalkan bahwa q_1 = q_3 = +Q\! dan q_2 = q_4 = -Q\! dan ambil pusat koordinat di titik \!P (0,0) untuk memudahkan. Untuk kasus dua dimensi seperti ini, bisa dituliskan pula
\vec{E}_i(\vec{r}) = \vec{E}_i(x,y)
yang akan memberikan
\vec{E}_1(0,0) = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{Q}{ \left( \frac{R}{4}^2+\frac{R}{4}^2 \right)}\ \frac12\sqrt2(\hat i - \hat j)
\vec{E}_2(0,0) = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{Q}{ \left( \frac{R}{4}^2+\frac{R}{4}^2 \right)}\ \frac12\sqrt2(\hat i + \hat j)
\vec{E}_3(0,0) = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{Q}{ \left( \frac{R}{4}^2+\frac{R}{4}^2 \right)}\ \frac12\sqrt2(- \hat i + \hat j)
\vec{E}_4(0,0) = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{Q}{ \left( \frac{R}{4}^2+\frac{R}{4}^2 \right)}\ \frac12\sqrt2(-\hat i - \hat j)
sehingga
\vec{E}(0,0) = \sum_{i = 1}^{4} \vec{E}_i(0,0)
\vec{E}(0,0) = \vec{E}_1(0,0) + \vec{E}_2(0,0) + \vec{E}_3(0,0) + \vec{E}_4(0,0)
\vec{E}(0,0) = \vec{0}
yang menghasilkan bahwa medan listrik pada titik tersebut adalah nol.

Kawat panjang lurus

Kawat panjang lurus merupakan salah satu bentuk distribusi muatan yang menarik karena bila panjangnya diambil tak-hingga, perhitungan muatan di suatu jarak dari kawat dan terletak di tengah-tengah panjangnya, menjadi amat mudah.
Untuk suatu kawat yang merentang lurus pada sumbu x\!, pada jarak z\! di atasnya, dengan kawat merentang dari -a\! sampai b\! dari titik proyeksi P\! pada kawat, medan listrik di titik tersebut dapat dihitung besarnya, yaitu:
Line charge.png E_z = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{\lambda}{z} \ \left[ \frac{b}{\sqrt{z^2+b^2}} +\frac{a}{\sqrt{z^2+a^2}} \right]
Seperti telah disebutkan di atas, apabila -a \rightarrow -\infty dan b \rightarrow \infty maka dengan menggunakan dalil L'Hospital diperoleh
E_z = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}\ \frac{2\lambda}{z} = \frac{\lambda}{2\pi\epsilon_0z}
Atau bila kawat diletakkan sejajar dengan sumbu-z dan bidang x-y ditembus kawat secara tegak lurus, maka medan listrik di suatu titik berjarak \!r dari kawat, dapat dituliskan medan listriknya adalah
\vec{E}(r) = \frac{\lambda}{2\pi\epsilon_0r} \hat{\rho}
dengan \hat{\rho} adalah vektor satuan radial dalam koordinat silinder:
\hat{\rho} = \hat{i} \cos \phi + \hat{j} \sin \phi
di mana \phi\! adalah sudut yang dibentuk dengan sumbu-x positif.
Filezone Materi Belajar Fisika Kelas XI sma
Langganan: Postingan (Atom)