UAS~FISIKA DASAR1 KAMPUS MILENIAL ITBI

 Nama : Mega Lidia Lubis

Kelas : pagi

Jurusan : teknik informatika

Soal

1. Sebuah arus listrik 8Ampere mengalir pada sebuah kawat pengantar dengan beda potensialnya yang kedua ujungnya yaitu 12 volt. Maka berapakah hambatan pada kawat tersebut!
2. Diketahui: I=8,0A Dan t=20 sekon,ditanya: berapakag,besar muatan listriknya?
3. Arus listrik hang mengalir pada rangkaian yang terpasang lampu dengan tegangan 220volt dan 50watt hang dihubungkan dengan hambatan listrik 600 Ohm dan dipasang pada tegangan listrik 100 volt adalah!
4. Sebuah solenoida yang panjangnya 20 cm, memiliki lilitan serta sebuah toroida dengan jari-jari 40 cm dialiri arus yang sama besar. Induksi megnetik dipusat solenoida dan toroida sama besar. Hitung banyaknya lilitan toroida!
5. Sebuah solenoida yang panjangnya 1,5 m memiliku 500 lilitan dan jari-jari 1,5 m dialiri arus sebesar 0,6 A. Tentukan induksi magnetik dipusat dan diujung solenoida!
6. Carilah indulitansi dari solenoida yang panjangnya 12cm,luasnya 3cm^2 dan dengan komponrn 200 lilitan!
7. Daerah tertentu dalam ruang yang mengandhng Medan magnet 150 cm dan Medan listrik 2x10^6 N/C carilah : a). Densitas energi total b). Energi dalam kotak kubus dengan sisi 120m
8. Susunan seru hambatan 50 dan kapasitor dengan reaksi kapasitor 30 dihubungkqn dengan sumber arus bolak-balik,tegangan efektif 229 volt. Tegangan efektif pada resistor adalah...
9. Sebuah hambatan 300,induktor 1000 dan kapasitor 200 disusun seri. Jika susunan ini dihubungkan dengan sumber tegangan AC 130V, maka daya rangkaiannya adalah... Watt
10. Jelaskan relasi antar rangkaian RLC!

Jawab:

1).

2).

3).

4).

5).

6).

7).

8).

9).

10).Rangkaian Rangkaian RLC adalah rangkaian yang tersusun atas resitor, induktor, dan kapistor baik secara seri maupun paralel. Rangkaian ini dinamakan RLC karena menunjukkan simbol ketahanan (R), induktansi (L), dan kapasitansi (C). Rangkaian RLC bisa membentuk osilator harmonik dan akan beresonansi pada rangkaian LC. 

Analisis Rangkaian Seri RLC

Rangkaian seri RLC terdiri dari empat kemungkinan komponen, yaitu rangkaian RC seri, RL seri, LC seri, dan RLC seri. 

TUGAS MANDIRI 6~ FISIKA DASAR1 KAMPUS MILENIAL ITBITUGAS MANDIRI 3~ FISIKA DASAR1 KAMPUS MILENIAL ITBI

 Nama : Mega Lidia Lubis

Kelas : pagi

Jurusan:Teknik Informatika

Soal

A. Pertanyaan berikut terkait Induksi Magnet

1. Jelaskan pengertian induksi elektromagnetik

2. Jelaskan cara-cara menimbulkan GGL Induksi

3. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi besar GGL Induksi

4. Buatlah konsep dari generator DC dan Generator AC

5. Jelaskan secara singkat pengertian transformator dan bagaimana konsep penggunaan transformator pada transmisi energi listrik jarak jauh

B. Pertanyaan berikut terkait Rangkaian Arus Bolak Balik

6. Jelaskan konsep rangkaian hambatan murni

7. Jelaskan konsep rangkaian induktor

8. Jelaskan konsep rangkaian kapasitor

9. Sebuah generator AC menghasilkan tegangan sebesar (V­t = 240sin 30t) volt dan arus (It = 40sin 30t) ampere. Tentukan

a. Tegangan dan arus maksimum

b. Sudut frekuensi

c. Perioda

d. Tegangan dan arus rata-rata

 Jawab :

1.Induksi elektromagnetik adalah gejala munculnya gaya gerak listrik induksi (GGL Induksi) dan arus listrik induksi pada suatu penghantar akibat perubahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan. Proses induksi elektromagnetik melibatkan konduktor yang diletakkan dengan posisi tertentu dan medan magnet. Cara lainnya adalah konduktor yang digerakkan di dalam medan magnet yang tetap. Hal tersebut menyebabkan kehadiran tegangan atau gaya gerak listrik (GGL) pada konduktor

2. Cara menimbulkan GGL Induksi:

• Menggerakkan magnet masuk keluar kumparan

  Saat menggerakkan magnet masuk keluar kumparan akan menimbulkan ggl induksi. Kutub utara pada magnet bergerak mendekati kumparan akan menghasilkan arus listrik induksi yang bergerak dari utara ke selatan sehingga menimbulkan ggl induksi. Demikian pula ketika kutub utara bergerak menjauhi kumparan atau magnet bergerak keluar dari kumparan, arah arus listrik induksinya bergerak berlawanan arah ketika magnet masuk kumparan dan menimbulkan ggl induksi

• Memutar magnet didepan kumparan

   Hal ini hampir sama ketika memasukkan magnet kedalam kumparan kemudian mengeluarkannya. Begitupun ketika magnet tersebut diputar di depan kumparan dimana dihadapkan pada kutub magnet bergantian dari kutub utara ke selatan sehingga menimbulkan ggl induksi

• Memutus-mutus arus pada kumparan primer yang didekatnya terdapat kumparan sekunder
• Mengalirkan arus listrik bolak balik pada kumparan primer yang di dekatnya terdapat kumparan sekunder.
• Arah arus lisrik induksi dapat ditentukan dengan hukum Lents : Arah arus listrik induksi sedemikian rupa sehingga melawan perubahan medan magnet yang ditimbulkan

3. faktor-faktor yang mempengaruhi besar GGL Induksi:

*GGL Induksi sebanding dengan jumlah lilitan

   Jumlah lilitan kumparan sebanding dengan ggl induksi.

*Sebanding dengan kecepatan perubahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan

   Kecepatan perubahan flug magnet atau jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan. Dan juga kuat medan magnet dapat mempengaruhi besar ggl induksi

4. Konsep dari generator DC dan generator AC

· Generator DC

   Generator DC adalah generator yang menghasilkan arus listrik searah. Pada generator DC terdapat sebuah cincin yang terbelah ditengahnya yang disebut cincin belah dan komutator. Konsep dari generator DC adalah salah satu bagian dari komutator selalu memiliki kutub magnet kemudian medan magnet dihubungkan pada magnet tersebut. Hal inilah yang menyebabkan arah arus listrik induksi yang mengalir dalam satu arah yang menyebabkan lampu menyala hanya sekali sehingga dinamakan arah arus listrik searah

· Generator AC

   Generator AC adalah generator arus bolak balik atau alternator yaitu generator yang menghasilkan arus listrik searah. Pada generator ini terdapat 2 cincin luncur. Konsepnya adalah ketika ujung kumparan yang berada dalam medan magnetic terhubung pada cincin 1 dan cincin 2 maka terjadi arus induksi pada kumparan. Arus induksi ini mengalir melalui brush sehingga lampu menyala. Saat posisi kumparan tegak lurus terhadap arah medan magnetiknya, arus induksi berhenti mengalir sehingga lampu padam. Beberapa saat setelah kumparan melanjutkan putarannya, arus listrik induksi mengalir kembali dalam kumparan tetapi dengan arah yang berbeda sehingga lampu menyala kembali. Karena terjadi bolak baliknya arus listrik yang dihasilkan maka disebut arus bolak balik

5. Pengertian transformator dan bagaimana konsep penggunaan transformator pada transmisi energi listrik jarak jauh:

     Transformator adalah alat yang digunakan untuk mengubah tegangan arus listrik bolak balik (AC). Konsep penggunaan transformator pada transmisi energi listrik jarak jauh misalnya adalah pembangkit listrik. Pembangkit listrik biasanya dibangun jauh dari pemukiman warga. Proses pengiriman energi listrik kepada konsumen yang jaraknya jauh disebut transmisi energi listrik jarak jauh. Untuk menyalurkannya, tegangan yang dihasilkan generator pembangkit listrik perlu dinaikkan mencapai ratusan ribu volt. maka dari itu, diperlukan transformator step up. Tegangan tinggi ditransmisikan melalui kabel jaringan listrik yang panjang menuju konsumen, sebelum masuk kerumah penduduk tegangan diturunkan menggunakan transformator step down. Dengan ini akan diperoleh beberapa keuntungan, yaitu energi yang hilang dalam perjalanan dapat dikurangi dan kawat penghantar yang diperlukan dapat lebih kecil serta harganya lebih murah

6. Konsep rangkaian hambatan murni:

    Rangkaian hambatan murni terdiri dari tegangan sesaat (V) dan arus sesaat (I) yang dimana keduanya memiliki hubungan sepassa/fasenya sama. Jika arus I sampai puncak, maka tegangan V pun sampai puncak. Begitupun saat arus I sampai lembah, maka tegangan V pun sampai lembah. Mereka selalu beriringan

7. Konsep rangkaian induktor:

    Sebuah kumparan induktor mempunyai induktansi diri L dipasangkan tegangan bolak balik V, maka pada ujung-ujung kumparan timbul GGL Induksi. Hubungan antara V dan I berbeda fase ½ π dengan I tertinggal terhadap V. Jika I berada di puncak V berada di lembah begitupun ketika I berada di lembah, maka V berada di puncak

8. Konsep rangkaian kapasitor:

 Sebuah kapasitor dengan kapasitas C dihubungkan dengan tegangan bolak balik V, maka pada kapasitor itu menjadi bermuatan, sehingga pada platnya mempunyai beda potensial. Hubungan antara V dan I berbeda fase ½ π dengan I mendahuluo terhadap V. Jika I berada di puncak maka V pun berada di puncak namun dengan perbedaan fase ½ π dimana I lebih mendahului V. Begitu sebaliknya jika I berada di lembah, maka V berada di lembah dengan fase berbeda.

9. Sebuah generator AC menghasilkan tegangan sebesar (V­t = 240sin 30t) volt dan arus (It = 40sin 30t) ampere. Tentukan

a. Tegangan dan arus maksimum

Penyelesaian:

Rumus : Vt = Vm sin wt dan it = Im sin Wt

Dari persamaan diketahui bahwa:

Vm = 240 volt dan Im = 40 A

b. Sudut frekuensi

Penyelesaian:

Sudut frekuensi w = 30 rad/det

c. Perioda

Penyelesaian:

T = 1/f → T = 1/2,38 = 0,420

d. Tegangan dan arus rata-rata

Penyelesaian:

Vrata-rata = 2V/π dan Irata-rata = 2Im/­π

Vr = 2·240/π = 152,77

Ir = 2.40/π = 25,45

 

TUGAS MANDIRI 5~ FISIKA DASAR1 KAMPUS MILENIAL ITBITUGAS MANDIRI 3~ FISIKA DASAR1 KAMPUS MILENIAL ITBI

 Nama      : Mega Lidia Lubis

jurusan: Teknik informatika 

Kelas      :pagi

Soal

1) Seutas kawat dialiri arus listrik i = 0,2 Ampere. Tentukan besarnya induksi medan magnet pada titik A yang berjarak 6 meter dari kawat. 

Jawab:

2) Seutas kawat dialiri arus listrik i = 0,6 Ampere. Tentukan besarnya induksi medan magnet pada titik B yang berjarak 0,1 meter dari kawat. 

Jawab:

3) Seutas kawat dialiri arus listrik i = 10 Ampere. Tentukan besarnya induksi medan magnet pada titik C yang berjarak 5 meter dari kawat. 

Jawab:

4) Jelaskan mengapa bumi memiliki medan magnet dan apa kegunaan dari adanya medan magnet bumi.?

Jawab:

    Bumi bersifat sebagai magnet dengan mengasumsikan bahwa di pusat bumi terdapat sebuah batang magnet yang mengarah dari utara ke selatan geografis bumi dan ujung selatan magnet mengarah ke utara geografis bumi.

    Selain bumi, semua planet di tata surya memiliki medan magnet. Medan magnet ini dihasilkan oleh cairan didalam inti bumi yang menghasilkan Listrik dan Arus Listrik. Adanya medan magnet berfungsi untuk melindungi bumi dengan menangkal radiasi kosmik terutama radiasi dari bintang terdekat. Radiasi kosmik adalah partikel listrik yang dihasilkan oleh matahari atau benda-benda langit lainnya. Medan magnet bumi berfungsi untuk melindungi penduduk bumi dari radiasi kosmik yang mengancam kesehatan. Disamping itu, medan magnet bumi juga berfungsi untuk mematulkan sebagian besar angin matahari. Dimana, arus partikel bermuatan dari matahari yang mampu mengionisasi lapisan atmosfir bumi.

Kegunaan medan magnet:

      Kegunaan dari adanya medan magnet bumi bisa kita dapatkan dari kehidupan kita sehari-hari terutama dalam dunia transportasi baik penerbangan, kapal laut maupun angkutan darat, dimana medan magnet bumi dapat membantu manusia dalam menentukan arah atau navigasi melalui kompas maupun satelit dan GPS.

5) Sebutkan dan jelaskan penggunaan gaya magnet dalam kehidupan sehari-hari?

Jawab:

1. Motor listrik

   Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi kinetik. Dasar kerja motor listrik ini hampir sama dengan dasar kerja sebuah galvanometer.

  Apabila arus listrik dialirkan melalui kumparan, permukaan kumparan yang bersifat sebagai kutub utara bergerak menghadap selatan magnet. Permukaan yang bersifat sebagai kutub selatan bergerak menghadap ke kutub utara magnet. Setelah itu maka kumparan berhenti berputar.

2. Relai

   Relai merupakan suatu alat dengan sebuah sakelar, untuk menutup relai digunakan magnet listrik. Arus yang relatif kecil dalam kumparan magnet listrik dapat digunakan untuk menghidupkan arus yang besar tanpa terjadi hubungan listrik antara kedua rangkaian.

3. Kereta maglev

    Maglev merupakan kereta api yang menerapkan konsep magnet listrik untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Kata “Maglev” berasal dari magnetic levitation. Kereta api ini dipasangi magnet listrik di bawahnya yang bergerak pada jalur bermagnet listrik. Magnet tolak-menolak sehingga kereta api melayang tepat di atas jalur lintasan. Gesekan kereta api dengan jalur lintasan berkurang sehingga kereta api bergerak lebih cepat.

3. Kartu ATM dan kartu kredit

    Kartu ATM dan kartu kredit memiliki jalur magnet yang berisi informasi. Kartu kredit, kartu debit, dan kartu ATM. Semua kartu ini memiliki jalur bermagnet pada sisi-sisnya. Jalur ini mengandung informasi yang dibutuhkan untuk menghubungi institusi keuangan pribadi dan menghubungkan dengan rekening bank

4.Mikrofon dan speaker 

    Mikrofon dan speaker menggunakan kombinasi magnet permanen dan elektromagnetik. Loudspeaker merupakan kombinasi magnet permanen dan elektromagnetik. Loudspeaker pada dasarnya perangkat yang mengkonversi energi listrik (sinyal) ke energi mekanik (suara). Elektromagnetik membawa sinyal, yang menghasilkan perubahan bidang megnet dan menarik bidang yang ada pada magnet permanen. Pergerakan penarikan dan penolakan menggerakkan kon, yang menghasilkan suara. Kebanyakan speaker tergantung kepada teknologi ini, tetapi ada juga yang menggunakan konsep yang berbeda.Mikrophon memiliki kon atau selaput yang terlekat pada gelongan kabel. Gelung itu terletak dalam megnet berbentuk khusus. Bila suara mengegarkan selaput maka gelung itu turut bergetar dan menghasilkan voltage saat ia melalui medan magnet. Voltage dalam kabel ini adalah sinyal listrik yang mewakili suara asal.

5.Media rekaman magnetik:

   Tape VHS biasa mengandung golongan tape bermagnet. Informasi yan memproduksi video dan suara dikodekan pada lapisan bermagnet pada tape. 

6.Transformer / trafo : 

   Transformator merupakan perangkat yang mengkonversi energi listrik antara dua perangkat yang terpisah mengngunakan listrik melalui konektor magnet.

7.Ujung obeng

   Ujung obeng dibuat bermagnet agar sekrup yang akan dipasangkan menempel pada ujung obeng sehingga mudah memasangnya.

8. Saklar Listrik

  Berfungsi sebagai alat untuk memutuskan dan menghubungkan arus listrik yang mengalir pada rangkaian listrik. Ketika saklar membentuk rangkaian tertutup, maka lilitan kawat akan berfungsi sebagai electromagnet yang menarik ujung besi kebawah. Setelah ujung besi ditarik ke bawah, maka ujung besi yang lainnya akan saling bersentuhan untuk mengalirkan arus listrik

TUGAS MANDIRI 4~ FISIKA DASAR1 KAMPUS MILENIAL ITBITUGAS MANDIRI 3~ FISIKA DASAR1 KAMPUS MILENIAL ITBI

 Nama :Mega Lidia Lubis

Kelas : pagi

Jurusan :Teknik informatika

A. Pertanyaan berikut terkait Arus Listrik.

Contoh:(Rumus ada di slide Materi Pertemuan 8)

 

1) Sebuah arus listrik yang melalui hambatan dalam suatu rangkaian dengan besar arus listrik nya yaitu 10,0 ampere dan dalam waktu 15 sekon, maka berapakah besar muatan listrik nya ?

Penyelesaian:

Dik : I = 10,0 ampere

        t = 15 sekon

Dit : berapakah besar muatan listriknya?

Jawab : Rumus : I = Q/t

            10,0 ampere = Q/15 sekon

            Q = 10,0 ampere × 15 sekon

            Q = 150 C

Jadi, besar muatannya adalah 150 C

2) Sebuah arus listrik yang melalui hambatan dalam suatu rangkaian dengan besar arus listrik nya yaitu 1,5  ampere dan dalam waktu 1 menit, maka berapakah besar muatan listrik nya ?

Penyelesaian:

Dik : I = 1,5 ampere

          t = 1 menit = 60 sekon

Dit : berapakah besar muatan listriknya?

Jawab : Rumus : I = Q/t

            1,5 ampere = Q/60 sekon

            Q = 1,5 ampere × 60 sekon

            Q = 90 C

Jadi, besar muatannya adalah 90 C

3) Sebuah arus listrik yang melalui hambatan dalam suatu rangkaian dengan besar muatan adalah 40 C dan  dalam waktu 10 sekon, maka berapakah arus listrik nya ?

Penyelesaian:

Dik : Q = 40 C

           t = 10 sekon

Dit : berapakah arus listriknya?

Jawab : Rumus : I = Q/t

            I = 40 C/10 sekon

            I = 4 ampere

Jadi, besar arus listriknya adalah 4 ampere

B. Pertanyaan ini berkaitan dengan Arus Listrik Searah dan rangkaian Listrik Pertemuan 9.

4) Buatlah 2 contoh soal dan penyelesaian rangkaian listrik seri

Penyelesain:

Contoh soal 2

2.)Tiga buah hambatan dipasang secara seri. Masing-masing hambatan bernilai 0,75 Ohm. Tentukan nilai hambatan total rangkaian tersebut.

Penyelesaian:

Diketahui:

R1 = R2 = R3

Ditanya: R total?

Jawab :

R total = R1 + R2 + R3 

= 0,75 + 0,75 + 0,75

= 2,25

Jadi, nilai hambatan total dari rangkaian tersebut adalah 2,25 Ohm

5) Buatlah 2 contoh soal dan penyelesaian rangkaian listrik pararel

Jawab:

1.)Berikut ini latihan soal rangkaian paralel. Carilah hambatan totalnya! R1 = 6 Ω, R2 = 12 Ω,

2.)Perhatikan gambar rangkaian paralel dengan 3 resistor di bawah ini. Carilah nilai hambatan parelelnya! R1 = 6 Ω, R2 = 6 Ω, dan R3 = 6 Ω.

UTS~FISIKA DASAR1 KAMPUS MILENIAL ITBI

Nama   :Mega Lidia Lubis

Kelas   :pagi

Jurusan:Teknik informatika

1.Tuliskan Sifat-sifat Magnet dan jelaskan Prinsip Kerjanya!

Jawab:

Inilah sifat-sifat dari magnet:

•Magnet dapat menarik benda

    Sifat magnet yang pertama adalah magnet dapat menarik benda lain yang berasal dari bahan logam. Akan tetapi tidak semua logam dapat ditarik oleh magnet. Bahan logam yang memiliki daya tarik yang tinggi oleh magnet dalah besi dan juga baja.

•Medan magnet membentuk gaya magnet

    Tahukah Anda bahwa gaya magnet tidak hanya berada di kutub-kutubnya. Akan tetapi gaya magnet juga timbul di sekitar magnet. Daerah yang di sekitar magnet yang memiliki gaya magnet disebut juga medan magnet.

•Magnet memiliki dua kutub

   Sifat-sifat magnet selanjutnya adalah magnet memiliki dua kutub, yaitu kutub utara dan kutub selatan.

•Kutub magnet tidak sesama tarik menarik dan sesama akan menolak

   Sama halnya dengan gaya listrik, gaya magnet juga berupa tarikan dan tolakan. Jika kutub yang sama didekatkan maka akan saling tolak-menolak dan jika kutub yang berbeda yaitu utara dan selatan di didekatkan maka akan saling tarik menarik.

•Sifat magnet dapat hilang

     Sifat-sifat magnet juga akan menghilang atau melemah karena beberapa penyebab, seperti terbakar, jatuh secara terus menerus dan lainnya.

Prinsip kerjanya :

     karena di setiap magnet ada kutub positif dan negatif,dan disetiap magnet ada proton dan elektron pula,bila kutub positif bertemu negatif magnet akan saling tarik menarik,tetapi bila kutub positif bertemu kutup positif akan saling tolah menolak dan begitu juga sebaliknya

2. Tuliskan Konsep Kapasitansi Elektrostatik dalam Bidang Fisika!

Jawab :

 Konsep Kapasitansi Elektrostatik dalam Bidang Fisika

  Elektrostatika adalah cabang fisika yang berkaitan dengan gaya yang dikeluarkan oleh medan listrik statik (tidak berubah/bergerak) terhadap objek bermuatan yang lain.

Berikut ini konsep-konsep kapasitansi elektrostatik :

   Sejarah kelistrikan diawali dengan diamatinya bahan ambar atau resin yang dalam bahasa Yunani berarti elektron, yang apabila bahan tersebut digosok dengan kulit binatang berambut akan dapat menarik benda–benda halus yang ringan yang setelah menempel padanya lalu ditolaknya. Sifat demikian ternyata tertularkan pada benda lain yang disinggungkan atau yang ditempelkan padanya, yang oleh karenanya benda itu lalu dikatakan bermuatan “keambaran” atau resinious. Hal yang sama ternyata terjadi pula pada kaca yang digosok dengan kain sutera, yang penularannya menjadikan benda lain yang ditempelkan padanya bermuatan “kekacaan” atau vitrious. Pada tahun 1733, Francois du Faymenemukan kenyataan bahwa di alam hanya ada dua jenis muatan saja, yaitu muatan resinious dan vitrious, dan dua benda yang muatannya sama akan tolak–menolak dan sebaliknya dua benda akan tarik–menarik jika muatannya berbeda. Kemudian Benjamin Franklin (1706–1790) menemukan kenyataan bahwa dua jenis muatan resinious dan vitrious itu kalau digabungkan akan saling meniadakan seperti halnya dengan bilangan positif dan negatif. Sejak itu muatan resinious disebut muatan listrik negatif dan vitrious disebut dengan muatan listrik positif. Melanjutkan percobaan Michelson dan Carlisletentang elektrolisa, Michael Faraday (1791–1867)pada tahun 1883 mengemukakan terkuantisasinya muatan listrik menjadi unit–unit muatan, yang kemudian oleh Stoney pada tahun 1874, yang diperkuat oleh J.J. Thomson pada tahun 1897, dihipotesiskan adanya partikel pembawa muatan listrik yang lalu dinamakan elekron. Sebagai resin, elektron dikatakan menghasilkan muatan listrik negatif maka elektron pun akan bermuatan listrik negatif.

3. Tuliskan Konsep Dielektrik Elektrostatik dalam Bidang Fisika!

Jawab:

B.KONSEP DIELEKTRIK ELEKTROSTATIK DALAM BIDANG FISIKA

     Dielektrik adalah suatu material nonkonduktor ,seperti kaca, kertas atau kayu.Ketika ruang di antara dua konduktor pada suatu kapasitor diisi dengan dielektrik ,kapasitansi naik sebanding dengan faktor k yang merupakan karakteristik dielektrik dan disebut konstanta dielektrik .Karena hal ini di temukan secara eksperimen oleh MICHAEL FARADAY .Kenaikan kapasitansi ini di sebabkan oleh melemahnya Medan listrik di antara keping kapasitor akibat kehadiran dielektrik.Dengan demikian untuk muatan tertentu pada keping kapasitor ,perbedaan potensial menjadi lebih kecil dan rasio Q/V bertambah besar.

  Dielektrik dapat memperlemah Medan listrik antara keping -keping kapasitor karena dengan hadirnya Medan listrik tambahan yang arahnya berlawanan dengan Medan listrik luar.jika molekul -molekul dalan dielktrik bersifat polar ,dielektrik tersebut memiliki momen sipil permanen .jika molekul - molekul dielektrik bersifat non polar, makan dalam pengaruh suatu Medan listrik luar ,molekul molekul dielektrik akan menginduksi momen momen di pole yang searah dengan arah Medan. Jika Medan listrik awlnya antara keping- keping suatu kapasitor tanpa dielektrik adalah Rp dan medan dalam dielektrik adalah 

 [ E = El / k] 

Dimana 

k = konstanta dielektrik.

Perbedaan potensial antara keping adalah 

 V = Es = El / k = Vo/ k

Dimana V = perbedaan potensial dengan dielektrik

 Vo=Eo = perbedaan potensial awal tanpa dielektrik.

4. Ada sebuah Kapasitor dengan mempunyai besaran kapasitas sebesar 0.5 μF yang dimuati oleh sebuah Baterai berkapasitas 30 Volt. Maka berapakah Muatan yg tersimpan didalam Kapasitor tersebut? 

Jawab:

  Diketahui : C = 0,5µF

             V = 30 V

      Ditanya : q = ?

      Jawaban : q = C / V

                 q = C V

                 q = (0,5 µF) (30 V)

                q = 15 µC

5. Dua pelat sejajar masing-masing bermuatan positif dan negatif. Medan listrik di antara kedua pelat adalah 200 Volt/meter.Jarak antara kedua pelat adalah 15 cm. Tentukan perubahan energi potensial proton ketika bergerak dari pelat bermuatan  positif ke pelat bermuatan negatif!

Jawab:

6. Elektron dipercepat dari keadaan diam melewati beda potensial 20 Volt. Berapa perubahan energi potensial elektron ?

Pembahasan :

8. Proton dipercepat dari keadaan diam melewati beda potensial 9 Volt, hitunglah perubahan energi potensial pada elektrontersebut!

Jawab :

9. Tuliskan Fungsi Kapasitor Beserta hubungannya dengan Kapasitansi!

Jawab:

Fungsi Kapasitor

• Fungsi Kapasitor sangat di perlukan dalam suatu komponen elektronika. Kapasitor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik, selain itu kapasitor juga dapat digunakan sebagai penyaring frekuensi. Kapasitas untuk menyimpan kemampuan kapasitor dalam muatan listrik disebut Farad (F) sedangkan simbol dari kapasitor adalah C (kapasitor).
• Hubungannya dengan kapasitansi adalah karena kapasitansi menggambarkan kemampuan kapasitor (kapasitas) untuk menyimpan muatan listrik pada platnya, dapat di definisikan satu farad sebagai kapasitansi kapasitor yang membutuhkan muatan satu coulomb untuk menentukan perbedaan potensial satu volt di antara platnya serta suatu kapasitor memiliki memiliki nilai kapasitansi.

10. Apa Hubungan antara kapasitansi, muatan dan Potensial Listrik?

Jawab:

   Hubungannya, ketiga hal ini saling berhubungan karena Kapasitansi atau kapasitans adalah ukuran jumlah muatan listrik yang disimpan (atau dipisahkan) untuk sebuah potensial listrik yang telah ditentukan.  saat potensial listrik muncul maka, akan ada muatan potensial listrik yg muncul, kemudian ada kapasitor, kapasitor ini mengumpulkan ketidak seimbangan internal dalam arus listrik kemudian menyimpannya menjadi energi.

    Hubungan antara kapasitansi, muatan, dan potensial listrik  karena jika kapasitansi semakin besar, semakin tinggi juga jumlah muatan yang disimpan pada kapasitor plat konduktif memberinya nilai kapasitansi, dan kapasitansi kapasitor yang membutuhkan muatan satu coulomb akan menentukan perbedaan potensial satu volt di antara platnya.

 

TUGAS MANDIRI 3~ FISIKA DASAR1 KAMPUS MILENIAL ITBI

 Nama   :Mega Lidia Lubis

Kelas : pagi

Jurusan :Teknik informatika 

SOAL:

A. Buatlah sebuah postingan blog yang memuat tentang:

1) Konsep Kapasitansi Elektrostatik dalam Bidang Fisika

2) Konsep Dielektrik Elektrostatik dalam Bidang Fisika

B. Buatlah juga dalam postingan blog tersebut yang membahas tentang konsep Energi Elektrostatik.

Jawab:

1. konsep kapasitansi elektrostatik dalam fisika 

  Elektrostatika adalah cabang fisika yang berkaitan dengan gaya yang dikeluarkan oleh medan listrik statik (tidak berubah/bergerak) terhadap objek bermuatan yang lain.

Berikut ini konsep-konsep kapasitansi elektrostatik :

   Sejarah kelistrikan diawali dengan diamatinya bahan ambar atau resin yang dalam bahasa Yunani berarti elektron, yang apabila bahan tersebut digosok dengan kulit binatang berambut akan dapat menarik benda–benda halus yang ringan yang setelah menempel padanya lalu ditolaknya. Sifat demikian ternyata tertularkan pada benda lain yang disinggungkan atau yang ditempelkan padanya, yang oleh karenanya benda itu lalu dikatakan bermuatan “keambaran” atau resinious. Hal yang sama ternyata terjadi pula pada kaca yang digosok dengan kain sutera, yang penularannya menjadikan benda lain yang ditempelkan padanya bermuatan “kekacaan” atau vitrious. Pada tahun 1733, Francois du Faymenemukan kenyataan bahwa di alam hanya ada dua jenis muatan saja, yaitu muatan resinious dan vitrious, dan dua benda yang muatannya sama akan tolak–menolak dan sebaliknya dua benda akan tarik–menarik jika muatannya berbeda. Kemudian Benjamin Franklin (1706–1790) menemukan kenyataan bahwa dua jenis muatan resinious dan vitrious itu kalau digabungkan akan saling meniadakan seperti halnya dengan bilangan positif dan negatif. Sejak itu muatan resinious disebut muatan listrik negatif dan vitrious disebut dengan muatan listrik positif. Melanjutkan percobaan Michelson dan Carlisletentang elektrolisa, Michael Faraday (1791–1867)pada tahun 1883 mengemukakan terkuantisasinya muatan listrik menjadi unit–unit muatan, yang kemudian oleh Stoney pada tahun 1874, yang diperkuat oleh J.J. Thomson pada tahun 1897, dihipotesiskan adanya partikel pembawa muatan listrik yang lalu dinamakan elekron. Sebagai resin, elektron dikatakan menghasilkan muatan listrik negatif maka elektron pun akan bermuatan listrik negatif.

2.konsep dielektrik elektrostatik

   Dielektrik adalah sejenis bahan Isolator listrik yang dapat dikutubkan (polarized) dengan cara menempatkan bahan dielektrik dalam medan listrik. Ketika bahan ini berada dalam medan listrik, muatan listrik yang terkandung di dalamnya tidak akan mengalir, sehingga tidak timbul arus seperti bahan konduktor, tetapi hanya sedikit bergeser dari posisi setimbangnya mengakibatkan terciptanya pengutuban dielektrik. Oleh karena pengutuban dielektrik, muatan positif bergerak menuju kutub negatif medan listrik, sedang muatan negatif bergerak pada arah berlawanan (yaitu menuju kutub positif medan listrik) Hal ini menimbulkan medan listrik internal (di dalam bahan dielektrik) yang menyebabkan jumlah keseluruhan medan listrik yang melingkupi bahan dielektrik menurun.Jika bahan dielektrik terdiri dari molekul-molekul yang memiliki ikatan lemah, molekul-molekul ini tidak hanya menjadi terkutub, tetapi juga sampai bisa tertata ulang sehingga sumbu simetrinya mengikuti arah medan listrik.

   Walaupun istilah "isolator" juga mengandung arti konduksi listriknya rendah, seperti "dielektrik", tetapi istilah "dielektrik" biasanya digunakan untuk bahan-bahan isolator yang memiliki tingkat kemampuan pengutuban tinggi yang besarannya diwakili oleh konstanta dielektrik. Contoh umum tentang dielektrik adalah sekat isolator di antara plat konduktor yang terdapat dalam kapasitor. Pengutuban bahan dielektrik dengan memaparkan medan listrik padanya mengubah muatan listrik pada kutub-kutub kapasitor.

  Penelitian tentang sifat-sifat bahan dielektrik berhubungan erat dengan kemampuannya menyimpan dan melepaskan energi listrik dan magnetik. Sifat-sifat dielektrik sangat penting untuk menjelaskan berbagai fenomena dalam bidan elektronika, optika, dan fisika zat padat.

Istilah "dielektrik" pertama kali dipergunakan oleh William Whewell (dari kata "dia" dari yunani yang berarti "lewat" dan "elektrik") sebagai jawaban atas permintaan dari Michael Faraday.

B.konsep energi elektrostatik

  Energi potensial listrik, atau energi potensial elektrostatik, adalah energi potensial (diukur dalam joule) yang dihasilkan dari gaya-gaya Coulomb konservatif dan diasosiasikan dengan konfigurasi sejumlah muatan-muatan titik dalam sebuah sistem yang didefinisikan. Suatu objek dapat memiliki energi potensial listrik karena dua elemen utama: muatan listriknya sendiri dan posisi relatifnya terhadap objek bermuatan listrik lainnya.

Satuan 

 Satuan SI untuk energi potensial listrik adalah joule(dinamai berdasarkan fisikawan Inggris James Prescott Joule). Dalam sistem CGS, erg adalah satuan energi, yang setara dengan 10−7 J. Elektronvolt juga dapat digunakan, 1 eV = 1,602×10−19 J.

TUGAS MANDIRI 2 ~ FISIKA DASAR 1 KAMPUS MILENIAL ITBI

 Nama : Mega Lidia Lubis

Jurusan : Teknik informatika

Kelas : pagi

Distribusi Muatan kontinu

   Untuk menghitung kuat medan listrik yang bermuatan kontinu, kita dapat menggunakan Hukum Gauss. Semisal konduktor dua keping sejajar, dengan luas tiap keping A dan kedua keping diberi muatan sama, tetapi berlawanan jenis +q dan –q.

Jumlah garis medan yang menembus keping adalah:

Φ= EA cos θ 

Oleh karena medan listrik E menembus keping secara tegak lurus, maka  θ = 0, dan cos 0 =1, sehingga persamaan menjadi:

EA =

E = 

dengan σ = rapat muatan listrik, sebagai muatan per satuan luas:

Medan Listrik dari Muatan Kontinu

 

    Medan listrik di sekitar suatu muatan titik menggunakan persamaan yang diperoleh dari hukum Coulomb. Namun jika sumber muatan bukan merupakan muatan titik, seperti muatan yang berupa bongkahan bermuatan yang memiliki volume tertentu.

Untuk muatan yang memiliki volume, dikenal rapat muatan atau ρ yang didefinisikan sebagai :

                                                 

atau dalam bentuk diferensial :

                                               

atau jika muatan dianggap tidak bervolume dan hanya memiliki panjang, maka muatan persatuan panjang didefinsikan sebagai :

                                             

Jika diungkapkan dalam pernyataan integral muatan dalam sumber muatan listrik dengan volume V adalah:

                                                

Sehingga diperoleh besar medan listrik untuk muatan kontinu menjadi:

                           

          

Contoh soal:

     Hitunglah medan listrik dari sebuah garis bermuatan sepanjang 1 meter dengan rapat muatan 5 µC/m pada jarak 50 cm tegak lurus garis seperti pada gambar ?

Jawab : 

Potensial listrik

  Potensial listrik dapat didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan positif sebesar 1 satuan dari tempat tak terhingga ke suatu titik tertentu. Potensial listrik dapat pula diartikan sebagai energi potensial listrik persatuan muatan penguji.

Rumus potensial listrik

V = W/Q

Dengan:

V = beda potensial listrik (satuan Volt, V)

W = energi listrik (satuan Joule, J)

Q = muatan listrik (satuan Coulomb, C)

Beda potensial listrik adalah banyaknya energi listrik yang dibutuhkan untuk mengalirkan muatan listrik dari ujung-ujung penghantar. Hubungan antara energi listrik, muatan listrik, dan beda potensial listrik secara matematik dirumuskan sebagai berikut: w/Q

Gradien potensial listrik

    Medan listrik dapat pula dihitung apabila suatu potensial listrik {\displaystyle \!U} diketahui, melalui perhitungan gradiennya:

{\displaystyle {\vec {E}}=-{\vec {\nabla }}U}

dengan

{\displaystyle {\vec {\nabla }}={\hat {i}}{\frac {\partial }{\partial x}}+{\hat {j}}{\frac {\partial }{\partial y}}+{\hat {k}}{\frac {\partial }{\partial z}}}

untuk sistem koordinat Kartesius

Contoh Soal dan Jawaban Potensial Listrik

1.)Muatan sebesar 4 Coulomb akan dipindahkan dari titik A ke B dengan usaha sebesar 10 Joule. Hitunglah beda potensial antara titik A dan B!

Penyelesaian :

Diketahui:

Q = 4 C

W = 10 J

Ditanyakan:

V = … ?

Jawaban:

V = W/Q

V = 10/ 4

V = 2,5 V

Jadi, beda potensial antara titik A dan B adalah sebesar 2,5 Volt.

2.)Tentukan potensial listrik pada suatu titik berjarak 1 cm dari muatan q = 5,0 μC. Konstanta Coulomb (k) = 9 x 109 Nm2C−2, 1 μC = 10−6 C.

Pembahasan

Diketahui :

Jarak dari muatan (r) = 1 cm = 1/100 m = 0,01 m = 10-2 m

Muatan (q) = 5,0 μC = 5,0 x 10-6 Coulomb

Ditanya : Potensial listrik (V)

Jawab :

Potensial listrik :

V = k q/r

V = (9 x 109) (5 x 10-6 N/ 10-2)

V = (9 x 109) (5 x 10-4)

V= 45 x 105

V = 4,5 x 106

Potensial listrik adalah 4,5 x 106 Volt.