ARUS DAN KONDUKTORKELOMPOK 5A

HAMDIANA(F1B 008 055)MUH. ZUHRI(F1B 008 035)SUKMA PRAMUDYA(F1B 008 025)BAYU WIBISANA(F1B 008 015)

Arus dan Kerapatan ArusMuatan-muatan listrik yang bergerak menghasilkan sebuah arus listrik. Satuan arus listrik (A), didefinisikan sebagai laju pergerakan muatan melewati suatu titik acuan tertentu (menembus suatu bidang acuan tertentu) sebesar satu coulomb per detik.

Dilambangkan oleh huruf I, sehingga dari definisi ini:

Arus dengan demikian didefinisikan sebagai pergerakan muatan listrik positif, meskipun di dalam bahan-bahan konduktor arus ditimbulkan oleh pergerakan elektron-elektron.

Kerapatan arus adalah sebuah besaran vektor, yang memiliki satuan ampere per meter persegi (A/m2). Dan dilambangkan oleh simbol J.

Arus parsial yang menembus atau menyeberangi sebuah permukaan parsial yang normal terhadap arah kerapatan arus ini adalah

Dan jika kerapatan arus tidak mengarah tegak lurus terhadap permukaan

Arus total dapat diperoleh dari arus parsial ini dengan mengambil limit arus parsial dan kemudian mengintegrasikannya untuk seluruh permukaan

Dari gambar 5.1, kita dapatkan bahwa kita telah menggerakkan sebuah muatan menembus sebuah bidang acuan yang tegak-lurus terhadap arah pergerakan ini, dalam jangka waktu parsial, sehingga arus yang timbul adalah

Mengambil limit terhadap waktu untuk kuantitas diatas, kita mendapatkan

Dimana vx, merepresentasikan komponen x dari vektor kecepatan gerak muatan v2. dari persamaan ini, kita mendapatkan bahwa kerapatan arus dapat dituliskan sebagai

Dan secara umum

Hasil ini menjelaskan kepada kata bahwa muatan bergerak dalah arus listrik.arus semacam ini disebut arus konveksi (arus rambatan), dan J atau v v adalah kerapatan arus konveksi.

KONTINUITAS ARUSPrinsip kekekalan muatan menyatakan bahwa muatan-muatan listrik tidak dapat diciptakan oleh manusia dan tidak pula dapat dihancurkan, meskipun muatan-muatan positif dan negatif dalam jumlah yang setara dapat secara bersamaan muncul akibat proses pemisahan atomik, atau hilang akibat proses yang sebaliknya.

Prinsip kekekalan muatan menggariskan bahwa

Dari persamaan tersebut didapatkan turunan akhir yang menghasilkan bentuk titik dari persamaan kontinuitas,

Persamaan tersebut menyatakan bahwa arus, atau aliran muatan per detik, per satuan volume yang memancar keluar (diverging) dari sebuah volume yang sangat kecil sama dengan laju penurunan muatan per satuan waktu per satuan volume di setiap titik di dalam volume tersebut.

KONDUKTOR LOGAMElektron-elektron dengan tingkat energi tertinggi (yaitu yang paling kecil nilai negatifnya, atau yang paling tidak negatif), disebut sebagai elektron valensi, menduduki pita enenrgi yang dinamakan pita valensi . Apabila terdapat tingkat-tingkat energi yang cukup tinggi dalam pita valensi, atau jika pita valensi berseberangan langsung dengan pita konduksi, maka sedikit energi kinetik tambahan saja bagi elektron-elektron valensi ini akan melepaskannya dari inti atom dan menimbulkan aliran elektron, bahan kristalin padat semacam itu disebut konduktor logam.

Di dalam bahan kristalin, pergerakan elektron akan terhambat, oleh tumbukan=tumbukan yang berulang kali dengan struktur internal kristal, sehingga dalam waktu singkat elektron tersebut akan memiliki kecepatan rata-rata yang konstan. Kecepatan tetap ini (Vd) disebut sebagai kecepatan mengambang (drift velocity) dan memiliki hubungan linear dengan intensitas medan listrik.

Dimana adalah mobilitas elektron (m/vs) didalam sebuah bahan dan memiliki nilai positif.

SIFAT KONDUKTOR DAN KONDISI PERBATASANJika kita memanfaatkan hasil yang telah kita turunkan sebelumnya untuk melakukan analisis yang lebih seksama (dan secara bersamaan kita berkenalan dengan sebuah metode baru) maka kita dapat mengansumsikan adanya sebuah bidang perbatasan antara konduktor dan ruang hampa (gambar 5.4), dan menggambarkan komponen-komponen normal dan tangensial D dan E pada sisi ruang hampa dari bidang batas tersebut. Kedua medan ini adalah nol di bagian dalam konduktor.

Dengan menggunakan Hukum Gauss kita mengintegrasikan bentuk silinder pada gambar 5.4, sehingga didapatkan kondisi-kondisi bidang perbatasan (boundary conditions) antara konduktor dan ruang-hampa untuk medan-medan elektrostatik,

****