Fisika Dasar

download Fisika Dasar

of 127

  • date post

    05-Feb-2016
  • Category

    Documents

  • view

    79
  • download

    4

Embed Size (px)

description

fisika dasar

Transcript of Fisika Dasar

  • Fisika Dasar

    Sparisoma Viridi 1

    April 28, 2010

    1mailto:dudung@fi.itb.ac.id, http://phys.itb.ac.id/viridi/

  • 2

  • Isi

    1 Gaya Coulomb 9

    1.1 Rumus gaya Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

    1.2 Gaya listrik oleh banyak titik muatan . . . . . . . . . . . . . . . 10

    2 Medan Listrik 11

    2.1 Gaya Coulomb dan medan listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    2.2 Medan listrik oleh satu titik muatan . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    2.3 Medan listrik oleh banyak muatan listrik . . . . . . . . . . . . . . 11

    2.4 Medan listrik akibat muatan garis berbentuk cincin . . . . . . . . 12

    2.5 Dipol listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

    3 Hukum Gauss 15

    3.1 Sebuah titik muatan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

    3.2 Bola isolator bermuatan seragam . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    3.3 Bola isolator bermuatan tidak seragam . . . . . . . . . . . . . . . 17

    3.4 Kulit bola . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    3.5 Bola konduktor pejal dan berongga . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

    3.6 Bola berongga dan muatan titik di dalam . . . . . . . . . . . . . 18

    3.7 Lempeng datar luas bermuatan seragam . . . . . . . . . . . . . . 19

    3.8 Kawat lurus panjang bermuatan seragam . . . . . . . . . . . . . 20

    3.9 Silinder bermuatan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    3.10 Kapasitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

    4 Potensial Listrik 23

    4.1 Energi potensial listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

    4.2 Potensial listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

    4.3 Permukaan-permukaan ekipotensial . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

    3

  • 4 ISI

    4.4 Potensial listrik dan medan listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

    4.5 Potensial listrik oleh satu titik muatan . . . . . . . . . . . . . . . 25

    4.6 Potensial listrik oleh banyak muatan titik . . . . . . . . . . . . . 26

    4.7 Potensial listrik akibat dipol listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

    4.8 Potensial listrik akibat distribusi kontinu muatan . . . . . . . . . 26

    4.9 Potensial listrik di sekitar kawat lurus . . . . . . . . . . . . . . . 27

    4.10 Potensial di pusat kawat berbentuk lingkaran . . . . . . . . . . . 29

    4.11 Potensial listrik akibat susunan keping luas bermuatan seragam . 30

    4.12 Potensial listrik oleh bola konduktor pejal . . . . . . . . . . . . . 32

    4.13 Potensial listrik oleh bola isolator pejal . . . . . . . . . . . . . . . 32

    5 Kapasitor dan Kapasitansi 33

    5.1 Kapasitansi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

    5.2 Pengisian kapasitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

    5.3 Kapasitor pelat sejajar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

    5.4 Kapasitor kulit silinder sesumbu . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

    5.5 Kapasitor kulit bola sepusat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

    5.6 Kapasitor kulit bola terisolasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

    5.7 Susunan kapasitor seri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

    5.8 Susunan paralel kapasitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

    5.9 Paduan susunan seri dan paralel . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

    5.10 Energi medan listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

    5.11 Rapat energi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

    5.12 Kapasitor dengan bahan dielektrik . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

    5.13 Sudut pandang atomik terhadap bahan dielektrik . . . . . . . . . 39

    5.14 Hukum Gauss untuk bahan dielektrik . . . . . . . . . . . . . . . 39

    6 Gaya Magnetik dan Gaya Lorentz 41

    6.1 Gaya magnetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

    6.2 Garis-garis medan magnetik dan kutub magnetik . . . . . . . . . 42

    6.3 Gaya Lorentz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

    6.4 Apparatus Thomson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

    6.5 Efek Hall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

    6.6 Gerak melingkar partikel bermuatan . . . . . . . . . . . . . . . . 44

    6.7 Selektor kecepatan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    6.8 Spektroskopi massa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

  • ISI 5

    6.9 Susunan pemercepat muatan, selektor kecepatan, dan spektroskopi massa 45

    6.10 Cyclotron dan Synchrotron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

    6.11 Gaya magnetik pada kawat berarus listrik . . . . . . . . . . . . . 47

    6.12 Torsi pada simpul berarus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    6.13 Momen dipol magnetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    7 Medan Magnetik 49

    7.1 Hukum Biot-Savart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

    7.2 Medan magnetik di sekitar kawat lurus . . . . . . . . . . . . . . . 49

    7.3 Medan magnetik di pusat busur lingkaran berarus . . . . . . . . 51

    7.4 Medan magnetik pada sumbu busur lingkaran berarus . . . . . . 52

    7.5 Gaya magnetik antara dua buah kawat sejajar berarus . . . . . . 53

    7.6 Hukum Ampere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

    7.7 Arus dan rapat arus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

    7.8 Medan magnetik di luar kawat panjang berarus . . . . . . . . . . 54

    7.9 Medan magnetik di dalam kawat lurus berarus . . . . . . . . . . 54

    7.10 Rapat arus tidak seragam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

    7.11 Solenoida ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

    7.12 Toroida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

    7.13 Medan magnetik kumparan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

    8 Induktansi 59

    8.1 Fluks magnetik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

    8.2 Arah medan magnetik dan kutub magnet permanen . . . . . . . 59

    8.3 Hukum induksi Faraday . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

    8.4 Hukum Lenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

    8.5 Induksi dan transfer energi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

    8.6 Perubahan medan listrik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

    8.7 Induktor dan induktansi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

    8.8 Induktansi solenoida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

    8.9 Induksi diri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

    8.10 Energi yang tersimpan dalam medang magnetik . . . . . . . . . . 63

    9 Arus Bolak-balik 65

    9.1 Arus dan tengangan bolak-balik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

    9.2 Besaran akar kuadrat rata-rata (rms) . . . . . . . . . . . . . . . . 65

  • 6 ISI

    9.3 Daya rata-rata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

    9.4 Beda fasa pada tegangan dan arus sumber . . . . . . . . . . . . . 66

    9.5 Rangkaian sumber dan hambatan . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

    9.6 Rangkaian sumber dan kapasitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

    9.7 Rangkaian sumber dan induktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

    9.8 Rangkaian seri RLC dan impedansi . . . . . . . . . . . . . . . . 68

    9.9 Resonansi rangkaian seri RLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

    9.10 Daya disipasi rata-rata tegangan bolak-balik . . . . . . . . . . . . 70

    9.11 Pertanyaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

    9.12 Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

    10 Persamaan-persamaan Maxwell 77

    10.1 Hukum Gauss untuk medan magnetik . . . . . . . . . . . . . . . 77

    10.2 Medan magnetik induksi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

    10.3 Hukum Ampere-Maxwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

    10.4 Arus perpindahan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

    10.5 Medan magnetik akibat arus perpindahan . . . . . . . . . . . . . 79

    10.6 Persamaan-persamaan Maxwell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

    11 Gelombang Elektromagnetik 81

    11.1 Sifat-sifat gelombang elektromagnetik . . . . . . . . . . . . . . . 81

    11.2 Penurunan gelombang elektromagnetik . . . . . . . . . . . . . . . 83

    11.3 Perambatan energi dan vektor Poynting . . . . . . . . . . . . . . 85

    11.4 Polarisasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

    11.5 Pemantulan dan pembiasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

    11.6 Pemantulan internal total . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

    11.7 Polarisasi karena pemantulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

    12 Interferensi 89

    12.1 Prinsip superposisi gelombang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

    12.2 Prinsip Huygens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

    12.3 Indeks bias dan laju cahaya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

    12.4 Intererensi dua celah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

    12.5 Intensitas interferensi dua celah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

    12.6 Intensitas melalui fasor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

    12.7 Interferensi banyak celah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

  • ISI 7

    12.8 Inteferensi oleh lapisan tipis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

    12.9 Lapisan tipis yang lebih umum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93