Pengantar-LM2

LISTRIK MAGNET IID10C.0502204

Dr. Togar P. Saragi, M.Si

JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PADJADJARAN BANDUNG2008

Listrik Magnet II Semester 4, Kelas A

Jadwal Kuliah: Selasa, 10.30 13.00, R.D03JT0204

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet2 2


Evaluasi:UAS : 35 %, UTS : 35 %TUGAS : 15%, QUIZ : 15 %

Kehadiran 80% (Syarat mengikuti UAS)

Grade:80 100 = A, 68 79 = B, 56 -67 = C,

45 55 = D, 0 44 = E


No Tanggal Keterangan1. 09/02 Pendahuluan, kontrak kuliah, pendalaman konsep

2. 16/02 Gaya magnet oleh partikel (F=q v x B), gaya magnet kawat berarus I (F=Integral I(dlxB), contoh soal

3. 23/02Torque pada sebuah loop arus, Momen dipol , Energi potensial dipol

magnetik, aplikasi: Cyclotorn, velocity selector, spektrometer massa, Efek Hall. FB oleh rapat arus permukaan dan volum, Persamaan kontinuitas,

Hukum Biot-Savart.

4. 02/03 Hukum Biot-Savart (lanjutan) dan soal-soal, .B =0, xB =0J, Hukum Ampere B.dl = 0Ienc

5. 09/03 Hukum Ampere (lanjutan) dan Aplikasi Hukum Ampere, Vektor Potensial (A), B = xA, Ekspansi Multipol vektor potensial6. 16/03 LIBUR

7. 23/03 Hukum Ohm, Daya, Gaya gerak listrik(emf) =IR, emf bergerak (generator) =d/dt dan Hukum Faraday, Hukum Lenz, Induktansi, 8. 30/03 Rapat Energi Medan Magnet

9. 06/04 UTS (bahan: dari No. 2 s/d No 8)

Masa Kuliah : 08 Feb 28 Mei 2009, UTS : 05 April 16 April 2009,UAS: : 07 Juni 18 Juni 2009

Jumlah Tatap Muka = 14, UTS = 1, Libur 1, 80 % = 11 (SYARAT UAS)

Minggu Tenang : 31 Mei 2010 04 Juni 2010


No Tanggal Keterangan

10. 13/04Bahan Magnet (Diamagnet, Paramagnet, Ferromagnet, Antiferromagnet, Ferrimagnet), Torque dan Gaya pada dipol magnet, Efek medan magnet

pada orbit atom, Medan Polarisasi Magnet/Magnetisasi (M)

11. 20/04 Magnetisasi (M) (lanjutan), Medan Magnet H, Rapat Energi Medan Magnet,

12. 27/04 Syarat Batas medan B dan H, Suseptibilitas dan Permeabilitas Magnetik, Persamaan Maxwell (statik)

13. 04/05

Elektrostatik dan Magnetostatik menuju Elektromagnetik:Modifikasi Hukum Ampere (Arus Pergeseran), Persamaan Maxwell

(elektrodinamika/EM), Persamaan Maxwell (EM) dalam bahan, Potensial skalar dan vektor

14. 11/05 Transformasi Gauge (Coulomb Gauge dan Lorentz Gauge), Vektor Poynting (S), Persamaan Gelombang Elektromagnetik

15. 18/05 Potensial Skalar dan Vektor Gelombang Elektromagnet, RadiasiDipol

16. 25/05 Radiasi Dipol Magnet dan listrik, Radiasi distribusi muatan dan arus sembarang, Reaksi radiasi17. 8-18/06 UAS18. NILAI

MateriMateri KuliahKuliah1. Medan Magnet Statik dan Gaya Magnet

Medan Magnet (defenisi) Gaya Magnet, Gaya Lorentz dan ArusMuatan bergerak dalam medan B, Cyclotron,

Synchrotron, Spectrometer Massa dll.2. Hukum Biot Savart (steady/stationary current)

Perumusan Medan Magnet3. Divergensi dan Curl B (Hukum Ampere)

Divergensi B Curl B (Hukum Ampere) Aplikasi Hukum Ampere

4. Vektor Potensial Magnetik Vektor Potensial Boundary Condition Magnetostatik Ekspansi Multipol Vektor Potensial


5. Hukum Faraday dan Arus Induksi Hukum Faraday, Hukum Lenz Induktansi Rapat Energi Medan Magnet

6. Bahan Magnetik Diamagnet, Paramagnet dan Ferromagnet Medan Polarisasi Magnet/Magnetisasi (M) Medan Magnet, H Rapat Energi Medan Magnet, Syarat Batas medan B dan H Suseptibilitas dan Permeabilitas Magnetik

7. Persamaan Maxwell dan Gelombang Elektromagnetik Elektrostatik dan Magnetostatik menuju Elektromagnetik

(Arus Pergeseran) Potensial Skalar dan Vektor Gelombang Elektromagnet Persamaan Gelombang Elektromagnetik

8. Radiasi Elektromagnet Radiasi Dipol Magnet dan listrik, Radiasi distribusi muatan dan

arus sembarang, Reaksi radiasiDr.Togar Saragi,Listrik Magnet2 7

Pustaka

1. J. R. Reitz, Foundations of Electromagnetic Theory, Addison-Wesley Publ., 1993

2. D. J. Griffith, Introduction to Electrodynamics, Prentice-Hall Inc.,1989.

3. J. D. Jackson, Classical Electrodynamic, John Wiley & Sons. Inc., 1991.


STANDAR KOMPETENSI1. Medan Magnet Statik dan Gaya Magnet

Mendefenisikan medan magnet, gaya magnet dan gaya Lorentz, muatan bergerakdalam B seperti Cyclotron, Synchrotron, Spectrometer Massa dan Cloud Chamber

2. Hukum Biot Savart (steady/stationary current)Memahami medan magnet bersumber dari arus listrik, menerapkan analisa vektoruntuk perumusan hukum Biot-Savart secara differensial dan menentukan medanmagnet B oleh kawat berarus listrik

3. Divergensi dan Curl B (Hukum Ampere)Menurunkan hukum divergensi nol, integral hukum Ampere dan aplikasinya

4. Vektor POTENSIAL MagnetikMerumuskan: vektor potensial, medan magnet B dalam vektor potensial A, syaratbatas dalam magnetostatik (div A = 0 dan curl A = B) dan ekspansi multipolevektor potensial (momen dipol magnetik)

5. Hukum Faraday dan Arus InduksiMerumuskan hukum Faraday tentang perubahan fluks magnet dan medan listriktak konservatif serta mendeskripsikan pembangkit arus lisrik induksi secaramekanik dan sebaliknya


6. Bahan MagnetikMendefenisikan medan polarisasi magnet M, intensitas medan magnet H, sertamerumuskan ulang hukum Ampere dalam medan H. Mendeskripsikanhubungan antara M dan H dan mendefensikan tetapan susceptibilitas magnet dan permeabilitas relatif dari bahan magnet

7. Persamaan Maxwell dan Gelombang ElektromagnetikMemahami ketidaktaat-azasan hukum Ampere dengan persamaan kontinuitasarus listrik atau hukum kekekalan muatan listrik, sehingga diperlukanperumusan arus pergeseran Maxwell dengan memperluas rumusan hukumAmpere. Merangkumkan keempat hukum dasar listrik-magnet: Gauss untuk D, divergensi nol untuk B, hukum Ampere yang diperluas dan hukum Faraday kedalam Persamaan Maxwell. Menurunkan persamaan gelombangelektromagnetik dari persamaan Maxwell, Menyatakan medan listrik E dan Bdalam medan potensial skalar V dan A, dan memanfaatkan sifat simetri gauge untuk menerapkan syarat Lorentz

8. Radiasi ElektromagnetMendeskripsikan medan potensial retardasi, dan menerapkannya pada kasusradiasi dipol, mendeskripsikan vektor Poynting serta menghitung daya radiasiditerapkan pada kasus radiasi dipol.



SilabusRingkas(Pokok

Bahasan)

Materi(Sub Pokok Bahasan)

Rincian Materi(Masuk dalam SAP)

MK lainyang

memerlukan

Medan Magnet

Hukum Biot-Savart dan Medan Magnet Statik

Perumusan vektor elemen/diferensial arus listrik I dl, hukumm Biot-Savart secara diferensial, diferensial medan magnet B.

Perumusan dan perhitungan integral medan B oleh kawat berarus listrik, lurus, lengkung dan lingkaran.

Dipol Magnet,

Gaya Lorentz dan Hk. Ampere

Momen Dipole MagnetGaya Lorentz

Perumusan momen dipole magnet, interaksinya dengan medan magnet.

Deskripsi arus listrik secara mikroskopik sebagai akibat dari gerak muatan listrik.

Perumuan gaya Lorentz pada muatan listrik bergerak dalam medan magnet.

Fisika Kuantum

Peng. Fisika Inti

Hukum Ampere Perumusan hukum Ampere dan menerapkannya pada

perhitungan medan magnet oleh cincin arus, solenoida dan toroida.

Hk. Faraday dan Arus Induksi

Hk. Faraday dan Arus Induksi

Deskripsi dan perumusan hukum Faraday dan memahami medan listrik induksi bersifat takkonservatif.

Penerapan hukum Faraday untuk menghitung arus induksi.

BahanMagnet

Medan Polarisai Magnet M

Medan Magnet H

Deskripsi model arus cincin mikroskopik untuk sifat magnetik bahan.

Pengertian medan polarisasi magnet M dan kaitannya dengan rapat momen dipole magnet atom per volume.

Deskripsi hubungan medan M dengan rapat arus permukaan dan volume.

Pengertian intensitas medan magnet H dan menggunakannya untuk merumuskan hokum Ampere dalam bahan magnet.

Deskripsi hubungan antara M dan H serta mencirikan tetapan siseptibilats magnet dan permeabilitas relatif.

Optik

Rapat Energi Medan Magnet dan Syarat Batas

Perumusan rapat energi medan magnet. Perumusan syaraat batas untuk medan B dan H pada batas

dua bahan magnet berbeda.


PersamaanMaxwell

Persamaan MaxwellGelombang

elektromagnet

Deskripsi hukum Ampere dengan persamaan kontinuitas arus listrik atau hukum kekekalan muatan.

Defenisi arus pergeseran Maxwell dan merumuskan perluasan hukum Ampere.

Rangkuman keempat hokum dasar listrik-magnet: Gauss untuk D, divergensi nol untuk B, hukum Ampere diperluas dan hukumm Faraday, ke dalam persamaan Maxwell.

Optik

Radiasielektromagnet

Potensial skalar dan vektor gelombang

elektromagnet

Ungkapan medan B dalam potensial vektor A, dan medan E dalam potensial skalar V dan vektor A.

Perumusan sifat simetri pers.Maxwell terhdptransformasi gauge dari medan potensial V dan A.

Perumusan syarat Lorentz untuk medan potensial V dan A.

Penurunan persamaan gelombang untuk medan potensial V dan A.

Deskripsi potensial retardasi dari V dan A.

Optik

Geofisika

Radiasi dipol

Deskripsi kasus radiasi dipol dan menghitung medan potensial radiasinya serta medan Bdan E-nya.

Deskripsi vektor Poynting dan menghitung daya radiasi untuk kasus radiasi dipol.

Elektrostatik(Electricity)

Magnetostatik(Magnetism)

James Clerck Maxwell (Classical ED):Elektrostatik+Magnetostatik dan Interaksinya yang disebabkan oleh distribusi makroskopik

muatan listrik dan arus. Makroskopik: distribusi muatan dan arus yang terlokalisasi

dalam volume ruang kecil yang tak berhingga. Optik: sub bagian dari teori PM.

Maxwell II Pers. 0

Gauss) (Hukum

Maxwell I Pers. 0

Ex

E

Ampere) (Hukum Maxwell IV Pers. J

Maxwell III Pers. 0

0

Bx

B

Ampere) Hukum i(Modifikas

Bx (4).

Faraday) (Hukum (3).

0 ).2(

Gauss) (Hukum ).1(

000

0

tEJ

tBEx

B

E

Dr.Togar Saragi.Listrik Magnet 2 13

Bahan Listrik, Bahan Magnet, Aplikasi (Elektronika), Gelombang, Radiasi.


12312

21)( rrQQkQF e

volume

e

e

rrdk

rrQQk

QE

3

12312

21

),,,(

volume

e

e

dEdr

k

rQk

QV

.),,,(

(W) Usaha(C) iCapasitans

V Bayangan Metode 2.Variabel Separasi 1.

(W) Usaha(C) iCapasitans

nVVE

0 ;

ELECTRICITY

Batasyarat ),D,P(

DielektrikBahan

e S


dBxJBxdIFIBxvEQFBxvQF

EQFF magLorentz

mag

el

)( : )( ArusOleh ),(

)(

d

rrxJ

rrxdI

B

4

4

:Savart)-Biot(

20

20

AB

x

MAGNETISM

Bayangan MetodeBatasyarat Variable Separasi

B

),H,M(Magnet Bahan mS

d

rJ

A

4

:Potensial)Vektor (

0

dIIF 210

2 kawat) dua(

menolak tolak : MenarikTarik :

permukaan luas ,21

m :MagnetMomen

SSIxdrI

W:Energi B x 0, B 0J


SATUAN DAN KONVERSIsatuan cgs Satuan mks

B = H + 4M (material substance)B = H (empty space)

B = oH + M (material substance)B = oH (empty space)

B (G): Rapat fluks magnetik B dalam weber/meter2 (tesla = T)

H (Oe): Kuat medan magnetik H dalam ampere/meter

M (emu/cm3): Magnetisasi M dalam weber/meter2 (T)

(vacuum) = 1 o (vacuum) = 4 x 10-7 weber/ampere meter

cgs ke mks mks ke cgs

B: 1 G = 10-4 T 1 T = 104 G

H: 1 Oe = 79.6 A/m 1 A/m= 12.57 x 10-3 Oe = 4x10-3 Oe

M: 1 emu/cm3 = 12.57 x 10-4 T 1 T = 796 emu/cm3

: 1 maxwell = 10-8 weber 1 weber = 108 maxwell

or

oo

o

1 ,

HM

HB

= Susceptibilitas volum = M/H (Wb/A.m)

= Permeabilitas mutlak = B/H (Wb/A.m)

r = Permebilitas relatif = /o =B/oH

Pengantar-LM2

Documents

Transcript of Pengantar-LM2