Dokumen tersebut memberikan penjelasan mengenai bab-bab dalam materi listrik statis, medan magnet, dan induksi elektromagnetik. Topik-topik utama yang dibahas antara lain muatan listrik, hukum Coulomb, medan listrik, energi potensial listrik, medan magnet di sekitar kawat berarus, gaya Lorentz, konsep elektromagnet, rangkaian arus bolak-balik, dan aplikasi induksi elektromagnetik seperti generator dan transformator.
Perbaikan ekonomi zaman Habibie (Offering A - 4-6) Pertemuan - 10.pdf
Listrik Statis, Medan Magnet dan Induksi Elektromagnet Fisika Kelas 12
1. Presentasi Ujian Harian 2
Bab 4 : Listrik Statis
Bab 5 : Medan Magnet
Bab 6 : Induksi Elektromagnet
Yuli Hidayani Siregar
XII IPA 4 SMA Negeri 1 Medan
T.A. 2013-2014
3. A. Muatan Listrik (q)
Muatan listrik ada dua jenis, yaitu muatan positif
dan muatan negatif. Namun, jenis muatan tidak
mewakili nilai muatan. Muatan listrik suatu benda
terjadi karena susunan partikel benda yang terdiri dari
molekul-molekul dan atom, didalamnya terdapat
proton dan elektron dalam jumlah tertentu
Penggolongan jenis muatan tersebut pertama kali
diperkenalkan oleh seorang ilmuwan fisika Benjamin
Franklin.
5. B. Hukum Coulomb
Hukum Coulomb
adalah hukum yang
menjelaskan hubungan
antara gaya yang timbul
antara dua titik muatan,
yang terpisahkan jarak
tertentu, dengan nilai
muatan dan jarak pisah
keduanya.
Dua muatan yang
bertandaa sama saig
tolak menolak, dan dua
muatan yang berlawanan
tanda saling tarik
menarik
6. Dengan hukum coulob,
maka dua muatan listrik
akan mengalami :
Jika kedua muatan
terpisah di udara atau
ruang hampa, maka :
Contoh :
K adalah tetapan
coulomb.
q adalah besar muatan
dan r adalah jarak pisah
kedua muatan.
7. C. Medan Listrik (E)
Medan listrik adalah
efek yang ditimbulkan oleh
keberadaan muatan listrik,
seperti elektron, ion, atau
proton, dalam ruangan yang
ada di sekitarnya. Medan
listrik memiliki satuan N/C
atau dibaca
Newton/coulomb
Kuat medan listrik di
suatu titik (E) diddefinisikan
sebagai besarnya gaya yang
dialami
8. Besar muatan listrik yang ditibulkan oleh
muatan q pada jarak r dari muatan tersebut
adalah :
Medan listrik adalah
besaran vektor. Arah garisgaris medan listrik adalah
menjauhi muatan positif
dan menuju muatan negatif.
Arah mrdan listrik
merupakan garis singgung
terhadapa garis medan
listrik.
9. D. Energi Potensial Listrik
Energi potensial listrik sistem muatan listrik adalah
energi yag diperlukan untuk membawa muatan listik
q dari tak berhingga ke posisi akhir.
Potensial listrik merupakan besaran skalar yang
berkaitan dengan kerja dan energi potensial pada
medan listrik. Energi potensial listrik total suatu
sistem muatan sama dengan jumlah aljabar energi
potensial tiap pasangan muatan.
10. Sehingga, energi potensial listrik dapat dirumuskan
sebagai berikut :
Usaha (W) di dalam medan listrik sama
dengan perubahan energi potensial listrik :
12. A. Medan Magnet di Sekitar
Kawat Berarus
Medan magnetik adalah ruang tempat
magnet-megnet lainnya mengalami gaya
magnetik. Medan magnet (B) merupakan
besaran vektor. SI dari medan magnet adalah
Wb/m2 atau Tesla (T). Garis-garis gaya
magnet yang duhasilkan magnet batag
berarah dari kutub utara ke kutub selatan
magnet.
14. MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR KAWAT
LURUS BERARUS
A. ARAH INDUKSI MAGNETIK
Genggam kawat lurus dengan
tangan kanan hingga jempol
menunjukkan arah kuat arus,
maka arah putaran keempat jari
yg dirapatkan akan menyatakan
arah lingkaran garis-garis medan
magnetik.
15. Induksi magnetik (B) berupa garis singgung pada
garis induksi magnetik.
Keterangan:
B = induksi magnetik
μ = permeabilitas hampa
= 4π x 10-7 Wb/ amp .m
r = jarak dari kawat
berarus
I = kuat arus listrik
16. MEDAN MAGNETIK DI SEKITAR KAWAT
LINGKARAN BERARUS
Besar induksi magnetik yang ditimbulkan oleh
penghantar berarus berbentuk lingkaran
dipengaruhi oleh kuat arus, jari-jari lingkaran
maupun posisi titik yg ditinjau
Keterangan:
B = induksi magnetik di pusat
lingkaran
μ = permeabilitas hampa
= 4π x 10-7 Wb/ amp x m
R = jari-jari lingkaran
i = kuat arus listrik
n = jumlah lingkaran kawat
17. Di sumbu lingkaran, pada titik Q yang berjarak x dari
pusat lingkaran :
r
R
i
x
Q
18. MEDAN MAGNETIK DI SUMBU KAWAT
LINGKARAN BERARUS
Sebuah kawat penghantar berbentuk lingkaran
(jari-jari = a) dialiri arus I maka besarnya induksi
magnetik di sumbu lingkaran P .
19. B. GAYA LORENTZ
Penghantar berarus listrik
medan magnet
gaya yang terjadi
pada penghantar
berarus listrik yang
berada dalam
medan magnet
disebut gaya
Lorentz
20. 1. GAYA LORENTZ PADA KAWAT BERARUS
Kawat sepanjang l yang dialiri arus listrik sebesar I
dan terletak di dalam medan magnet B akan
mengalami gaya lorentz (FL) sesuai dg rumus:
FL= B I l sin α
α = sudut yang dibentuk
oleh B dan I
21. Menentukan arah gaya lorentz
dengan kaidah tangan kanan
Arahkan keempat yari yang
dirapatkan sesuai dg arah induksi
magnet (B) & arahkan jempol
hingga sesuai dg arah I, maka
arah gaya lorentz yg dialami akan
sesuai dg arah dorongan telapak
tangan.
22. 2. GAYA LORENTZ ANTARA 2 KONDUKTOR
LURUS PANJANG & BERARUS
Besar gaya tarik menarik atau tolak menolak antara 2
penghantar lurus panjang sejajar dan berarus
Dua penghantar
berlawanan arah
Dua penghantar
searah
23. 3. GAYA LORENTZ PADA MUATAN
YANG BERGERAK
Partikel bermuatan q yg bergerak dg kecepatan v &
memasuki medan magnetik B juga merasakan gaya
Lorentz, yg besarnya adalah
F= q v B sin ө
Dg ө = sudut antara arah v dg arah B.
untuk muatan (+), arah F sesuai dg yg diperoleh dari
kaidah tangan kanan, tapi untuk muatan (-) arah F
berlawanan arah dg yg diperoleh dari kaidah tangan
kanan.
26. A. Konsep Elektromagnet
Terjadinya Induksi Elektromagnetik
Ketika kita
menggerakkan kutub
magnet memasuki
kumparan , jarum
galvanometer
menyimpang ke salah
satu arah.
Ketika magnet berhenti
sejenak untuk
kembalikeluar, jarum
galfanometer kembali
menunjuk nol
Ketika magnet kita tarik
keluar, jarum
galvanometer
menyimpang kearah
sebaliknya
27. Menyimpangnya jarum
galvanometer
menunjukkan bahwa
ketika magnet
bergerak memasuki
dan keluar dari
kumparan, pada ujungujung kumparan timbul
beda potensial yang
menyebabkan
timbulnya arus listrik
pada kumparan
Beda potensial yang
didimbulkan disebut
ggl induksi
(gaya gerak
listrik)
Berbedanya arah
penyimpangan jarum
galvanometer pada saat
magnet masuk dan keluar
dari kumparan
menunjukkan bahwa arus
yang timbul adalah arus
bolak-balik (AC)
28. Penyebab Timbulnya Ggl Induksi
Ketika magnet berhenti, kumparan tidak
mengalami perubahan jumlah garis gaya
magnet,akibatnya tidak timbul beda
potensial atau ggl induksi.
29. Ketika magnet bergerak mendekati dan
masuk kedalam kumparan, kumparan
mengalami perubahan jumlah garis gaya
magnet yang memotong kumparan semakin
banyak. Akibatnya timbul beda potensial
atau ggl induksi.
Ketika magnet bergerak meninggalkan
kumparan, kumparan kembali mengalami
perubahan jumlah garis gaya magnet yang
semakin sedikit. Akibatnya timbul beda
potensial atau ggl induksi yang terbalik.
30. B. Rangkaian Arus Bolak-balik
Polaritas tegangan pada
ujung-ujung kumparan juga
selalu berubah, kadang positip
kadang negatip. Tegangan
yang polaritasnya selalu
berubah ini disebut tegangan
bolak-balik.
Induksi elektromagnetik
menghasilkan arus listrik dalam
dua arah yang saling bergantian.
Arus ini disebut arus bolak-balik
31. Faktor-faktor yang Menentukan
Besar Ggl
Besarnya ggl induksi
bergantung pada tiga
faktor, yaitu:
• Banyaknya lilitan
kumparan
• Kecepatan keluarmasuk magnet dari
dan ke dalam
kumparan
• Kuat magnet yang
digunakan
5.0
4.0
3.0
2.0
A
32. C. Aplikasi Induksi Elektromaget
Generator
Mesin paling penting
yang mengubah dunia
gelap menjadi terang
ditemukan oleh
Michael Faraday
dengan mengubah
energi kinetik menjadi
lergi listrik
menggunakan prinsip
induksi
elektromagnetik.
Mesin ini diberi nama
generator
33. Generator AC
Generator AC atau
Altenator adalah
pembangkit listrik yang
menghasilkan arus
listrik bolak-balik
Untuk menghindari
melilitnya kabel,
dipasang dua buah
cincin luncur
34. Generator DC
Generator DC
menghasilkan arus
listrik searah
Untuk menghindari
melilitnya kabel dan
sekaligus
menyearahkan arus
listrik dipasang
komutator (sepasang
cincin belah
35. Bagian – bagian Generator
Rotor adalah bagian
generator yang
berputar
Stator adalah bagian
generator yang diam
Rotor
Stator
36. Generator pada kenyataannya
Pada kenyataannya,
rotor pada generator
adalah magnet, dan
statornya adalah
kumparan
Dengan generator
seperti ini arus listrik
yang dihasilkan adalah
arus bolak-balik (AC)
37. Penggunaan generator
PLTA (Pembangkit Listrik
Tenaga Air)
Pada PLTA generator di
gerakkan oleh tenaga air.
Air ditampung pada sebuah
dam dan dialirkan melalui
pipa ke turbin generator
dan memutar turbin
tersebut, sehingga
generator bekerja.
38. PLTN (Pembangkit Listrik
Tenaga Nuklir)
Energi nuklir yang
duhasilkan digunakan
untuk memanaskan air.
Uap air yang dihasilkan
dialirkan dengan tekanan
tinggi untuk memutar
turbin generator
39. PLTU (Penbangkit Listrik
Tenaga Uap)
Pada PLTU, air
dipanaskan dengan
bahan bakar batu bara.
Uap air yang dihasilkan
dialirkan dengan
tekanan yang tinggi
untuk memutar turbin
generator
40. Pada pembangkit listrik
tenaga angin, kincir angin
dihubungkan ke turbin
generator.
Ketika kincir berputar
ditiup angin, turbin juga
ikut berputar dan
menggerakkan generator.
41. Dinamo
Dinamo adalah generator
kecil yang biasa dipasang
pada kendaraan sepedah,
motor atau mobil.
Dinamo sepedah
turbinnya diputar dengan
menggunakan roda
sepedah
43. Jenis Transformator
Trafo ada dua jenis,
yaitu: Trafo Step-Up dan
Trafo Step-Dwon
Trafo Step-Up digunakan
untuk menaikan
tegangan listrik
Trafo Step-Down
digunakan untuk
menurunkan tegangan
listrik
44. Trafo Step-Up
Trafo ini memiliki ciri :
Lilitan kumparan
primer lebih sedikit
dari pada lilitan
kumparan sekunder
Tegangan primer lebih
kecil dari tegangan
sekunder
45. Trafo Step-Dwon
Trafo ini memiliki
Ciri:
Lilitan kumparan
primer lebih banyak
dari lilitan
kumparan sekunder
Tegangan primer
lebih tinggi dari
tegangan sekunder
46. Persamaan Transformator
Pada transformator ideal
berlaku persamaan:
Np
Ns
Vp
=
Vs
Is
=
N = jumlah lilitan
V = tegangan (volt)
I = Kuat arus (A)
Ip
Daya yang masuk ke
trafo sama dengan
daya yang keluar dari
trafo Pp = Ps
47. Contoh:
Sebuah trafo memiliki perbandingan lilitan 10 : 2 dihubungkan ke sumber
listrik 100V untuk mennyalakan sebuah lampu 25 W. Hitunglah tegangan
listrik yang diserap oleh lampu dan kuat arus yang masuk kedalam trafo!
Diket: Np:Ns = 10:2
Vp = 100 V
Ps = 25 W
Dit. Vs = …
Ip = …
Jawab:
Np:Ns =Vp:Vs
10:2 = 100:Vs
Vs = 20 V
Pp = Ps
Vp . Ip = Ps
100 . Ip = 25
Ip = 0,25 A
48. Contoh:
Sebuah trafo memiliki perbandingan lilitan kumparan 10:1 dihubungkan
ke listrik 100 V untuk menyalakan sebuah lampu 10 W. Jikaefisiensi trafo
75 %, berapakah arus listrik pada kumpaan primer?
Diket: Np:Ns = 10:1
Vp = 100 V
Ps = 7,5W
= 75%
η
Dit Ip = …
Jawab:
η = (Ps/Pp)X100 %
75 % = 7,5/Pp X 100%
0,75 = 7,5/Pp
Pp = 7,7/0,75 = 10 W
Pp = Vp . Ip
10 = 100 . Ip
Ip = 0,1 A