presentasi bab 5
TRANSCRIPT
-
Disusun oleh:Rousyan Faikar(21060111130111)M Ardi Nur S(21060111130112)Danang Widyanarko(21060111130113)M Arief N(21060111130114)Kelas CBAB VKELOMPOK 4
-
5.1 ARUS DAN KERAPATAN ARUS5.2 KEMALARAN ARUS5.3 KONDUKTOR LOGAM5.4 SIFAT KONDUKTOR DAN SYARAT BATAS5.5 METODE SANTIR5.6 SEMIKONDUKTOR5.7 SIFAT BAHAN DIELEKTRIK5.8 SYARAT BATAS BAHAN DIELEKTRIK SEMPURNA5.9 KAPASITANSI SALURAN DUA KAWAT
-
Muatan listrik yang bergerak membentuk arus. Satuan arus ialah ampere (A) yang didefinisikan sebagai laju aliran muatan yang melalui titik acuan (atau menembus suatu bidang acuan) sebesar satu coulomb per detik. Arus diberi lambang I, maka
Pertambahan arus I yang melalui pertambahan permukaan S yang normal pada kerapatan arus ialah
MENU
-
Dan dalam hal kerapatan arusnya tidak tegak lurus terhadap permukaan.
Arus total
arus resultannya ialah
Jika kita ambil limit terhadap waktu, kita dapatkan
Dengan vx menyatakan komponen kecepatan v. Jika dinyatakan dalam kerapatan arus, kita dapatkan
MENU
-
Sifat malar arus dapat dijelaskan bahwa: muatan listrik tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan. Walaupun harus diingat bahwa sejumlah muatan positif dan negatif yang besarnya sama dapat tercipta secara serentak yang dapat diperoleh dengan cara pemisahan.Kemalaran arus yang menembus permukaan tertutup ialah
Dan prinsip kekekalan muatan menyatakan
Bentuk diferensial atau bentuk titiknya diperoleh dengan mengubah integral permukaan menjadi integral volume melalui teorema divergensi
MENU
-
Dan menyatakan muatan yang terlingkungi Qi dengan integral volume dari kerapatan muatan
Apabila permukaannya tetap maka turunannya muncul dalam tanda integral
Maka
Dan bentuk titiknya
.MENU
-
Dalam medan E, elektron yang bermuatan Q = -e akan mengalami gaya F = -eEMobilitas diukur dalam m2 per V-detik
Dapat diperoleh
J = E
MENU
-
Konduktivitas dinyatakan dalam kerapatan muatan dan mobilitas elektron
Karena serbasama maka
Resistansi dari tabung adalah
Resistansi dalam medan yang tidak serbasama
MENU
-
Syarat batas yang dimaksud adalah syarat static.Prinsip yang dipakai dalam teori medan static dinyatakan bahwa:Intensitas medan listrik static dalam konduktor ialah nolIntensitas medan listric statis pada permukaan konduktor mempunyai arah normal pada permukaanPermukaan konduktor merupakan sepotensial
MENU
-
Medan elektronikanya
Sepanjang lintasan tertutup abcda, maka integralnya
Dengan E=0dalam konduktor, didapatkan
Karena h dapat diabaikan, maka
MENU
-
Dengan memakai hukum Gauss
Dan diintegrasikan pada permukaan yang berbeda
Kedua suku terakhir didapati = 0, maka
atauDN = SSyarat batas yang dicari untuk batas ruang hampa konduktor dalam elektrostatika
MENU
-
Dua muatan yang sama besar tetapi tandanya berlawanan dapat diganti dengan sebuah muatan dan bidang datr konduktor tanpa mengubah medan diatas permukaan V = 0
Suatu konfigurasi bidang datar konduktor dapat diganti oleh konfigurasi muatan yang diketahui tersebut ditambah dengan konfigurasi santirnya, tanpa bidang konduktor tersebut
MENU
-
MENU
-
Pada bahan semikonduktor intrinsik seperti germanium atau silikon murni ada dua jenis pembawa arus yaitu elektron dan lubang (hole). Elektronnya datang dari bagian atas pita valensi penuh yang menerima energi yang cukup (biasanya energi termal) untuk menyeberangi pita terlarang yang relatif kecil ke pita produksi. Jurang pita energi yang terlarang biasanya dalam orde satu elektronvolt. Kekosongan yang ditinggalkan elektron tersebut menjadi tingkat energi yang tak terisi pada pita valensi yang dapat juga berpindah dari satu atom ke atom lainnya dalm kristal. Kekosongan ini disebut lubang , banyak sifat semikonduktor dapat digambarkan dengan memperlakukan lubang tersebut seakan-akan bermuatan positif e dengan mobilitas h dan masa efektif yang hampir sama dengan masa efektif elektron. Kedua jenis pembawa ini bergerak dalam medan listrik dan arah geraknya berlawanan ; jadi masing-masing akan memberi sumbangan pada arus total. Konduktivitasnya merupakan fungsi dari konsentrasi lubang, konsentrasi elektron dan mobilitas
MENU
-
Kedua jenis dwikutub yang digambarkan dengan momen dwikutub p
Dengan Q menyatakan muatan fositif dari pasangan muatan yang membentuk dwikutub dan d merupakan vektor dari muatan negatif dengan muatan positif. Jika terdapat n dwikutub per satuan volume dan kita meninjau volume v, maka ada n v dwikutub. Dan momen dwikutubnya didapat dengan menjumlahkannya secara vektor,
polarisasi P didefinisikan sebagai momen dwikutub per satuan volume,
Dengan satuan coulomb per meter persegi.MENU
-
Jadi karena ada n molekul/m3 muatan total neto yang melewati unsur permukaan dalam arah ke atas ialah nQd cos S, atauMENU
-
dengan subskrip pada Qb untuk mengingatkan kita bahwa muatannya terikat (bound) bukan muatan bebas. Dinyatakan dalam pengutuban (polarisasi), kita peroleh
Jika ditafsirkan S sebagai unsur dari permukaan tertutup dalam bahan dielektrik, maka arah S adalah keluar, dan pertambahan neto muatan terikat di dalam permukaan tertutup dapat kita peroleh dengan integrasi
MENU
-
Mula-mula kita tulis hukum Gauss dalam fungsi Eo E dan QT muatan total yang terlingkung, baik yang terikat maupun yang bebas.
Dengan
kombinasikan ketiga persamaan terakhir, kita dapatkan rumusan untuk muatan bebas yang terlingkung.
Sekarang kita dapat mendefinisikan D dalam bentuk yang lebih umum daripada dalam Bab 3.
MENU
-
Di situ terlihat ada penambahan suku pada D jika ada pengutuban dalam bahan. Jadi
Dengan memakai beberapa bentuk kerapatan muatan ruang, kita dapatkan
Dengan pertolongteorema divergensi, kita dapat mengalihkan (20), (21) dan (24) kebentuk yang setara dengan hubungan divergensi,
MENU
-
Hubungan linear antara P dan E adalah
Dengan menggunakan hubungan dalam (23), kita dapatkan
Ekspresi di dalam kurung sekarang didefinisikan sebagai
Ini adalah besaran tak berdimensi lainnya dan disebut sebagai permitivitas relatif, atau tetapan dielektrik bahan. Jadi,
Dengan
MENU
-
Kita dapatkan bahwa tiap-tiap komponen D dapat merupakan suatu fungsi dari setiap komponen E dan D = E menjadi suatu persamaan matriks dengan D dan E masing-masing adalah matriks dengan kolom 3 x 1 dan matriks bujur sangkar 3 x 3. Ekspansi persamaan matriks ini menghasilkan
Ringkasnya, sekarang kita mempunyai hubungan antara D dan E yang bergantung dari bahan dielektrik yang ada.
Dengan
Kerapatan fluks listrik ini masih berpautan dengan muatan bebas melalui bentuk titik atau bentuk integral hukum Gauss:
MENU
-
Kita tinjau dahulu permukaan batas dua jenis bahan dielektrik yang premitivitasnya 1 dan 2 dan menempati daerah 1dan 2Pertama kita tinjau komponen tangensial dengan memakai
Mengelilingi lintasan tertutup kecil pada ruas kiri persamaan , maka kita dapatkan
MENU
-
hukum tegangan Kirchoff masih berlaku untuk kasus ini. Tentu saja kita sudah memperlihatkan bahwa beda potensial antara dua titik pada perbatasan terpisah sejarak w sama saja di bawah atau di atas perbatasan. Jika intensitas medan listrik tangensial malar melalui perbatasan, maka D tangensial akan tak malar, karena
Atau
sisinya diambil sangat pendek , dan fluks yang meninggalkan permukaan atas dan bawah ialah
Sehingga
MENU
-
Muatan ini harus sengaja diletakan disitu, sehingga mengimbangi muatan total dalam dan pada badan dielektrik tersebut. kecuali hal khusus maka ia harus menganggup s = 0 pada perbatasan dan
Atau komponen normal D harus malar. Sehingga
Dan E normal takmalar karena komponen normal D malar
Rasio komponen tangensial diberikan
Atau
MENU
-
Dalam gambar 5.11 kita anggap Arah E yang dekat dengan perbatasan sama dengan arah D, karena D=E.Besar D dalam daerah 2 didapat dari (35) dan (36)
besar E2 ialah
Kedua komponen D dan E yang tangensial keduanya harus nol supaya memenuhi hubungan
danD = EAkhirnya pemakaian hukum Gauss ,
MENU
-
hukum OmhJ = Epersamaan kemalaran
j dan berpautan dengan muatan bebas saja , atau
kita pakai persamaan pertama Maxwell untuk mendapatkan
MENU
-
Dengan menyatakan R1 dan R2 dalam x, dan y, kita dapatkan
Pilih permukaan sepotensial V = V1, kita definisikan K1 sebagai parameter takberdiamensi yang merupakan fungsi dari potensial V1.
Maka: atau
MENU
-
Yang menunjukkan bahwa permukaan sepotensial V = V1 tidak tergantung pada z (atau merupakan tabung) dan memotong bidang xy pada lingkaran yang berjari-jari b,
Dan berpusat di x = h, y = 0, dengan
MENU
-
Sehingga
Karena potensial tabung adalah Vo. Maka persamaan di atas dapat di ubah menjadi
Kapasitansi antara tabung dan bidang adalah
MENU
-
Kawat berpenampang lingkaran berdiameter 1,6 mm, panjang 1,2 km dari bahan konduktor dengan konduktivitas 5,8.107 mho/m (tembaga). Kawat lainnya dengan panjang dan konduktivitas yang sama namun berdiameter 2,0 mm. Jika potensial pada masing-masing ujungnya adalah Va = 80 Volt dan Vb = 79,2 Volt, hitunglah besar arus dan rugi-rugi daya didalam kawat tersebut.?Jawab:Resistansi kawat 1
arus yang mengalir
Kerugian daya = I2.R = 62,60436 mW
MENU
-
Resistansi kawat 2
Kerugian daya = I2.R = 62,60436 mWatt
MENU
-
Titik p(-2,4,1)terletak pada permukaan konduktor, dimana disitu terdapat medan E = 400ax 290ay + 310az V/m. Anggaplah konduktor berada dalam ruang hampa dan hitunglah:a) En dititik p,b) Et ,c) s , dand) D Jawab:a) Mengacu pada syarat batas dari ke-tiga poin diatas, kita harusberkesimpulan bahwa komponen NORMAL intensitas medan ( E)pada titik p adalah V/m = 583,26663 V/mb) Juga berdasarkan ketiga syarat diatas Et = 0c) C/m2 nC/m2d) D = oE = 8,854.10-12 (400ax 290ay +310az)C/m= 3,5416.10-9 ax + 2,5676.10-9 ay + 2,7447.10-9 az C/m2 = 3,5416 ax + 2,5676 ay + 2,7447 az nC/m2 Dn = 3,54162 + 2,56762 + 2,74472 .10- 9 = 5,1642.10-9 C/m2
MENU
-
TERIMA KASIH
*