• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Bahan ajar-hk-gauss23juli2009
 

Bahan ajar-hk-gauss23juli2009

on

  • 540 views

 

Statistics

Views

Total Views
540
Views on SlideShare
527
Embed Views
13

Actions

Likes
0
Downloads
26
Comments
0

1 Embed 13

http://asepsopian23.wordpress.com 13

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Bahan ajar-hk-gauss23juli2009 Bahan ajar-hk-gauss23juli2009 Presentation Transcript

    • BAHAN AJAR FISIKA KELAS XII / 1 Ir. Asep Sopian,E.Sp,MSc. MA Muhammadiyah 01 Ciputat Tangerang Selatan Email: ypinurhauzzan@yahoo.co.idCopyright: Nuri_fisika_06
    • MENU PILIHAN STANDAR KOMPETENSI KOMPETENSI DASAR HUKUM GAUSS POTENSIAL LISTRIK &ENERGI POTENSIAL LISTRIK LKS EVALUASI SELESAI LESSON PLAN
    • STANDAR KOMPETENSI 2Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi
    • KOMPETENSI DASAR 2.1Memformulasikan gaya listrik, kuatmedan listrik, fluks, potensial listrik, energi potensial listrik sertapenerapannya pada keping sejajar
    • HUKUM GAUSSUntuk memahami hukum Gausskita harus mengetahui terlebihdahul tentang Fluks Listrik, φ Φ = E ⋅ A ⋅ cos θ
    • Amati animasi berikut tentang fluks listrik
    • Fluks listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu dibagi dengan permitivitas udara (The net flux passing through any closed surface is equal to the net charge inside the surface divided by εo) ps lik ti Mut e ruG n a k ba ng aauu us dhbn s Co ya an ! ata flu gn nra k a k stl e dia dnamikrik egn dis uta an lisrik? t Bagaimana pernyataan hukum Gauss dalam bentuk persamaan???Tips
    • Perhatikan fluks listrik di sekitar benda-benda bermuatanlistrik dengan besar muatan tertentu ! Apakah yang dapat disimpulkan dari pengamatan anda ini ?
    • Persamaan Hukum Gaussingat persamaan jangan dihapal tapi diingat Q Φ net = ∑ EA cos θ = εo Bukti untuk kuat medan listrik: Q Q Φ net = ∑ EA cos θ = 4π r E → E = 2 = ke 2 4πε 0 r 2 r
    • Beda Potensial dan Potensial Listrik • Gaya elektrostatik ur bersifat konservatif E • Secara mekanik, usaha adalahA B W = Fd cos ϑ d Usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah muatan listrik dari A ke B adalah W = Fd cos ϑ = qEd
    • Interaksi listrik statik bersifat konservatif karena...........– Tidak ada disipasi energi ketika partikel bermuatan berpindah dalam medan listrik.– Potensial listrik merupakan fungsi keadaan. r q1q2 B 1 w=− ∫ r 2 dr 4πε 0 D rA q1q2  1 1  Muatan listrik dipindahkan secara radial =  − ÷ 4πε 0 D  rB rA 
    • Energi Potensial medan listrik statik• Usaha pada gaya konservatif sama dengan negatif dari perubahan energi potensial, ∆PE ∆PE = −W = − qEdPersamaan ini hanya berlaku untuk medan listrik serba sama /homogen, dan dari persamaan ini kita akan mengenal konseppotensial listrik. Contoh soal
    • Potensial Listrik• Beda potensial listrik antara dua titik ∆PE ∆V = VB − VA = q• Potensial listrik merupakan besaran skalar dan disebut juga tegangan.
    • Potensial Listrik Pada sebuah Titik di Sekitar Muatan Listrik q V = ke r Titik ukur potensial listrik r Bagaimana pengaruh Jarak titik terhadap jarak titik ukur terhadap muatan, q besarnya potensial listrik ?Muatan, q
    • Amati perubahan besar potensial listrik di sekitarmuatan listrik positif dan arah kuat medan listrik ! Apakah yang dapat disimpulkan dari pengamatan anda ini ?
    • Amati perubahan besar potensial listrik di sekitarmuatan listrik negatif dan arah kuat medan listrik ! Apakah yang dapat disimpulkan dari pengamatan anda ini ?
    • Amati perubahan besar muatan listrik di sekitarmedan listrik ! Apakah yang dapat disimpulkan dari pengamatan anda ini ?
    • Amati simulasi perubahan besar potensial listrik di sekitarmuatan listrik positif ! Apakah yang dapat disimpulkan dari pengamatan anda ini ?
    • Analogi antara medan gravitasi dan medan gravitasi listrik Kesamaan teorema energi kinetik-potensial terhadap usaha A A ur d u r d E q g m B B Jika sebuah muatan diarahkan dari A, ia akan mengalami percepatan dalam arah medan listrik, yaitu penguatan energi kinetik, demikian juga sebaliknya. KEi + PEi = KE f + PE f Contoh soal
    • LESSON PLANNama : Burhani, S.PdSekolah : SMA Titian TerasMata Pelajaran : FisikaKompetensi Dasar : 2.1 Memformulasikan gaya listrik, kuat medan listrik, fluks, potensial listrik, energi potensial listrik serta penerapannya pada keping sejajar.Indikator : • Mengaplikasikan hukum Coulomb dan Gauss untk mencari medan listrik bagi distribusi muatan kontinu. • Memformulasikan energi potensial listrik dan kaitannya dengan gaya/medan listrik dan potensial listrik.Materi Pokok : Listrik StatikKelas / Semester : XII / 1Sasaran Hasil Belajar : Siswa dapat memformulasikan persamaan-persamaan dalam listrik statik.Waktu : 2 x 45 menitPerangkat ICT/sumber yang digunakan : Hand-out, LKS, Buku fisika, komputer yang terkoneksi dengan internet dan software terinstall berupa Flash, Java, adobe, dan Power Point XP.
    • URL : http://www.colorado.edu/physics/2000/applets/h2ob.html Syarat mutlak keterampilan ICT : Siswa mampu mengoperasikan Internet, Word, dan Power Point. Persiapan sebelum KBM : Memeriksa komputer/note book, LCD proyektor, koneksi internet wireless dan website. Bahan/Peralatan/ Waktu Metode/Aktifitas guru Aktifitas Siswa Sumber10 menit Menjelaskan tujuan dan Siswa dikelompokan dalam group (3-4 siswa) Mempersiapkan langkah kegiatan dan notebook, LCD membagikan hand-out kepada proyektor, siswa presentasi Power Point, website20 menit Presentasi Siswa mengamati presentasi Buku catatan dan alat tulis15 menit Diskusi secara berkelompok Siswa mendiskusikan tentang hukum Gauss, Buku catatan, potensial dan energi potensial listrik buku reeferensi dan alat tulis30 menit Siswa di minta mengaktifkan Siswa melakukan browsing dan mendownload LKS, notebook notebook informasi yang berhubungan dengan materi15 menit Membagikan instrument Siswa mengerjakan Instrument penilaian kepada siswa secara penilaian, kertas manual. dan alat tulis
    • Metode Penilaian : Pertanyaan dan pemecahan soalSoal Untuk Penilaian Kognitif :1. Diketahui potensial titik A 110 V, dan potensial di titik B -10 V. Hitung usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan electron dari bola A ke Bola B.2. Medan listrik sebesar 2 x 105 N/C menembus sebuah bidang permukaan seluas 1 mm2. Jika arah medan listrik membentuk sudut 60o terhadap garis normal bidang, maka tentukan fluks listrik !3. Potensial di suatu titik yang berjarak r dari muatan Q adalah 600 volt. Intensitas medan di titik tersebut = 400 N/C. Jika k = 9.109 Nm2/C2, maka berapakah besar muatan Q ?
    • Lembar Kerja SiswaJudul : Hukum GaussMata Pelajaran : FisikaKelas/Semester : XII/1Waktu : 2 x 45 menitStandar Kompetensi yang akan dicapai:2. Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologiPetunjuk Belajar : Baca literatur yang berhubungan dengan hukum Gauss, potensial dan energi potensial listrik Baca LKS sebelum anda melakukan penjelajahan dalam internet Kumpulkan data-data berupa informasi tercetak dan gambar Apabila terdapat kesulitan dapat didiskusikan dengan guru Jalin kerja sama antar rekan setim.Kompetensi Dasar yang akan dicapai:2.1 Memformulasikan gaya listrik, kuat medan listrik, fluks, potensial listrik, energi potensial listrik serta penerapannya pada keping sejajar.Indikator: Mengaplikasikan hukum Coulomb dan Gauss untk mencari medan listrik bagi distribusi muatan kontinu Memformulasikan energi potensial listrik dan kaitannya dengan gaya/medan listrik dan potensial listrik
    • Informasi: Fluks listrik didefinisikan sebagai jumlah/banyaknya garis- garis medan listrik yang menembus tegak lurus suatu bidang. Pernyataan hukum Gauss, ”Fluks listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu dibagi dengan permitivitas udara” Potensial listrik adalah perubahan energi potensial per satuan muatan yang terjadi ketika sebuah muatan uji dipindahkan dari suatu titik yang tak berhingga jauhnya ke titik yang ditanyakan. Energi potensial listrik adalah usaha yang dibutuhkan sebuah muatan listrik untuk dipindahkan dari sebuah titik. Kuat medan listrik dan potensial listrik saling berhubungan.Tempat : Taman sekolahAlat dan Bahan : Notebook, koneksi internet (wireless), flash disk dan peralatan tulis menulis
    • Langkah Kerja:1. Aktifkan notebook2. Aktifkan koneksi dengan internet3. Aktifkan situs search engine : www.google.com atau www.google.co.id4. Ketikan kata kunci materi seperti +electrostatic, +potensialenergy, atau +gauss dan akhiri dengan mengetikkan filetype: swf atau filetype: ppt pada tempat yang telah disediakanContoh: +electrostatic filetype: swf atau +electrostatic filetype: pptURL alternative: http://www.upscale.utoronto.ca/GeneralInterest/Harrison/Flash/EM/LightWave/Wav e.html http://www.colorado.edu/physics/2000/applets/forcefield.html http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/mmedia/index.html#estatic1. Lakukan download file atau gambar dan simpan pada flash disk anda dengan nama folder Tugas_fisika_elektrostatik_[tulis nomor kelompok]2. Dapatkan informasi dan gambar (boleh animasi atau video) masing-masing minimal 3 file dan gambar.Penilaian: Penilaian Kognitif : Tes tertulis dan penilaian produk Penilaian afektif : Pengamatan individu dalam kelompokTindak lanjut: Mempresentasikan hasil produk dalam diskusi kelas dengan menggunakan LCD proyektor
    • EVALUASI(Jodohkan pernyataan sebelah kiri dengan persamaan sebelah kanan) a. q V =k r1. Persamaan hukum Gauss b. q tentang medan listrik. Ep = k r22. Persamaan perubahan c. E energi potensial. V = d3. Persamaan pontensial d. q mutlak. E ⋅ A ⋅ cos θ = ε04. Persamaan hubungan kuat e. E = q medan dan potensial ε0 A listrik f. 1 15. Persamaan kuat medan Ep = k ⋅ q1 ⋅ q2  −  r r  listrik pada konduktor  2 1 g. V keping sejajar. E = d h. Φ = E ⋅ A ⋅ cos θ
    • Example: motion of an electronWhat is the speed of an electron accelerated from rest across apotential difference of 100V? What is the speed of a protonaccelerated under the same conditions? Observations:Given: 1. given potential energy difference, one can find the∆V=100 V kinetic energy differenceme = 9.11×10-31 kg Vab 2. kinetic energy is related tomp = 1.67×10-27 kg speed|e| = 1.60×10-19 C KEi + PEi = KE f + PE f KE f − KEi = KE f = ∆PE = q∆VFind: 1 2 2 q∆Vve=? mv f = q∆V → v f =vp=? 2 m ve = 5.9 ×106 m , v p = 1.3 ×105 m s s
    • Mini-quiz: potential energy of an ion Three ions, Na+, Na+, and Cl-, located such, that they form corners of an equilateral triangle of side 2 nm in water. What is the electric potential energy of one of the Na+ ions? Cl- qNa qCl qNa qNa qNa PE = ke + ke = ke [ qCl + qNa ]? r r r but : qCl = − qNa ! qNa Na+ Na+ PE = ke [ −qNa + qNa ] = 0 r
    • Example : ionization energy ofthe electron in a hydrogen atomIn the Bohr model of a hydrogen atom, the electron, if it is in theground state, orbits the proton at a distance of r = 5.29×10-11 m. Findthe ionization energy of the atom, i.e. the energy required to removethe electron from the atom.Note that the Bohr model, the idea of electrons as tiny balls orbiting the nucleus, is nota very good model of the atom. A better picture is one in which the electron is spreadout around the nucleus in a cloud of varying density; however, the Bohr model doesgive the right answer for the ionization energy
    • In the Bohr model of a hydrogen atom, the electron, if it is in the ground state, orbits the proton at a distance of r = 5.29 x 10-11 m. Find the ionization energy, i.e. the energy required to remove the electron from the atom.Given: The ionization energy equals to the total energy of the electron-proton system,r = 5.292 x 10-11 m e2 v2me = 9.11×10-31 kg E = PE + KE with PE = − ke , KE = m r 2mp = 1.67×10-27 kg|e| = 1.60×10-19 C The velocity of e can be found by analyzing the force on the electron. This force is the Coulomb force; because the electron travels in a circular orbit, theFind: acceleration will be the centripetal acceleration: v2 e2 e2E=? mac = Fc or m = ke 2 , or v = ke 2 , r r mr Thus, total energy is e 2 m  ke e 2  e2 E = − ke +  ÷ = − ke = −2.18 × 10−18 J ≈ -13.6 eV r 2  mr  2r
    • Example of using Gauss’s Law oh no! I’ve just forgotten Coulomb’s Law! Not to worry I remember Gauss’s Law q consider spherical surface Q Φ= centred on charge ε0 r2 By symmetry E is ⊥ to surface Q Q Q Φ =| E | A = =| E | 4πr 2 = ε0 ε0 1 qQ F=qE F= 1 Q 1 Q 4πr 2 ε 0 | E |= = 4πr 2 ε 0 4πε 0 r 2 Phew!
    • Example of using Gauss’s Law What’s the field around a charged spherical shell? Again consider spherical Q surface centred on charged shell Q Φ out = Outside ε0 Φ in Φ out 1 Q So as e.g. 1 | E |= 4πε 0 r 2 Inside charge within surface = 0 Φ in = 0 E =0
    • TERIMA KASIHSEMOGA PENGALAMAN DAN PENGETAHUAN YANG TELAH ANDA PEROLEH DAPATBERMANFAAT DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARIDibuat oleh: Burhani, S.Pdcopyrigt@tt_jambi