Dokumen tersebut membahas tentang polarisasi bahan dielektrik, medan listrik di dalam bahan dielektrik yang terpolarisasi, hukum Gauss dalam bahan dielektrik, sifat dielektrik linier, dan energi dalam sistem bahan dielektrik.

1. KELOMPOK VI
ARAFAH (H21109017)
ZAHRAWANI (H21109252)
MUH. YUSUF (H21109255)
NURHADI REZKI ABADI (H21109

2. POLARISASI BAHAN
DIELEKTRIK

3. POLARISASI

4. BAHAN DILEKTRIK
Dielektrik didefinisikan sebagai sebuah bahan
atau materi dimana semua muatannya terikat
pada atom atau molekul dan hanya
mengalami pergeseran dalam skala
mikroskopik, sehingga bergerak sedikit dalam
molekul.

5. Misalkan ruang antara dua pelat logam diisi dengan
dielektrik, kemudian
kedua pelat diberikan muatan, dengan
menghubungkan ke sumber baterai seperti
tampak pada gambar berikut:

6. Sebelum diletakkan dilektrik kuat medan listriknya
sebesar:
Bila suatu dielektrik dipasang di dalam ruang antara
kedua pelat, timbul muatan induksi pada permukaan
pelat (gambar 1) dan rapat muatan induksinya adalah ρ₁,
kuat medan listrik induksinya :

7. Kuat medan listrik dalam dielektrika adalah superposisi
dari kedua medan
listrik Eo dan E1 dan dinyatakan dengan:
Rapat muatan induksi bergantung pada kuat medan
listrik dalam dielektrika yaitu E1 dengan
Maka persamaan di atas menjadi:

8. atau

9. Dengan disebut konstanta dielektrika, dan
adalah susceptibilitas listrik.
Dengan pemitivitas didefinisikan sebagai sehingga
persamaan di atas menjadi :

10. MEDAN DI DALAM BAHAN DIELEKTRIK
TERPOLARISASI
potensial yang dibangkitkan oleh satu dipol :

1 p.r0

4 0 r 2
dengan r = jarak dipol ke titik yang dicari potensialnya.

11. Potensial yang dihasilkan oleh suatu bahan adalah:

1 P  r0
  r 2 dv
4 0 Volum
dengan hubungan  1  r maka persamaan di
   0
atas dapat ditulis:  r  r 2
1 1
  P   r  dv
4 0 Volum  
1  1  
     P dv     P dv
1

4 0 Volum  r  Volum
r 

12. Dengan teorema divergensi dapat diperoleh:
 r P  da - 4 0 Vol r   Pdv
1 1 1 1

4 0 s 
Suku pertama merupakan potensial yang disebabkan
oleh muatan permukaan yang terikat,

b  P n

13. Suku kedua merupakan potensial karena rapat muatan
volum yang terikat,
 b    P
Sehingga potensial di dalam bahan dielektrik
terpolarisasi menjadi:
1  b b 
   da   dv 
4 0  S r vol
r 

14. HUKUM GAUSS DALAM BAHAN
DIELEKTRIK
Medan akibat polarisasi di dalam bahan adalah hanya
medan dari muatan terikat.
Bila di dalam bahan dielektrik terdapat muatan bebas
( ρf ), maka muatan total di dalam bahan menjadi:
ρ = ρb + ρf

15. Sehingga hukum Gauss dalam bahan dielektrik
menjadi:
E adalah medan listrik total yang dihasilkan oleh
muatan terikat dan muatan bebas.

16. Dua suku divergensi dapat digabung sehingga menjadi:
atau
dan dalam bentuk integral:
dimana

17. DIELEKTRIK LINIER
Secara kuantitatif dapat diungkapkan bahwa P
tergantung pada resultan medan E yang ada dalam
bahan dielektrik. Asalkan medan E tidak terlalu kuat,
dapat dinyatakan:
P   0 l E
dengan l adalah suseptibilitas listrik, suatu tetapan
tidak berdimensi.

18. Bahan yang mengikuti persamaan di atas disebut
dielektrik linier.
Pada dielektrik linier berlaku:
D   0 E  P   0 1   l E   E
   0 1   l   K 0  K  1   l     0
dimana  disebut permitivitas bahan, dan K disebut
konstanta dielektrik.

19. Untuk dielektrik linier yang homogen, berlaku:
  0 l 
 b    P  -   0  l E     
  D 
 
 l 
 b  
1   f

 l 

20. ENERGI DI DALAM SISTEM BAHAN
DIELEKTRIK
Kerja yang dilakukan untuk memuati sebuah kapasitor
hingga potensialnya sebesar V adalah :
Bila kapasitor diisi dengan dielektrik linear, kapasitansi
kapasitor menjadi:
C = KCvak

21. Energi yang tersimpan di dalam sistem elektrostatik
adalah
Pada kapasitor yang berisi dielektrik linear, energinya
menjadi

22. Δρf = pertambahan muatan bebas
posisi bahan dielektrik di dalam kapasitor tetap.
polarisasi dari muatan terikatnya akan berubah.
Sehingga :
Karena , maka , sehingga:

23. Dengan menggunakan aturan ,
maka:
sehingga:

24. Kerja yang dilakukan untuk mengisi muatan bebas
sebesar Δρf adalah :
Bila bahan pengisi kapasitor berupa dielektrik linear, yang
berlaku D = Ԑ E, maka:
sehingga:

25. Kerja total yang dihasilkan untuk mengisi muatan bebas
dari keadaan nol hingga keadaan terakhir adalah: