KATA PENGANTAR
Puji syukur
kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena berkat rahmat-Nya kami bisa
menyelesaikan makalah yang berjudul “Alat-alat Optik. Makalah ini
diajukan guna memenuhi tugas mata kuliah IPA
Kami
mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu sehingga
makalah ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya. Makalah ini masih jauh dari
kesempurnaan, oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat
kami harapkan demi sempurnanya makalah ini.
Semoga makalah
ini memberikan manfaat untuk pengembangan wawasan dan peningkatan ilmu
pengetahuan bagi kita semua.
Makassar, 4 juni
2012
Kelompok 2
BAB I
PENDAHULUAN
Konsep Dasar Listrik Statis
Ledakan petir merupakan contohnyata keberadaan listrik.
Petir merupakan hasil pelepasan muatan listrik di awan. Energy yang dilepaskan
petir sangat besar sehingga menimbulkan cahaya panas dan bunyi gelegar yang
sangat keras. Tahukah anda bahwa besarnya tegangan listrik yang berasal dari
petir dapat menghidupkan jutaan kendaraan?
Kehidupan manusia sering terhubung dengan listrik. Dapatkah
anda bayangkan, bagaimana kehidupan di bumi jika tidak ada listrik? Dari
manakah listrik ini berasal? Listrik yang kita gunakan sehari-hari adalah
listrik yang mengalir (dinamis).
Listrik statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang
berada dalam keadaandiam (statis). Listrik statis dapat menjelaskan bagaimana
sebuah penggaris yangtelah digosok-gosokkan ke rambut dapat menarik
potongan-potongan kecil kertas.Gejala tarik menarik antara dua buah benda
seperti penggaris plastik dan potongan kecil kertas dapat dijelaskan
menggunakan konsep muatan listrik. Berdasarkan konsep muatan listrik, ada dua
macam muatan listrik, yaitu muatan positif
dan muatan negatif.
Muatan listrik timbul karena adanya elektron yang dapat
berpindah dari satu benda ke benda yang lain. Benda yang kekurangan elektron
dikatakan bermuatan positif, sedangkan benda yang kelebihan electron dikatakan
bermuatan negatif. Elektron merupakan muatan dasar yang menentukan sifat
listrik suatu benda. Dua buah benda yang memiliki muatan sejenis akan saling
tolak menolak ketika didekatkan satu sama lain. Adapun dua buah benda dengan
muatan yang berbeda (tidak sejenis) akan saling tarik menarik saat didekatkan
satu sama lain. Tarik menarik atau tolak menolak antara dua buah benda
bermuatan listrik adalah bentuk dari gaya listrik yang dikenal juga
sebagai gaya coulomb.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Hokum coulomb
1.
Interaksi
Elektostatis antar dua muatan listrik
Di kelas XI
anda telah mempelajari hokum Grafitasi Newton yang menyatakan bahwa gaya
tarik-menarik antara dua benda sebanding dengan hasil kali dua besaran yang
menjadi cirri dari kedua benda tersebut. Cirri yang dimaksud adalah massa
benda. Demikian pula halnya pada gaya listrik antar muatan. Gaya listrik
antarmuatan terjadi akibat adanya besaran-besaran yang menjadi cirri dari kedua
muatan tersebut. Besaran ini disebut muatan
listrik
Satu perbedaan
dari kedua gaya tersebut adalah pada gaya listrik terdapat dua macam gaya,
yaitu gaya tarik-menarik dan gaya tolak-menolak. Adapun dari gaya
Grafitasi Nweton tidak terdapat gaya tolak-menolak, hanya ada gaya
tari-menarik.
Benjamin
Franklin menyarankan agar muatan lisrtik diberi nama muatan positif dan muatan
negative, untuk mrmbedakan muatan-muatan yang menyebabkan gaya tolak-menolak
dengan gaya tarik-menarik. Muatan positif merupakan muatan-muatan yang sejenis
dengan muatan pada batang kaca yang digosokkan dengan kain sutra, sedangkan
muatan negative adalah muatan-muata yang sejenis dengan muatan pada penggaris
plastic yang digosokkan dengan kain wol. Dua benda yang bermuatan sejenis akan
melakukan gaya tarik-menarik.
Cara terbaik dalam mempelajari gejalah kelistrikan
diawali dengan pengetaahuan secara umum tentang pertikel-partikel penyusun
materi. Materi tersusun atas molekul-molekul. Molekul unsure tersusun atas
atom-atom. Atom terdiri atas inti yang bermuatan positif dan dikelilingi oleh
sejumlah electron yang bermuatan negative sehingga muatan total atom sama
denagn nol. Didalam inti atom terdapat proton yang bermuatan positifdan neutron
yang tidak (bermuatan netral).
Suatu benda
dikatakan bermuatan listrik negatif jika benda tersebut kelebihan electron,
sedangkan suetu benda dikatan bermuatan listrik positif jika benda tersebut
kekurangan elektron. Benda yang tidak bermuatab (netral) adlah benda yang
jumlah muatan positifnya sama dengan jumlah muatan negatifnya.
Saat batang
kaca digsok dengan kain sutra maka electron-elektron dari batang kaca berpindah
ke kain sutra sehingga batang kaca kekurangan electron dan bermuatan positif.
Pada penggaris plastik digosok dengan kain wol, electron dari kain wol
berpindah kepenggaris plastic sehingga batang plastik menjadi kelebihan
elektrondan bermuatan negatif.
2. Gaya Coulomb antar Dua Muatan Titik
Telah kiketahui
bahwa gaya listrik terjadi akibat adanya muatan listrik. Jenis muatan
menentukan gaya listrik tersebut tarik-menarik atau tolak-menolak. Seorang ahli
fisika berkebangsaan Prancis bernama Charles Augustin de Coulomb untuk kali
pertama menyelidiki hubungan antar dua muatan listrik, dalam penelitiannya
tersebut ia menggunakan neraca punter,
3. Resultan Gaya Coulomb pada Sebuah Muatan Akibat Pengaruh
Muatan-Muatan Lain
Secara umum,
gaya total yang bekerja pada sebuah muatan merupakan resulan (panjumlahan
vector) dari gaya-gaya yang bekerja pada muatan tersebut akibat interaksi
dengan muatan-muatan yang ada disekitarnya.
B. Kuat Medan Listrik
Gaya antar dua
buah partikel bermuatan yang dipisahkan oleh suatu jarak tertentu tampak kontak
antar keduanya disebut sction at a
distance. Cara pandang lain melihat gaya listrik yaitu, menggunakan
konsep medan. Medan adalah ruang
disekitar benda dimana setiap titik didalam ruang tersebut akan berpengaruh
oleh gaya yang ditimbulkan oleh benda. Oleh karena partikel yang dibahas
menghasilkan gaya listrik, maka medan disekitar partikel itu disebut medan listrik.
Medan listrik
dapat digambarkan denagn garis-garis listrik yang menjahui (keluar dari) muatan
positif dan mendekati (masuk ke) muatan negative.
Kerapatan
garis-faris gaya listrik menggambarkan besarnya kuat medan listrik. Apabila
dalam suatu ruang terdapat dua buah benda bermuatanb listrik yang sama besar.
Benda bermuatan listrik ialah benda yang mempunyai kelebihan
sejumlah elektron atau proton. Benda yang kelebihan sejumlah elektron
akan bermuatan negatif dan yang kelebihan sejumlah proton dikatakan
bermuatan positif. Sekelompok partikel bermuatan, misalnya atom-atom, atau
elektron-elektron, selalu menempati suatu volume tertentu. Jika ukuran volume
yang ditempati partikel-partikel bermuatan tersebut sedemikian kecilnya
dibandingkan dengan jarak-jarak lain dalam persoalan yang dibicarakan,
maka partikel bermuatan tersebut dikatakan muatan titik.
Dalam literatur biasa digunakan huruf q atau Q untuk
menyatakan jumlah kelebihan muatan positif atau negatif pada suatu benda.
Dari hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap muatan Q besar atau
kecil, positif atau negatif adalah merupakan kelipatan dari: e =1,602 X
1O-19 C. Di sini e adalah muatan untuk satu elektron dan Coulomb (C) adalah satuan muatan listrik. Sifat muatan
listrik yaitu :
a)
Benda yang bermuatan listrik sejenis, saling
tolak-menolak.
b)
Benda yang bermuatan listrik berlainan jenis, saling
tarik menarik.
Dengan mencermati sifat-sifat dari garis gaya medan listrik
maka kita akanmen dapatkan tiga karakteristik garis-garis gaya medan tersebut
sebagai berikut.
a.
Garis gaya medan listrik tidak pernah berpotongan
satu dengan yang lainnya.
b.
Garis-garis gaya medan listrik selalu mengarah
radial ke luar menjauhi muatan positif
dan ke dalam menuju muatan negatif.
c.
Tempat
dimana garis-garis gaya medan listrik rapat menunjukkan medanlistrik yang kuat;
sebaliknya tempat dimana garis-garis gaya medan listrik merenggang
menunjukkan medan listrik yang lemah.
Selain hal di atas, penting untuk
diperhatikan bahwa setiap muatan listrik selalu menghasilkan garis gaya
listrik yang senantiasa menuju kepada muatanyang lebih negatif. Oleh karenanya
kuat medan listrik di alam senantiasa memberi pengaruh kepada
muatan-muatan lainnya termasuk terhadap muatan listrik yang adadalam tubuh
kita. Jika kekuatan medan listrik (dan juga kuat medan elektromagnet) melebihi
ambang batas dapat membahayakan kesehatan manusia. Rekomendasi Organisasi
Kesehatan Dunia (WHO) tahun 1987
menyebutkan bahwa kuat medan listrik di bawah 104 V/m atau 104 N/C tidak
membahayakan manusia
1.
Kuat Medan Listrik
Akibat Sebuah Muatan Titik
Efek medan
listrik suatu muatan sumber q dapat ditinjau dengan meletakkan suatu muatan di
sekitar medan listrik yang jauh lebih kecil dari pada muatan yang akan di
hitung kuat medannya. Syarat muatan ujio seperti ini bertujuan agar muatan uji
tidak mempengaruhi kuat medan yang akan di ukur.
Arah kuat medan
listrik di suatu titik selalu searah dengan gaya yang dialami oleh muatan uji
positif di titik tersebut sehingga arah kuat medan di suatu titk oleh muatan
positif akan menjauh, sedangkan muatan negative akan mendekat.
2.
Kuat Medan Listrik
Akibat Dua Muatan Titik
C. Hukum Gauss
Setelah anda
mengetahui cara menentukan kuat medan listrik akibat partikel-partikel
bermuatan, bagaimanakah cara menentukan kuat medan listrik akibat suatu
distribusi muatan yang tersebar dalam suatu benda? Untuk menentukan kuat medan
listrik akibat distribusi muatan tertentu, anda dapat menggunakanHukum Gauss.
Hokum Gauss dinyatakan dalam banyaknya garis medan yang keluar dari suatu
permukaan tertutup.
1.
Fluks Listrik
Apabila
terdapat garis-garis gaya listrik dari suatu medan listrik homogeny yang
menembus tegak lurus suatu bidang luas A, jumlah garis-garis gaya listrik
yang menembus tegak lurus bidang tersebut didefinisikan sama dengan perkalian
antara E dean A.
2.
Kuat Medan Listrik
pada Pelat Konduktor
Dalam suatu
konduktor ada banyak sekali partikek-partikelbermuatan, yang didistribusinya
tersebar didalan konduktor sehingga untuk menentukan kuat medannya dapat
digunakan Hukum Gauss. Untuk menghitung kuat medan listrik pada suatu jarak
tertentu, gunakan konsep Hukum Gauss sehingga harus dibuat terlebih dahulusuatu
permukaan tertutup. Permukaan tertutup yang memudahkan perhitungan untuk kasus
ini adalah berbentuk slinder.
3.
Kuat Medan Listrik
pada Bola Konduktor Berongga
Jika sebuah
bola konduktor berongga atau kulit bola yang berjari-jari diberi muatan
listrik, maka muatan tersebut akan menyebar merata di permukaan bola sehinnga
di dalam bola tidak terdapat muatan.
D. Energi potensial Listrik dan Potensial Listrik
1.
Energi Potensial
Listrik
Penjelasan
mengenai energy potensial listrik serupa dengan penjelasan mengenai energy
potensial akibat adanya medan gravitas. Energy potensial listrik akan timbul
jika subuah muatan uji didekatkan pada
subuah muatan. Besarnya energy potensial yang timbul pada muatan sebanding
denagn usaha yang diperlukan untuk melawan gaya Coulomb. Perubahan energy
potensial yang terjadi sama dengan isaha yang dilakukan oleh gaya coulomb untuk
berpindah dan dapat dinyatakan dengan persamaan.
2.
Potensial Listrik
a.
Potensial Listrik oleh Sebuah Muatan Titik
b.
Potensial Listrik
oleh Beberepa Muatan Titik
Potensi listrik adalah besaran skalar (tidak memiliki arah) sehingga
potensial listrik total di suatu listrik akibat beberapa muatan lainnya
merupakan penjumlahan aljabar biasa dari potensial listrik setiap muatan
tersebut.
c. Potensial listrik pada Bola Konduktor
Berongga
anda telah
mempelajari tentang kuat medan listrik pada bola konduktor berongga pada
pembahasan sebelumnya, dimana kuat medan listrik di dalam bola sama dengan nol.
Dapat disimpulkan bahwa potensial listrik dalam bola konduktor berongga sama
dengan potensial listrik di permukaan bola resebut. Oleh karna potensial di
seluruh ruang dalam bola konduktor berongga sama, dapat dikatakan bahwa bidang
di dalam bola adalah bidang ekipotensial. Bidang ekipotensial adalah bidang
yang setiap titik pada bidangtersebut memiliki potensial listrik sama.
3. Hukum
Kekekalan Energi Mekanik dalam Medan Listrik
a)
Sebuah pertikel Dipengaruhi oleh
Potensial Listrik
Apabila ada partikel hanya terdapat
resultan gaya yang berasal dari gaya coulomb, pada partikel tersebut berlaku
hukum kekekalan Energi Mekanik.
b) Sebuah partikel di Antara Dua Pelat Sejajar
E. Kapasitor
Kapasito adalah komponen listrik yang memiliki
kemampuan untuk menyimpan muatan listrik. Pada perinsipnya, kapasitor terdiri
atas du permukaan konduktor yang dipisahkan oleh suatu bahan isolator sehingga
kedua permukaan konduktor tersebut memiliki kemampuan untuk menyimpan muatan
listrik.
Pada pembahasan sebelumnya, telah dipelajari sebelumnya
bahwa pada dua buah benda yang bermuatan tidak sejenis akan terdapat gaya
elektrostatis yang tarik-menarik.
Fungsi kapasitor dalam berbagai rangkaian listrik, yaitu:
a.
Untuk menyimpan muatan listrik dan
energi listrik;
b.
Untuk memiliki frekuensi pemancar pada
pesawat radio;
c.
Sebagai perata tegangan dalam catu daya
( power supply);
d.
Untuk menghilangkan percikan api pada
sistem pengapian mobil.
1.
Kapasitas
Kapasitor
Kemampuan
kapasitor untuk memperoleh dan menyimpan muatan listrik disebut kapasitor atau
kapasitansi. Satuan kapasitas kapasitor adalah farad (f). Kapasitas suatu
kapasitor didefinisikan sebagai perbandingan tetap antara muatan yang tersimpan
dalam kapasitor dan beda potensial antara kedua pelat konduktornya. Suatu
kapasitor memiliki kasitansi satu farad apabila beda potensial sebesar satu
volt menghasilkan muatan sebesar satu coulomb pada kapasitor tersebut.
a.
Kapasitas kapasitor pelat sejajar
b.
Dielektrik
Dielektrik
adalah bahan isolatoryang digunkan untuk memisahkan kedua pelat konduktor pada
suatu kapasitor pelat sejajar. Pemasangan dielektrik tersebut dapat
meningkatkan kapasitas kapasitor.
Efisiensi
relatif suatu bahan sebagai deiletrik di tujukan oleh konstanta dieletrik (K)
dan permitivitas bahan. Konstanta dieletrik suatu baan di definisikan sebagai
perbandingan antara kapasitas kapasitor pelat sejajar yang menggunakan
dieletrik dari bahan tersebut dan kapasitor pelat sejajajr yang mengggunakan
udara sebagai dieletriknya.
Maka dapat di
simpulkan bahwa kapasitas kapasitator pelat sejajar bergantung pada dimensi
kapasitator (luas pelat dan jrak pelat) serta bhan yang mengisi ruang antara
kedua pelat. Perlu di ketahui pula bahwa kapasitas kapasitor tidak bergantung
pada muatan yang tersimpan di dalam kapasitor dan beda potensial antara kedua
pelatnya.
2. Rangkaian
Kapasitor
a.
Rangkaian Seri Kapasitor
Tujuan
Merangkai Seri kapasitor yaitu untuk mendapatkan kapasitas kapasitor yang lebih
kecil sesuai dengan kebutuhan. Sedangkan untuk mendapatkan kapasitas yang lebih
besar maka kapasitor di rangkai secara paralel.
b.
Rangkaian Paralel kapasitor
Tujuannya
yaitu untuk merangkai seri paralel kapasitor yang di rangkai secara paralel.
3. Energi yang
Tersimpan Dalam Kapasitor
Salah
Satu Fungsi kapasitor yaitu untuk menyimpan energi listrik. Jika pada awalnya
beda potensial antara kedua plat kapasitor
sama dengan nol, maka kapasitor tersebut tidak akan menyimpan muatan.
Setelah kapasitor tersebut di hubungkan dengan baterai maka kapasitor akan
terisi oleh muatan hingga beda potensial antara kedua plat kapasitor sama
dengan beda potensial baterai.
BAB III
Penutup
Tinjauan mengenai konsep kelistrikan
dilandasi dari pembicaraan mengenai listrik statis. Sesuai dengan namanya, listrik statik merupakan kajian
mengenai kelistrikan yang mempelajari muatan listrik yang dalam keadaan diam.
Telah lama orang memperhatikan fenomena sebuah benda yang dapat
menarik benda-benda tertentu.
Keajaiban yang semula dianggap sebagai sihir ini kemudian
terbukti bahwa ada suatu kejadian fisis yang berkaitan dengan adanya gejala
kelistrikan. Gejala kelistrikan statik baru dipelajari secara intensif oleh
Dufay (pada tahun 1700-an) dimana ia berhasil menunjukkan ada dua jenis
gejala,yaitu gejala listrik dapat menimbulkan efek tarik-menarik pada benda
tertentu dan gejala listrik dapat menimbulkan efek tolak-menolak.
Pada perkembangan selanjutnya didefinisikan bahwa ada dua
jenis muatan listrik: muatan positif danmuatan negatif. Charles Augustin de
Coulomb menemukan bahwa muatan-muatansejenis akan menimbulkan efek
tolak-menolak sedangkan muatan-muatan tidak sejenis akan menimbulkan efek
tarik-menarik. Gaya tarik atau gaya tolak ini berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak antara benda/muatan dan sebandingdengan besarnya muatan benda
tersebut.Cara lain dalam menjelaskan gejala kelistrikan adalah dengan
konsepmedan listrik.
Medan listrik adalah daerah di sekitar muatan dimana
pengaruhlistrik masih berpengaruh pada muatan lain. Kuat medan listrik dapat
puladidefinisikan sebagai hasil bagi gaya Coulomb yang bekerja pada muatan ujidengan besar muatan uji tersebut. Kuat medan
listrik termasuk besaran vektor.Oleh karena itu kuat medan listrik di
suatu titik akibat adanyabeberapa muatansumber merupakan jumlah vektor
(resultan)dari vektor-vektor kuat medan
listrik yang dihasilkan oleh masing-masing muatan sumber. Konsep energi
juga bergunadalam kelistrikan.
Gaya listrik F yang dikerjakan pada suatu muatan uji
positif oleh suatu muatan sumber negatif adalah mengarah ke muatannegatif.
Dalam analogi muatan listrik dengan benda
di permukaan bumi, muatan negativedianggap sebagai bumi dan muatan
positif sebagai benda yang jatuh (atausebaliknya).
Muatan positif q jatuh dari energi potensial lebih tinggi ke
energi potensial lebih rendah.Seiring dengan demikian akibat usaha yang
dilakukan padamuatan positif untuk berpindah maka telah terjadi pengurangan
energi potensial.Dalam konsep medan listrik dibedakan antara pengertian
potensial listrik (V) Dengan energi potensial listrik (Ep).
Sebuah muatan sumber menimbulkan medanlistrik pada setiap
titik dalam ruangan sferis di sekitarnya. Kapasitor pada prinsipnya merupakan komponen elektronika yang terdiri dari dua
buah konduktor (dalam hal ini berbentuk pelat) yang berlawanan
muatan, digunakan untuk menyimpan muatan listrik.
Kapasitas suatu kapasitor sejajar adalah: sebandingdengan
luas keping, berbanding terbalik dengan jarak pisah antara kedua keping,dan
sebanding dengan permitivitas bahan penyekat (dielektrik).
bagus
BalasHapusIzin copas ya bray..
BalasHapusbagus
BalasHapus