Halaman
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN2LISTRIK STATISFISIKA XIIPENYUSUNIssi Anissa, M.PdSMAN 1 Probolinggo
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN3DAFTAR ISIPENYUSUN................................................................................................................................................2DAFTAR ISI...............................................................................................................................................3GLOSARIUM..............................................................................................................................................5PETA KONSEP..........................................................................................................................................6PENDAHULUAN......................................................................................................................................7A. Identitas Modul................................................................................................................................7B. KompetensiDasar...........................................................................................................................7C. Deskripsi Singkat Materi..............................................................................................................7D. Petunjuk Penggunaan Modul......................................................................................................7E. Materi Pembelajaran......................................................................................................................8KEGIATAN PEMBELAJARAN 1..........................................................................................................9GAYA COULOMB DAN MEDAN LISTRIK........................................................................................9A.Tujuan Pembelajaran.....................................................................................................................9B.Uraian Materi....................................................................................................................................9C.Rangkuman......................................................................................................................................13D.Penugasan Mandiri.......................................................................................................................14E.Latihan Soal.....................................................................................................................................14F.Penilaian Diri..................................................................................................................................19KEGIATAN PEMBELAJARAN 2........................................................................................................20HUKUM GAUSS, ENERGI POTENSIAL DAN POTENSIAL LISTRIK......................................20A.Tujuan Pembelajaran...................................................................................................................20B.Uraian Materi..................................................................................................................................20C.Rangkuman......................................................................................................................................26D.Latihan Soal.....................................................................................................................................26E.Penilaian Diri..................................................................................................................................29KEGIATAN PEMBELAJARAN 3........................................................................................................30KAPASITOR DAN PENERAPAN LISTRIK STATIS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI...........................................................................................................................................................30A.Tujuan Pembelajaran...................................................................................................................30B.Uraian Materi..................................................................................................................................30C.Rangkuman......................................................................................................................................35D.Penugasan Mandiri.......................................................................................................................35E.Latihan Soal.....................................................................................................................................36F.Penilaian Diri..................................................................................................................................38
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN4EVALUASI................................................................................................................................................39KUNCI JAWABAN EVALUASI............................................................................................................43DAFTAR PUSTAKA...............................................................................................................................44
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN5GLOSARIUMHukum Coulomb:Hukum yang dinyatakan oleh Charles Coulomb menjelaskan bahwa gaya interaksi antara muatan listrikberbanding terbalik dengan kuadrat jarak Medan Listrik:Medan listrik adalah daerah di sekitar partikel bermuatan listrik yang masih dipengaruhi gaya listrikElektroskop:Elektroskop adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya muatan pada suatu benda.Hukum Gauss:Hukum yang menyatakan tentang jumlah garis-garis gaya listrik yang menembus suatu permukaan tertutup, sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup dibagi dengan pemitivitas udara ɛ0.Fluks Listrik:jumlah garis-garis gaya listrik (fluks listrik) yang menembus suatu permukaan tertutup, Potensial listrik :usaha per satuan muatan yang dibutuhkan untuk memindahkan satu muatan dari satu titik ke titik lainnyaPermitivitas:Suatu nilai konstanta dari bahan yang menunjukkan kemampuan untuk dilaluimuatan listrikBola konduktor:Konduktor yang berupa bola yang muatan listriknya tersebar dipermukaan bola.Kapasitansi:Kemampuan atau daya tampung kapasitor dalam menyimpan muatan listrik untuk beda potensial yang diberikan.
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN6PETA KONSEPListrik StatisPotensial dan Energi PotensialKapasitorHukum GaussEnergi PotensialPotensial ListrikHukum CoulombKuat Medan ListrikKapasitansiRangkaian KapasitorEnergi KapasitorGaya Coulomb dan Medan Listrik
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN7PENDAHULUANA. Identitas ModulMata Pelajaran: Fisika Kelas:XIIAlokasi Waktu:12 JPJudul Modul:Listrik StatisB. Kompetensi Dasar3.2Menganalisis muatan listrik, gaya listrik, kuat medan listrik, fluks, potensial listrik, energi potensial listrik serta penerapannya pada berbagaikasus4.2Melakukan percobaan berikut presentasi hasil percobaan kelistrikan (misalnya pengisian danpengosongankapasitor)dan manfaatnya dalamkehidupansehari-hariC. Deskripsi Singkat MateriPernahkah Anda mengunjungi Taman Pintar di Yogyakarta? Disana terdapat sebuah wahana alat peraga sains yang Generator Van De Graf seperti terlihat pada gambar. Pada saat meletakkan tangan kita pada alat tersebut maka rambut akan berdiri. Mengapa semua rambutnya dapat berdiri ? Atau, pernahkah Andamerasakan sengatan kecil pada jari tanganketika menyentuh layar TV atau monitor komputer yang menyala. Apa yang menyebabkan Andamerasakan sengatan tersebut? Bagaimana juga dengan mesin fotokopi yang sering kita rasakan manfaatnya? Tahukah prinsip kerjanya? Nah, dalam modul ini, Andaakan mempelajari tentang Listrik statis yang penerapannya sangat banyak dalam kehidupan sehari-hari. Modul ini akan membantu Andamemahami tentang gaya Coulomb, kuat medan listrik, potensial dan energi potensial listrik statis, sertapenerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Untuk mempermudah dalam mempelajarinya, ingat kembali materi vektor yang sudah dipelajari di kelas X. D. Petunjuk Penggunaan Modul1.Pelajari daftar isi modul dengan cermat dan teliti.2.Pelajari setiap kegiatan belajar ini dengan membaca berulang-ulang sehingga kalian benar-benar paham dan mengerti3.Jawablah latihan soal dengan tepat kemudian cocokkan hasil jawaban kalian dengan kunci jawaban yang sudah tersedia4.Untuk mengembangkan kemampuan berpikir kreatif dan kritis, Anda dapat mengerjakan penugasan mandiri pada kegiatan belajar. Anda dapat memilih salah satu penugasan pada kegiatan belajar Gambar 1. Generator van de graaf
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN85.Catatlah kesulitan yang kalian temui dalam modul ini untuk ditanyakan pada gurusaat tatap muka.Bacalah referensi lain yang berhubungan dengan materi modul agar pengetahuanAnda bisa bertambah.6.Kerjakan evaluasi untuk mengetahui sejauh mana ketercapaian materi yang sudah kalian dapatkan. 7.Lakukan penilaian diri di akhir pembelajaran. E.Materi PembelajaranModul ini terbagi menjadi 3kegiatan pembelajarandandi dalamnya terdapat uraian materi, contoh soal, soal latihan dan soal evaluasi.Pertama:Gaya Coulomb dan Kuat medan Listrik, Kedua: Hukum Gauss, Energi potensial dan potensial listrikKetiga: Kapasitor dan Penerapan Listrik Statis dalam kehidupan sehari-hari
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN9KEGIATAN PEMBELAJARAN 1GAYA COULOMB DAN MEDAN LISTRIKA.Tujuan PembelajaranSetelah mempelajari kegiatan belajar 1 ini, Anda diharapkan mampu menganalisis konsep muatan listrik, Hukum Coulomb dan kuat medan listrik. Anda juga diharapkan mampu melakukan uji coba muatan pada benda dengan membuat alat peraga elektroskop sederhana. B.Uraian MateriAgar Anda mampu menguasai materi ini dengan baik maka bacalah dengan seksama uraian materi tentang muatan listrik, Hukum Coulomb dan kuat medan listrik. Yakinlah bahwa Anda mampu untuk mempelajarinya dengan baik. 1.Mu a t a n Li s t r i k Apa itu muatan listrik? Apa yang dimaksud denganQAnda tentunya sudah sangat pahambahwa muatan listrik adalah muatan dasar suatu benda yang membuatnya mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan memiliki muatan listrik. Muatan listrik diberi simbol Q, dan satuannya adalah Coulumb (C). Jika jumlah proton lebih banyak dibanding jumlah elektronnya (p > e), maka atom bermuatan positif. Sebaliknya, jika jumlah elektron lebih banyak dibanding jumlah protonnya (e > p), maka atom bemuatan negatif. Jika muatan listrik didekatkan dengan muatan listrik sejenis (positif-positif, dan negatif-negatif), interaksi yang terjadi yakni saling tolak-menolak. Sedangkan ketika suatu muatan listrik didekatkan dengan muatan listrik tak sejenis (positif-negatif), maka akan terjadi tarik-menarik.Lalu bagaimana sisir plastik yang digosokkan dapat menarik sobekan-sobekan kertas kecil? Setelah mengetahui sifat-sifat muatan listrik. Kita dapat lebih mudah memahami bagaimana sisir tersebut menarik sobekan-sobekan kertas.Perlu diketahui bahwa sebelum sisir digosokkan dengan rambut secara satu arah, sisir tidakbermuatan listrik, Sisir yang tidak bermuatan listrik tersebut belum bisa menarik sobekan-sobekan kertas. Namun setelah sisir digosokkan dengan rambut, muatan negatif pada sisir berpindah ke rambut sehingga muatan positif pada sisir lebih banyak daripada muatan negatifnya. Pada saat tersebut, sisir dapat dikatakan sebagai benda bermuatan listrik positif sehingga sisir dapat menarik sobekan-sobekankertas. +++---Gambar2. Sisir menarik kertasGambar3. Sifat muatan listrik ketika saling didekatkan
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN102.Hu k u m Co u l o m bAnda sudah mengetahui bahwa sebuah muatan (𝑞1) akan menimbulkan interaksi tarik-menarik atau tolak menolak pada muatan lainnya (𝑞2) yang berada cukup dekat dengan muatan 𝑞1. Interaksi tarik-menarik dan tolak-menolak tersebut disebut gaya listrik(𝐹).Lalu bagaimana hubungan antara gaya listrik dengan kedua muatan dan jarak antar kedua muatan tersebut? Melalui eksperimen gaya Coulomb, maka akan didapat hubungan antara besar gaya Coulomb dengan jarak antar muatan dan besar muatan. Hasil analisis data dari eksperimen tersebut menunjukkan bahwa besar gaya Coulomb sebandingdenganperkalian kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatantersebut. Secara sistematis, hukum Coulomb dinyatakan sebagai berikut :Keterangan :F = Gaya Coulomb (N)k = Koefisien (9 x 109Nm2/C2)Q1= Muatan pertama (C)Q2 = Muatan kedua (C)r = Jarak antar muatan (m)R e s u l t a n G a y a C o u l o m b Perlu diingat bahwa Gaya coulomb merupakan besaran vektorsehinggaharus memperhatikan nilai dan juga arah vektor semua partikel bermuatan. a.M u a t a n S e g a r i s Jika semua partikel bermuatan berada pada satu garis lurus, maka resultan gaya Coulomb-nya dapat dirumuskan sebagai berikut : b.M u a t a n M e m b e n t u k S u d u t S i k u –S i k u Jika semua partikel bermuatan membentuk sudut siku-siku terhadp salah satu partikel bermbuatan, maka resultan gaya Coulomb-nya dapat dirumuskan sebagai berikut : 𝑭𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍=√𝑭𝟏𝟐𝟐+𝑭𝟏𝟑𝟐c.M u a t a n M e m b e n t u k S u d u t b u k a n S i k u –S i k u Jika semua partikel bermuatan membentuk sudut bukan siku-siku, maka resultan gaya Coulomb-nya dapat dirumuskan sebagai berikut :𝑭=𝒌𝑸𝟏×𝑸𝟐𝒓𝟐Ftotal= F1+F2+F3+.....+Fn𝑭𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍=√𝑭𝟏𝟐𝟐+𝑭𝟏𝟑𝟐+𝟐𝑭𝟏𝟐𝑭𝟏𝟑𝒄𝒐𝒔𝜽αGambar4. Gaya Coulomb antar muatan+--2m3 mF1F2F34 m+--3 m5 mF1F2F3-+-3 mF1F2F3
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN11c o n t o h s o a l Tentukan besar dan arah gaya Coulomb yang dialami q2jika terletak diantara q1dan q3!Jawab : Besar gaya yang dialami q2karena pengaruh q1𝐹21=𝑘𝑞1𝑞2𝑟2𝐹21=(9×109)(2×10−6)(1×10−6)(3×10−2)2𝐹21=20𝑁Besar gaya yang dialami q2karena pengaruh q3𝐹23=𝑘𝑞1𝑞2𝑟2𝐹23=(9×109)(2×10−6)(4×10−6)(3×10−2)2𝐹23=80𝑁Karena q2dan q1saling tarik menarik maka F21arahnya menuju q1, sedangkan q2dan q3 juga saling tarik menarik maka arahnya menuju q3, sehingga resultan gaya yang bekerja pada q2adalah :F2= F23–F21F2= 80 –20 F2= 60 N3.Me d a n Li s t r i k Ketika Anda mendekatkan sisir atau penggaris plastik pada potongan kertas kecil, maka beberapa potongan kertas akan menempel pada sisir atau penggaris. Nah, bagaimana ketika sisir atau penggaris dijauhkan? Ternyata terdapat suatu wilayah di sekitar sisir atau penggaris plastik tersebuttersebut yangmasih dapat terpengaruh oleh gaya listrik. Tempat di sekitar muatan listrikyang masih dipengaruhi gaya listrik itu merupakan medan listrik.Medan listrik adalah daerah di sekitar partikel bermuatan listrik yangmasih dipengaruhi gaya Coulumb. Benda bermuatan yang menghasilkan medan listrik dinamakan muatan sumber.Muatan lain yang diletakkan dalam pengaruh medanlistrik muatan sumber dinamakan muatan uji. Perhatikan ilustrasi berikut : ++++-r12= 3 cmq1= 1μCq2= 2μC+r23= 3 cmq3 = 4μC++++-q1= 1μCq2= 2μC+q3 = 4μCF21F23++++++A++++++++++++++++++++++P++++++Q------Gaya TolakGaya TarikGambar 5.(a)Gaya listrik yang bekerja pada muatan-muatan yang diletakkan dalam ruang di sekitar muatan sumber A. (b) Garis khayal arah medan listrik, arah gaya listrik muatan positif ke luar, dan muatan negatif ke dalam.(a)(b)
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN12a.P e r s a m a a n M e d a n L i s t r i k Kuat medan listrikdapat didefinisikan dalam persaman berikut :Keterangan: E=kuat medan listrik (N/C)F=gaya Coulomb (N)k=konstanta Coulomb (Nm2/C2)Q = besar muatan listrik (C)q0= besar muatan uji (C)r = jarak muatan terhadap titik tertentu (m)b.R e s u l t a n M e d a n L i s t r i k Apabila terdapat lebih dari satu muatan sumber, maka besarnya medan listrik yang bekerja pada partikel itu sama dengan jumlah vektornya. Maka, dalam menghitung resultan medan listrik yang dihasilkan partikel bermuatan listrik harus memperhatikan arah vektor medan listriknya. ▪P a r t i k e l d a l a m S a t u G a r i s L u r u s Jika semua partikel bermuatan berada pada satu garis lurus, maka resultan medan listriknya dapat dirumuskan sebagai berikut :▪P a r t i k e l M e m b e n t u k S u d u t T e r t e n t uJika semua partikel bermuatan membentuk sudut tertentu, maka resultan medan listriknya dapat dirumuskan sebagai berikut :c o n t o h s o a l Dua buah muatan listrik diletakkan terpisah seperti gambar.Titik C berada 20 cm disebelah kanan B.Jika k=9.109Nm2.C-2 dan 1μC=10-6 maka tentukan kuat medan kuat medan di titik C!Jawab :ɛ = ɛrɛ0𝑬=𝑭𝒒𝟎ɛ = ɛrɛ0𝑬=𝒌𝒒𝒓𝟐✓Pada muatan uji✓Pada suatu titikEtotal= ± E1 ± E2 ± E3 ± ... ± En-Q2+Q1E1E2-Q2+Q1E1E2Metode Analisis vektor 𝑬𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍=√𝑬𝟏𝟐+𝑬𝟐𝟐+𝟐𝑬𝟏𝑬𝟐𝒄𝒐𝒔𝜽C
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN13Perhatikan gambar berikut!rA = 60 cm = 0,6 mrB= 20 cm = 0,2 mkarena arahnya searah maka medan di titik C adalahEc= + EBEc = k 𝑞𝐴𝑟𝐴2+ k𝑞𝐵𝑟𝐵2EC= 9.1093.10−40,62+ 9.1096.10−40,22EC= 75.105+ 1350.105EC= 1,425.108N/CC.Rangkuman1.Jika muatan listrik didekatkan dengan muatan listrik sejenis interaksi yang terjadi yakni saling tolak-menolak. Sedangkan ketika suatu muatan listrik didekatkan dengan muatan listrik tak sejenis, maka akan terjadi tarik-menarik.2.Besar gaya Coulomb sebanding denganperkalian kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut. 𝑭=𝒌𝑸𝟏×𝑸𝟐𝒓𝟐3.Jika semua partikel bermuatan berada pada satu garis lurus, maka resultan gaya Coulomb-nya dapat dirumuskan sebagai berikut : 4.Jika semua partikel bermuatan membentuk sudut bukan siku-siku, maka resultan gaya Coulomb-nya dapat dirumuskan sebagai berikut :5.Medan listrik adalah daerah di sekitar partikel bermuatan listrik yang masih dipengaruhi gaya Coulumb.𝑬=𝑭𝒒=𝒌𝒒𝒓𝟐Ftotal= F1+F2+F3+.....+Fn𝑭𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍=√𝑭𝟏𝟐𝟐+𝑭𝟏𝟑𝟐+𝟐𝑭𝟏𝟐𝑭𝟏𝟑𝒄𝒐𝒔𝜽
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN146.Jikasemuapartikel bermuatan berada pada satu garis lurus, maka resultan medan listriknya dapat dirumuskan sebagai berikut:7.Jikasemua partikel bermuatan membentuk sudut tertentu, maka resultan medan listriknya dapat dirumuskan sebagai berikut:D.Penugasan Mandiri E.Latihan SoalCobalah menguji kemampuan Anda dengan menyelesaikanlatihan soal pada kegiatan belajar 1 tanpa melihat terlebih dahulu pembahasan. Berikutnya, cocokkan hasil jawaban Anda dengan kunci jawaban dan pembahsan yang tersedia. Pahami langkah-langkahnya untuk memudahkan Anda memahaminya dan mampu menerapkan pada varisasi soal yang lain. I.Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat!1.Sebuah elektroskop di beri muatan Q1. kemudian di beri muatan Q2sehingga kedua kaki elektroskop agak menguncup. Ini berarti ...A.Q2 dan Q1 sejinis,besar Q2 kurang dari besar Q1B.Q2 dan Q1 berlawanan jenis,besar Q2kurang dari besar Q1C.Q2 dan Q1 sejenis,besar Q2lebih dari besar Q1.D.Q2 dan Q1berlawanan jenis,Q2 lebih dari besar Q1E.Q2 dan Q1 berlawanan jenis,besar Q2sma dengan besar Q1.Etotal= ± E1 ± E2 ± E3 ± ... ± En𝑬𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍=√𝑬𝟏𝟐+𝑬𝟐𝟐+𝟐𝑬𝟏𝑬𝟐𝒄𝒐𝒔𝜽Elektroskop adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi adanya muatan pada suatu benda. Cobalah untuk membuat elektroskop sederhana dengan menggunakan bahan-bahan yang ada di sekitar anda. Buatlah laporannya secara sederhana yang menjelaskan tentang prinsip kerja alatyang sudah Anda buat.TUGAS PROYEKSemangat Mencoba
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN152.Tiga buah muatan listrik berada pada posisi di titik sudut segitiga ABC panjang sisi AB = BC =20 cm dan besar muatan sama (q=2μC). besar gaya listrik yang bekerja pada titik B adalah.3.Perhatikan gambar berikut ini!-Q+Q-4 QJika muatan +Q terletak antara A dan B yang berjarak 9cm, di mana muatan +Q harus di letakkan sehingga gaya coloumb yang dialaminya nol ?A.3 cm dari muatan BB.4 cm dari muatan BC.5 cm dari muatan BD.3 cm dari muatan AE.6 cm dari muatan A4.Muatan listrik +q1=10 C;+q2=20 C dan q3terpisah seperti gambar di udara.Agar gaya coloumb yang bekerja di muatan q2= nol maka muatan q3 adalah ..A.+2,5 CB.-2,5 CC.+25 CD.-25 CE.+4 C5.Dua buah muatan listrik yang nilainya sama di letakkan pada jarak r meter sehingga terjadi gaya coloumb sebesar F1Newton. Ketika jarak keduanya di ubah menjadi dua kali semula, gaya coloumb yang dialami menjadi F2perbandingan F1:F2adalah ....A. 1:2B. 2:1C. 1:4D. 4:1E. 3:26.Perbandingan antara Gaya Coulomb yang menggunakan medium vakum udara dengan menggunakan bahan X, dimana memiliki permeabilitas 2,5 adalah ...A.2 : 3B.3 : 4C.1 : 3D.1 : 4E.2 : 5A.0,9√3 NB.0,9√2 NC.0,9 ND.0,81 NE.0,4 N
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN167.Dua buah muatan terpisah pada jarak 6 cm seperti terlihat pada gambar. Kuat medan magnet yang bernilai nol terletak pada......A.2,4 cm di sebelah kiri q2B.2,4 cm di sebelah kanan q1C.3,6 cm di sebalah kanan q2D.3,6 cm di sebelah kiri q2E.2,4 cm di sebelah kanan q28.Pada titik sudut A dan B segitiga sama sisi ABC masing-masing +3nC dan -3nC. Panjang sisi segitiga 30 cm, maka besar kuat medan listrik di titik sudut C adalah ... (k=9x109Nm2/C2)A.300 N/CB.400 N/CC.500 N/CD.600 N/CE.900 N/C9.Pada gambar diatas, dua buah muatan +Q dan -2Q terletak di udara dan terpisah pada jarak x.Letak titik yang mungkin kuat medan listriknya sama dengan nol adalah di titik ...A.BB.CC.DD.EE.Tidak ada10.Partikel A dan B masing-masing bermuatan +8 μC dan +18 μC. jika titik C yang terletak di antara partikel A dan B memiliki medan listrik = 0,sedangkan jarak C dan partikel A = 2 cm maka jarak A dengan B adalah ...cmA.3 B.4C.5D.7E.9q1 = 9μCq2= 4μC6 cmqA = 3nCqB = -3nCr=30 cmC
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN17Pembahasan Latihan Soal 1.Karena saling timbul gaya tarik menarik yang mengakibatkan elektroskop menguncup maka kedua muatan Q2dan Q1 berlawanan jenis,untuk besarnya sama karena ketika muatan Q1 di berikan ke dalam elektroskop tidak terjadi perubahan pada elektroskopJawaban: E2.Karena q sama maka FAB=FCB=F memiliki jarak AB =BC=0,2 m dan membentuk sudut 900,FB= √𝐹𝐴𝐵2+𝐹𝐶𝐵2FB= √2𝐹2FB= 𝐹√2FB= k𝑞𝑞𝑟2√2= k qa qb/rab2= 9.109. 4.10-12/ 4 .10-2= 0,9Sehingga besarnya gaya coloumb yang di alami FB= 0,9√2NJawaban: B3.Karena muatan sejenis maka letak muatan +Q agar gaya yang bekerja adalah nol harus diantara kedua muatan A dan B.∑𝐹=0FB –FA= 0FB –FA𝑘=𝑞𝐵𝑄(9−𝑥)2= k 𝑞𝐴𝑄𝑥2𝑞𝐵(9−𝑥)2= 𝑞𝐴𝑥24𝑄(9−𝑥)2= 𝑄𝑥22x = 9 –xMaka x = 3 cm di kanan muatan AJawaban: D4.Perhatikan gambar berikut ini!Agar muatan q2memperoleh gaya nol maka muatan q3 adalah muatan positif.F32=F12k𝑞3𝑞20,25𝑎2= k = 𝑞1𝑞2𝑎2
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN18q3= 14q1q3= +2,5 CJawaban: C5.Gaya coloumb dapat dinyatakann dalam persamaan:F=k𝑞1𝑞2𝑟2Sehingga F∞1𝑟2𝐹1𝐹2=(𝑟2𝑟1)2𝐹1𝐹2=(2𝑟2𝑟1)2𝐹1𝐹2=41Maka F1: F2= 4:1Jawaban: D6.𝐹𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛=1𝜀𝑟×𝐹𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎𝐹𝑢𝑑𝑎𝑟𝑎𝐹𝑏𝑎ℎ𝑎𝑛=𝜀𝑟1=2,51=52Jawaban = E. 7.Kedua jenis muatan sama, maka medan listrik nol terletak diantara kedua muatan,𝐸0=0𝐸1−𝐸2=0⟺𝐸1=𝐸2𝑘𝑞1𝑞2𝑟12=𝑘𝑞1𝑞2𝑟22⟺𝑞1𝑟12=𝑞2𝑟22Jadi, titik yang memiliki nilai medan listrik bernilai nol terletak pada 3,6 cm dari muatan q1, dan 2,4 cm dari muatan q2. Jawaban : A8.𝐸𝐶𝐵=𝑘𝑞𝐵𝑟2=(9×109)(3×109)(30×10−2)=300𝑁𝐸𝐶𝐴=𝑘𝑞𝐴𝑟2=(9×109)(3×109)(30×10−2)=300𝑁𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=√𝐸𝐶𝐵2+𝐸𝐶𝐴2+2𝐸𝐶𝐵𝐸𝐶𝐴𝑐𝑜𝑠𝜃𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=√3002+3002+2(300)(300)𝑐𝑜𝑠120°q1 = 9μCq2= 4μC6 cmx6-x9𝑥2=4(6−𝑥)2→3𝑥=2(6−𝑥)18−3𝑥=2𝑥18 = 5x →x = 3,6 qA = 3nCqB = -3nCr=30 cmCECAECB
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN19𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=√90.000+90.000−90.000=√90.000=300𝑁/𝐶Jawaban : A9.Titik kemugkinan kuat medan listriknya nol adalah titik B. Arena yang sebelah kanan memiliki muatan -2Q sedangkan di sebelah kiri ada muatan +Qmaka untuk memperoleh nilai medan medan nol harus diletakkan didekat muatan yang kecil yaitu dekat +Q dank arena bermuatan tidak sejenis maka letaknya bukan diantara kedua muatan.Jawaban:A10.Untuk medan listrik di C = 0 maka EA=EB𝑘=𝑄𝑎𝐴𝐶2=𝑘=𝑄𝐵𝐶𝐵2822=18𝑥2X = 3 cm sehingga jarak AB = 2 + 3 = 5 cmJawaban: CF.Penilaian DiriBagaimana Kemampuan Anda sekarang? Mari cek kemampuan diri Anda dengan mengisi tabel berikut!NoPertanyaanYa Tidak Keterangan1.Saya dapat menjelaskan sifat-sifat muatan listrik dan perpindahan muatan listrik statis pada beberapa peristiwa2.Saya dapat menganalisis faktor-faktor yang mempengaruhi Gaya Coulomb3.Saya dapat menerapkan konsep vektor untuk menyelesaikan permasalahan yang terkait dengan resultan gaya 4.Saya mampu menganalisis kuat medan listrikJika semua jawaban “YA”, maka Anda dapat melanjutkan kegiatan belajar selanjutnya.Jika terdapat jawaban yang “TIDAK”, maka Anda bisa mengulang kembali materi yang masih belum dipahami.
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN20KEGIATAN PEMBELAJARAN 2HUKUM GAUSS, ENERGI POTENSIAL DAN POTENSIAL LISTRIKA.Tujuan PembelajaranSetelah mempelajari kegiatan belajar 1 dan memahaminya dengan baik, maka lanjutkan untuk mempelajari kegiatan pembelajaran 2. Dengan mempelajari kegiatan belajar 2, Anda diharapkan mampu menganalisishukum Gauss dalam penentuanmedan listrik distribusi muatan kontinu serta menentukan usaha dan energi potensial listrik . B.Uraian MateriPada kegiatan belajar 2 ini, Anda akan belajar tentang penerapan Hukum Gauss, potensial dan energi potensial. Baca dengan seksama dan pahami dengan baik. 1.Hu k u m Ga u s sMedan listrik divisualisasikan dengan menggunakan garis khayal medan listrik. Garis-garis medan listrik adalah garis bersambungan yang selalu mengarah menuju massa sumbermedan listrik. Semakin banyak garis-garis medan listrik, maka semakin kuat medan listriknya.Hukum Gauss yang menjelaskan tentang jumlah garis-garis gaya listrik (fluks listrik) yang menembus suatu permukaan tertutup, sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup dibagi dengan pemitivitas udara ɛ0. Secara sistematis, hukum Gauss dapat dirumuskan sebagai berikut :Keterangan:A=Luas permukaan tertutup (m2)φ=Fluks Listrik (Wb/Weber)θ=Sudut antara E dan arah normal E=Medan listrik (Nm2/C2)ɛ0=Permitivitas udaraNθEGaris NormalBidangArah normalɛ = ɛrɛ0Φ = EA cos θ= σ𝑞𝜀0Anda tentu sering sekali merasakan manfaat mesin fotocopy dalam menyelesaikan tugas atau lainnya. Pernahkah Anda berusaha ingin tahu bagaimana prinsip kerja mesin fotocopy sehingga mampu mencetak tulisan atau gambar dengan jelas dan cepat. Ternyata, prinsip kerja mesin fotocopy juga menerapkan konsep listrik statis.Gambar 6. Mesin fotocopy
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN212.M e d a n L i s t r i k b a g i D i s t r i b u t o r M u a t a n K o n t i n u Hukum Gauss dapat digunakan untuk menghitung kuat medan listrik dari suatu sistem muatan konduktor bersimetri tinggi, seperti konduktor dua keping sejajar dan konduktor bola berongga. a.K o n d u k t o r D u a K e p i n g S e j a j a rGambar 7. Konduktor dua keping sejajar dengan rapatan tiap muatan adalah +σ dan -σ. Arah medan dari muatan positif menuju muatan negatif.Berdasarkan gambar di atas, dapat didefinisikan bahwa rapat muatan listrik (σ) yakni muatan per satuan luas, atau sebagai berikut :Jumlah garis medan yang menembus keping (fluks) adalah :𝜙=𝐸𝐴cos𝜃=σ𝑞𝜀0Oleh karena medan listrik E menembus keping secara tegak lurus (pada gamb1.9), maka θ = 0, dimana cos 0o= 1, sehingga :𝐸𝐴=σ𝑞𝜀0;𝐸=(𝑞𝐴)1𝜀0𝐸=𝜎𝜀0b.K o n d u k t o r B o l a B e r o n g g a Bila bola berongga diberi muatan, maka muatannya akan tersebar merata di permukaan bola ( di dalam bola tidak ada muatan atau q=0, sehingga kuat medan listrik (E) adalah 0 ). 𝐸𝐴=σ𝑞𝜀0;𝐸=𝑞𝐴𝜀0>+σ-σ>>>>ELuas Keping Aɛ = ɛrɛ0𝛔=𝐪𝐀r >RRr < RPermukaan Gauss++++++++++Gambar 8. Bola konduktor
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN22Kuat medan listrik :Dipermukaan bolaDi luar bola konduktor (r=R)konduktor (r>R)Keterangan:q= Muatan listrik pada permukaan bola konduktor (C)E=Medan Listrik (N/C)R=Jari-jari bola konduktor (m)r=Jarak muatan titik dari pusat bola (m)3.En e r g i Po t e n s i a l Li s t r i k Gaya Coulomb yang bekerja pada muatan uji q0dirumuskan sebagai beikut:𝑭=𝒌𝒒𝟎𝒒𝒓𝟐Arah gaya F vertikal ke atas searah dengan arah pepindahn dr, karena muatan q dan q0sejenis. Maka, usaha yang dilakukan oleh gaya Coulomb F untuk perpindahan drsearah dengan titik 1 ke titik 2 dapat dihitung dengan menggunakan integral. 𝑤12=∫𝐹𝑑𝑟cos𝜃𝑟2𝑟1Karena θ = 0, maka cos 0o, maka :𝑤12=∫𝐹𝑑𝑟𝑟2𝑟1=∫𝑘𝑞0𝑞1𝑟2𝑟2𝑟1𝑑𝑟Karena k, q0, dan q tak bergantung pada variabel integral r, maka :𝑤12=𝑘𝑞0𝑞(∫𝑟−2𝑟2𝑟1𝑑𝑟)=𝑘𝑞0𝑞(𝑟−2+1−2+1)𝑟1𝑟2=𝑘𝑞0𝑞(𝑟−1−1)𝑟1𝑟2=−𝑘𝑞0𝑞(1𝑟)𝑟1𝑟2𝑤12=−𝑘𝑞0𝑞(1𝑟2−1𝑟1)ɛ = ɛrɛ0𝑬=𝒌𝒒𝑹𝟐ɛ = ɛrɛ0𝑬=𝒌𝒒𝒓𝟐Gambar 9. muatan uji q0berpindah dari posisi 1 ke posisi 2+++12drFq0q0r1r2qIngat ∫𝒙𝒏𝒅𝒙=𝒙𝒏+𝟏𝒏+𝟏
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN23Gaya Coulomb termasuk gaya konsevatif, sehingga memenuhi ∆𝐸𝑃12=𝐸𝑃2−𝐸𝑃1=−𝑤12∆𝐸𝑃12=𝐸𝑃2−𝐸𝑃1=𝑘𝑞0𝑞(1𝑟2−1𝑟1)Keterangan :q0= Muatan uji (C)q=Muatan sumber (C)r2=Jarak muatan uji pada titik 2 ke muatan sumber (m)r1=Jarak muatan uji pada titik 1 ke muatan sumber (m)4. P o t e n s i a l L i s t r i k Potensial listrik merupakan perubahan energi potensial per satuan muatan ketika sebuah muatan uji dipindahkan di antara dua titik. Berdasarkan gambar 1.11 di atas, beda potensial listrik dapat dituliskan dengan persamaan berikut:∆𝑉12=𝑉2−𝑉1𝑉2−𝑉1=𝑘𝑞𝑟2−𝑘𝑞𝑟1Potensial listrik adalah besaran skalar. Jika terdapat potensial listrik yang ditimbulkan oleh beberapa muatan sumber, maka resultan potensial listriknya dapat dirumuskan dengan persamaan berikut : Vtotal= ± V1± V2± V3± ..... ± Vn𝑉=𝑘𝑞1𝑟1±𝑘𝑞2𝑟2±𝑘𝑞3𝑟3±⋯±𝑘𝑞𝑛𝑟𝑛H u b u n g a n P o t e n s i a l L i s t r i k d a n M e d a n L i s t r i ka.P a d a K o n d u k t o r D u a K e p i n g S e j a j a r Konduktor dua keping sejajar adalah dua keping logam sejajar yang dihubungkan dengan sebuah baterai sehingga kedua keping mendapat muatan sama tetapi berlawanan tanda. Medan listrik pada konduktor jenis ini disebut dengan medan listrik homogen.ɛ = ɛrɛ0∆𝑉12=∆𝐸𝑃12𝑞0′ɛ = ɛrɛ0∆𝑉12=𝑘𝑞0′𝑞(1𝑟2−1𝑟1)𝑞0′ɛ = ɛrɛ0∆𝑽𝟏𝟐=𝒌𝒒(𝟏𝒓𝟐−𝟏𝒓𝟏)𝑉=𝑘𝑞𝑟
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN24𝑽𝑫=𝑽𝑪=𝒌𝒒𝑹=𝟏𝟒𝝅𝜺𝟎𝒒𝑹𝑽𝑩=𝒌𝒒𝒓=𝟏𝟒𝝅𝜺𝟎𝒒𝒓Pada muatan positif q bekerja gaya listrik F = qEyang arahnya ke kanan. Untuk memindahkan muatan positif q dari A ke B, diperlukan gaya F’ yang sama besar melawan gaya F. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan q dari A ke B, yakni :𝑾𝑨𝑩=𝑭′𝒅dengan𝑭′=𝑭=𝒒𝑬𝑾𝑨𝑩=𝒒𝑬𝑫Maka, hubungan antara potensial listrik dan medan listrik, yakni sebagai berikut :𝑾𝑨𝑩=𝛥𝐸𝑃𝐴𝐵=𝑞𝛥𝑉𝐴𝐵=𝑞(𝑉𝐵−𝑉𝐴)𝛥𝐴𝐵=𝑞𝐸𝐷𝐸=𝛥𝑉𝐴𝐵𝑑Keterangan:ΔVAB= Beda potensial antara kedua keping (Volt)E= Kuat medan listrik homogen (Volt/m)d = Jarak antara kedua keping (m)b.P a d a K o n d u k t o r B o l a B e r o n g g a Muatan pada bola logam berongga tersebar pada permukaannya, sebab di dalam bola tidak ada muatan. Potensial listrik pada bola logam berongga bermuatan, yakni sebagai berikut :Gambar10. Dua keping sejajar yang terpisah pada jarak d diberi muatan sama yang berlawanan tanda oleh baterai dengan beda potensial Vr = dr = 0dBAV++++++------EF+qF’Gambar 11. Sebuah bola logam berongga dengan muatan q di permukaan dan jari-jari R.DCBRrqDi dalam dan di kulit bolaDi luar bola (r >R)
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN25Gambar 12. (a) Grafik kuat medan listrik Eterhadap jarak r(b) Grafik beda potensial Vterhadap jarak r.Sumber : bagikancontoh.blogspot.comContoh S oalSebuah bola dimuati + 4,00 x 10-6μC. Hitung :(a)potensial pada titik yang berjarak 0,200 m dari muatan (beri label titik a) dan titik yang berjarak 0,400 m dari muatan (beri label titik B)(b)Beda potensial antara a dan b(c)Usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan +1,6x10-19C (Proton) dari A ke BKunci Jawaban:Diketahui: K = 9 x 109 Nm2C-2Muatan sumber q = + 4,00 x 10-6CDijawab: (a)Potensial (mutlak) di hitung dengan menggunakan persamaan𝑟𝐴=0,200𝑚→𝑉𝐴=𝑘𝑞𝑟𝐴=(9×109𝑁𝑚2𝐶−2)(4×10−6𝐶)(0,200𝑚)2𝒓𝑨=𝟏,𝟖𝟎×𝟏𝟎𝟓𝑽𝑟𝐵=0,200𝑚→𝑉𝐵=𝑘𝑞𝑟𝐵=(9×109𝑁𝑚2𝐶−2)(4×10−6𝐶)(0,400𝑚)2𝒓𝑩=𝟎,𝟗𝟎𝟎×𝟏𝟎𝟓𝑽(b)Beda potensial antara A dan B, VABadalah𝑉𝐴𝐵=𝑉𝐵−𝑉𝐴=0,90×105−1,8×105=−𝟗𝟎𝟎×𝟏𝟎𝟒𝑽(c)Usaha oleh gaya konservatif medan listrik berkaitan dengan beda energi potensial listrik usaha untuk memindahkan muatan q0= 1,6 x 10-19C, 𝑊𝐴𝐵=−∆𝐸𝑃𝐴𝐵=−(𝐸𝑃𝐵−𝐸𝑃𝐴)=−(𝑞0𝑉𝐵−𝑞0𝑉𝐴)𝑊𝐴𝐵=−(1,6×10−19)(−9,00×104)=+𝟏,𝟒𝟒×𝟏𝟎−𝟏𝟒𝑱Wluar= -W konservatif= -WAB= -1,44 x 10-14J
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN26C.Rangkuman1.Hukum Gauss menjelaskan tentang jumlah garis-garis gaya listrik (fluks listrik) yang menembus suatu permukaan tertutup, sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup dibagi dengan pemitivitas udara ɛ0.2.Jumlah garis medan yang menembus keping dinyatakan dengan : 𝜙=𝐸𝐴cos𝜃=σ𝑞𝜀03.Energi potensial listrik dinyatakan dengan persamaan ∆𝐸𝑃12=𝐸𝑃2−𝐸𝑃1=𝑘𝑞0𝑞(1𝑟2−1𝑟1)4.Potensial listrik merupakan perubahan energi potensial per satuan muatan ketika sebuah muatan uji dipindahkan di antara dua titik.∆𝑽𝟏𝟐=𝒌𝒒(𝟏𝒓𝟐−𝟏𝒓𝟏)5.Potensial listrik adalah besaran skalar. Jika terdapat potensial listrik yang ditimbulkan oleh beberapa muatan sumber, maka resultan potensial listriknya dapat dirumuskan dengan persamaan berikut : Vtotal= ± V1± V2± V3± ..... ± Vn𝑉=𝑘𝑞1𝑟1±𝑘𝑞2𝑟2±𝑘𝑞3𝑟3±⋯±𝑘𝑞𝑛𝑟𝑛D.Latihan Soal1.Sebuah konduktor bola berongga diberi muatan -50 μC. Bola itu memiliki diameter 12 cm. Hitung kuat medan listrik pada jarak (a)3 cm dari pusat bola (b)6 cm dari pusat bola (c)3 cm dari pusat bola2.Sebuah bola dimuati + 4,00 x 10-6μC. Hitung:(a)potensial pada titik yang berjarak 0,200 m dari muatan (beri label titik a) dan titik yang berjarak 0,400 m dari muatan (beri label titik B)(b)Beda potensial antara a dan b(c)Usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan +1,6x10-19C (Proton) dari A ke B3.Empat buah muatan masing-masing 10 μC, 20 μC, -30 μC dan 40 μC ditempatkan pada titik sudut sebuah persegi panjang dengan Sisi 60 cm x 80 cm. Potensial listrik pada titik tengah persegi panjang tersebut adalah..Φ = EA cos θ = σ𝑞𝜀0O A B C6 cm
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN274.Dua pelat sejajar masing-masing bermuatan positif dan negatif. Medan listrik di antara kedua pelat adalah 500 Volt/meter. Jarak antara kedua pelat adalah 2 cm. Tentukan perubahan energi potensial proton ketika bergerak dari pelat bermuatan positif ke pelat bermuatan negatif!5.Sebuah bola konduktor berongga berjari-jari R cm pada kulitnya diberi muatan listrik. Jika besar potensial listrik pada jarak 1/4 R dari pusat bola konduktor adalah P1dan pada jarak 1/2 R adalah P2maka tentukan perbandingan hubungan P1dan P2!Pembahasan Latihan Soal1.Diketahui = muatan konduktor q = -50 μC =-50x10-6CDiameter = 12 cm Jari-jari r = ½ D = 6 cm = 6 x 10-2mk = 9 x 109Nm2C-2(a)titik A terletak di dalam bola, sehingga kuat medan listrik di A sama dengan 0 (EA=0)(b)titik B terletak pada kulit bola, maka sesuai dengan persamaanPABCDq4= 40μCq3 = -30μCq2 = 20μCq1 = 10μC80 cm60 cmr1r2r3r4
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN28𝐸𝐵=𝑘𝑞𝑟𝐵2=(9×109𝑁𝑚2𝐶−2)(−50×10−6𝐶)(6×10−2𝑚)2EB= -1,25 x 108N/mTanda negatif menyatakan bahwa arah kuat medan listrik adalah Radial ke dalam(c)titik c terletak diluar bola dan sesuai persamaan𝐸𝐶=𝑘𝑞𝑟𝐶2=(9×109𝑁𝑚2𝐶−2)(−50×10−6𝐶)(9×10−2𝑚)2EB= -5,6 x 107N/C2. Diketahui : K = 9 x 109 Nm2C-2Muatan sumber q = + 4,00 x 10-6CDijawab : (a)Potensial (mutlak) di hitung dengan menggunakan persamaan𝑟𝐴=0,200𝑚→𝑉𝐴=𝑘𝑞𝑟𝐴=(9×109𝑁𝑚2𝐶−2)(4×10−6𝐶)(0,200𝑚)2𝒓𝑨=𝟏,𝟖𝟎×𝟏𝟎𝟓𝑽𝑟𝐵=0,200𝑚→𝑉𝐵=𝑘𝑞𝑟𝐵=(9×109𝑁𝑚2𝐶−2)(4×10−6𝐶)(0,400𝑚)2𝒓𝑩=𝟎,𝟗𝟎𝟎×𝟏𝟎𝟓𝑽(b)Beda potensial antara A dan B, VABadalah𝑉𝐴𝐵=𝑉𝐵−𝑉𝐴=0,90×105−1,8×105=−𝟗𝟎𝟎×𝟏𝟎𝟒𝑽(c)Usaha oleh gaya konservatif medan listrik berkaitan dengan beda energi potensial listrik usaha untuk memindahkan muatan q0= 1,6 x 10-19C, 𝑊𝐴𝐵=−∆𝐸𝑃𝐴𝐵=−(𝐸𝑃𝐵−𝐸𝑃𝐴)=−(𝑞0𝑉𝐵−𝑞0𝑉𝐴)𝑊𝐴𝐵=−(1,6×10−19)(−9,00×104)=+𝟏,𝟒𝟒×𝟏𝟎−𝟏𝟒𝑱Wluar= -W konservatif= -WAB= -1,44 x 10-14J3. Pada gambar di atas, dengan menggunakan Tripel pythagoras akan diperoleh panjang AC = 100 cm sehingga r (r1 = r2 = r3 = r4) = AB = ½ AC = 50 cm = 5 x 10-1m. Maka, potensial listrik di titik P dapat dihitung dengan persamaan berikut : =𝑉𝑃=𝑘(𝑞1𝑟+𝑞2𝑟+𝑞3𝑟+𝑞4𝑟)=𝑘𝑟(𝑞1+𝑞2+𝑞3+𝑞4)𝑉𝑃=9×1095×101(10×10−6+20×10−6−30×10−6+40×10−6)𝑉𝑃=95×1010(40×10−6)=72×104=720𝑘𝑉4. Diketahui:(E) = 500 Volt/meter(s) = 2 cm = 0,02 metere= +1,60 x 10-19CoulombDitanya:(ΔEP)Jawab:Terlebih dahulu hitung beda potensial atauteganganlistrik:V = E sV = (500 Volt/meter)(0,02 meter)V = 10 VoltPerubahan energi potensial listrik:ΔEP = q VΔEP = (1,60 x 10-19C)(10 V)ΔEP = 16 x 10-19JouleΔEP = 1,6 x 10-18Joule
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN29Ketika berada di dekat pelat bermuatan positif, energi potensial listrik proton bernilai maksimum. Setelah tiba di dekat pelat bermuatan negatif, energi potensial listrik proton bernilai minimum. Jadi ketika bergerak dari pelat bermuatan positif ke pelat bermuatan negatif, energi potensial listrik proton berkurang.5. Potensial listrik di dalam bola konduktor besarnya sama di setiap titik. Karena P1 dan P2 berada di dalam bola konduktor maka besar potensial listrik di P1 sama dengan yang di P2. E.Penilaian DiriBagaimana Kemampuan Anda sekarang? Mari cek kemampuan diri Anda dengan mengisi tabel berikut!NoPertanyaanYa Tidak Keterangan1.Saya dapat menganalisis Hukum Gauss (fluks) dalam berbagai distribusi muatan 2.Saya dapat menganalisis energi potensial listrik3.Saya dapat menentukan resultan potensial listrik yang ditimbulkan oleh beberapa muatan sumber 4.Saya dapat membedakan potensial listrik pada bola konduktor dan memahami grafik V terhadap rJika semua jawaban “YA”, maka Anda dapat melanjutkan kegiatan belajar selanjutnya.Jika terdapat jawaban yang “TIDAK”, maka Anda bisa mengulang kembali materi yang masih belum dipahami.
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN30KEGIATAN PEMBELAJARAN 3KAPASITOR DAN PENERAPAN LISTRIK STATIS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARIA.Tujuan PembelajaranAnda telah mempelajari kegiatan belajar 1 dan 2, berikutnya pelajarilahkegiatan belajar 3. Diharapkan setelah mempelajari kegiatan belajar 3, Anda dapat menganalisis karateristik pada kapasitor, kapasitansinya, rangkaian kapasitor, menentukan energi yang tersimpan dalam kapasitor. serta memahami penerapan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari B.Uraian Materi1.Ka p a s i t o r Anda setiap hari tidak pernah lepas dengan segala macam alat-alat elektronika. Mulai dari berbagai macam gadget, TV, AC, dan lainnya. Pernahkah Anda bertanya bagaimana alat-alat tersebut dapat menyimpan energi sehingga bisa digunakan? Tahukah Anda bahwa di dalam alat-alat tersebut terdapat kapasitor?A p a I t u K a p a s i t o r ? Sebuah kapasitor terdiri atas dua keping konduktor bermuatan sama besar dan tak sejenis, yang ruang di antaranya diisi oleh dielektrik (penyekat), seperti kertas atau udara. Satuan Internasional dari kapasitansi (sebutan kemampuan kapasitor untukmenyimpan muatan listrik) adalah Farad (F). Kapasitor adalah tempat penyimpanan energi yang dapat menyimpan energi kurang dari 10 J. Kapasitor digunakan karena dapat dimuati dan melepas muatannya dengan sangat cepat. Beberapa aplikasi kapasitor, diantaranya adalah Blitz pada kamera 𝑪=𝒒𝑽G a m b a r 1 3. K a p a s i t o r p a d a c h a r g e r H PGambar 14. Kapasitor kertas, eektrolitdan variabel
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN31𝑉=𝐸𝑑=(𝑞𝜀0𝐴)𝑑𝑉=𝑞𝑑𝜀0𝐴2.K a p a s i t a s K a p a s i t o r K e p i n g S e j a j a rKapasitor keping sejajar dihubungkan dengan baterai, dimana baterai memberikan muatan +q pada keping pertama, dan muatan -q pada keping kedua.Untuk menghitung kapasitas kapasitor, maka tentukan kuat medan listrik dalam ruang antara dua k e p i n g.𝐸=𝜎𝜀0𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛𝜎=𝑞𝐴Dalam kapasitor dua keping sejajar, V = EdSetelah mendapatkan nilai V, maka secara sistematis, kapasitas kapasitor keping sejajar dapat dirumuskan dengan persamaan Jika terletak pada dielektik bukan udara, maka persamaannya yakni :Keterangan =ɛ0=Permitivitas udara = 8,85 x 10-12 (C2/Nm2)A=Luas tiap Keping (m2)C=Kapasitansi (C/V ataufarad)D=Jarak pisah antar keping (m)3.A n a l i s i s R a n g k a i a n K a p a s i t o r a.S u s u n a n S e r i K a p a s i t o r Sumber : https://www.tneutron.net/elektro/rangkaian-seri-dan-paralel-kapasitor/---+ +++ +++ ++---------Luas = Ad+q-qGambar 15. Kapasitor dua keping sejajar bermuatan sama dan tak sejenis, serta berjarak pisah d𝑪=𝒒𝑽𝑪=𝒒(𝒒𝒅𝜺𝟎𝑨)𝑪=𝜺𝟎𝑨𝒅𝑪=𝜺𝟎𝜺𝒓𝑨𝒅Gambar 16. Rangkaian seri kapasitor
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN32𝒒=(𝑪𝟏+𝑪𝟐)𝑽𝑽=𝒒(𝟏𝑪𝟏+𝟏𝑪𝟐)Muatan pada tiap kapasitor adalah sama dan kapasitas ekivalendapat dihitung dengan persamaan berikut.𝐶1=𝑞𝑉1⇔𝑉1=𝑞𝐶1𝐶2=𝑞𝑉2⇔𝑉2=𝑞𝐶2V = V1+ V2Pada susunan seri, muatan listrik yang mengalir melalui tiap kapasitor adalah sama (q = q1 = q2 = q3 = ...). Secara sistematis, Kapasitas Ekivalen, merupakan muatan kapasitor qdibagi dengan beda potensial V nya.𝐶𝑒𝑘=𝑞𝑉atau𝑉=𝑞(1𝐶𝑒𝑘)𝑞(1𝐶𝑒𝑘)=𝑞(1𝐶1+1𝐶2)b.S u s u n a n P a r a l e l K a p a s i t o r Gambar17. Kapasitoryang disusun parallel, https://www.tneutron.net/elektro/rangkaian-seri-dan-paralel kapasitor/Muatan total pada susunan paralel qkapasitor ekivalen adalah𝑞=𝐶×𝑉⇔𝑞=𝑞1+𝑞2=𝐶1𝑉+𝐶2𝑉𝐶𝑒𝑘𝑉=(𝐶1+𝐶2)𝑉;𝐶𝑒𝑘=𝐶1+𝐶2𝟏𝑪𝒆𝒌=𝟏𝑪𝟏+𝟏𝑪𝟐+𝟏𝑪𝟑+⋯
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN33Sejumlah partikel yang disusun paralel, maka Beda potensial tiap kapasitor dalam susunan paralel adalah sama, yaitu sama dengan beda potensial kapasitor ekivalennya. Tetapi, muatan tiap kapasitor umumnya tidak sama. 4.E n e r g i P o t e n s i a l K a p a s i t o rSebuah kapasitor yang bermuatan memiliki potensial yang tersimpan di dalamnya. Pada sebuah kapasitor dua keping sejajar yang tak bermuatan, beda potensialnya adalah nol, sehingga beda potensial rata-rata (V) selama proses pemindahan muatan (dari satu keping ke keping lainnya) ini adalah ⊽=0+𝑉2=0+𝑞𝐶2⇔⊽=𝑞2𝐶Maka, persamaan energi yang tersimpan dalam kapasitor (energi potensial) adalah Keterangan = W/Ep= Energi yang tersimpan dalam kapasitor (J)C = Kapasitas Kapasitor (Farad)Q=Muatan yang tersimpan dalam kapasitor (C)V=Beda potensial antara kaping kapasitor (V)C o n t o h S o a lDua kapasitor masing-masing 200F digabung secara pararel. Gabungan tersebut kemudian digabung secara seridengan kapasitor 100F; kemudian diisi dengan sumber VB. Setelah pengisian berhenti, ternyata VC2= 10 volt. Berapa (a) EC3dan (b) VB?Jawab : C = C1+ C2+ C3+ ........𝒒=𝑪𝑽𝑾=𝒒⊽𝑪=𝒒𝑽𝑾=𝟏𝟐×𝒒𝟐𝑪=𝟏𝟐𝒒𝑽=𝟏𝟐𝑪𝑽𝟐
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN34•Menghitung EC3:Karena C1dan C2terangkai secara parallel, maka VC1= VC2= VPQ; C1dan C2dapat diganti dengan satu kapasitor CP1.CP1 = C1+C2 = 200F + 200F = 400F. Rangkaian dapat diganti:qCP1= CP1VPQ= 4 x 10-4F x10 volt = 4 x 10-3coulomb.CP1dan C3terangkai seri, maka qCP1= qC3. = 4 x 10-3coulomb.𝑉𝐶3=𝑞𝐶3𝐶=4×10−3𝐶10−4𝐹=40𝑉𝑜𝑙𝑡𝐸𝐶3=12𝐶3𝑉32=12×10−4𝐹×(40)2•Menghitung VB:VB= VPR= VPQ+ VQR= (10 + 40) volt = 50 voltVB dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:CP1 yang terangkai seri dengan C3 dapat diganti dengan sebuah kapasitor CP.1𝐶𝑃=1𝐶𝑃1+1𝐶3=1400𝜇𝐹+1100𝜇𝐹=5400𝜇𝐹⟺𝐶𝑃=80𝑁qCp= qC3= CP1= 4 x 10-3C𝑉𝐵=𝑉𝐶𝑃=𝑄𝐶𝑃𝐶𝑃=4×10−38×10−5=4008=50𝑁5.Pe n e r a p a n Li s t r i k St a t i sBerikut ini adalah contoh penerapan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari. ▪D e b u y a n g M e n e m p e l P a d a L a y a r T e l e v i s i Dalam kasus ini, menempelnya debu pada layar TV anda terjadi karena debu tersebut ditarik secara listrik.Sebuah layar TV secara konstan ditembaki oleh elektron-elektron yang dihasilkan oleh bedil elektron, sehingga layar TV akan bermuatan negatif. Muatan negatif inilah yang akan mengindukksi partikel debu dalam udara yang ada di depan kaca TV, sehingga akhirnya debu mendapat gaya tarikan, dan dapat menempel pada layar TV anda.▪T e r j a d i n y a P e t i r Petir merupakan salah satu contoh dari fenomena listrik statis, karena terjadi sebab adanya pepindahan elektron. Petir hanya muncul dengan waktu yang singkat, ketika elektron bebas berhasil pindah tempat, maka petir akan hilang.Ketika langit kelebihan elektron, petir pun muncul mengarah ke daerah yang memiliki elektron yang le b i h s e d i k i t. Karena elektron di langit yang sudah terlalu menumpuk, petir pun akan secara cepat menyambar benda-benda tinggi yang ada di bumi.▪Printer LaserPrinter laser biasanya digunakan di sekolah atau di kantor –kantor. Printer laser bekerja menggunakan muatan listrik statis. Pada saat drum yang bermuatan positif berputar, laser bersinar melintasi permukaan yang tidak bermuatan. Laser selanjutnya menggambar pada kertas yang bermuatan negatif. Gambar 17. TV yang berdebu.Gambar 18. PetirGambar 19. Printer laser
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN35Setelah melewati drum yang berputar kertas akan melewati fuser.Pada bagian fuser ini kertas akan mengalami pemanasan, yang menyebabkan kertas terasa panas pada saat keluar dari printer. Printer laser banyak dipilih untuk mencetak karena lebih cepat, lebih akurat, dan lebih ekonomis.C.Rangkuman1.Kapasitor terdiri atas dua keping konduktor bermuatan sama besar dan tak sejenis, yang ruang di antaranya diisi oleh dielektrik (penyekat), seperti kertas atau udara. 2.Kapasitansi atau kapasitas adalah ukuran kemampuan atau daya tampung kapasitor dalam menyimpan muatan listrik untuk beda potensial yang diberikan. Dengan persamaan C = q/V3.Kapasitas kapasitor keping sejajar dapat dirumuskan dengan persamaan 𝑪=𝜺𝟎𝑨𝒅4.Kapasitor dapat dirangkai secara seri dan paralel. Pada susunan seri, muatan listrik yang mengalir melalui tiap kapasitor adalah sama (q = q1 = q2 = q3 = ...). Kapsitas total diraangkai seri adalah5.Kapasitas ekivalen dari susunan paralel sama dengan penjumlahan dari kapasitas seluruh kapasitor. Beda potensial tiap kapasitor dalam susunan paralel adalah sama, yaitu sama dengan beda potensial kapasitor ekivalennya.C = C1+ C2+ C3+ .........6.Energi yang tersimpan dalam kapasitor dapat dicari dengan persamaan 7.Penerapan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari diantaranya debu yang menempel pada TV, mesin fotokopi, printer laser, penangkal petir, dan lainnyaD.Penugasan Mandiri 𝟏𝑪𝒆𝒌=𝟏𝑪𝟏+𝟏𝑪𝟐+𝟏𝑪𝟑+⋯𝑾=𝟏𝟐×𝒒𝟐𝑪=𝟏𝟐𝒒𝑽=𝟏𝟐𝑪𝑽𝟐Untuk penugasan mandiri pada kegiatan belajar 3, cobalah untuk membuat presentasi bisa berupa PPT atau video belajar. Kembangkan kemampuan berpikir kalian untuk menganalisis penerapan kapasitor dalam kehidupan sehari-hari. Presentasi dibuat dengan bahasa yang jelas dan singkat maksimal 10 slide. Jika membuat video, durasi maksimal 5 menit. Cobalah untuk mengerjakan dengan sebaik-baiknya. Selalu SEMANGAT,
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN36E.Latihan SoalBerikutnya uji pemahaman Anda dengan menyelesaikan permsalahan pada latihan soal tentang kapasitor. Kerjakan di buku Anda dan cek jawaban dengan kunci jawaban dan pembahasan setelah Anda mencoba untuk menjawab latihan soal. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan lengkap dan tepat!1.Perhatikan rangkaian di bawah ini!Tentukan besarnya muatan pada kapasitor C5 !2.Pada gambar di samping bila VAB = 6 volt maka berapakah nilai energi listrik pada gambar!3.Perhatikan rangkaian kapasitas berikut.Tentukan Energi yang tersimpan dalam rangkaian listrik di atas!4.Sebuah kapasitor 200 mF yang mula-mula tidak bermuatan di aliri arus 10 mA lama 10 second. Maka berapakah beda potensialyang terjadi pada kapasitor!
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN37PembahasanLatihan Soal1.Untuk menentukan besar muatan di kapasitor C5maka harus di tentukan dengan mencari muatan total (Qtotal).Untuk menentukan muatan total di cari dahulu Ctotal yang merupakan rangkaian seri dari C1 Cp Di mana Cpmerupakan rangkaian pararel dari rangkaian seri (Cs1) antara C2 dan C3 yang di pararel dengan rangkaian seri (Cs2) antara C4 dan C5 sehingga di perolehCp= Cs1+ Cs2Cp = (11𝐶2+1𝐶3)+(11𝐶3+1𝐶5)Cp= 63+123=6Maka 1𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=1𝐶1+1𝐶𝑝𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=62=3𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑉=3(12)=36Q5= 𝐶𝑠2𝐶𝑝𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=46(36) = 242.Lihat rangkaian berikut!Seri dari 3F 6F adalahCs1=31+61Cs=36=2FPararel dari Csdan 2F adalahCp=Cs+2Cp=2+2=4FSeri antara Cp,4F, dan 1F adalah Ctotal1𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=Cp1+41+111𝐶𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=41+41+11Ctotal =64FMaka energi pada rangkaian adalahW=21CV2, W=21.64. (6)2=12 Joule3.Ingat energi total yang tersimpan pada kapasitor adalahW=21Ctotal V2Kapasitas total (Ctotal) merupakan rangkaian seri dari Cp1(pararel antara 3 kapasitor dengan masing-masing C=4 F) dan Cp2(pararel antara 2 kapasitor dengan masing-masing C=4 F dan C = 2F)SehinggaCtotal1=11Cp+21Cp
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN38Ctotal1=)444(1+++)42(1+Ctotal=4 FEnergi total yang tersimpanW=21CtotalV2W=21(4)(12)2=288 Joule4.Kapasitas kapasitor C = 200 mF = 0,2 F di aliri arus dengan l = 10 mA =0,01 A selama t = 10 second.Beda potensial yang terjadi adalah V = CQV = Cti.V = 02.0)10(01.0=0,5 VF.Penilaian DiriBagaimana Kemampuan Anda sekarang? Mari cek kemampuan diri Anda dengan mengisi tabel berikut!NoPertanyaanYa Tidak Keterangan1.Saya dapat menjelasakan pemanfaatan kapasitor dalam kehidupan sehari-hari 2.Saya dapat menganalisis rangkaian kapasitor secara seridan pararel3.Saya dapat menentukan kapasitas kapasitor pada berbagai jenis kapasitor4Saya dapat memahami penerapan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari Jika semua jawaban “YA”, maka Anda dapat melanjutkan untuk mengerjakan evaluasi. Jika terdapat jawaban yang “TIDAK”, maka Anda bisa mengulang kembali materi yang masih belum dipahami.
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN39EVALUASISetelah mempelajari seluruh kegiatan belajar, maka ujilah pemahaman Anda dengan menyelesaikan evaluasi materi listrik statis. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat1.Dua buah bola berongga masing-masing memiliki jari-jari r dan 2r, serta bermuatan qdan 2q. Pebandingan antara kuat medan listrik permukaan bola 2 dan bola 1 adalah...A.1 : 4B.2 : 1C.3 : 4D.3 : 2E.4 : 32.Dua buah keping dengan luas masing-masing 0,8 m2 terpisah sejauh 2,5 mm memiliki rapat muatan 17,7 nC/m2. Besar kuat medan listrikdiantara keping identik tersebut adalah ... A.0,5 kN/CB.2,0 kN/CC.4,5 kN/CD.6,0 kN/CE.10,0 kN/C3.Bola konduktor bermassa 2g digantung pada seutas tali ringan sepanjang 10 cm. bola dipengaruhi medan listrik sebesar √3×102𝑁𝐶seaah dengan dumbu x positif. Akibatnya, bola membentuk sudut 30odari kedudukan awalnya. Besar muatan pada bola tersebut adalah ... μC. (g=10m/s2) A.5mcB.203mCC.323mCD.403mCE.15 mC4.Dua buah muatan -2 mC dan 4mC terpisah pada jarak 15 cm satu sama lain. Suatu titik P berada di antara kedua muatan tersebut. dan berjarak 5 cm dari muatan -2mC. Potensial litstrik di titik P yaitu...A.0B.180 MVC.360 MVD.540 MVE.720 MV
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN405.Untuk memindahkan muatan positif 5mC dari titik yang potensialnya 12V ke suatu titik yang potensialnya 22V dibutuhkan usaha sebesar...A.0,005 JB.0,05 JC.0,5JD.5,0 JE.50,0 J6.Perhatikan gamba rangkaian berikut !Tiga buah kapasitor tersusun seperti pada gambar, besar energi yang tersimpan pada rangkaian tersebut jika diberi tanda potensial 12 Volt adalah ...A.5,94 x 10-4JB.4,94 x 10-4JC.3,94 x 10-4JD.2,94 x 10-4JE.1,94 x 10-4J7.Dua buah kapasitor identik mula-mula belum bermuatan akan dihubungkan dengan baterai 10V. Bila hanya satu saja yang dibutuhkan dengan baterai 10V tersebut, energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah E. Energi yang akan tersimpan bila kedua kapasitor tadi dihubungkan secara seri dengan baterai, adalah...A.¼ EB.½ EC.ED.2EE.4 E8.Dua buah muatan masing-masing bermuatan sejenis sebesar q memiliki gaya elektrostatis sebesar F jika muatan tersebut terpisah sejauh d. Jika salah satu muatan diganti menjadi 2q dan jarak pisah menjadi ½ d maka besar gaya elektrostatis kedua muatan menjadi....A.16 FB.8 FC.4 FD.½ FE.¼ F9.Sebuah bola konduktor berongga bermuatan Q berjari-jari R berada di udara. Nilai potensial listrik di dalam bola adalah ...A.lebih kecil dari potensial permukaanB.lebih kecil potensial di luar bola C.sama dengan di permukaan bolaD.sama dengan nolE.sama dengan di luar bola||||||6μF2μF4μFV
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN4110.Sebuah bola logam pejal yang mula mulau netral di ber muatan +Q. Pernyataan yang benar terkait dengan peristiwa tersebut adalah ...A.energi listrik bola tidak berubah.B.Timbul arus listrik di permukaan bola.C.Muatan listrik tersebar merata di seluruh bagian bolaD.Potensial listrik di dalam bola harus sama degan nol.E.Medan listrik di dalam bola harus sama dengan nol.11.Sebuah kapasitor 200 mF yang mula-mula tidak bermuatan di aliri arus 10 mA lama 10 second. Beda tegangan yang terjadi pada kapasitor adalah ...A.1000 mVB.500 mVC.250 mVD.50 mVE.25 mV12.Tiga buah kapasitor dengan kapasitansi masing-masing 1 mF,2 mF, dan 3 mF di rangkai secara seri dan di beri tegangan 1 volt pada ujung-ujungnya. (1). Masing-masing kapasitor memiliki muatan yang sama banyak(2). Kapasitor yang besarnya 1 mF menyimpan energi listrik terbesar.(3). Pada kapasitor 3 mF bekerja tegangan terkecil.(4). Ketiga kapasitor bersama-sama membentuk sebuah kapasitor ekifalen dengan muatan tersimpan sebesar 6/11 CManakah pernyataan berikut ini yang benar adalah ...A.(1), (2), (3)B.(1) dan (3)C.(2) dan (4)D.(4) sajaE.(1), (2), (3), dan (4)13.Empat buah muatan masing-masing q1 = -2 μC, q2 = 1 μC, q3 = -1 μC. terletak di sudut-sudut seuatu bujur sangkar berisi 0,2 m. bila di ketahui ε0 adalah permitivitas vacum maka potensial listrik di titik tengah bujur sangkar tersebut adalah ...A.5√24𝜋∈0𝜇𝑉B.−5√24𝜋∈0𝜇𝑉C.25√24𝜋∈0𝜇𝑉D.−√104𝜋∈0𝜇𝑉E.0 μV14.Dua bola identik bermuatan memiliki massa 3,0 x 10-2kg di gantung seperti pada gambar. Panjang L setiap tali adalah 0,15 m. Massa tali dan hambatan udara di abaikan. 10 m/s2maka besar muatan pada setiap bola adalah ...
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN42A. 4,4 x 10-6CB. 4,4 x 107 CC. 4,4 x 10-8 CD. 8,8 x10-7CE. 8,8 x 10-8C15.Kapasitor C1= 1μF,C22 μF,dan C3 3 μF di hubungkan paralel dan di beri tegangan V volt. Berikut pernyataan-pernyataan yang terkait :(1). Pada masing masing kapasitor akan bekerja tegangan yang sama.(2). Kapasitor C3menyimpan energi listrik paling banyak.(3). Kapasitor C1mempunyai muatan paling kecil.(4). Ketiga kapasitor mempunyaui harga kapasitansi ekifalen 6 μFPernyataan –pernyataan di atas yang tepat adalah ....A.(1), (2), (3)B.(1) dan (3)C.(2) dan (4)D.(4) sajaE.(1), (2), (3), dan (4)
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN43KUNCI JAWABAN EVALUASI1.B2.B3.B4.A5.B6.E7.B8.A9.C10.C11.B12.A13.B14.C15.E
Modul FisikaKelas XII KD 3.2@2020, Direktorat SMA, Direktorat Jenderal PAUD, DIKDAS dan DIKMEN44DAFTAR PUSTAKAKamajaya, K dan Purnama, W. 2014. Fisika untuk Kelas XII SMA. Bandung : GrafindoKangenan, M. 2016. Fisika untuk SMA Kelas XII. Jakarta: Penerbit Erlangga.Resnick, Halliday and Walker. 2009. Fundamental of physics 6thedition: John Wiley & Son.Giancoli, D.C. 2005. Physics. New York : Pretice Hall. Inc