LISTRIK MAGNET ID10C.0500209

Dr. Togar P. Saragi, M.Si

JURUSAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PADJADJARAN BANDUNG

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet 1 2

ELEKTROSTATIK (LM1):Menerangkan fenomena fisis yang berkaitan dengan

interaksi antara muatan-muatan listrik statis atau distribusi muatan dalam sebuah ruang tertentu dengan

boundari statis.

MAGNETOSTATIK: (LM2)Menerangkan arus listrik statis dan interaksinya, misalnya: muatan-muatan listrik yang bergerak

dengan kecepatan konstan.

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet 1 33

Elektrostatik(Electricity)

Magnetostatik(magnetism)

James Clerck Maxwell (Classical ED):Elektrostatik+Magnetostatik dan Interaksinya yang disebabkan

oleh distribusi makroskopik muatan listrik dan arus. Makroskopik: charge and current distributions to be localised in

infinitesimally small volumes of space. Optics is a subfield of this super-theory

HENDRIK ANTOON LORENTZ:Teori elektrodinamik dengan skala mikroskopik

yang juga meletakkan dasar untuk teori relativitas khusus yang diformulasikan oleh ALBERT EINSTEIN

tahun 1905

Tahun 1930 PAUL ADRIEN MAURICE DIRAC:Kuantum Mekanika Relativistik Quantum ED (QED)

Teori (Electrodinamik+ weak interaction):electroweak theory

Modern theory of strong interactions:quantum chromodynamics (QCD)

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet 1 4

Evaluasi:UAS : 35 %, UTS : 35 %TUGAS : 15%, QUIZ : 15 %

Kehadiran 80% (Syarat mengikuti UAS)

Grade:80 100 = A, 68 79 = B, 56 -67 = C,

45 55 = D, 0 44 = E

Semester 3, Kelas B Jadwal Kuliah:

KAMIS, 08.00 10.30, R.D03JT0205

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet 1 5

SilabusRingkas(Pokok

Bahasan)

Materi(Sub Pokok Bahasan)

Rincian Materi(Masuk dalam SAP)

MK lainyang

memer-lukan

Review Analisa

Vektor dan Sistim

Koordinat

Analisa Vektor, identitas vektor, dl,

dS, dV sistim koordinat

Perumusan aljabar vektor, operator del, gradien, curl danlaplace, Integral garis, permukaan dan volum

Teorema Divergensi, Teorema Stokes Sistim koordinat kartesis, silinder, bola Transformasi sistim koordinat

Medan ListrikStatik

Hukum Coulumb, Medan listrik Statik,

Hukum Gauss

Penurunan rumus dan penerapan hukum Coulomb dan pernyataan vektor.

Perumusan medan listrik static E dan menghitung medan E oleh muatan listrik tunggal dan distribusi muatan diskret, serta distribusi muatan kontinu secara integral.

Perhitungan fluks garis gaya medan E dan merumuskan hukum Gauss.

PotensialListrik

Potensial listrik, Uraian Multipol,

Persamaan Laplace

Penerapan integral garis guna membuktikan sifat konservatif medan statik E.

Penurunan rumus medan potensial listrik static V, dan menyatakan medan listrik sebagai gradient medan potensial.

Perhitungan potensial listrik oleh berbagai distribusi muatan diskret dan kontinu.

Penurunan persamaan Laplace untuk potensial V, dan menerapkan metoda separasi variable untuk memecahkan persoalan syarat batas.

Pers. Poisson dan Metoda Bayangan

Penurunan persamaan Poisson untuk potensial V dalamruang distribusi muatan.

Penerapan metoda bayangan serta mengenal metoda fungsi Green.

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet 1 6

SilabusRingkas(Pokok

Bahasan)

Materi(Sub Pokok Bahasan)

Rincian Materi(Masuk dalam SAP)

MK lain yang

memerlukan

BahanDielektrik

Medan Polarisasi P,

Medan Pergeseran

Listrik D

Perbedaan bahan konduktor dan bahan dielektrik. Pengertian polarisasi muatan listrik statik, dipole

listrik mikroskopik, dan mendefenisikan medan polarisasi listrik P, kaitannya dengan rapat momen dipole listrik per volume.

Deskripsi hubungan medan P dengan rapat muatan permukaan dan volume.

Defenisi medan pergeseran listrik D dan merumuskan ulang hokum Gauss dalam D.

Deskripsi hubungan antaraa medan E, D, dan Pserta mencirikan tetapan susceptibilitas listrik dan koefisien dielektrik listrik dari bahan dielektrik.

Fisika MaterialKuantum MolekulOptik

Kapasistans, Rapat Energi Listrik Statik, dan Syarat

Batas

Perumusan besaran kapasitans listrik C, menghitung kapasitans listrik ekivalen rangkaian kapasitor, dan merumuskan rapat energi listrik statik.

Perumusan syarat batas medan E dan D pada batas dua bahan dielektrik berbeda.

Pustaka

1. J. R. Reitz, Foundations of Electromagnetic Theory, Addison-Wesley Publ., 1993

2. D. J. Griffith, Introduction to Electrodynamics, Prentice-Hall Inc.,1989.

3. J. D. Jackson, Classical Electrodynamic, John Wiley & Sons. Inc., 1991.

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet 1 7

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet 1 8

Uraian Standar Kompetensi, Kompetensi Dasar, Indikator dan Materi

Materi Pokok: (1) Medan Listrik Statik

Standar Kompetensi: Menerapkan analisa vektor untuk merumuskan hukum Coulomb, medan listrik, fluks garis gaya, dan menurunkan hukum Gauss

Kompetensi Dasar Indikator Materi

Memahami topik-topik relevan analisa vektor

Membedakan medan skalar dan vektor, serta menerapkan materikajian analisis vektor: operator grad, div, curl, integral garis,permukaan dan volume

Menerapkan teorema integral Stokes, Divergensi, danGreen

Analisis Vektor

Mendeskripsikan medan listrik E dan

hukum Gauss

Merumuskan dan menerapkan hukum Coulomb dalampernyataan vektor

Merumuskan medan listrik statik E dan menghitung medan Eoleh muatan listrik tunggal dan distribusi muatan diskrit, sertadistribusi muatan kontinu secara integral

Menghitung fluks garis gaya medan E dan merumuskan hukumGauss

Hukum Coulomb,

Medan Listrik Statik dan Hukum

Gauss

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet 1 9

Materi Pokok: (2) Potensial Listrik

Standar Kompetensi: Membuktikan sifat konservatif medan listrik statik E dan merumuskan medan potensial listrik statik V. Menghitung potensial listrik dan mengungkapkannya dalam pernyataan uraian multipol. Menurunkan persamaan Laplace dan Poisson untuk potensial listrik V. Memecahkan pers. Laplace untuk berbagai syarat batas dengan menggunakan metode separasi variable, dan persamaan Poisson dengan menggunakan metode bayangan dan fungsi Green.

Kompetensi Dasar Indikator Materi

Mendeskripsikan sifat konservatif

medan listrik statik dan merumuskan

potensial listrik diluar ruang

distribusi muatan

Menerapkan integral garis guna membuktikan sifat konservatifmedan statik E.

Merumuskan medan potensial listrik statik V, dan menyatakanmedan listrik sebagai gradien medan potensial

Menghitung potensial listrik oleh berbagai distribusi muatan diskritdan kontinu

Menurunkan persamaan Laplace untuk potensial V, danmenerapkan metode separasi variabel untuk memecahkanpersoalan syarat batas

Potensial Listrik, Uraian

Multipol, Persamaan

Laplace

Mendeskripsikan potensial listrik dalam ruangan

distribusi muatan

Menurunkan persamaan Poisson untuk potensial V dalam ruangdistribusi muatan

Menerapkan metode bayangan serta mengenal metode fungsiGreen

Persamaan Poisson dan

Metode Bayangan

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet 1 10

Materi Pokok: (3) Bahan Dielektrik

Standar Kompetensi: Mendefeniskan medan polarisasi listrik P dan memahami hubungannya dengan rapat dipol listrik mikroskopik dan rapat muatan listrik permukaan. Mendefenisikan medan pergeseran listrik D dan merumuskan ulang hukum Gauss dalam D. Mendeskripsikan hubungan antara E, P, dan D serta mencirikan besaran khas bahan dielektrik: susceptibilitas listrik dan konstanta dielektrik. Merumuskan besaran kapasitansi listrik C, menghitung kapasitansi listrik ekivalen rangkaian kapasitor, dan merumuskan rapat energi listrik statik.

Kompetensi Dasar Indikator Materi

Mendeskripsikan bahan dielektrik bersumber dari

dipol muatan listrik mikroskopik, dan

perumusan makroskopiknya

dalam medan polarisasi listrik P,

pergeseran listrik D

Membedakan bahan konduktor dan dielektrik Memahami polarisasi muatan listrik statik, dipol listrik mikroskopik

dan mendefinisikan medan polarisasi listrik P, kaitannya denganrapat momen dipol listrik per volume

Mendeskripsikan hubungan antara medan P dengan rapat muatanpermukaan dan volume

Mendefeniskan medan pergeseran listrik D dan merumuskan ulanghukum Gauss dalam D

Mendeskripsikan hubungan antara medan E, D dan P sertamencirikan konstanta susceptibilitas listrik dan koefisien dielektrikdari bahan dielektrik

Medan Polarisasi Listrik P, Medan

Pergeseran Listrik D

Merumuskan kapasitansi, rapat

energi medan listrik statik, dan syarat

batas untuk medan E dan D

Merumuskan besaran kapasitansi listrik C, menghitung kapasitansilistrik ekivalen rangkaian kapasitor, dan merumuskan rapat energilistrik statik

Merumuskan syarat batas medan E dan D pada batas 2 bahandielektrik berbeda

Kapasitans, Rapat Energi Listrik Statik, dan Syarat

Batas

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet 1 11

Mg Materi Sub Pokok Bahasan1

Analisa Vektor dan Sistim Koordinat

Medan skalar, medan vektor, Analisa vektor: operatorgrad, div, curl, laplace, integral: garis, permukaan danvolume, teorema integral stokes, divergensi dan Green

Sistim Koordinat kartesis, silinder dan bola. Penerapanoperator grad, div dan curl dan laplace dalam masing-masing sistim koordinat, dan transformasi koordinat.

2 Hukum Coulomb Konsep gaya listrik, Perumusan Hukum Coulomb dalamnotasi vektor

Prinsip superposisi

3

Medan Listrik

Hukum Coulomb (lanjutan), Perumusan medan listrik Menentukan medan listrik E oleh muatan diskrit tunggal

4 Prinsip superposisi (distribusi muatan diskrit) Menentukan medan listrik E oleh distribusi muatankontinu secara integral

5Medan Listrik(kont...) dan

Potensial Listrik

Fluks listrik Hukum Gauss dan Aplikasinya

6 Sifat konservatif medan listrik E Perumusan medan potensial listrik (skalar) Potensial listrik oleh distribusi muatan diskrit

7 Potensial Listrik (kont...)

Potensial listrik oleh distribusi muatan kontinu

Perumusan E sebagai gradien potensial E=-V danaplikasinya

Distribusi Pertemuan dan Materi Perkuliahan

Dr.Togar Saragi,Listrik Magnet 1 12

Mg Materi Sub Pokok Bahasan

8 UTS9 Persamaan

Laplace dan Persamaan

Poisson

Persamaan Laplace dalam koordinat kartesis, silinder dan bola Perumusan persamaan Laplace untuk potensial V

10 Penerapan metode separasi variabel untuk persoalan syarat batas Penurunan persamaan Poisson untuk potensial V dalam ruangdistribusi muatan

11 Metode Bayangan dan Bahan Dielektrik

Penerapan metode bayangan dalam menentukan V dan E, sertamengenal metode fungsi Green

Bahan konduktor dan bahan dielektrik

12Bahan Dielektrik

Polarisasi muatan listrik, dipol listrik mikroskopik dan medanpolarisasi P

Hukum Gauss untuk D Susceptibilitas listrik, konstanta dielektrik, medan E, D dan P

13 Bahan Dielektrik Perumusan kapasitansi listrik C bahan dielektrik, kapasitansiekivalen rangkaian listrik

14Bahan Dielektrik dan Bahan Listrik

Perumusan rapat energi listrik Perumusan syarat batas medan E dan D pada batas 2 bahandielektrik berbeda

15 Bahan listrik: Ferroelektrik dan Piezoelektrik

16 REVIEW

17 UAS