Powerpoint Fisika SMP dan SMA bahan ajar hk gauss

BAHAN AJAR

FISIKA KELAS XII / 1

BURHANI, S.Pd

SMA TITIAN TERAS

MENU PILIHAN

STANDAR KOMPETENSI

KOMPETENSI DASAR

HUKUM GAUSS

POTENSIAL LISTRIK

&

ENERGI POTENSIAL LISTRIK

LKS

EVALUASI

SELESAI

STANDAR KOMPETENSI

2

Menerapkan konsep kelistrikan dan

KOMPETENSI DASAR

2.1

HUKUM GAUSS

Untuk memahami hukum Gauss

kita harus mengetahui terlebih

dahul tentang Fluks Listrik,





cos







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



_o

)

Menu

rut Ga

uss

ada hu

bunga

n

antara

fluks l

iktrik

denga

n mua

tan

listrik ?

Bagaimana pernyataan hukum

Gauss dalam bentuk

persamaan???

Cob

a k

lik t

ips

yan

g

dise

dia

Perhatikan fluks listrik di sekitar benda-benda bermuatan

listrik dengan besar muatan tertentu !

Persamaan Hukum Gauss

ingat persamaan jangan dihapal tapi diingat

cos

net

o

Q

EA





 

�



2

2 2

0

cos

4

4

net e

Q

Q

EA

r E

E

k

r

r

 



 

�



�





Beda Potensial dan Potensial

Listrik

• Gaya elektrostatik

bersifat konservatif

• Secara mekanik, usaha

adalah

A

B

E

ur

d

cos

W



Fd



cos

W



Fd





qEd

Usaha yang dilakukan untuk

memindahkan sebuah

Interaksi listrik statik bersifat

konservatif karena...

– Tidak ada disipasi energi

ketika partikel bermuatan

berpindah dalam medan

listrik.

– Potensial listrik merupakan

fungsi keadaan.

1 2 2 0 1 2 0

1

4

1

1

4

B A r r B A

q q

w

dr

D r

q q

D r

r





 

�

�



�



�

�

�

�

Energi Potensial medan listrik statik

• Usaha pada gaya konservatif sama

dengan

negatif

dari perubahan energi

potensial,



PE

PE

W

qEd



   

Persamaan ini hanya berlaku untuk medan listrik

serba sama /

homogen

, dan dari persamaan ini kita akan mengenal konsep

potensial listrik.

Potensial Listrik

• Beda potensial listrik antara dua titik

• Potensial listrik merupakan besaran skalar

dan disebut juga tegangan.

B A

PE

V V

V

q



Potensial Listrik Pada sebuah Titik

di Sekitar Muatan Listrik

e

q

V

k

r



Titik ukur

potensial listrik

Muatan

, q

r

Jarak titik terhadap

muatan, q

Amati perubahan besar potensial listrik di sekitar

muatan listrik positif dan arah kuat medan listrik !

Amati perubahan besar potensial listrik di sekitar

muatan listrik negatif dan arah kuat medan listrik !

Amati simulasi perubahan besar potensial listrik di sekitar

muatan listrik positif !

Analogi antara medan gravitasi dan medan

gravitasi listrik

Kesamaan teorema energi kinetik-potensial terhadap usaha

A

B

q d

A

B

m d

E

ur

g

ur

i i f f

KE



PE



KE



PE

Jika sebuah muatan diarahkan dari A, ia akan mengalami

percepatan dalam arah medan listrik, yaitu penguatan

LESSON PLAN

Nama : Burhani, S.Pd

Sekolah : SMA Titian Teras Mata Pelajaran : Fisika

Kompetensi 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 Statik Kelas / Semester : XII / 1

Sasaran Hasil Belajar : Siswa dapat memformulasikan persamaan-persamaan dalam listrik statik.

Waktu : 2 x 45 menit

Perangkat ICT/sumber yang digunakan : Hand-out, LKS, Buku fisika, komputer yang terkoneksi dengan internet dan

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.

Waktu Metode/Aktifitas guru Aktifitas Siswa Bahan/Peralatan/_Sumber

10 menit

20 menit

15 menit

30 menit

15 menit

Menjelaskan tujuan dan langkah kegiatan dan

membagikan hand-out kepada siswa

Presentasi

Diskusi secara berkelompok

Siswa di minta mengaktifkan notebook

Membagikan instrument penilaian kepada siswa secara manual.

Siswa dikelompokan dalam group (3-4 siswa)

Siswa mengamati presentasi

Siswa mendiskusikan tentang hukum Gauss, potensial dan energi potensial listrik

Siswa melakukan browsing dan mendownload informasi yang berhubungan dengan materi

Siswa mengerjakan Mempersiapkan notebook, LCD proyektor, presentasi Power Point, website

Buku catatan dan alat tulis

Buku catatan, buku reeferensi dan alat tulis

LKS, notebook

Metode Penilaian : Pertanyaan dan pemecahan soal

Soal 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 10

5

N/C menembus sebuah bidang permukaan seluas 1

mm

2

. Jika arah medan listrik membentuk sudut 60

o

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 = 9.10

9

Nm

2

/C

2

,

Lembar Kerja Siswa

Judul : Hukum Gauss

Mata Pelajaran : Fisika Kelas/Semester : XII/1

Waktu : 2 x 45 menit

Standar Kompetensi yang akan dicapai:

2. Menerapkan konsep kelistrikan dan kemagnetan dalam berbagai penyelesaian masalah dan produk teknologi

Petunjuk 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

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 sekolah

Alat dan Bahan

: Notebook, koneksi internet (wireless),

Langkah Kerja:

1.

Aktifkan notebook

2.

Aktifkan koneksi dengan internet

3.

Aktifkan situs search engine : www.google.com atau www.google.co.id

4.

Ketikan kata kunci materi seperti +electrostatic, +potensialenergy, atau

+gauss dan akhiri dengan mengetikkan filetype: swf atau filetype: ppt pada

tempat yang telah disediakan

Contoh: +electrostatic filetype: swf atau +electrostatic filetype: ppt

URL 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#estatic

1.

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 kelompok

Tindak lanjut

:

EVALUASI

(

Jodohkan

pernyataan sebelah kiri dengan persamaan sebelah kanan)

1. Persamaan hukum

Gauss tentang medan

listrik.

2. Persamaan perubahan

energi potensial.

3. Persamaan pontensial

mutlak.

4. Persamaan hubungan

kuat medan dan

potensial listrik

5. Persamaan kuat medan

listrik pada konduktor

keping sejajar.

r q k V 

a.

b.

c.

d.

e.

f.

g.

h.

2

r

q

k

Ep



d E V  0 cos   q A

E  

Example: motion of an electron

V

_ab

What is the speed of an electron accelerated from rest across a

potential difference of 100V? What is the speed of a proton

accelerated under the same conditions?

Given:

V=100 V

m

_e

= 9.11



10

-31

kg

m

_p

= 1.67



10

-27

kg

|e| = 1.60



10

-19

C

Find:

v

_e

=?

v

_p

=?

Observations:

1.

given potential energy

difference, one can find the

kinetic energy difference

2.

kinetic energy is related to

speed

i i f f

KE



PE



KE



PE

f i f

KE



KE



KE

 

PE q V

 

2

1

2

2

f f

q V

mv

q V

v

m



 

�



6 5

5.9 10

m

,

1.3 10

m

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

-Na

+

Na

+

?





Na Cl Na Na Na

e e e Cl Na

q q

q q

q

PE k

k

k

q

q

r

r

r









but :

q

_Cl

 

q

_Na

!





0

Na

e Na Na

q

PE k

q

q

r

Example : ionization energy of

the electron in a hydrogen atom

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





10

-11

m

. Find

the ionization energy of the atom, i.e. the energy required to remove

the electron from the atom.

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:

r = 5.292 x 10

-11

m

m

_e

= 9.11



10

-31

kg

m

_p

= 1.67



10

-27

kg

|e| = 1.60



10

-19

C

Find:

E=?

The ionization energy equals to the total energy of the

electron-proton system,

E PE KE





2

2 2

18

2.18 10 J -13.6 eV

2

2

e

e e

k e

e

m

e

E

k

k

r

mr

r



�

�

 



�

�

 

 

�

�

�

�

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, the

acceleration will be the centripetal acceleration:

c c

ma



F

2 2

,

2

e

e

v

PE

k

KE m

r

 



with

or

2 2 2

,

e

v

e

m

k

r



r

or

2 2

,

e

e

v

k

mr



Example of using Gauss’s Law

oh no! I’ve just forgotten Coulomb’s Law!

r

₂

Q

0



Q





Not to worry I remember Gauss’s Law

By symmetry

E

is



to surface

consider spherical surface

centred on charge

0

|

|



Q

A

E







0 2

4

|

|





r

Q

Example of using Gauss’s Law

What’s the field around a charged spherical

shell?

Q

0 out



Q





Again consider spherical

surface centred on

charged shell

2 0

4

1

|

|

r

Q

E





0



E

Outside

out



in



So as e.g. 1

Inside

0

in





TERIMA KASIH

SEMOGA PENGALAMAN DAN PENGETAHUAN

YANG TELAH ANDA PEROLEH DAPAT

BERMANFAAT DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI