pada arus listrik I dan jika diplot dalam gravik V terhadap I tidak lagi linier Yasmanrianto, 2004.
Gambar 2.12, Kurva linier hambatan Ohmik dan non-ohmik
2.5 Hukum Kirchoff I dan II
Hukum Kirchoff I jumlah aljabar arus I ke dalam setiap titik pertemuan adalah nol.
∑ � = 0 kaidah titik pertemuan, berlaku di setiap titik pertemuaan. Hukum Kirchoff II menyatakan jumlah aljabar dari perubahan potensial yang ditemukan
di dalam sebuah lintasan lengkap dari satu titik ke titik yang sama complete traversal dari rangkaian tersebut haruslah sama dengan nol. Yang menyatakan
bahwa hukum kekekalan tenaga untuk rangkaian listrik.
2.6 Medan Listrik
Medan listrik merupakan medan vektor, yang terdiri dari distribusi vektor, satu untuk setiap titik di wilayah sekitar objek bermuatan seperti batang yang
bermuatan. Pada prinsipnya, definisi medan listrik di beberapa titik dekat objek bermuatan: dengan menempatkan muatan positif q, yang disebut muatan tes, pada
titik. Kemudian mengukur gaya �⃗ elektrostatik yang bekerja pada muatan tes.
Akhirnya, definisi medan listrik di titik P yang disebabkan oleh muatan beban sebagai berikut,
��⃗ = �⃗
� 2.22
Universitas Sumatera Utara
Dengan demikian, besarnya medan listrik di titik P adalah ��⃗ =
�⃗ �
, dan arah adalah bahwa gaya yang bekerja pada muatan uji positif. memperlihatkan medan listrik
pada P dengan vektor di ujung titik P. Untuk menentukan medan listrik dalam beberapa wilayah, harus sama definisi di semua titik di wilayah tersebut.
Satuan medan listrik ialah newton per coulomb NC, walaupun menggunakan muatan tes positif untuk mendefinisikan medan listrik dari sebuah
benda bermuatan, bidang yang ada secara independen dari muatan uji. Medan pada titik P baik sebelum dan sesudah muatan uji. Dengan asumsi bahwa dalam
prosedur didefinisikan, adanya muatan uji tidak mempengaruhi distribusi muatan pada objek muatan, dan dengan demikian tidak mengubah defenisi medan listrik.
Untuk menguji peran medan listrik dalam interaksi antara benda yang bermuatan, ada dua prosedur:
1. Menghitung medan listrik yang dihasilkan oleh distribusi muatan dan,
2. Menghitung gaya yang diberikannya bidang tertentu pada muatan yang
ditempatkan di dalamnya. Dengan menentukan distribusi muatan dan muatan titik dan sepasang muatan titik dalam medan listrik. Agar dapat
memvisualisasikan medan listrik.
Universitas Sumatera Utara
2.7.1 Solenoida
Solenoida merupakan kawat yang panjang yang dililitkan di dalam sebuah helix bentuk meliuk seperti sebuah pegas yang terbungkus rapat dan yang mengankut
arusi.
Gambar 2.13, Sebuah penampang lintang vertikal melalui titik pusat dari membentang-keluar. Bagian belakang lima putaran yang ditampilkan, seperti
garis-garis medan magnet karena arus melalui solenoida. Setiap gilirannya menghasilkan garis medan magnet melingkar di sekitarnya. Di sekitar sumbu
solenoida, garis-garis medan menggabungkan ke dalam medan magnet yang diarahkan sepanjang sumbu. Garis-garis medan yang berdekatan menunjukkan
medan magnet yang kuat. Di luar solenoida garis- garis medan luas ruang, bidang ada sangat kecil.
Untuk titik P seperti gambar 2.14 maka medan yang ditimbulkan bagian atas lilitan solenoida yang ditandai
⊙ menunjukkan ke kiri yang cenderung menghilangkan medan yang ditimbulkan oleh bagian lilitan solenoida teersebut
yang di tandai dengan ⊗, yang mengarah ke kanan. Jika solenoida mendekati
konfigurasi sebuah lembar arus silinder arus yang panjang tak - hingga, maka
medan magnetik B di titik - titik luar mendekati nol. Gambar 3.4, memperlihatkan garis-garis B untuk sebuah solenoida yang
riel, yang sangat jauh dari keadaan ideal karena panjangnya tidaklah jauh lebih
Universitas Sumatera Utara
besar daripada diameternya. Jarak antara garis - garis B di dalam bidang inti
memperlihatkan bahwa medan luar jauh lebih kecil daripada medan dalam. Dengan menerapakan hukum amper,
∮ ��� = � � ke lintasan segi - empat
siku-siku abcd di dalam solenoida ideal dari gambar di bawah
Gambar 2.14, Sebuah penampang solenoida, yang terbuat dari lilitan segi - empat kuadratis yang berdekatan, ekivalen ke pada sebuah lembar arus silinder yang
panjangnya tak - hingga.
Dengan menuliskan integral ∮ ���, sebagai jumlah dari empat integral
untuk satu segmen: � ��� = � ���
� �
+ � ���
� �
+ � ���
� �
+ � ���
� �
Integral pertama pada ruas kanan Bh, di mana B adalah besar medan magnet di dalam solenoida dan h merupakan panjang sebarang lintasan dari a ke b.
Perhatikan bahwa lintasan ab, walaupun sejajar dengan sumbu solenoida, tidak perlu berimpit dengan sumbu tersebut.
Integral kedua dari integral ke empat adalah nol karena untuk setiap
elemen lintasan-lintasan B adalah tegak lurus pada lintasan. Hal ini membuat
∮ ��� sama dengan nol dan karena itu integral tersebut adalah nol. Integral ketiga, yang termasuk bagian segi - empat siku - siku yang terletak di luar solenoida,
adalah nol karena kita telah mengambil B sebesar nol untuk semua titik luar
sebuah solenoida ideal. Jika
∮ ��� untuk seluruh lintasan segi - empat siku - siku tersebut mempunyai nilai Bh. Arus netto i yang melewati luas yang dibatasi oleh lintasan
integrasi tidaklah sama seperti arus �
di dalam solenoida karena lintasan integrasi mencakup lebih daripada satu lilitan. Misalkan n adalah banyaknya
lilitan per satuan panjang, maka
Universitas Sumatera Utara
i = i nh
maka hukum amper menjadi �ℎ = �
� �ℎ
atau � = �
� � 2.23
Universitas Sumatera Utara
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1. Diagram Alir Penelitian
Adapun metode yang diinginkan dalam penelitian ini dapat di lihat pada diagram di bawah:
Rangkaian Tertutup Yang Terdiri Tegangan, Dua Buah Resistor Terhubung Seri
Medan Listrik E
Kawat Melingkar
Kerapatan Muatan Permukaan
Medan Magnet B
Aliran Energi
Universitas Sumatera Utara
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Rangkaian Listrik Sederhana – Dua - Dimensi
Konsep energi elektromagnetik yang mengalir dari suatu baterai masuk ke dalam resistor pada rangkaian listrik sederhana yang berpindah melalui ruang sekitarnya
yang terhubung kabel adalah berlawanan arah. Perhitungan medan vektor Poynting juga melibatkan proses komputasi bila diterapkan pada rangkaian listrik
tiga - dimensi. Namun secara dimensi geometri tiga - dimensi yang nyata belum teliti dengan jelas, pada kasus rangkaian ini terdiri dari sebuah poros panjang tak-
hingga, yang menjelaskan rangkaian dua-dimensi. Hal ini menunjukkan bahwa medan magnetik tidak terdapat di luar rangkaian, sehingga vektor Poynting tidak
ada juga. Oleh karena itu, pada geometri dua-dimensi total aliran energi dibatasi di dalam rangkaian. Gambar 4.1, menunjukkan bahwa rangkaian dua - dimensi,
yang terdiri dari baterai, resistor, dan kabel yang tak-hingga, luasnya tegak lurus terhadap bidang gambar. Tanda panah menunjukkan arah aliran energi
elektromagnetik, yang merupakan medan vektor Poynting. Aliran arus energi dari baterai menuju dua buah resistor, aliran seluruhnya terdapat di dalam ruang dari
poros persegi panjang. Namun, keadaanrangkaian tiga - dimensi secara kualitatif
berbeda dengan dua - dimensi, sebab pada bagian sebelumnya S tidak lagi terbatas
di dalam ruang yang terdefinisi oleh rangkaian. Penelitian medan listrik dan aliran energi dalam rangkaian ini di mana
penampang - lintang pada bidang dua - dimensi membentuk sebuah lingkaran. Gambar 4.2, menunjukkan garis-garis bidang ekipotensial pada rangkaian. Garis -
garis ini juga merupakan arah vektor Poynting S, namun garis - garis hanya di bagian dalam rangkaian, sebab S tidak terdapat di luar. Distribusi muatan dalam
kabel rangkaian dengan baterai yang terletak pada lapisan luar silinder dan resistor
yang terletak pada lapisan dalam silinder dan menunjukkan bahwa S itu tidak nol
hanya di dalam ruang antara dua buah silinder. Karena bentuk yang unik dari pada rangkaian, hasilnya tidak sesuai dengan rangkaian secara nyata. Maka rangkaian
Universitas Sumatera Utara
sebenarnya yang teliti dalam studi literatur ini menunjukkan bahwa vektor Poynting dibatasi terhadap ruang geometris dari rangkaian.
V
R1
R2
Gambar 4.1, Vektor Poynting rangkaian listrik sederhana dua – dimensi, yang terdiri dari satu sumber tegangan V
, dua buah resistor Ω identik dan terhubung seri. Pada daerah dekat sekitar komponen tegangan, resistor tampak adanya daya
serap yang menandakan adanya energi panas.
4.2. Rangkaian Listrik Sederhana – Tiga - Dimensi
