ENERGI DAN POTENSIAL LISTRIK

ENERGI DAN POTENSIAL LISTRIKOleh : Luqman Assaffat, S.T., M.T.Energi & Potensial Listrik2E

Fq0FlUsaha atau energi yang diperlukan untuk melakukan perpindahan sejauh pertambahan jarak dl adalah dalam arah medan listrik adalah mengurangi besarnya potensial listrik, di mana :Usaha atau energi potensial listrik yang diperlukan untuk melakukan perpindahan sejauh pertambahan jarak dl dari titik a ke titik b adalah :Energi Potensial Listrik

Energi & Potensial Listrik3Energi Potensial ListrikContoh Soal 1 :Sebuah proton dengan massa 1,67.10-27 kg dan mempunyai muatan 1,6.10-19 C, diletakkan dalam medan listrik yang serba sama E = 5,0 i N/C dan diletakkan bebas. Setelah berjalan 4 cm, berapa kecepatan gerakkya ?

Jawab Soal

J

m/sBeda Potensial Listrik adalah ukuran kerja terhadap perpindahan suatu muatan dalam pengaruh medan listrik, dari suatu titik ke titik yang lain.

Beda Potensial Listrik

Sehingga beda potensial didefinisikan sebagai energi potensial listrik untuk menggerakkan suatu muatan per satuan muatan, di mana :Sehingga beda potensial dari dua buah titik b dan titik a dengan satuan Volt adalah :

Beda Potensial Listrik

Contoh Soal 2 :Sebuah proton dengan massa 1,67.10-27 kg dan mempunyai muatan 1,6.10-19 C, diletakkan dalam medan listrik yang serba sama E = 5,0 i N/C dan diletakkan bebas. Setelah berjalan 4 cm, berapa beda potensialnya ?

Jawab Soal

VBeda Potensial Listrik

Bila diuraikan formula beda potensial, di mana :Sehingga beda potensial dari dua buah titik b menuju titik a dengan satuan Volt adalah :

Potensial Listrik

Potensial listrik di titik a didefinisikan sebagai :Bila kuat medan merupakan besaran vektor, maka potensial listrik merupakan besaran skalar.Muatan positif akan menghasilkan potensial positif di sekitarnya, sedangkan muatan negatif akan menghasilkan potensial negatif.

+-rAqABrBq

Potensial Listrik

Potensial listrik yang disebabkan oleh lebih dari satu muatan listrik, adalah jumlah keseluruhan potensial listrik yang disebabkan oleh muatan di titik tersebut, sehingga :

Potensial Listrik

Contoh Soal 3 :Dua buah muatan titik positif sama besar +5 nC pada sumbu x. satu terleak di pusat dan yang lain pada x=8 cm. Tentukan potensial :a) di titik P1 pada x=4 cmb) di titik P2 pada y=6 cm

Jawab Soal

Va)

b)

VPotensial ListrikKarena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik per satuan muatan, maka satuan SI untuk beda potensial adalah joule per coulomb atau volt (V).1 V = 1 J/CKarena diukur dalam volt maka beda potensial terkadang disebut voltase atau tegangan.Jika diperhatikan dari persamaan beda potensial yang merupakan integral dari medan listrik E terhadap perubahan jarak dl, maka dimensi E dapat juga disebut:1 N/C = 1 V/mOleh karenanya maka Beda Potensial (V) = Medan Listrik (E) x Jarak (L) Satuan V = (V/m).(m)Potensial ListrikSecara Umum, Potensial Listrik yang disebabkan oleh distribusi muatan kontinu, adalah :Di mana dq dapat berupa :Distribusi muatan garisDistribus muatan bidangDistribusi muatan volume

Aplikasi Potensial ListrikPada Sumbu Sebuah Muatan Cincin

Aplikasi Potensial Listrik

Di dekat muatan bidang tak terhingga :

Di dekat muatan garis tak terhingga :

Aplikasi Potensial Listrik

Potensil Listrik Pada Kulit Bola Bermuatan

Jika jarak r lebih besar dari jari-jari bola R, maka :Aplikasi Potensial Listrik

Contoh Soal 4 :Sebebuah cincin berjari-jari 4 cm bermuatan seragam 8 nC. Sebuah partikel kecil bermassa 6.10-6 kg dan mempunyai muatan 5 nC, diletakkan pada x=3. Tentukanlah kecepatan muatan saat bergerak menjauhi cincin

Jawab Soal

V

m/sJ

Garis garis medan listrik mengarah pada potensial yang berkurang. Jika potensial diketahui, maka dapat digunakan untuk menghitung medan listrik.

Dari persamaa perubahan potensial, di mana :V Disebut Gradien potensial, di mana :

Maka medan listrik karena perubahan potensial terhadap jarak perpindahan adalah :Gradien Potensial Gradien Potensial

Karena jari jari bola adalah radial ke semua arah, maka vektor nya dapat berupa perubahan parsial dalam komponen x, y maupun z, sehingga :Perubahan potensial pada suatu Bola bermuatan merupakan fungsi dari jari jari bola tersebut maka :Gradien Potensial

Contoh Soal 5 :Carilah medan listrik di titik (2,3) dari suatu fungsi potensial :

Jawab Soal

V/mGradien Potensial Permukaan Ekipotensial adalah suatu daerah di mana terdapat titik - titik yang mempunyai nilai potensial samaPermukaan Ekipotensial memotong garis medan listrik secara tegak lurus.Permukaan konduktor bermuatan mempunyai potensial listrik yang seragamSuatu titik di dalam konduktor mempunyai potensial listrik sama dengan permukaannya

Garisgaris medan listrik berbentuk radial dan permukaan ekipotensial berbentuk bola.Gambar di samping memperlihatkan garis-garis medan listrik di luar suatu muatan titik. Permukaan Ekipotensial Secara umum dua konduktor yang dipisahkan dengan suatu jarak tidak akan berada pada potensial yang sama. Beda potensial antara konduktor tersebut tergantung pada betuk geometrinya, jarak dan muatan bersih masing-masing.Ketika dua konduktor tersebut disambung, muatan pada konduktor menyebar dengan sendirinya sehingga keseimbangan elektrostatik terbentuk dan medan listrik nol di dalam konduktor.Ketika disambung dua konduktor dianggap sebagai konduktor tunggal dengan permukaan ekipotensial tunggalPerpindahan muatan dari satu konduktor ke konduktor lain disebut sebagai PEMBAGIAN MUATANPembagian Muatan

Pembagian Muatan