Home >Documents >Bab 3 Potensial Listrik

Bab 3 Potensial Listrik

Date post:15-Oct-2015
Category:
View:155 times
Download:4 times
Share this document with a friend
Description:
fisika
Transcript:
  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    1/22

    BAB 3 POTENSIAL LISTRIK

    1. Potensial listrik & beda potensial

    2. Potensial oleh sistem muatan titik3. Energi potensial

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    2/22

    1. Potensial listrik & beda potensial

    Gaya konservatif bekerja pada sebuah partikel yang

    mengalami perpindahan perubahan dalam fungsi energi

    potensial dU, didefinisikan sebagai:

    (1)

    Gaya yang digunakan medan listrik E pada muatan titik qo

    Adalah(2)

    F

    ld

    ldF-dU

    EqF o

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    3/22

    Muatan mengalami perpindahan dalam listrik ,

    Maka perubahan energi potensial adalah:(3)

    Jika muatan dipindahkan dari suatu titik awal a ke suatu

    titik akhir b, maka perubahan energi potensial elektrostatik

    adalah:

    (4)

    Perubahan energi potensial sebanding dengan muatan uji qo.

    Perubahan energi potensial per satuan muatan disebut beda

    potensial, dV.

    ld

    ldE-qdU o

    b

    a

    o

    b

    a

    ab

    ldEq-dU

    dU

    UUU

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    4/22

    Beda potensial (5)

    Untuk perpindahan berhingga dari titik a ke titik b,

    perubahan potensial adalah

    (6)

    dV = V = perubahan fungsi V Satuan: Joule = Volt (V)

    = potensial listrik Coulomb

    = potensial

    ldE-q

    dUdV

    o

    b

    a

    o

    ab

    ldE-V

    q

    dU

    V-VV

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    5/22

    (7)

    Karena diukur dengan volt, beda potensial disebut juga:

    voltase (tegangan).

    Dari pers (5) dan (6), dimensi potensial juga merupakan

    dimensi dari medan listrik dikali jarak.

    (8)

    C

    J1V1

    m

    V1

    C

    N1

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    6/22

    Contoh Soal:

    Medan listrik menunjuk pada arah x positif dan mempunyaibesar = 10 N C-1= 10 Vm-1. Tentukan potensial sebagai

    fungsi x, anggap bahwa V = 0 pada x =0.

    Jawab:..

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    7/22

    vektor medan listrik

    Untuk suatu perpindahan sembarang. , perubahan

    potensial diberikan oleh pers (5)

    im

    V10iN10E C

    ld

    dx

    mV10-dV

    kdzjdyidxim

    V10-

    ldE-Vd

    ldE-q

    dUdVo

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    8/22

    Dengan integrasi dari titik x1ke x2diperoleh beda

    potensial:

    x-xm

    V10

    x-xmV10-

    dxm

    V10-

    dVxVxV

    21

    12

    x2

    x1

    x

    x

    12

    2

    1

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    9/22

    Karena V = 0 pada x = 0,

    V(x1) = 0 pada x1=0

    Maka potensial pada x2relatif terhadap V = 0 pada x =0,

    diberikan oleh:

    Pada titik sembarang x, potensial adalah

    Jadi potensial nol pada x = o dan berkurang 10 V/m dalam

    arah x.

    2222

    xm

    V10-)(xV

    x-0

    m

    V100-)(xV

    xm

    V10-xV

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    10/22

    Dalam fisika atom dan nuklir, elektron dan proton dengan

    muatan sebesar e, yang bergerak melalui beda potensial

    beberapa ribu atau jutaan volt.

    Dimensi energi:

    = muatan listrik kali potensial listrik

    Satuan energi:

    =muatan elektron e kali volt

    = elektron volt (eV)

    1 eV = 1,6 x10 -19C V = 1,6 x10 -19J ..(9)

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    11/22

    2. Potensial oleh sistem muatan titik

    Potensial listrik oleh muatan titik q di pusat dapat dihitung

    dari medan listrika

    Jika muatan uji qo pada jarak r diberikan suatuPerpindahan , perubahan energi potensialnya

    , dan perubahan potensial listrik adalah:

    ..(10)

    rr

    kqE

    2

    rdrld

    ldEqo-dU

    dr

    r

    kq

    rdrrr

    kq-

    dlE-dV

    2

    2

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    12/22

    Dengan integrasi diperoleh:

    ..(11)

    Vo = konstanta integrasi

    Potensial oleh muatan titik dengan V = 0 pada r = adalah

    .(12)

    Potensial + ataubergantung pada tanda muatan q.

    oVrkqV

    rpada0Vr

    kqV

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    13/22

    Jika muatan uji qo dilepaskan dari

    suatu titik pada jarak r dari muatan

    titik q yang terletak pada pusat,

    muatan uji akan dipercepat keluardalam arah medan listrik.

    Kerja yang dilakukan oleh medan

    listrik saat muatan uji bergerak

    dari r ke adalah:

    +

    q

    P

    r

    +

    r

    qqk

    drr

    kqq

    drEq

    ldEqW

    o

    r

    2o

    ro

    r

    o

    r

    Vq

    r

    qqkU

    o

    o

    Kerja ini adalah energi potensial

    Elektrostatik sistem dua muatan

    Pers (13)

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    14/22

    Contoh soal 20-3 hal 79

    a. Berapakah potensial listrik pada jarak r = 0,529 x 10 -10m dari proton (iniadalah jarak rata-rata proton dan elektron dalam atom hidrogen)?

    b. Berapakah energi potensial elektron dan proton pada pemisahan ini.

    Jawab:a. Muatan proton adalah q = 1,6 x 10 -19C. Pers 12 menunjukkan:

    V27,2JC27,2

    m10x0,529C1,6x10CNm10x8,99

    rkqV

    1-

    10-

    19-229

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    15/22

    b. Muatan elektron adalahe = -1,6 x 10 -19C

    Energi potensial elektron dan proton yang terpisah adalah

    U = qV

    = -e (22,7 V)

    = -27,2 eV

    Dalam satuan SI, energi potensial adalah:

    U = qV = - (1,6 x 10 -19C) (27,2 V)

    = -4,35 x 10-18J

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    16/22

    Contoh Soal:

    FISIKA, Seri Buku Schaum

    No 25-2.

    Berapakah usaha diperlukan untuk membawaelektron dari kutub positif baterai 12 volt kekutub negatifnya?

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    17/22

    No 25-5

    (a) Diketahui muatan 2 C; berapakah potensialmutlak paa jarak r = 10 cm dan r = 50 cm?

    (b) Berapa usaha diperlukan untuk memindahkan

    muatan 0,05 C dari titik r = 50 cm ke titikpada r = 10 cm?

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    18/22

    No 25-8

    Inti atom timah putih bermuatan +50e.

    (a) Hitunglah otensial mutlak V pada jarak r = 10-

    12m dari inti itu.

    (b) Kalau proton dilepas di titik ini, berapakah

    lajunya kalau sudah mencapai jarak 1 m dariinti?

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    19/22

    Untuk menentukan potensial pada suatu titikoleh beberapa muatan titik, maka:

    ditentukan potensial pada titik tsb oleh tiapmuatan secara pemisahan dan penjumlahan.

    E= E1+E2+ =

    Ei

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    20/22

    Sehingga

    dV = -E. dl= - E1. dl- E2. dl

    = dV1+ dV2 +

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    21/22

    3.Energi potensial elektrostatik

    Muatan titik q1memiliki potensial pada jarak r12:

    Kerja yang diperlukan untuk membawa muatan uji q2dari

    jarak sejauh takhingga ke jarak r12adalah:

    12

    1

    r

    kqV

    12

    21

    22

    r

    qkq

    VqW

  • 5/26/2018 Bab 3 Potensial Listrik

    22/22

    Untuk membawa muatan ketiga, kerja yang harus dilakukan adalah:

    Kerja ini disebut energi potensial elektrostatik.

    23

    32

    13

    31

    12

    21

    r

    qkq

    r

    qkq

    r

    qkq

    W

Embed Size (px)
Recommended