Home >Documents >Pertemuan 4 Potensial Listrik New

Pertemuan 4 Potensial Listrik New

Date post:08-Jul-2018
Category:
View:224 times
Download:0 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    1/27

    Bab 3

    Potensial Listrik

    Abdillah, S.Si, MIT

     TEL 2303

     Jurusan Teknik ElektroFakultas Sains dan TeknologiUIN Suska Riau

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    2/27

    Tujuan

    Mahasiswa memahami:

    1. Energi Potensial Listrik

    2. Potensial Listrik

    3. Permukaan Ekuipotensial

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    3/27

    Gaya Konservati 

    Kerja yang dilakukan oleh gaya konservatif memilikisifat-sifat berikut:

    1.Dapat dinyatakan sebagai perbedaan antara nilaiawal dan nilai akhir dari energi potensial.

    2.ersifat reversibel !bisa bolak-balik".

    #.$idak tergantung pada lintasan benda tapi padatitik awal dan titik akhir lintasan.

    %.Ketika titik awal dan akhir sama& kerja total yangdihasilkan sama dengan nol.

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    4/27

    !ner"i Potensial

    'aya listrik yang disebabkan oleh sekumpulan muatanyang diam adalah "aya konservati . Kerja W  yangdilakukan oleh gaya listrik tersebut pada sebuah

    partikel bermuatan yang bergerak dalam medan listrikdapat dinyatakan oleh fungsi energi-potensial U .

    W a→ b = U a – U b = –!U b – U a" ( –∆U 

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    5/27

    !ner"i Potensial Listrik #adaMedan Listrik $o%o"en

    )ebuah medan listrik homogen yang mengarah ke bawahmenggerakkan sebuah gaya ke bawah dengan besar F  ( q0E  

    pada sebuah muatan uji positif q0. Kerja W  yang dilakukan

    oleh medan listrik homogen adalah hasil kali dari besarnyagaya dan komponen pergeseran d dalam arah gaya tersebut.

    W a→ b = Fd  = q0Ed 

    Kerja ini positif karena gaya tersebut bergerak dalam arah

    yang sama seperti pergeseran muatan uji. Kerja ini dapatdinyatakan dengan sebuah fungsi energi potensial U .

    U  ( q0Ey 

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    6/27

    !ner"i Potensial Listrik #adaMedan Listrik $o%o"en

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    7/27

    !ner"i Potensial Listrik #adaMedan Listrik $o%o"en

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    8/27

    !ner"i Potensial Listrik

    Muatan Titik*nergi potensial listrik untuk dua muatan titik q dan q0 

    yang terpisah sejauh r  adalah

    U = 1  qq0

      %π∈o r  

    *nergi potensial ini positif jika muatan q dan q0 

    mempunyai tanda yang sama& dan energi potensial ini

    negatif jika mempunyai tanda yang berlawanan.

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    9/27

    Perhatian

    *nergi potensial listrik selalu didefinisikan relatifterhadap suatu titik a+uan dimana U  ( ,.

    Dalam persamaan

      U  adalah , bila q dan q0 yang terpisah sejauh takberhingga dan r = ∞ 

    ika q dan q0 memiliki tanda yang sama& interaksinya

    adalah tolak menolak& kerja ini positif dan U  adalahpositif di setiap pemisahan yang berhingga.

    ika tandanya berbeda& maka interaksinya tarikmenarik dan U  adalah negatif.

    U = 1 qq0

      4π∈o r  

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    10/27

    !ner"i Potensial ListrikBebera#a Muatan Titik

    *nergi potensial listrik untuk sebuah muatan titik q0 

    dalam medan listrik dari sekumpulan muatan qi  

    diberikan oleh

      U = q0 q1 + q2 + q3 + . . . = q0 Σ  qi   %π∈o r r r %π∈o i   r i 

    dimana r i  adalah jarak dari qi  sampai q0 . ika q0 berada

    tak berhingga jauhnya dari semua muatan lainnya& makaU  ( ,.

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    11/27

    &ontoh Soal

    Sebuah siste% %uatan'%uatan titik.Dua muatan titik diletakkan pada sumbu &/1 ( -e di ( , dan /2 ( 0e di ( a. a" arilah

    kerja yang harus dilakukan oleh sebuah gayaluar untuk membawa sebuah muatan titik ketiga/# ( 0e dari tak berhingga ke ( 2a. b" arilah

    energi potensial total dari sistem ketiga muatanitu. 

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    12/27

    Penyelesaian

    a" Kerja yang harus dilakukan pada q# oleh gaya luar F luar  

    sama dengan selisih di antara dua kuantitas: energipotensial U  yang diasosiasikan dengan q# ketika berada

    di x  ( 2a dan energi potensial ketika berada di tak

    berhingga adalah nol& sehingga kerja yang harusdilakukan sama dengan U . arak antara muatan-muatanitu adalah r1# ( 2a dan r2# ( a& sehingga dari persamaan

    !2%-1,"&

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    13/27

    Penyelesaian

    ika q# dibawa dari tak berhingga sepanjang sumbu x  

    positi& maka q# itu ditarik oleh q1 tetapi ditolak se+ara lebih

    kuat oleh q2  maka kerja positif harus dilakukan untuk

    mendorong q# ke kedudukan di x ( 2a.

    b" *nergi potensial total dari kumpulan ketiga muatan itudiberikan oleh 3ersamaan !2%-11".

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    14/27

    Penyelesaian

    Karena U  4 ,& sistem itu mempunyai energi potensialyang lebih rendah daripada energi potensial yang akan

    dipunyainya seandainya ketiga muatan itu terpisahsejauh tak berhingga. )ebuah gaya luar harusmelakukan kerja negatif untuk membawa ketiga muatanitu dari tak berhingga untuk mengumpulkan keseluruhansusunan ini dan harus melakukan kerja positif untuk

    memindahkan ketiga muatan itu kembali tak berhingga.

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    15/27

    Potensial Listrik

    3otensial V  adalah energi potensial per satuan muatan. 3otensial yangditimbulkan oleh sebuah muatan titik tunggal q sejauh r  dari muatantsb adalah

      V = U = 1 q

      q0 %π o  r 

    3otensial yang ditimbulkan oleh sekumpulan muatan titik qi  adalah 

    V = U = 1 Σ  qi   q0 %π o  i   r i 

    3otensial yang ditimbulkan oleh sebuah distribusi muatan kontinuadalah 

    V = 1 ∫   dq  %π o  r 

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    16/27

    Selisih Potensial

    )elisih potensial di antara dua titik a dan b disebut jugapotensial dari a terhadap b& diberikan oleh integral garisdari E :

    V a - V b(∫ a

    b

     E. d l   = ∫ 

    a

    b

     E os φ  d l 

    3otensial dapat dihitung baik dengan +ara mengintegral-kannya terhadap muatan& atau mula-mula dengan men+ari* dan kemudian menggunakan persamaan ∫ ab E os φ  d l 

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    17/27

    Satuan

    Dua himpunan ekuivalen dari satuan untuk besarnyamedan listrik adalah volt per meter !V  5m" dan newton per+oulomb !65". )atu volt adalah satu joule per +oulomb

    !1 V ( 1 5".

    *lektron volt& yang disingkat e7& adalah energi yangbersesuaian dengan sebuah partikel dengan muatan yangsama dengan muatan elektron yang bergerak melalui

    selisih potensial sebesar satu volt. 8aktor konversinyaadalah 1 e7 ( 1&9,2 1,-1: .

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    18/27

    Strate"i Penyelesaian Soal

      Men"hitun" Potensial Listrik

    ika men+ari medan di titik tertentu& maka letakkantitik itu pada permukaan 'aussian

    ika distribusi muatan memiliki simetri silinder ataubola& pilihlah permukaan 'aussian itu berturut-turutsebagai sebuah silinder bersumbu atau sebuah bolayang konsentris

    ika medan listrik menyinggung sebuah permukaandi setiap titik& maka E ⊥( , dan integral padapermukaan itu adalah nol

    ika E  ( , di tiap-tiap titik pada sebuah permukaan&maka integral itu adalah nol

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    19/27

    &ontoh Soal

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    20/27

    Penyelesaian

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    21/27

    Penyelesaian

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    22/27

    Per%ukaan !kui#otensial

    )ebuah permukaan ekuipotensial adalah permukaanyang mempunyai nilai yang sama di tiap-tiap titik.

    Di sebuah titik dimana sebuah garis medan bersilangan

    dengan sebuah permukaan ekuipotensial& maka garismedan itu tegak lurus terhadap permukaanekuipotensial tersebut.

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    23/27

    Per%ukaan !kui#otensial

    ila semua muatan berada dalam keadaan diam&permukaan sebuah konduktor selalu merupakan sebuahpermukaan ekuipotensial& dan semua titik dalam

    material sebuah konduktor berada pada potensial yangsama.

    ila sebuah rongga di dalam sebuah konduktor tidakmengandung muatan& maka keseluruhan rongga ituadalah sebuah daerah ekuipotensial& dan tidak adamuatan permukaan di manapun pada permukaanrongga itu.

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    24/27

    Perhatian

    angan keliru dalam membedakan permukaanekuipotensial dengan permukaan 'aussian yangdijumpai dalam ab 2#.

    3ermukaan gaussian hanya mempunyai relevansibila kita menggunakan hukum 'auss& dan kitadapat memilih sebarang permukaan 'aussian yangnyaman untuk digunakan.

    Kita tidak bebas memilih permukaan ekuipotensialkarena bentuknya ditentukan oleh distribusimuatan.

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    25/27

    Gradien Potensial

    ika potensial itu diketahui sebagai fungsi dari koordinat &y dan ;& maka komponen-komponen dari medan listrik E  di setiap titik diberikan oleh

    Dalam bentuk vektor

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    26/27

    Tabun" Sinar'Katoda

    $abung sinar katoda menggunakan sebuah berkas sinarelektron yang di+iptakan oleh sehimpunan elektroda yangdinamakan meriam elektron. erkas sinar itu dibelokkan olehdua himpunan pelat pembelok& kemudian menumbuk sebuahlayar pijar !!l"oresent sreen" dan membentuk sebuahbayangan pada layar itu.

  • 8/19/2019 Pertemuan 4 Potensial Listrik New

    27/27

    Pekerjaan (u%ah

    Kerjakan soal latihan dan soal-soal bab 25

    tentang Potensial Listrik 

    Download materi handout Kapasitansi dan

    Dielektrika

    Baa bab 25 buku Young & Freedman mulai

    dari Pendahuluan hingga Pertan!aan Diskusi

Embed Size (px)
Recommended