POTENSIAL LISTRIK Energi Potensial ListrikJika sebuah muatan
dipindahkan dari satu titik awal ke titik akhir b, maka perubahan
energi potensial elektrostatiknya adalah :
Perubahan energi potensial per satuan muatan disebut beda
potensial dV.
Beda Potensial ListrikBeda Potensial Vb-Va adalah negative dari
kerja per satuan muatan yang dilakukan oleh medan listrik pada
muatan yang dilakukan oleh medan listrik pada muatan uji positif
jika muatan pindah dari titik a ke titik b.
Satuan Potensial Listrik Potensial Listrik adalah energi
potensial elektrostatik per satuan muatan, maka satuan SI untuk
beda potensial adalah joule per coulomb atau volt (V).
Karena diukur dalam volt maka beda potensial terkadang disebut
voltase atau tegangan.Jika diperhtaikan dari persamaan beda
potensial yang merupakan integral dari medan listrik E terhadap
perubahan jarak dl, maka dimensi E dapat dijuga disebut :
Potensial oleh Sistem Muatan TitikMenghitung potensial dapat
dilakukan dengan medan listrik
Potensial listrik menjadi :
Dengan mengintregasikan dV , maka :
Kerja pada Medan ListrikJika muatan uji q0 dileaskan dari titik
pada jarak r dari muatan q yang terletak pada pusat, muatan uji
akan dipercepat keluar dalam arah medan listrik.
Potensial Pada Cincin Bermuatan Potensial Pada Sumbu Cakram
Bermuatan
V di dalam dan di Luar Kulit Bola Bermuatan Sementara medan
listrik didalam bola adalah nol, sehingga potensial di dalam bola
harus konstan. Potensial di kulit bola yaitu :
Medan Listrik dan PotensialPerubahan potensial jika dilihat dari
medan listrik :
Medan listrik dapat dilihat sebagai :
KAPASITANSI, DIELEKTRIK, DAN ENERGI ELEKTROSTATIK
Kapasitor Keping Sejajar Kapasitansi (C) merupakan kemampuan
kapasitor menyimpan muatan akibat adanya beda potensial.Satuan
kapasitansi adalah farad.
Formulasi Kapasitansi Potensial listrik dari dua buah kepimg
logam yang terpisah jauh sejauh S akan memenuhi sehingga
kapasitansi menjadi
Kapasitor Silinder Kapasitor silinder terdiri atas suatu
konduktor silinder kecil atau kabel dengan jari-jari a dan suatu
lapisan konduktor berbentuk silinder konsentrik dengan jari-jari b
yang lebih besar dari a. contoh : kabel koaksialMedan listrik pada
selubung gauss akibat kabel bermuatan memenuhi :
Sehingga potensial listriknya Vb-Va =
Kapasitansi pada Kapasitor Silinder Potensial pada konduktor
terdalam yang membawa muatan positif lebih besar dibanding
potensial pada konduktor terluar, karena garis-garis medan listrik
keluar dari konduktor terdalam menuju konduktor terluar. Harga
perbedaan potensialnya yaitu :sehingga nilai kapasitansinya menjadi
Dielektrik Pengertian dielektrik diperoleh dari pemahaman bahwa
benda tambahan yang diberikan pada ruang antara kapasitor.Jika
material tertentu diletakkan diantara dua plat kapasitasitor maka
nilai kapasitansinya akan naik. Hadirnya dielektrik dapat
melemahkan medan listrik antara dua buah keping kapasitor.Jika
medan listrik awal antara keeping keeping suatu kapasitir tanpa
dielektrik adalah Eo, maka medan dalam dielektrik yaitu :
Permitivitas
Nilai kapasitansi dielektrik menjadi :
Densitias dan Konstanta DielektrikBesar medan pada dielektrik Eb
:
Energi Listrik pada Kapasitor Jika sebuah muatan dq dipindahkan
dari konduktor negative dengan potensial nol ke konduktor positif ,
maka :
Energi potensial yang tersimpan dalam kapasitor :
Densitas Energi Medan listrik pada kapasitor dengan dielektrik
:
Energi elektrostatik pada kapasitor
Kuantitas As adalah volume ruang diantara keping-keping
kapasitor berisi medan listrik. Energi per volume satuan ini
disebut densitas energi .
Review Energi Elektrostatik Bola Konduktor Potensial Listrik
Bola Konduktor :
Energi Potensial Bola Konduktor :
Medan listrik Bola Konduktor : Jika jari-jari kulit r dan
tebalnya dr , maka
Karena medan listrik nol untuk rR, maka integrasi potensial
dengan medan listrik untuk batas R hingga ~ :
Kombinasi Kapasitor :Untuk susunan parallel
Untuk susunan seri
Contoh soal :Potensial Listrik 1. Tentukan potensial listrik di
titik P pada gambar di bawah ini. Sisi bujur sangkar adalah d=1,3 m
dan masing-masing muatan adalah : Jawab :
2. Potensial listrik ditengah-tenah suatu cakram bermuatan
seragam dengan jari-jari 3,5 cm adalah 550 Va). Berapa muatan total
pada cakram ?b). Berapa potensial listrik pada titik yang jauhnya
dari pusat cakram adalah 17,5 cm ? jawab :
b) Contoh soal :Kapasitansi :1. Pelat-pelat sebuah kapasitor
pelat sejajar dalam ruang hampa terpisah sejauh 5 mm dan luasnya 2
m2. Sebuah selisih potensial 10 kV diaplikasikan sepanjang
kapasitor itu. Hitunglah a) kapasitansi b) muatan pada setiap pelat
c) medan listrik dalam ruang di antara pelat-pelat
itu.PenyelesaianDiketahui: d = 5 x 10-3 m, A = 2 m2 dan V = 10.000
VDitanya: C, Q dan E = ?Jawab: a) C = = 3,54 x 10-9 F b) Q = CVab =
(3,54 x 10-9 C/V)(1 x 10-4 V) = 3,54 x 10-5 C Muatan pada kapasitor
itu adalah +3,54 x 10-5 C dan -3,54 x 10-5 C.c) Besarnya medan
listrik adalah E = = = 2 x 106 N/C 2. Jika energi potensial 1 Joule
akan disimpan dalam sebuah volume 1 m3 dalam ruang hampa, berapakah
medan listrik yang diperlukan?PenyelesaianDiketahui: u = (1 J)/(1
m2)m = 1 J/m2 Ditanya: E = ?
JAWAB :u = 0 E2 E = = = 4,75 x 105 N/C = 4,75 x 105 V/m