Home >Documents >Potensial Listrik

Potensial Listrik

Date post:19-Apr-2017
Category:
View:951 times
Download:79 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • BAB 3 POTENSIAL LISTRIKPotensial listrik & beda potensialPotensial oleh sistem muatan titikEnergi potensial

  • 1. Potensial listrik & beda potensialGaya 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)

  • 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.

  • Beda potensial (5)

    Untuk perpindahan berhingga dari titik a ke titik b,perubahan potensial adalah

    (6)

    dV = V = perubahan fungsi VSatuan: Joule = Volt (V) = potensial listrik Coulomb = potensial

  • (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)

  • 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:..

  • vektor medan listrik

    Untuk suatu perpindahan sembarang. , perubahan potensial diberikan oleh pers (5)

  • Dengan integrasi dari titik x1 ke x2 diperoleh beda potensial:

  • Karena V = 0 pada x = 0, V(x1) = 0 pada x1 =0

    Maka potensial pada x2 relatif 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.

  • Dalam fisika atom dan nuklir, elektron dan proton dengan muatan sebesar e, yang bergerak melalui beda potensialbeberapa 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 -19 C V = 1,6 x10 -19 J..(9)

  • 2. Potensial oleh sistem muatan titikPotensial listrik oleh muatan titik q di pusat dapat dihitungdari medan listrika

    Jika muatan uji qo pada jarak r diberikan suatu Perpindahan, perubahan energi potensialnya, dan perubahan potensial listrik adalah:

    ..(10)

  • Dengan integrasi diperoleh:

    ..(11)

    Vo = konstanta integrasi

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

    .(12)

    Potensial + atau bergantung pada tanda muatan q.

  • Jika muatan uji qo dilepaskan dari suatu titik pada jarak r dari muatantitik q yang terletak pada pusat,muatan uji akan dipercepat keluardalam arah medan listrik.Kerja yang dilakukan oleh medanlistrik saat muatan uji bergerak dari r ke adalah:

    +qPr+Kerja ini adalah energi potensialElektrostatik sistem dua muatanPers (13)

  • Contoh soal 20-3 hal 79Berapakah potensial listrik pada jarak r = 0,529 x 10 -10 m dari proton (ini adalah jarak rata-rata proton dan elektron dalam atom hidrogen)?Berapakah energi potensial elektron dan proton pada pemisahan ini.

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

  • b. Muatan elektron adalah e = -1,6 x 10 -19 C 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 -19 C) (27,2 V) = -4,35 x 10-18 J

  • Contoh Soal:FISIKA, Seri Buku SchaumNo 25-2. Berapakah usaha diperlukan untuk membawa elektron dari kutub positif baterai 12 volt ke kutub negatifnya?

  • No 25-5Diketahui muatan 2 C; berapakah potensial mutlak paa jarak r = 10 cm dan r = 50 cm?Berapa usaha diperlukan untuk memindahkan muatan 0,05 C dari titik r = 50 cm ke titik pada r = 10 cm?

  • No 25-8Inti atom timah putih bermuatan +50e.Hitunglah otensial mutlak V pada jarak r = 10 -12 m dari inti itu.Kalau proton dilepas di titik ini, berapakah lajunya kalau sudah mencapai jarak 1 m dari inti?

  • Untuk menentukan potensial pada suatu titik oleh beberapa muatan titik, maka:

    ditentukan potensial pada titik tsb oleh tiap muatan secara pemisahan dan penjumlahan.

    E = E1 + E2 + = Ei

  • Sehingga

    dV = - E . dl = - E1 . dl - E2 . dl = dV1 + dV2 +

  • 3.Energi potensial elektrostatikMuatan titik q1 memiliki potensial pada jarak r12 :

    Kerja yang diperlukan untuk membawa muatan uji q2 darijarak sejauh takhingga ke jarak r12 adalah:

  • Untuk membawa muatan ketiga, kerja yang harus dilakukan adalah:

    Kerja ini disebut energi potensial elektrostatik.