Top Banner
POTENSIAL LISTRIK MINGGU KE-4
33

POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Dec 31, 2016

Download

Documents

duonghanh
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

POTENSIAL LISTRIK

MINGGU KE-4

Page 2: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Gravitasi: Gaya dan Usaha

Gaya gravitasi yang bekerja pada m oleh M:

2

Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi untukmemindahkan m dari A ke B:

INTEGRALLINTASAN

Page 3: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Usaha oleh Gaya Gravitasi

Usaha oleh gaya gravitasi untuk memindahkan m dari A ke B:

3

Page 4: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Usaha di Dekat Permukaan Bumi

G konstan:

Usaha oleh gaya gravitasi untuk memindahkan m dari A ke B:

4

Wg hanya bergantung pada titik awal dan akhir (Tidak pada lintasan yang ditempuh)

Gaya Konservatif

Page 5: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Energi Potensial (Joule)

5

• U0: konstan bergantung pada titik acuan• Hanya beda energi potensial ∆U yang memiliki arti fisis

Page 6: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Potensial Gravitasi (Joule/kilogram)

Definisikan beda potensial gravitasi:

6

Seperti

Page 7: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Move to Electrostatics

7

Move to Electrostatics

Page 8: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Gravitasi - Elektrostatik

8

Kedua gaya adalah konservatif, sehingga…

Page 9: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Potensial Listrik

Bila sebuah partikel bermuatan bergerak dalam sebuah medan

listrik, maka medan itu akan mengerahkan sebuah gaya yang

dapat melakukan kerja pada partikel tersebut.

Kerja tersebut selalu dapat dinyatakan dalam energi potensial

listrik yang besarnya bergantung pada kedudukan partikellistrik yang besarnya bergantung pada kedudukan partikel

bermuatan itu dalam medan listrik.

Dalam rangkaian, selisih potensial dari satu titik ke titik lain

dinamakan tegangan (voltage).

Page 10: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Usaha untuk memindahkan suatu muatan titik

Diberikan satu muatan q0 dalam medan E :

Sebuah partikel bermuatan positif

digerakan oleh sebuah gaya luar

dari A ke B dalam sebuah medandari A ke B dalam sebuah medan

listrik. Dalam perjalanannya

partikel tersebut akan dipengaruhi

oleh gaya listrik sebesar q0E

Page 11: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Untuk mempertahankan partikel

tersebut agar tidak dipercepat oleh

gaya q0E, maka sebuah pengaruh luar

harus memakai gaya Fa yang dipilih

tepat sama dengan –q0E yang akan

menyebabkan partikel bergeser sejauh

dl sepanjang jalan A ke B

Kerja yang dilakukan oleh pengaruh

gaya luar tersebut adalah Fa.dl

Page 12: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Energi Potensial Listrik

Energi potensial listrik tidak lain adalahusaha yang dilakukan oleh suatu gayaluar untuk memindahkan partikelbermuatan yang berada di sekitar medan listrik

Page 13: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Energi Potensial Listrik dengan Beberapa Muatan

Misalkan q0 bergerak disuatu medan listrik akibat beberapa

muatan titik q1,q2,q3 …. Dengan jarak r1,r2,r3... Dari q0.

Medan listrik total adalah jumlah vektor dari medan-medan yang

ditimbulkan oleh muatan-muatan individu, dan kerja total yang

dilakukan q0 adalah jumlah kontribusi dari muatan-muatandilakukan q0 adalah jumlah kontribusi dari muatan-muatan

individu itu

Page 14: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Selisih potensial listrik diantara dua titik A

dan B tersebut didefinisikan seabagai :

Potensial (V) adalah : Energi potensial tiap satuan muatan

Page 15: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Dengan memilih kedudukan A pada posisi tak

hingga, maka perbedaan potensial listrik dapat

dinyatakan :

Page 16: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Satuan Potensial Listrik

• Karena 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/C

• Karena diukur dalam volt maka beda potensial terkadang disebut

voltage atau tegangan.voltage 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/m

• Oleh karenanya maka Beda Potensial (V) = Medan Listrik (E) x Jarak

(L) � Satuan V = (V/m).(m)

Page 17: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Dua muatan titik positif sama

besarnya + 5 nC pada sumbu-x.

Satu di pusat dan yang lain pada x

= 8 cm seperti ditunjukkan pada

gambar. Tentukan potensial di

a. Titik P1 pada sumbu x di x=4 cm 6 cm

P2

10 cm

y, cm

Soal

a. Titik P1 pada sumbu x di x=4 cm

b. Titik P2 pada sumbu y di y = 6

cm.

6 cm

+ +

8 cm

P1

4 cm

10 cm

q1=5nC q2=5nC

x, cm

Page 18: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Solusi Soal

VV

m

CCNm

r

kq

r

kq

r

kqV

i i

i

2250

04,0

)105)(/109(2

9229

20

2

10

1

0

=

×××=+==−

∑(a).

VVVV

m

CCNm

m

CCNmV

r

kq

r

kq

r

kqV

i i

i

1200450749

10,0

)105)(/109(

06,0

)105)(/109( 92299229

20

2

10

1

0

=+=

××+××=

+==

−−

∑(b).

Page 19: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Potensil diantara dua plat berbentuk bola

Dua kulit konduksi konsentris berbentuk bola dipisahkan oleh ruanghampa; kulit yang sebelah dalam mempunyai muatan +Q dengan jari-jariluar ra, dan kulit yang sebelah luar bermuatan –Q dengan jari-jari dalamrb.

baab VVV −=

QQ

ra

rb

+Q

-Q

−=

−=

−=

ba

abab

baab

baab

rr

rrQV

rr

QV

r

Q

r

QV

0

0

00

4

11

4

44

πε

πε

πεπε

Page 20: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Potensil listrik pada konduktor silinder

Sebuah konduktor silinder panjang mempunyai jari-jari ra dan kerapatan

muatan linier +8. Silinder tersebut dikelilingi oleh sebuah kulit konduksi

silinder sesumbu dengan jari-jari rb dan kerapatan muatan linier –8.

Page 21: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Potensial pada Sumbu Cincin Bermuatan

∫∫ +==

22

ax

dqk

r

dqkV

∫ +=

+=

+

2222 ax

kQdq

ax

kV

axr

Page 22: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Menurunkan E dari V

22

Ex= Laju perubahan V dimana y dan z dijaga konstan

Page 23: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Jika kita lakukan untuk semua koordinat:

Menurunkan E dari V

23

Page 24: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Equipotential surfacePermukaan ekipotensial � tempat kedudukan titik-titik yang semuanyamempunyai potensial listrik yang sama

Page 25: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

BIDANG / GARIS EKIPOTENSIAL

Page 26: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Permukaan ekipotensial: potensial sama di semua titikGaris ekipotensial: garis yang menghubungkan titik titik yang mempunyai potensial sama

Garis ekipotensial selalu tegak lurus garis medan listrik, jadi selalu tegak lurus gaya yang dialami muatan dititik itu.

EdrdV =− /

Untuk daerah yang potensialnya sama, maka medan listrik E = 0

Muatan yang bergerak pada garis / bidang ekipotensial, tidak perlu kerja.

Page 27: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Contoh contoh bidang / garis ekipotensial

Di sekitar muatan titik

Di sekitar dipol

Page 28: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Di antara dua keping sejajar

Dalam logam:

Muatan terkumpul pada permukaan, medan listrik di dalam logam NOL.

Dalam logam: ruang ekipotensial

Page 29: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Contoh

Suatu muatan q1 = 2.0 µC diletakkan di titik asal koordinat dan

sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0, 3.0) m.

a) Hitung total potensial di titi P(4.0, 0)m karena pengaruh

kedua muatan tersebut

b) Jika sebuah muatan q3 = 3.0 µC dipindahkan dari tak hingga b) Jika sebuah muatan q3 = 3.0 µC dipindahkan dari tak hingga

ke titik P, tentukan perubahan energi potensial dari sistem 2

muatan dan q3.

Page 30: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

a)

Page 31: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

b)

Page 32: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Contoh 1 :

Potensial di suatu titik terhadap suatu partikel bermuatan 600 Volt dan kuat medannya 200 N/C.

Berapa jarak titik itu berada dari muatan tersebut.

Contoh 2 :

Tentukan usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan positif yang besarnya 10 Coulomb dari satu muatan positif yang besarnya 10 Coulomb dari satu titik yang potensialnya 10 Volt ke suatu titik lain

dengan potensial 60 Volt.

Page 33: POTENSIAL LISTRIK [Compatibility Mode]

Contoh 3 :

Di dalam sebuah tabung ruang hampa terdapat kutub katoda dan kutub anoda, elektron bergerak dari

katoda ke anoda. Beda potensial antara katoda dan anoda adalah 300 Volt, dan elektron bergerak tanpa kecepatan. Tentukan kecepatan elektron pada saat sampai di anoda. (massa elektron = 9,1 x 10-31 kg,

muatan elektron = 1,6 x 10-19 C)muatan elektron = 1,6 x 10 C)

Contoh 4 :

P dan Q adalah dua titik yang terletak dalam medan listrik dan jaraknya 0,1 m. Jika dibutuhkan usaha

500 Joule untuk memindahkan muatan 2 C dari P ke Q, berapakah beda potensial antara kedua titik itu?