YOU ARE DOWNLOADING DOCUMENT

Please tick the box to continue:

Transcript
Page 1: Potensial Listrik

BAB 3 POTENSIAL BAB 3 POTENSIAL LISTRIKLISTRIK

1.1. Potensial listrik & beda Potensial listrik & beda potensialpotensial

2.2. Potensial oleh sistem Potensial oleh sistem muatan titikmuatan titik

3.3. Energi potensial Energi potensial

Page 2: Potensial Listrik

1. Potensial listrik & beda 1. Potensial listrik & beda potensialpotensial

Gaya konservatif bekerja pada sebuah partikel yangGaya konservatif bekerja pada sebuah partikel yang mengalami perpindahan perubahan dalam fungsi mengalami perpindahan perubahan dalam fungsi

energienergi

potensial dU, didefinisikan sebagai: potensial dU, didefinisikan sebagai: (1)(1)

Gaya yang digunakan medan listrik E pada muatan Gaya yang digunakan medan listrik E pada muatan titik qtitik qoo

AdalahAdalah(2)(2)

F

ld

ld F- dU

EqF o

Page 3: Potensial Listrik

Muatan mengalami perpindahan dalam listrik ,Muatan mengalami perpindahan dalam listrik ,Maka perubahan energi potensial adalah:Maka perubahan energi potensial adalah:

(3)(3)

Jika muatan dipindahkan dari suatu titik awal a ke suatuJika muatan dipindahkan dari suatu titik awal a ke suatu titik akhir b, maka perubahan energi potensial elektrostatiktitik akhir b, maka perubahan energi potensial elektrostatik adalah:adalah:

(4)(4)

Perubahan energi potensial sebanding dengan muatan uji Perubahan energi potensial sebanding dengan muatan uji qo. qo.

Perubahan energi potensial per satuan muatan disebut beda Perubahan energi potensial per satuan muatan disebut beda potensial, dV.potensial, dV.

ld

ldE-qdU o

b

ao

b

a

ab

ld Eq- dU

dU

U UU

Page 4: Potensial Listrik

Beda potensialBeda potensial (5) (5)

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

(6)(6)

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

ld E-qdU dV

o

b

a

o

ab

ld E- V

qdU

V- VV

Page 5: Potensial Listrik

(7)(7)

Karena diukur dengan volt, beda potensial disebut Karena diukur dengan volt, beda potensial disebut juga: juga:

voltase (tegangan).voltase (tegangan).

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

dimensi dari medan listrik dikali jarak.dimensi dari medan listrik dikali jarak.

(8)(8)

CJ1 V 1

mV1

CN1

Page 6: Potensial Listrik

Contoh Soal:Contoh Soal:Medan listrik menunjuk pada arah x positif dan Medan listrik menunjuk pada arah x positif dan

mempunyaimempunyaibesar = 10 N Cbesar = 10 N C-1-1 = 10 Vm = 10 Vm-1-1. Tentukan potensial . Tentukan potensial

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

Jawab:……..Jawab:……..

Page 7: Potensial Listrik

vektor medan listrikvektor medan listrik

Untuk suatu perpindahan sembarang.Untuk suatu perpindahan sembarang. , , perubahan perubahan

potensial diberikan oleh pers (5) potensial diberikan oleh pers (5)

i mV10 i N 10 E C

ld

dx m

V 10 - dV

k dz jdy idx i mV 10 -

ld E - V d

ld E-q

dU dVo

Page 8: Potensial Listrik

Dengan integrasi dari titik xDengan integrasi dari titik x11 ke x ke x22 diperoleh beda diperoleh beda potensial: potensial:

x- x mV10

x-x mV 10-

dx mV10-

dV xV xV

21

1 2

x2

x1

x

x12

2

1

Page 9: Potensial Listrik

Karena V = 0 pada x = 0, Karena V = 0 pada x = 0, V(xV(x11) = 0 pada x) = 0 pada x11 =0 =0

Maka potensial pada xMaka potensial pada x22 relatif terhadap V = 0 pada x =0, relatif terhadap V = 0 pada x =0, diberikan oleh:diberikan oleh:

Pada titik sembarang x, potensial adalahPada titik sembarang x, potensial adalah

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

22

22

xmV10 - )(x V

x- 0 mV10 0- )(x V

xmV10 - x V

Page 10: Potensial Listrik

Dalam fisika atom dan nuklir, elektron dan proton Dalam fisika atom dan nuklir, elektron dan proton dengan dengan

muatan sebesar e, yang bergerak melalui beda muatan sebesar e, yang bergerak melalui beda potensialpotensial

beberapa ribu atau jutaan volt. beberapa ribu atau jutaan volt.

Dimensi energi:Dimensi energi:= muatan listrik kali potensial listrik= muatan listrik kali potensial listrik

Satuan energi:Satuan energi:=muatan elektron e kali volt=muatan elektron e kali volt= elektron volt (eV)= elektron volt (eV)

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

Page 11: Potensial Listrik

2. Potensial oleh sistem 2. Potensial oleh sistem muatan titikmuatan titik

Potensial listrik oleh muatan titik q di pusat dapat Potensial listrik oleh muatan titik q di pusat dapat dihitungdihitung

dari medan listrika dari medan listrika

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

, dan perubahan potensial listrik adalah:, dan perubahan potensial listrik adalah:

……..(10)..(10)

rrkq E 2

rdr ld

ld E qo- dU

dr rkq

rdr rrkq -

dl E - dV

2

2

Page 12: Potensial Listrik

Dengan integrasi diperoleh:Dengan integrasi diperoleh:

…………..(11)..(11)

Vo = konstanta integrasiVo = konstanta integrasi

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

……………….(12).(12)

Potensial + atau – bergantung pada tanda muatan q.Potensial + atau – bergantung pada tanda muatan q.

oV r

kq V

r pada 0 V r

kq V

Page 13: Potensial Listrik

Jika muatan uji qo dilepaskan dari Jika muatan uji qo dilepaskan dari suatu titik pada jarak r dari suatu titik pada jarak r dari

muatanmuatantitik q yang terletak pada pusat,titik q yang terletak pada pusat,muatan uji akan dipercepat keluarmuatan uji akan dipercepat keluardalam arah medan listrik.dalam arah medan listrik.Kerja yang dilakukan oleh medanKerja yang dilakukan oleh medanlistrik saat muatan uji bergerak listrik saat muatan uji bergerak dari r ke dari r ke adalah: adalah:

+q

P

r

+

rq qk

dr rkq q

dr E q

ld E q W

o

r2o

ro

ro

r

Vq

rq qk U

o

o

Kerja ini adalah energi potensialElektrostatik sistem dua muatan

Pers (13)

Page 14: Potensial Listrik

Contoh soal 20-3 hal 79Contoh soal 20-3 hal 79a.a. Berapakah potensial listrik pada jarak r = 0,529 x 10 Berapakah potensial listrik pada jarak r = 0,529 x 10 -10-10

m dari proton (ini adalah jarak rata-rata proton dan m dari proton (ini adalah jarak rata-rata proton dan elektron dalam atom hidrogen)?elektron dalam atom hidrogen)?

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

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

menunjukkan:menunjukkan:

V 27,2 JC 27,2 m 10 x 0,529

C1,6x10CNm 10 x 8,99 r

kq V

1-

10-

19-229

Page 15: Potensial Listrik

b. Muatan elektron adalah –e = -1,6 x 10 b. Muatan elektron adalah –e = -1,6 x 10 -19-19 C C Energi potensial elektron dan proton yang Energi potensial elektron dan proton yang

terpisah adalah…terpisah adalah…

U = qV U = qV = -e (22,7 V)= -e (22,7 V) = -27,2 eV= -27,2 eV

Dalam satuan SI, energi potensial adalah:Dalam satuan SI, energi potensial adalah:U = qV = - (1,6 x 10 U = qV = - (1,6 x 10 -19-19 C) (27,2 V) C) (27,2 V)

= -4,35 x 10= -4,35 x 10-18-18 J J

Page 16: Potensial Listrik

Contoh Soal:Contoh Soal:FISIKA, Seri Buku SchaumFISIKA, Seri Buku Schaum

No 25-2.No 25-2. Berapakah usaha diperlukan untuk Berapakah usaha diperlukan untuk

membawa elektron dari kutub positif membawa elektron dari kutub positif baterai 12 volt ke kutub negatifnya?baterai 12 volt ke kutub negatifnya?

Page 17: Potensial Listrik

No 25-5No 25-5(a)(a) Diketahui muatan 2 Diketahui muatan 2 C; berapakah C; berapakah

potensial mutlak paa jarak r = 10 potensial mutlak paa jarak r = 10 cm dan r = 50 cm?cm dan r = 50 cm?

(b)(b) Berapa usaha diperlukan untuk Berapa usaha diperlukan untuk memindahkan muatan 0,05 memindahkan muatan 0,05 C dari C dari titik r = 50 cm ke titik pada r = 10 titik r = 50 cm ke titik pada r = 10 cm?cm?

Page 18: Potensial Listrik

No 25-8No 25-8Inti atom timah putih bermuatan Inti atom timah putih bermuatan

+50e.+50e.(a)(a) Hitunglah otensial mutlak V pada Hitunglah otensial mutlak V pada

jarak r = 10 jarak r = 10 -12-12 m dari inti itu. m dari inti itu.(b)(b) Kalau proton dilepas di titik ini, Kalau proton dilepas di titik ini,

berapakah lajunya kalau sudah berapakah lajunya kalau sudah mencapai jarak 1 m dari inti?mencapai jarak 1 m dari inti?

Page 19: Potensial Listrik

Untuk menentukan potensial pada Untuk menentukan potensial pada suatu titik oleh beberapa muatan suatu titik oleh beberapa muatan titik, maka:titik, maka:ditentukan potensial pada titik tsb ditentukan potensial pada titik tsb oleh tiap muatan secara pemisahan oleh tiap muatan secara pemisahan dan penjumlahan.dan penjumlahan.

EE = = EE11 + + E E22 + … = + … = E Eii

Page 20: Potensial Listrik

SehinggaSehingga

dV = -dV = - E E . d . dll = - = - EE11 . d . dll - - EE22 . d . dll … … = dV= dV11 + dV + dV2 2 +… +…

Page 21: Potensial Listrik

3.Energi potensial 3.Energi potensial elektrostatikelektrostatik

Muatan titik qMuatan titik q11 memiliki potensial pada jarak r memiliki potensial pada jarak r1212 : :

Kerja yang diperlukan untuk membawa muatan uji Kerja yang diperlukan untuk membawa muatan uji qq22 dari dari

jarak sejauh takhingga ke jarak rjarak sejauh takhingga ke jarak r1212 adalah: adalah:

12

1

rkq V

12

21

22

rq kq

V q W

Page 22: Potensial Listrik

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

Kerja ini disebut energi potensial elektrostatik.Kerja ini disebut energi potensial elektrostatik.

23

32

13

31

12

21

rqkq

rq kq

rq kq W


Related Documents