Potensial Listrik dan Potensial Listrik dan Hukum GaussHukum Gauss
Potensial Listrik dan Potensial Listrik dan Hukum GaussHukum Gauss
By:By:
Muhammad NashiruddinMuhammad Nashiruddin
XII IPA 5XII IPA 5
Potensial ListrikPotensial Listrik
121212
11
rrqkqEPEPEPW o
Suatu muatan uji hanya dapat berpindah dari satu posisi ke posisi lain yang memiliki perbedaan potensial listrik sebagaimana benda jatuh dari tempat yang memiliki perbedaan ketinggian. Besaran yang menyatakan perbedaan potensial listrik adalah beda potensial. Beda potensial dari sebuah muatan uji qo yang dipindahkan ke jarak tak berhingga dengan usaha W adalah
oq
WV
PotensialPotensial ListrikListrik
Selisih potensial titik A dan B untuk mengukur kerjaYang dilakukan untuk memindahkan muatan uji q0 dari A
ke B dengan kecepatan konstan, maka
0
ABBB q
wVV
Usaha yang dilakukan untuk memindahkan sebuah muatan listrik dari A ke B adalah
cosW Fd qEd
Potensial listrik dari bentuk lain
1.Muatan Titik
Ar
kq
2. Kelompok Muatan Titik
nn
VVVVV ...21
3. Muatan Terdistribusi Kontinu
r
dqdVV
o4
1
Potensial pada Sumbu Cincin Bermuatan
2222
22
ax
kQdq
ax
kV
ax
dqk
r
dqkV
Sebuah bola dimuati +4,00 X 10-6 C. Hitung:1. Potensial pada titik yang berjarak 0,200 m dari muatan dan titik yang berjarak
0,4 m dari muatan.2. Beda Potensial antara A dan B3. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan +1,6 x 10-19 C (proton)
dari A ke B
JAWAB:
K = 9 X 109 dalam SI; muatan sumber q = +4,00 X 10-6 C.a. Potensial (mutlak) dihitung dengan menggunakan persamaan
rA = 0,200 m
BB r
kqV
Contoh Soal Mudah
400,0
109 9x
BB r
kqV • rB
569
10900,01000,4400,0
109xxx
x
b. Beda potensial antara A dan B, VAB adalah
VAB = VB – VA = 0,90 x 105 – 1,80 x 105 = -9,00 x 104
c. Usaha oleh gaya konservatif medan listrik berkaitan dengan beda energi
potensial listrik. Usaha untuk memindahkan muatan qo = 1,6 x 10-19
WAB = -EPAB = -(EPB – EPA), karena EP = qoV, maka
WAB = -(EPB – EPA) = -(qoVB – qoVA) = -qo(VB –VA)
= -(1,6 x 10-19) (-9,00 x 104) = +1,44 x 10-14
Usaha luar yang harus dilakukan untuk memindahkan muatan qo dari A ke B
adalah
Wluar = -Wkonservatif = -WAB = -1,44 x 10-14 J
Tanda negatif pada Wluar menyatakan bahwa untuk memindahkan muatan qo
tak perlu dilakukan usaha luar pada muatan qo, bahkan muatan qo-lah yang
melakukan usaha.
Hukum Gauss
"Jumlah garis-garis medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu dibagi dengan permitivitas udara"
Tiga hal tentang garis-garis medan listrik:
1. Garis-garis medan listrik tidak pernah berpotongan.
2. Garis-garis medan listrik selalu mengarah radial ke luar menjauhi muatan positif dan radial ke dalam mendekati muatan negatif.
3. Tempat dimana garis-garis medan listrik rapat menyatakan tempat yang medan listriknya yang kuat. Sedangkan tempat dimana garis-garis medan listrik renggang menyatakan tempat yang medan listriknya lemah.
Untuk memahami hukum Gauss kita harus mengetahui terlebih dahulutentang fluks listrik yaitu Fluks listrik yang menembus suatu permukaan
tertutup sama dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaantertutup itu dibagi dengan permitivitas udara
cosAE
Kuat Medan Listrik bagi Distribusi Muatan Kontinu
Kuat Medan listrik untuk konduktor dua keping sejajar
22 4
1
r
q
r
qkE
o
A
q
Kuat Medan Listrik untuk konduktor bola berongga
Di dalam bola (r < R) E = 0
Di kulit di luar bola ( r R) 22 4
1
r
q
r
qkE
o
Dengan r adalah jarak muatan titik dari pusat bola
ingat persamaan jangan dihapal tapi diingatingat persamaan jangan dihapal tapi diingat!!!!!!!!
cosneto
QEA
22 2
0
cos 44net e
Q QEA r E E k
r r
Bukti untuk kuat medan listrik:
22 2
0
cos 44net e
Q QEA r E E k
r r
Bukti untuk kuat medan listrik:
Contoh Soal
• Sebuah konduktor bola berongga di beri muatan -50 x 10-6 C. Bola itu memiliki diameter 12 cm. Hitung kuat medan listrik pada jarak :
a. 3 cm dari pusat bola.b. 6 cm dari pusat bola.c. 9 cm dari pusat bola.
Jawab:
Muatan konduktor q = -50 x 10-6 C.Diameter D = 12 cm.Jari-jari R = ½ D = 6 cm = 6 x 10-2 m
= k = 9 x 109 N m2 C-2O4
1
a. Titik A terletak di dalam bola, sehingga sesuai persamaan, kuat medan listrik di A sama dengan nol.
Jadi EA = 0.
b. Titik B terletak pada kulit bola, dan sesuai persamaan, , dengan rB = 6 cm = 6x 10-2 m
EB = -1,25 x 108 N/mTanda negatif menyatakan bahwa arah kuat medan listrik adalah radial ke dalam.
2B
B r
qkE
22
6229
)106(
)1050()109(
mx
CxCNmx
c. Titik C terletak di luar bola, dan sesuai persamaan,
dengan rC = 9 cm = 9 x 10-2 m
EC = -5,6 x 107 N/C
2C
Cr
qkE
22
6229
)109(
)1050()109(
mx
CxCNmx
Created by
Muhammad Nashiruddin
22
6229
)109(
)1050()109(
mx
CxCNmx
