potensial listrik -...
TRANSCRIPT
![Page 1: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/1.jpg)
POTENSIAL LISTRIK
MINGGU KE-4
![Page 2: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/2.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/3.jpg)
Usaha oleh Gaya Gravitasi
Usaha oleh gaya gravitasi untuk memindahkan m dari A ke B:
3
![Page 4: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/4.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/5.jpg)
Energi Potensial (Joule)
5
• U0: konstan bergantung pada titik acuan• Hanya beda energi potensial ∆U yang memiliki arti fisis
![Page 6: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/6.jpg)
Potensial Gravitasi (Joule/kilogram)
Definisikan beda potensial gravitasi:
6
Seperti
![Page 7: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/7.jpg)
Move to Electrostatics
7
Move to Electrostatics
![Page 8: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/8.jpg)
Gravitasi - Elektrostatik
8
Kedua gaya adalah konservatif, sehingga…
![Page 9: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/9.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/10.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/11.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/12.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/13.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/14.jpg)
Selisih potensial listrik diantara dua titik A
dan B tersebut didefinisikan seabagai :
Potensial (V) adalah : Energi potensial tiap satuan muatan
![Page 15: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/15.jpg)
Dengan memilih kedudukan A pada posisi tak
hingga, maka perbedaan potensial listrik dapat
dinyatakan :
![Page 16: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/16.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/17.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/18.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/19.jpg)
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 −=
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/20.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/21.jpg)
Potensial pada Sumbu Cincin Bermuatan
∫∫ +==
22
ax
dqk
r
dqkV
∫ +=
+=
+
2222 ax
kQdq
ax
kV
axr
![Page 22: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/22.jpg)
Menurunkan E dari V
22
Ex= Laju perubahan V dimana y dan z dijaga konstan
![Page 23: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/23.jpg)
Jika kita lakukan untuk semua koordinat:
Menurunkan E dari V
23
![Page 24: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/24.jpg)
Equipotential surfacePermukaan ekipotensial � tempat kedudukan titik-titik yang semuanyamempunyai potensial listrik yang sama
![Page 25: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/25.jpg)
BIDANG / GARIS EKIPOTENSIAL
![Page 26: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/26.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/27.jpg)
Contoh contoh bidang / garis ekipotensial
Di sekitar muatan titik
Di sekitar dipol
![Page 28: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/28.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/29.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/30.jpg)
a)
![Page 31: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/31.jpg)
b)
![Page 32: POTENSIAL LISTRIK - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/32.jpg)
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 - file.upi.edufile.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/197701102008011... · = 8 cm seperti ditunjukkan ... sebuah muatan q2 = -6.0 µC diletakkan pada (0,](https://reader031.vdocuments.pub/reader031/viewer/2022012307/5a926ae27f8b9a8b5d8bf633/html5/thumbnails/33.jpg)
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?