Download makalah potensial listrik and more Schemes and Mind Maps Law in PDF only on Docsity!
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Setiap hari kita sering memanfaatkan adanya potensial listrik dalam sebuah perangkat kelistrikan contohnya radio, televisi dan bahkan komputer atau laptop. Kita juga sering menggunakan alat yang terdiri dari komponen bernama kapasitor. Namun kita sering tidak mau tahu tentang apa dan bagaimana alat yang kita gunakan bekerja, sehingga bila ada kerusakan atau kesalahan dalam menggunakan kita sering tidak sadar dan berakibat fatal bagi perangkat tersebut. Selain itu kita sering susah membedakan antara potensial listrik dengan medan listrik,tegangan listrik, hambatan listrik maupun kuat arus listrik. Namun bukan itu yang akan kami jelaskan dalam makalah kali ini, melainkan apa itu potensial listrik. B. Rumusan Masalah
- Apa itu potensial listrik?
- Bagaimana prinsip kerja potensial listrik? C. Tujuan Makalah
- Pembaca dapat memahami apa itu potensial listrik.
- Pembaca dapat memahami prinsip kerja potensial listrik
- Pembaca dapat memahami cara menghitung potensial listrik.
D. Batasan Masalah
- Pengertian potensial listrik.
- Prinsip kerja potensial listrik.
- Cara menghitung potensial listrik. BAB I A. Pengertian Potensial Listrik Potensial Listrik merupakan besarnya energi potensial listrik pada setiap satu satuan muatan. Potensial listrik juga merupakan besaran skalar yang berkaitan dengan kerja dan energi potensial pada medan listrik. Potensial Listrik dapat dirumuskan sebagai berikut: V = Ep q 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 voltase 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
2. Potensial Listrik Akibat beberapa muatan Apabila terdapat beberapa muatan listrik maka potensial listrik pada suatu titik merupakan jumlah aljabar potensialnya terhadap tiap-tiap muatan. Misalnya jika kita mempunyai tiga buah muatan yaitu q 1 , q 2 , q 3 , maka potensial listrik di titik yang berjarak r 1 , r 2 , r 3 dari ketiga muatan tersebut adalah : V = k q 1 r 1
- k q 2 r 2
- k q 3 r 3 โฆโฆโฆ..Potensial listrik akibat beberapa muatan. 3. Potensial Listrik Pada Dua Keping Sejajar Konduktor dua keping sejajar adalah dua keping logam sejajar yang dihubungkan dengan sebuah baterai sehingga kedua keping mendapatkan muatan yang sama tetapi berlawanan tanda. Bentuk keping sejajar seperti ini disebut kapasitor. Di antara dua keping akan dihasilkan medan listrik yang serba sama dengan arah dari keping positif ke keping negatif. Medan listrik yang serba sama seperti ini disebut medan listrik homogen. Pada muatan positif q bekerja gaya listrik F = qE yang arahnya ke kanan. Untuk memindahkan muatan positif q dari A ke B (ke kiri) kita harus melakukan gaya Fโ yang melawan gaya F, tetapi besar gaya Fโ sama dengan V r=d r= q Fโ Bd A F
Gambar : Dua keping sejajar yang terpisah pada jarak d diberi muatan yang sama dan berlawanan tanda oleh baterai dengan beda potensial V
qo F qo 2 dr 1 r 1 r 2 besar F (Fโ=F). Usaha luar yang dilakukan untuk memindahkan muatan q dari A ke B adalah: W (^) AB = F ' d dengan F ' = F = qE Usaha luar WAB haruslah sama dengan โ^ E^ PAB , W (^) AB = โ E PAB = q โ V (^) AB = q (^) ( V (^) B โ V (^) A ) dengan V (^) B โ V (^) A = โ V (^) AB ( tegangan baterai ) W (^) AB = q โ V (^) AB Karena q^ โ^ V^ AB = qEd maka โ V (^) AB = Ed atau E = โ V (^) AB d
4. Formulasi Energi Potensial Listrik Gambar disamping menunjukkan muatan uji qo yang mula-mula berada di titik 1, dengan jarak r 1 dari muatan sumber q, berpindah ke titik 2, dengan jarak r 2 dari muatan sumber q. Gaya Coulomb yang bekerja pada muatan uji qo dirumuskan oleh: F = k qo q r 2 Jika muatan qo dan q dipindahkan searah dengan arah gaya F yang bekerja pada qo dan searah dengan arah perpindahan dr. (^) +
definisikan EP 1 =0. Dengan menggunakan persamaan di atas kita peroleh definisi energi potensial sistem dua muatan ini. EP 2 โ EP 1 = k qo q ( 1 r (^) 2 โ 1 r 1 ) EP 2 โ 0 = k qo q ( 1 r 2 โ 1 โ ) EP 2 = k qo q r 2 Atau rumus energi potensial secara umum yaitu: EP = k qo q r Rumus energi potensial di atas mendefinisikan energi potensial dari sistem dua muatan q dan q 0 yang berjarak r sebagai usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan penguji q 0 dari titik tak berhingga ke titik yang berjarak r dari muatan q. Dalam bentuk integral rumus energi potensial dapat ditulis,
EP =โ q 0 โซ
โ r 2
E. ds karena โ EP =โโซ
1 2 F. ds Contoh Soal:
- Dua buah muatan q 1 =6ฮผC dan q 2 =8ฮผC berada pada titik A dan B yang berjarak 6 cm. Jika jaraknya dibuat menjadi 12 cm, hitunglah energi potensialnya terhadap kedudukan awalโฆ? Solusi:
Dik: q 1 =6ฮผC dan q 2 =8ฮผC r 1 =6cm dan r 2 =12cm Dit: Hitung perubahan energi potensial terhadap kedudukan awalโฆ.? โ EP 12 = EP 2 โ EP 1 = k q 1 q 2
1 rakhir โ 1
rawal )
โ EP 12 =( 9 x 10 9 ) ( 6 x 10 โ 6 ) ( 8 x 10 โ 6 )
1 12 x 10 โ 2 โ^ 1 8 x 10
โ EP 12 =(^432 x 10
1 12 โ 1
8 )^
x 10 2 =โ1,35 Joule Tanda negatif menyatakan bahwa energi potensialnya berkurang.
5. Energi Potensial Dari Beberapa Muatan Anggap ada tiga muatan yang diletakkan seperti pada gambar. Energi potensial merupakan besaran scalar, sehingga energi potensial dari sistem 3 muatan merupakan penjumlahan skalar dari energi potensial tiap dua muatan dalam sistem ini. Ep = k
q 1 q 2 r 12
q 1 q 3 r (^) 13
q 2 q 3
r 23 )
Awal Akhir q 1 =6ฮผC q 2 =8ฮผC q 2 =8ฮผC rawal= 6 cm Rakhir= 12 cm q 1 r 13 q 3 A C B q^2 r 12 r 23
yang menyentuhnya. Jika manusia menyentuh materi yang memiliki beda potensial tersebut maka manusia tersebut akan teraliri listrik pada tubuhnya (tersetrum). Besarnya efek dari aliran listrik tersebut tergantung dari besarnya perbedaan elektron yang terkumpul di suatu materi (beda potensial).
1. Beda Potensial Listrik Dalam Medan Uniform Pada gambar disamping menunjukkan titik A dan B dipengaruhi oleh medan listrik homogen. Dalam keadaan ini kita dapat menentukan berapa beda potensial kedua titik tersebut dengan menggunakan rumus V (^) B โ V (^) A = ( Ep ) B โ( E (^) p ) (^) A q 0
V B โ V A =โโซ
โ r (^) B
E. ds +โซ
โ r (^) A
E. ds =โโซ
r (^) A rB E. ds
V B โ V A =โโซ
r (^) A r (^) B E. dx cos 0 o
=โ E โซ
rA rB dx =โ E ( rB โ r (^) A ) atau โ V =โ Ed Catatan : Disini beda potensial โV didefinisikan sebagai selisih potensial akhir dengan potensial awal. Agar terjadi aliran muatan (arus listrik) dalam suatu rangkaian tertutup, maka haruslah ada beda potensial/beda tegangan di kedua ujung rangkaian. Beda E A d B ds rB rA Acuan
potensial listrik adalah energi tiap satu satuan muatan. Dua buah benda bermuatan listrik yang terletak berdekatan akan mengalami gaya listrik di antara keduanya. Suatu usaha diperlukan untuk memindahkan (atau menggeser) salah satu muatan dari posisinya semula. Karena usaha merupakan perubahan energi, maka besar usaha yang diperlukan sama dengan besar energi yang dikeluarkan. energi dari muatan listrik disebut energi potensial listrik. Beda potensial dari suatu muatan listrik di suatu titik di sekitar muatan tersebut dinyatakan sebagai potensial mutlak atau biasa disebut potensial listrik saja.
7. Prinsip kerja Potensial Listrik 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 qโ yang dipindahkan ke jarak tak berhingga dengan usaha W adalah Dimana V adalah potensial listrik dengan satuan volt (V). Beda potensial dari suatu muatan listrik di suatu titik di sekitar muatan tersebut dinyatakan sebagai potensial mutlak atau biasa disebut potensial listrik saja. Potensial listrik dari suatu muatan listrik q di suatu titik berjarak r dari muatan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut Dari persamaan di atas tampak bahwa potensial listrik dapat dinyatakan dalam bentuk kuat medan listrik, yaitu V = E r
DAFTAR PUSTAKA
Konsep dan Pengertian Arus dan Tegangan pada Rangkaian Listrik - Elang Sakti http://www.elangsakti.com/2013/03/konsep-dan-pengertian-arus-dan- tegangan.html fisikaunram08: Laporan Praktikum Fisdas II http://fisikaunram08.blogspot.com/2010/05/laporan-praktikum-fisdas-ii.html Tegangan dan Gaya Gerak Listrik | Fisikanesia http://fisikanesia.blogspot.com/2013/04/tegangan-dan-gaya-gerak-listrik.html
