Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik FI-1201 Fisika Dasar IIA Kuliah-05 Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik PHYSI S

Cakupan materi Usaha dan energi Energi potensial listrik Garis-garis eki_potensial listrik Potensial dan Superposisi

Usaha & Energi

Usaha Anda melakukan usaha ketika mendorong benda ke atas Semakin tinggi bukit semakin banyak usaha yang anda lakukan: lintasan lebih panjang Semakin curam/terjal bukit semakin banyak usaha yang anda lakukan : gaya lebih besar The work W done on an object by an agent exerting a constant force is the product of the component of the force in the direction of the displacement and the magnitude of the displacement

Usaha oleh gaya gravitasi d m mg

Usaha oleh gaya gravitasi… d m mg

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha Gravitational Potential Energy Kinetic Energy Energy can be converted into other forms of energy When we do work on any object we transfer energy to it When an object does work it looses energy Energy cannot be created or destroyed Need to be careful about signs here. When we talk about work we could be talking about the work done by an object or the work done on an object

Quiz Seseorang mengangkat sebat kotak yang berat dengan massa m ke ketinggian vertikal h. Kemudian berpindah sejauh d, membawa kotak tersebut. Berapa usaha yang dilakukan? A) mghd B) mgh + mgd C) mgh D) mgd X) Don’t know

Konversi Energi Potensial Gravitasi ke Energi Kinetik m mg Kerja yg dilakukan pada benda h Using Work & Energy makes the problem much easier! v

Energi Potensial Listrik

Analogi Medan listrik & Gravitasi

Energi Potensial Listrik +Q d +Q v

Energi Potensial Listrik Kerja yang dilakukan (oleh medan listrik) pada partikel bermuatan adalah QEd Partikel memperoleh tambahan Energi kinetik (QEd) Oleh karena itu partikel harus telah kehilangan energi potensial sebesar U=-QEd

Potensial Listrik

Potensial Listrik Perubahan energi potensial adalah negatif kerja yang dilakukan oleh medan. E B 1V = 1J/C 1eV=1.6×10-19J A

Energi Potensial pada lintasan umum dalam medan non- homogen Bagi lintasan menjadi bagian2 kecil dimana E kira2 ~ konstan B E F A F||

Potensial Listrik & Energi Potensial vs Medan Listrik & Gaya Coulomb Electric Field is Coulomb Force divided by test charge Potential is Energy divided by test charge Energy is Potential multiplied by test charge Coulomb Force is thus Electric Field multiplied by charge If we know the potential field this allows us to calculate changes in potential energy for any charge introduced

Satuan Potensial (Tegangan) Listrik Satuan SI untuk potensial listrik Satuannya adalah J/C Dikenal sebagai Volts (V) Telah ditunjukkan Karenanya E juga memiliki satuan V/m

Beda Potensial dalam Medan Homogen C +Q d|| +Q +Q A B

Potensial Listrik dari muatan tunggal B + Jika V=0 pada rA=

Potensial Listrik dari muatan tunggal Ingat bahwa Dapat ditunjukkan bahwa E B jikaV = 0 pada rA= so Mirip dengan rumus potensial untuk medan listrik homogen + Potential energy Arbitrary shape Potential difference Arbitrary shape

Contoh soal Suatu muatan q1 = 2.0 C diletakkan di titik asal koordinat dan sebuah muatan q2 = -6.0 C diletakkan pada (0, 3.0) m. Hitung total potensial di titi P(4.0, 0)m karena pengaruh kedua muatan tersebut Jika sebuah muatan q3 = 3.0 C dipindahkan dari tak hingga ke titik P, tentukan perubahan energi potensial dari sistem 2 muatan dan q3.

a)

b)

Contoh: Tegangan dari suatu Bola What is the electric potential (voltage) between the surface of a sphere with radius 1m and a point 0.5 m from the surface if the sphere has a charge of +4mC? A B + + + + + + + + + + + + + + + +

Medan-Medan yang berbeda Medan serba-sama Muatan titik Jika lokasi awal (acuan) adalah tak hingga, maka

Potensial dari beberapa muatan Prinsip superposisi Total Potensial adalah jumlah seluruh potensial individual Potensial individual Total potensial adalah Dimana dapat dituliskan sebagai

Superposisi Potensial Listrik Dengan menggunakan titik acuan di tak hingga, kita dapat menghirung total tegangan/potensial dari banyak muatan Perhatikan bahwa kita menjumlah secara skalar, bukan vektor.

Contoh: Superposisi potensial Dari gambar disamping, tentukan tegangan di titik pusat koordinat. Asumsikan tegangan sama dengan 0 di titik tak hingga. +6 mC -3 mC +6 mC

Energi Potensial Energy dari 3 muatan Q2 Energy when we bring in Q2 Q1 Q3 Now bring in Q3 So finally we find

Muatan yang terdistribusi kontinu Jika muatan terdistribusi pada suatu obyek, maka Contoh. Sebuah elektron ditempatkan pada sumbu koordinat 5 m dari cincin bermuatan serba sama. Jari-jari cincin adalah 0.03 m dan memiliki muatan per satuan panjang 3 mC/m. Tentukan kecepatan elektron ketika melewati loop?

Contoh: Potensial oleh cincin bermuatan Sebuah elektron diletakkan pada jarak 5 m dari suatu sumbu cincin bermuatan yang terdistribusi secara homogen. Cincin memiliki jari-jari 0.03 m dan muatan persatuan panjang 3 mC/m. Tentukan laju elektron saat melewati loop cincin!

Contoh: Potensial oleh cincin bermuatan… Medan Ex dapat dihitung sebagai berikut Sehingga kecepatan elektron di sekitar x = 0 menjadi:

Medan listrik dari Potential listrik Laju perubahan tegangan/potensial berhubungan dengan medan listrik Untuk kasus 3 dimensi

Mencari Medan E dari potensial What is the electric field at (3m, 2m) for the following voltage function? Taking the appropriate derivatives gives an electric field of Evaluating that field at (3m, 2m) gives

Garis-Garis Eki-potensial (Equi-potential Lines)

Permukaan Eki-potensial Permukaan yang memiliki nilai potensial sama. Permukaan ekipotensial memotong garis medan E secara tegak lurus. Permukaan konduktor bermuatan memiliki potensial listrik yang sama Suatu titik dalam konduktor memiliki potensial sama dengan di permukaannya.

Equi-potential Lines  Field Like elevation, potential can be displayed as contours Equi-potential Lines  Field Like elevation potential requires a zero point, potential V=0 at r= Like slope & elevation we can obtain the Electric Field from the potential field A contour diagram The Electric Field is the slope of the Electric potential

FYI Dengan menggunakan MS Excell atau Maple kita dapat menvisualisasi medan listrik dan garis-garis ekipotensial.

End of Section...