Potensial Listrik

Potensial listrik oleh muatan titik Bila kuat medan merupakan besaran vektor, maka potensial listrik merupakan besaran skalar. Muatan positif akan menghasilkan potensial positif di sekitarnya, sedangkan muatan negatif akan menghasilkan potensial negatif. + rA q A - rB B q

Sedangkan potensial listrik pada satu titik karena pengaruh beberapa muatan listrik merupakan jumlah aljabar dari masing2 muatan.

Energi Potensial Listrik Sebuah muatan uji q’ diletakkan di dekat muatan sumber q, maka energi potensial yang dimiliki oleh muatan uji q’ adalah + r q q’

Usaha untuk memindahkan muatan listrik Usaha yang diperlukan untuk memindahkan sebuah muatan uji q’ dari a ke b yang dipengaruhi oleh muatan sumber q adalah + ra q a b rb

Potensial Listrik Medan listrik dekat tongkat bermuatan dapat dijelaskan dengan : Vektor  medan listrik E Skalar  potensial listrik V Selisih potensial titik A dan B : mengukur kerja yang dilakukan untuk memindahkan muatan uji q0 dari A ke B dengan kecepatan konstan W +  VA < VB W -  VA > VB W nol  VA = VB

Titik A di jauh tak terhingga  VA =nol W tidak tergantung pada jalan yang ditempuh  skalar, titik awal dan titik akhir Permukaan ekipotensial  tempat kedudukan titik-titik yang semuanya mempunyai potensial listrik yang sama

Equipotential surface

Potensial dan Medan Listrik Ada gaya F yang mengimbangi gaya medan listrik sehingga kecepatan muatan konstan Kerja yang dilakukan oleh gaya F

Medan listrik tidak uniform Medan listrik mengerahkan gaya q0 E, gaya F mengimbanginya  Titik A berada di jauh tak terhingga

contoh Sebuah muatan uji q0 digerakkan tanpa percepatan dari A ke B melalui jalan yang diperlihatkan. Hitunglah perbedaan potensial diantara A dan B B ke C permukaan ekipotensial  kerja = nol

Potensial oleh muatan titik

Potensial oleh sekelompok muatan titik Menghitung potensial Vn yang disebabkan oleh setiap muatan lalu menjumlahkannya Muatan kontinyu :

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 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 Oleh karenanya maka Beda Potensial (V) = Medan Listrik (E) x Jarak (L)  Satuan V = (V/m).(m)

Soal Medan Listrik menunjuk pada arah x positif dan mempunyai besar konstan 10 N/C = 10V/m. Tentukan potensial sebagai fungsi x, anggap bahwa V=0 pada x=0. Jawab: Vektor medan listrik E=(10 N/C)i=(10 V/m)i, dan untuk perubahan panjang dl:

Dengan integrasi dari titik x1 ke x2 maka didapatkan beda potensial V(x2) – V(x1): Karena V=0 di x=0, maka V(x1)=0 untuk x1=0. Jadi potensial nol pada x = 0 dan berkurang 10 V/m dalam arah x.

Soal 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 b. Titik P2 pada sumbu y di y = 6 cm. 6 cm + 8 cm P1 P2 4 cm 10 cm q1=5nC q2=5nC y, cm x, cm

Solusi Soal (a). (b).

Potensial pada Sumbu Cincin Bermuatan

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 titik yang potensialnya 10 Volt ke suatu titik lain dengan potensial 60 Volt.

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)

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?