Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik

Presentasi berjudul: "Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik"— Transcript presentasi:

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

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

3 Usaha & Energi

4 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

5 Usaha oleh gaya gravitasi
d m mg

6 Usaha oleh gaya gravitasi…
d m mg

7 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

8 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

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

10 Energi Potensial Listrik

11 Analogi Medan listrik & Gravitasi

12 Energi Potensial Listrik
+Q d +Q v

13 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

14 Potensial Listrik

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

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

17 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

18 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

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

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

21 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

22 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.

23 a)

24 b)

25

26 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 + + + + + + + + + + + + + + + +

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

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

29 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.

30 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

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

32 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?

33 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!

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

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

36 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

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

38 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.

39 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

40

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

42 End of Section...