POTENSIAL LISTRIK

5.      Potensial Listrik dan Energi Potensial Listrik

Pada kelas XI telah dipelajari usaha untuk memindahkan suatu benda dari tempatnya. Usaha yang dilakukan bergantung pada perubahan energi potensial ataupun perubahan energi potensial. Usaha tersebut berlaku pula pada muatan listrik. Jika kita ingin memindahkan sebuah muatan listrik maka kita memerlukan usaha. Usaha ini sama besarnya dengan perubahan energi potensial. Besarnya energi potensial listrik sangatlah bergantung pada jarak perpindahan dan besarnya muatan listrik tersebut. Perhatikanlah gambar di bawah ini untuk lebih memahami tentang potensial listrik dan energi potensial listrik.

Jadi persamaan energi potensial suatu muatan pada sembarang titik dapat dituliskan sebagai berikut: 

Satu besaran fisika lagi yang harus diketahui yang berkaitan dengan energi potensial listrik adalah potensial listrik. Besarnya potensial listrik adalah energi potensial listrik dibagi dengan muatan positif. Persamaan potensial listrikdapat dituliskan sebagai berikut:

Contoh soal potensial listrik:

Sebuah usaha diperlukan untuk memindahkan sebuah muatan positif sebesar 10 C yang potensialnya 10 Volt dari sebuah titik ke titik lain yang potensialnya sebesar 60 Volt. Besar usaha tersebut adalah . . .

Penyelesaian:

<<previous| |next>>

Read More

MEDAN LISTRIK

4.      Medan Listrik

Jika suatu benda bermuatan listrik diletakan di suatu ruangan atau daerah dan benda tersebut mengalami interaksi tarik-menarik atau tolak-menolak maka ruangan atau daerah tersebut memiliki medan listrik.

Dari penjelasan di atas maka medan listrik dapat dinyatakan sebagai ruangan atau daerah jika benda bermuatan listrik diletakkan di daerah tersebut masih dipengaruhi oleh gaya Coulomb.

a.       Medan listrik bermuatan titik

Kuat medan listrik bermuatan titik didefinisikan sebagai gaya Coulomb per muatan uji. Persamaan matematisnya adalah:

Dengan subtitusi persamaan besar gaya coulomb ke persamaan di atas, maka diperoleh persamaan sebagai berikut:

Besar medan listrik di suatu titik oleh beberapa muatan listrik adalah penjumlahan vektor semua interaksi  muatan listrik tersebut seperti halnya penjumlahan vektor pada gaya Coulomb.

b.      Medan Listrik di Suatu Titik oleh Muatan q

Perhatikan gambar di bawah ini!

 Persamaan medan listrik dari gambar di atas dapat dituliskan sebagai berikut:

c.       Medan Listrik pada Muatan Cincin

Untuk menentukan besar medan listrik di titik P, langkah awal adalah menghitung jarak antara titik Pdan cincin. Jarak ini dapat dihitung dengan rumus Phytagoras.

Langkah selanjutnya adalah memisah komponen medan magnet menjadi sumbu y dan sumbu x. Medan magnet pada arah sumbu y adalah nol karena saling menghilangkan. Perhatikan arah medan magnet berikut ini.

Dari gambar di atas telah Nampak bahwa setiap garis gaya medan magnet pada arah sumbu y mempunyai lawan sehingga nilainya nol. Berdasarkan hal ini dapat disimpulkan bahwa arah dan besar medan magnet hanya bergantung pada komponen sumbu x. Persamaan medan magnet tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:

Contoh soal Medan Listrik

Dua buah bola konduktor yang masing-masng berjari-jari 5 cm diletakkan pada jarak 15 cm. Besar muatan A adalah -4 C dan besar muatan B adalah 9 C. Letak titik yang mempunyai kuat medan listrik nol adalah . . . .

Penyelesaian:

Langkah pertama:

Menggambar sistem dan gambar garis medan. Kemudian meletakkan sebuah titik C di sebelah bola konduktor A sebagai permisalan.

Langkah kedua: Menghitung kuat medan listrik di titi C

<<previous| |next>>

Read More

GAYA LISTRIK

3.      Hukum Coulomb

Kita sudah mengetahui bahwa interaksi antara dua benda bermuatan listrik dapat berupa tarik menarik jika berbeda jenis dan dapat berupa tolak menolak jika sejenis. Apakah sebenarnya yang terjadi pada interaksi antara kedua muatan tersebut? Pada materi sebelumnya, kalian telah mempelajari tentang gaya. Pengertian gaya secara sederhana adalah sebuah tarikan atau dorongan. Interaksi dua muatan listrik juga sama yaitu berupa tarikan dan dorongan. Melalui proses berpikir ini maka dapat ditarik kesimpulan bahwa interaksi dua muatan listrik adalah sebuah gaya. Gaya interaksi dua muatan dinamakan gaya Coulomb (sesuai dengan penemunya) atau gaya listrik. Kita sudah mengetahui apa gaya listrik itu. Namun, berapakah besar gaya listrik?

Fisikawan Perancis Charles de Coulomb menyebutkan bahwa gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan listrik berbanding lurus dengan besar setiap muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut (Aip S, dkk).

Gaya Coulomb adalah besaran vektor sehingga mempunyai arah. Arah ini bergantung pada interaksi antara dua benda bermuatan listrik. Untuk lebih memahami arah dan besar gaya Coulomb perhatikanlah gambar berikut ini.

Jarak antara q₁ dan q₂ adalah.

Persamaan gaya Coulomb dapat dinyatakan sebagai berikut:

Keterangan:

F Q r k

= Gaya Coulomb (N) = Muatan listrik (Coulomb, disingkat C) = Jarak antara kedua muatan (m) = Konstanta kesebandingan (Nm2/C2) =Nm2/C2  C2/Nm2

Penyelesaian:

<<previous| |next>>

Read More