Pengertian dan Contoh Soal Potensial Listrik ~ ❤ Aprisa❤

Gejalan kelistrikan melalui dua besaran fisis yaitu dgn interaksi gaya elektrostatik (gaya Coulomb) F dan melalui medan listrik E, dimana kedua besaran fisis tsb merupakan besaran vektor.

Sebuah besaran fisis skalar adalah cara lain utk menganalisis listrik statis secara lebih mudah. Besaran skalar ini disebut potensial listrik atau tegangan V.

Muatan positif di sekitar muatan negatif memiliki kecenderungan bergerak kearah negatif tanpa didorong dgn gaya luar sekalipun, tentu secara intuisi kita bisa mengatakan ada energi tertentu yg berasal dari muatan negatif yg membuat muatan positif tertarik atau jatuh padanya . Energi ini disebut Potensial Listrik

Gambar 4. Muatan positif bergerak sejauh ds ke arah negatif karena adanya energi potensial listrik

a. Energi Potensial dan Potensial Gravitasi.

Energi Potensial Listrik didefinisikan sebagai usaha (kerja) yg diperlukan untuk memindahkan muatan q dari A ke B.

Untuk energi potensial gravitasi didefinisikan :

EP_grav. = mgh

ketika benda m jatuh dari posisi A ke posisi B, maka energi potensialnya berkurang, karena ketinggiannya berkurang sehingga :

W = mgh_B – mgh_A

nilai kerjanyabernilai negatif.

Gambar 5. Untuk perpindahan dari A ke B sebuah muatan listrik dalam medan listrik E (dari muatan q) memerlukan sejumlah usaha yg berasal dari medan listrik muatan negatif

Gambar 6. Untuk jatuh dari posisi A yg memiliki potensial lebih besar keposisi B, sebuah benda bermassa m memerlukan sejumlah usaha yg berasal dari medan gravitasi

Sekarang kita perhatikan pada kasus elektrostatis ketika muatan positif q jatuh pd muatan negatif Q dari posisi A ke posisi B maka terjadi pengurangan energi potensial pula, karena nilai energi potensial di B jelas lebih kecil (lebih negatif) dari energi potensial di A.Sebagaimana sebuah benda m yg jatuh dari ketinggian A ke posisi B seperti Gambar 3. sehingga dgn demikian telah terjadi pengurangan energi potensial akibat usaha yg dilakukan pd muatan positif utk berpindah.

karena F = q‘E

Atau dalam bentuk lebih mudah :

Dengan mendefinisikan

sebagai potensial listrik, maka :

W = q‘ . (V_B - V_A)

Keterangan :

W = Energi potensial listrik

q = Muatan listrik

V_B= Potensial listrik di titik B

V_A= Potensial listrik di titik A

Satuan dari potensial dalam SI adalah J / C atau Volt, 1 Volt

Jika (V_B - V_A) dan q' sama – sama bernilai positif atau negatif maka usaha yg dilakukan bernilai positif, namun jika (V_B - V_A) positif sedangkan q‘ bermuatan negatif atau sebaliknya, maka usaha yg dilakukan bernilai negatif.

Pada gambar 4. nilai dari usaha adalah negatif artinya tdk diperlukan usaha lain utk membuat muatan positif jatuh pd muatan negatif, sebagaimana pula pd Gambar 5. tidak diperlukan usaha lain utk membuat benda jatuh ke bumi.

Usaha disebut positif jika kita menggunakan gaya utk menambah energi potensial.

Dari persamaan W = q‘ . (V_B - V_A) kita bisa menginterprestasikan makna dari potensial listrik V hubungannya dgn energi potensial W, bahwa :

“1 Volt adalah bahwa dibutuhkan energi 1 joule utk memindahkan muatan sebesar 1 C dari satu titik ke titik yang lain”

dari definisi ini pula, jika sebuah muatan dipindahkan dari potensial lebih tinggi di A ke potensial lebih rendah di B (V_B - V_A), maka kerja yg dilakukan adalah negatif :

Jika demikian :

Contoh Soal .

Sebuah kapasitor terdiri dari 2 plat A dan B yg terpisah jarak 5 mm dgn memiliki beda potensial 40 Volt. Hitunglah usaha yg dihasilkan / diperlukan pd muatan sebesar 5 μC dari A ke B dan dari B ke A ?

Penyelesaian :

Arti dari tanda negatif adalah tidak diperlukan usaha luar untuk memindahkan muatan dari A ke B.

Sedangkan dari B ke A :

W = q (V_B - V_A)

= (5 x 10^-6) (+ 40)

= 2 x 10^-4 J

Contoh2

Potensial sebesar 100 Volt akan diberikan pada sebuah elektron yg berada dalam keadaan diam.Berapakah kelanjutan elektron setelah mendapatkan beda potensial tersebut ?

Penyelesaian.

W = EK₂ – EK₁

b. Potensial Dari Suatu Muatan Titik

1. Potensial Listrik dari muatan Titik dan hubungannya dgn muatan Listrik.

Potensial di suatu titik misalnya titik A (yg biasanya disebut potensial mutlak) adalah selisih atau beda potensial antara potensial di titik yg amat jauh sehingga potensialnya bernilai nol, sehingga kita dapatkan sebuah harga yg paling mendekati harga potensial sebenarnya.

Titik acuan dgn jarak sangat jauh ini dipilih sebagai acuan umum karena memiliki potensial mendekati nol, sebagaimana analoginya di dlm potensial gravitasi kita pilih permukaan bumi sebagai acuan umum karena potensialnya nol.

2. Prinsip Superposisi Pada Potensial Listrik.

Perlu diingat bahwa potensial listrik V ini merupakan besaran skalar dan bukan vektor seperti halnya medan listrik dan gaya Coulomb sehingga utk menjumlahkan potensial listrik cukup dijumlah secara skalar.

Contoh