Energi Potensial Listrik dan Potensial L

Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik

Gaya Coulomb dan medan litrik merupakan besaran vektor, sedangkan energi potensial listrik dan potensial listrik merupakan besaran skalar.

1) Energi Potensial Listrik

Energi potensial listrik akan timnul bila sebuah muatan uji qo didekatkan pada sebuah muatan q. Besarnya energi

potensial yang timbul pada muatan qosebanding dengan usaha yang diperlukan untuk melawan gaya Coulomb FC.

Perhatikan Gambar 4.18. Perubahan energi potensial dari keadaan (1) ke keadaan (2) sebagai berikut:

ΔEP = -FC cos θ (Δs)= W12 ...(4.1.10) dengan :

FC = gaya Coulomb Δs = perpindahan muatan

Tanda minus pada persamaan di atas berarti beda energi potensial sebanding dengan usaha untuk melawan gaya

Coulomb Fc.Jadi, dibutuhkan gaya sebesar F untuk melawan gaya Coulomb, F=-FC. Pada Gambar 4.18 terlihat

bahwa arah gaya F sama dengan arah perpindahan Ds sehingga cos 0= 1, maka ΔEP = FΔs. Untuk Δs sangat kecil, r1- r2 =0. Gaya F pada selang ΔEP dapat dianggap sebagai gaya rata-rata dari F1 dan F2 dengan:

Perubahan potensialnya :

ΔEP = W12 = FΔs

ΔEP = (r1-r2) = kqoq ...(4.1.11) dengan :

ΔEP = perubahan energi potensial listrik antara kedudukan akhir dan kedudukan akhir W12 = usaha yang dilakukan untuk memindahan muatan qo.

qo = muatan, uji, q = muatan sumber.

r2 = jarak antara muatan uji dan muatan sumber pada kedudukan akhir yaitu titik 2.

r1 = jarak antara muatan uji dan muatan sumber pada kedudukan awal yaitu titik 1.

1. Sebuah bola kecil dimuati -3,00×10-6 _{C. Bola lain yang bermuatan +6,00 × 10}-8 _{C digerakkan di antara}

kedudukan awal yang jauhnya 0,200 m dan kedudukan akhirnya jauhnya 0,800 m. Berapa perubahan energi potensial yang terjadi diantara kedua kedudukan ini?

Penyelesaian:

Perubahan energi potensial ΔEP bila muatan uji qo = +6,00×10-8_{C digerakkan diantara kedua titik:}

ΔEP = kqoq =(9×109_{) (-3,00×10}-6 _)(+6,00×10-8 ₎

ΔEP = 6,06 × 10-3 _J.

2. Sebuah proton (muatan proton = +e = +1,6×10-19_{C) digerakkan menuju sebuah inti atom yang bermuatan q.}

Jarak pisah awal kedua partikel tersebut 2,5×10-11_{m dan jarak pisah akhirnya 2,0×10}-11_{m. Apabila usaha}

yang diperlukan dalam proses terebut 1,44×10-17_{J, tentukan muatan inti atom tersebut!}

Penyelesaian:

W12 = kqoq

1,44×10-17_{J =(9×10}9 _Nm2_C-2_{) (1,6×10}-19_C)(q)

Potensial listrik didefinisikan sebagai energi potensial listrik per satuan muatan sehingga beda potensial listrik antara dua titik 1 dan 2 adalah:

V12 = kq ...(4.1.12)

dengan V12 menyatakan beda potensial oleh sebuah muatan q antara jarak r1 dan r1.

Untuk menentukan besarnya potensial listrik yang ditimbulkan oleh muatan q di titik (1) dan (2) adalah:

V12 = V2 – V1 = kq =

Dengan V1 menyatan potensial mutlak di titik (1) dan V2 menyatakan potensial mutlak di titik (2). Secara umum, potensial sebuah titik berjarak r dari muatan q adalah:

V = ...(4.1.13)

Potensial listrik di suatu titik pada medan listrik adalah besarnya usaha yang diperlukan untuk memindahkan satu satuan muatan listrik dari tak hingga ke titik tersebut.

Potensial listrik adalah besaran skalar. Potensial yang ditimbulkan oleh beberapa muatan sumber cukup dihitung dengan penjumlahan aljabar biasa.

V =

V = ...(4.1.14)

Hitung potensial listrik di titik B yang ditimbulkan oleh ketiga muatan sumber yang ada di dekat titik ini, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.1.21.

Gambar 4.1.21.

Penyelesaian:

q1 = 5 × 10-8 _{C, q2 = -4× 10}-8 _{C, q3 = 8× 10}-8 _C

r1 = 10 cm =10-1 _{m, r2 = 20 cm = 2×10}-1 _{m, r3 = 10 cm =10}-1 _m