LAPORAN PRAKTIKUM: POTENSIAL LISTRIK DAN ENERGI POTENSIAL LISTRIK

POTENSIAL LISTRIK DAN ENERGI POTENSIAL LISTRIK

LAPORAN PRAKTIKUM MATA KULIAH LISTRIK MAGNET

Oleh :

Nama : A’isah Rizqi Amaliyah

NIM : 201810201070

Kelompok : 6

Tangal Praktikum/Jam : 30 Maret 2022/14.20-17.00

LABORATORIUM FISIKA MODERN

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS JEMBER

2022

ii

DAFTAR ISI

Halaman Judul ... i

Daftar Isi... ii

Daftar Gambar ... iii

Daftar Lampiran ... iii

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 1

1.3 Tujuan ... 1

1.4 Manfaat ... 1

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ... 2

BAB 3 METODE EKSPERIMEN ... 3

3.1 Alat dan Bahan ... 3

3.2 Prosedur Kerja ... 3

3.3 Analisis Data ... 3

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN... 4

4.1 Hasil ... 4

4.2 Pembahasan ... 5

BAB 5 PENUTUP ... 7

5.1 Kesimpulan ... 7

5.2 Saran ... 7

Daftar Pustaka ... 8

Lampiran ... 9

iii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Simulasi example 3 ... 5

DAFTAR GAMBAR

Gambar 4.1 Example 1 ... 4 Gambar 4.21 Example 3 ... 4 Gambar 4.1 Activity 3 ... 5

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran gambar ... 9

1

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Potensial Listrik merupakan besarnya energi potensial listrik pada setiap satu satuan muatan. Potensial listrik juga merupakan besaran skalar yang berkaitan dengan kerja dan energi potensial pada medan listrik. Kehidupan sehari-hari sering kali kita memanfaatkan adanya potensial listrik contohnya radio, televisi, komputer, dan perangkat elektronik lainnya. Pada modul kedua ini akan dibahas tentang potensial listrik dan energi potensial listrik pada sebuah muatan.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah yang digunakan pada praktikum potensial listrik dan energi potensial listrik yaitu :

1. Bagaimana cara menentukan energi potensial listrik

2. Bagaimana cara menentukan potensial listrik pada titik berjarak r dalam sebuah muatan?

1.3 Tujuan

Tujuan dari praktikum potensial listrik dan energi potensial listrik yaitu sebagai berikut :

1) Mampu memahami teori potensial listrik.

2) Mampu memahami teori energi potensial listrik.

1.4 Manfaat

Manfaat yang didapatkan dari praktikum potensial listrik dan energi potensial listrik yaitu salah satunya lebih membatu pemahaman praktikan terhadap listrik statis, Praktikan juga akan mampu mengetahui perbedaan teori dengan perlakuan sebenarnya saat praktikum. Praktikan juga mampu menerapkannya dalam kegiatan sehari-hari yang memanfaatkan potensial listrik

2

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Gejala kelistrikan dapat dijelaskan dengan konsep medan listrik (E) adalah daerah disekitar muatan dimana pengaruh listrik masih berpengaruh pada muatan lain. Medan listrik sebagai gaya persatuan muatan pada suatu titik dalam ruang teretentu. Titik P dalam ruang dapat diukur gaya pada muatan uji kemudian didefinisikan medan listrik menjadi gaya yang bekerja pada muatan uji q0 (Hayt, 2006).

Potensial listrik pada jarak r dari sumber muatan q didefinisikan dengan persamaan :

𝑉 =𝐾𝑄 𝑟

Dilihat dari persamaan tersebut potensial listrik di titik r berbanding terbalik dengan jarak titik tersebut terhadap sumber muatan. Jika r = ~ maka V (potensialnya) = 0.

Bisa dikatakan potensial listrik adalah beda potensial antara titik r dengan titik tak hingga (Giancoli, 2016).

Potensial Listrik merupakan besarnya energi potensial listrik pada setiap satu satuan muatan. Potensial listrik juga merupakan besaran skalar yang berkaitan dengan kerja dan energi potensial pada medan listrik. Potensial listrik dapat dirumuskan sebagai:

𝑉 = 𝐸 𝑞

Karena potensial listrik adalah energi potensial elektrostatik per satuan muatan, maka satuan SI untuk beda potensial adalah joule per Coulomb atau Volt (Giancoli, 2016).

.

3

BAB 3 METODE EKSPERIMEN

3.1 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum potensial listrik dan energi potensial listrik yaitu sebagai berikut :

1. Laptop, sebagai alat untuk menjalankan website simulasi praktikum.

2. Website chargers and fields.html, sebagai tempat simulasi materi.

3.2 Prosedur Kerja

Prosedur kerja yang dilakukan pada praktikum muatan elektrostatis yaitu sebagai berikut :

1. Dikerjakan soal activity 1

2. Dilakukan simulasi untuk example 1 3. Dilakukan simulasi example 2 4. Disimulasikan gambar a, b, dan c 5. Dikerjakan soal activity 2

6. Dikerjakan soal activity 3 7. Disimulasikan activity 3 8. Dikerjakan soal activity 5 3.3 Analisis Data

Analisis data yang dilakukan dalam praktikum potensial listrik dan energi potensial listrik yaitu berupa data berdasarkan simulasi dan perhitungan yang dilakukan. Rumus yang digunakan yaitu :

𝑈 = 𝐾𝑞 𝑞 𝑟 𝑉 =𝐾𝑄 𝑟

4

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Hasil yang didapatkan dari praktikum potensial listrik dan energi potensial listrik yaitu sebagai berikut :

1. Example 1

Gambar 4.1 example 1

𝑈 = 𝐾𝑞 𝑞 𝑟 𝑟 = 𝐾𝑞 𝑞

𝑈 = 9. 10 3. 10 × 5. 10

0,6 = 2,25. 10 𝑚 𝑞 = 𝑞 = −5 𝑛𝐶

𝑈 = 𝑞 × 𝑉 𝑉 = 𝑈

𝑞 = 0,6

5. 10 = 1,2. 10 𝑉 2. Example 3

Gambar 4.2 example 3

𝑉 =𝐾𝑄 𝑟 𝑟 =𝐾𝑄

𝑉 = 9. 10 × 8. 10

24 = 3 𝑚

𝑟 =𝐾𝑄

𝑉 = 9. 10 × 8. 10

12 = 6 𝑚

+3nc -5 nc

5 Tabel 4.1 simulasi example 3

Nilai

𝑟 2,996 m

𝑟 6,007 m

3. Activity 3

Gambar 4.3 Activity 3

𝑉 = 𝐾 𝑞 𝑟 − 𝑞

𝑟 𝑉 = 9. 10 12. 10

6. 10 −12. 10

4. 10 = 9. 10 (2. 10 − 3. 10 )

= 9. 10 × −1. 10 = −9. 10 𝑉 𝑉 = 9. 10 12. 10

4. 10 −12. 10

14. 10 = 9. 10 (3. 10 − 0,85. 10 )

= 9. 10 × 2,15. 10 = 19,35. 10 𝑉 𝑉 = 0 𝑉

4.2 Pembahasan

Pertama yaitu mengerjakan soal pada example 1. Berdasarkan gambar yang ada pada example 1 diketahui nilai q1 sebesar +3 nC dan q2 sebesar -5 nC dengan energi potensial diantara keduanya sebesar 0,6000 J. Berdasarkan hal tersebut dicari tahu jarak (r) dari kedua muatan yang didapatkan hasil sebesar 2,25. 10 . Example 1 kemudian dilakukan simulasi pada website, maka diperlukan mencari V hubungan potensial listrik dan energi potensial yaitu sebesar 1,2. 10 Volt, Hasil simulasi menunjukkan bahwa jarak tidak dapat ditentukan dengan benar

6

karena ketelitian jarak pada simulasi sebesar 0,01 m. Ketelitian tersebut dibandingkan dengan jarak potensial listrik yang hampir sama dengan besar rm yang ada di orde 10^-7.

Berikutnya yaitu example 3 tentang kondisi muatan q1 bernilai 8 nC yang dicari jarak r1 dan r2. Jarak tersebut merupakan titik-tiktik potensial listrik sebsar 24 V dan 12 V. Hasil dari perhitungan didapatkan r1 sebesar 3 m dan r2 sebesar 6 m. Dilakukan simulasi dengan hasil r1 sebesar 2,996 m dan r2 sebesar 6,007 m.

Hasil tersebut menunjukkan bahwa hasil perhitungan dan simulasi menunjukkan angka yang hanpir sama.

Ketiga mensimulasikan seperti pada gambar halaman 10. Bagian a menunjukkan bahwa arah medan muatan positif mengarah keluar dari muatan. Nilai potensial yang didapatkan semakin kecil seiring semakin jauh jarak titik terhadap muatan. Bagian b menunjukkan arah garis medan bergerak dari muatan positif ke muatan negative. Tengah-tengah dari pertemuan muatan tersebut ada titik yang memiliki nilai potensial listrik sebesar nol. Bagian c menunjukkan garis medan listrik antar muatan yang sama akan saling tolak menolak.

Activity 3 terdapat gambar sebuah sistem dengan muatan q1 = 12 nC dan q2 = -12 nC. Sistem tersebut memiliki 3 titik sensor yaitu a, b, dan c. Dihitung potensial setiap titik didapatkan titik a sebesar 9. 10 𝑉, titik b sebesar 19,35. 10 𝑉, dan c sebesar 0 V.

7

BAB 5 PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang didapatkan dari praktikum muatan elektrostatis yaitu sebagai berikut :

1. Potensial listrik adalah besarnya energi potensial listrik permuatan.

2. Energi potensial listrik merupakan energi yang dimiliki muatan listrik karena adanya gaya listrik berupa gaya konservatif. Energi ini memiliki perbandingan dengan jarak yaitu saling berbanding terbalik.

5.2 Saran

Praktikan seharusnya memahami modul terlebih dahulu sebelum melakukan praktikum. Perhitungan dilakukan dengan teliti agar hasil yang didapatkan tidak ada kesalahan.

8

DAFTAR PUSTAKA

Giancoli, D.C. 2016. Physics Principles with Aplication. New Jersey : Pearson.

Hayt. 2006. Elektromagnetika Edisi 7. Jakarta : Erlangga.

9

LAMPIRAN

Example 1

Example 3

10 Simulasi Gambar Halaman 10 Bagian a

Bagian b

11 Bagian c

Activity 3

12 Activity 1

Questions:

1. How would you define membrane potential?

Jawab : membrane potensial adalah perbedaan konsentrasi ion dalam wilayah membran.

2. What are the factors that could affect the ion movement?

Jawab : konsentrasi ion

3. If the membrane allows only positive charges to get through it, what happens to the concentration of both sides of the membrane?

Jawab : Sisi lain dari membran menjadi bermuatan negatif sementara sisi lain menjadi bermuatan positif.

4. From what you have learned in Biology, why is membrane potential essential among plants and animals?.

Jawab : Hewan dan tumbuhan membutuhkan pemecahan zat organik melalui respirasi seluler untuk menghasilkan energi. Proses ini, yang menghasilkan ATP, tergantung pada rantai transpor electron.

Activity 2

(1) The potential energy of a certain system of two charges increases as the charges are moved farther apart. What does this tell us about the sign of the charges? Why?

Jawab : kedua muatan memiliki tanda muatan yang berbeda

(2) Show that volt per meter is the same as newton per coulomb.

Jawab : V/m = N/C J/C/m = N/C

kgm 2 /s2 /C/m = N/C kgm/s2 /C = kgm/s2/C

13

(3) A student said "electric potential is always proportional to potential energy;

why bother with the concept of potential at all? How would you respond?

Jawab : dilihat dari hubungan potensial listrik dan energy potensial listrik

14

15 Additional Activities

1.

2. 𝑉 =

3. https://ophysics.com/em4.html