7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
1/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 1
Modul 2
Potensial dan Energi Listrik
Dr. Ahmad Kusumaatmaja
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
2/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 2
Potensial Listrik (V) dan
Tenaga Potensial Listrik (U)
Potensial merupakan besaran skalar, sehingga
potensial yang ditimbulkan oleh banyak muatan
titik, besarnya merupakan jumlahan potensial tiap-
tiap muatan titk.
Potensial listrik padasembarang titik dalam ruang
yang diakibatkan oleh muatan
titik sebesar Q dinyatakan
oleh :
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
3/50
3
Potensial Listrik muatan titik
Potensial sebuah muatantitik
Potensial 3 buah
muatan titik merupa
kan
jumlahan aljabar
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 3
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
4/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik
Tenaga potensial listrik
Tenaga potensial dide!inisikan sebagai besarnyausaha yang timbul karena posisi atau letak muatan.
"ika ada suatu muatan positi! Q berada pada tempat
tertentu, maka muatan positi! lain yang diba#a
mendekat muatan tersebut harus mela#an gaya
tolakan, dan ini menyebabkan muatan yang kedua
mempunyai tenaga potensial.
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
5/50
$esarnya tenaga apotensial muatan uji qdidekat
muatan sumber Qdinyatakan oleh
Potensial merupakan besarnya tenaga
potensial persatuan muatan .V = U/q
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik %
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
6/50Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik &
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
7/50
Potensial muatan titik juga dapat di'ari dengan
menghitung besarnya usaha yang diperlukan untuk
memba#a(memindahkan muatan uji dari jarak takhingga pada jarak tertentu r. Potensial bernilai nol
saat muatan uji berada jauh tak hingga
Wab = q (VaVb)
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik )
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
8/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik *
Potensil listrik disekitar medium kontinyu
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
9/50
+
Potensial listrik dari garis muatan
Potensial dari garis muatan dapat di!ari dengan
superposisi potensial muatan titik sepan"ang
garis. #ila
merupakan "umla$ muatan
persatuan pan"ang% maka
$ila ka#atnya panjang
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik +
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
10/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 1
Potensil listrik disekitar bila logam bermuatan
&ut
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
11/50
medan listrik /didalam dan diluar
bola bermuatan
potensial 0/
didalam dan diluarbola bermuatan
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 11
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
12/50
Potensial untuk !in!in bermuatan (Potential
'oring o' $arge)
/m ( besar muatan per
satuan pan"angModul 2 Potensial dan Tenaga listrik 12
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
13/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 13
Potensial listrik untuk !akram bermuatan
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
14/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 1
Potensial beberapa konfgurasi
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
15/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 1%
Garis-garis ekuipotensial
aris
ekuipotensialadalah garis
yang menghu-
bungkan titik-titikyang mempunyai
potensial sama
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
16/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 1&
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
17/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 1)
ontoh soal :
1. mpat muatan titik 2 diujung-ujung
bujursangkar sisi 'm. Tentukan potensialdi pusat persegi jika :
a. emua muatan positi!
b. Tiga muatan positi! dan satu negati!'. 4ua muatan positi! dan dua muatan
negati!
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
18/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 1*
2. $ola dengan jari-jari & 'm dengan titik
tengahnya di pusat. Muatan-muatan sama
3 diletakkan pada inter5al &osepanjang e6uator bola.
a. $erapa potensial listrik di pusat 7b. $erapa potensial listrik di kutub utara7
3 Muatan positi! sebesar 2 di pusat bola
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
19/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 1+
3. Muatan positi! sebesar 2 di pusat bola.
a. $erapa potensial listrik 0 di titik m dari
pusat7
b. $erapa kerja yang harus dilakukan oleh
alat luar untuk memba#a muatan 3 dari
ke r = 4 m? (asumsi muatan 2 C
tetap di tempat)c. $erapa kerja yang harus dilakukan oleh
alat luar untuk memba#a muatan 2 dari
ke r = 1 m dekat muatan pertama?(asums muatan 3 dibiarkan tetap di r 8
m /
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
20/50
$eda Potensial
ebenarnya yang dapat diukur se'ara!isik adalah besarnya beda tenaga
potensial.
$erarti hanya selisih pada potensial ataubeda potensial antara 2 titik yang dapat
diukur.
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 2
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
21/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 21
Medanlistrik yang di dapat dari tegangan
9erja yang dilakukan oleh medan listrik untuk
memindahkan muatan positi! 6 dari b ke a :
Wba= q (Vb Va) = q Vba
9erja juga bisa ditinjau dari gaya dikalikan jarakWba= *d = q +d
9edua pers. diatas sama,
q Vba = q + d atau Vba = + d
onto$ , 4ua pelat sejajar dimuati sampai tegangan
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
22/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 22
onto$ ,4ua pelat sejajar dimuati sampai tegangan
atau mempunyai beda potensial % 0. $ila jarak
antara kedua pelat tersebut adalah ,% m, hitung
medan listrik diantara kedua pelat 7
d
0ba Vba = + d atau
d
VE
ba
V/m1000
m0,05
V50E
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
23/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 23
Kapasitor
9apasitor : piranti penyimpan muatan
$isa dibuat dari lempeng konduktor sejajar yang
dihubungkan dengan baterai pada masing-
masing lempeng
9apasitansi : besarnya muatan yang dapat
disimpan
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
24/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 2
K it
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
25/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 2%
Kapasitor
$aterai akan mengangkut muatan dari satu
lempeng ke lempeng lainnya, sementara
tegangan yang dihasilkan karena timbulnyamuatan tersebut sama dengan tegangan baterai
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
26/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 2&
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
27/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 2)
9apasitansi yang dimiliki oleh lempeng sejajar
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
28/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 2*
9apasitansi yang dimiliki oleh lempeng sejajar
dide!isinikan dalam besarnya muatan yang
mampu disimpan, dinyatakan dengan :
Q 8 besarnya muatan yang disimpan pada
masing-masing lempeng 0 8 tegangan yang diberikan pada masing-
masing
lem an
-en!ari kapasitansi kapasitor lempeng
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
29/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 2+
-en!ari kapasitansi kapasitor lempeng
se"a"ar se!ara geometri
k 8 permiti5itas relati! bahan dielektrik antar
lempeng
k 8 1 untuk ruang hampa, k ;1 untuk semua
medium, untuk udara k 1
8 permiti5itas ruang
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
30/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 3
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
31/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 31
ontoh soal 1.
a. "ika sebuah kapasitor keping paralel
memiliki jarak pemisah ,1% mmberapakah luas kapasitor tersebut agar
kapasitansinya 1 < 7
b. "ika keping berbentuk bujursangkar,
berapa panjang sisinya 7
it ili d
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
32/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 32
apasitor ilinder
9apasitor silinder terdiri dari lapisan konduktor
yang tersusun seperti kabel koaksial.9abel koaksial dalam T0, kapasitansinya
dihitung persatuan panjang, dan penting dalam
penentuan karakteristik transmisi kabel.
a
b
080a - 0b8 Q ln b(a/ ( 2=
8 Q(0 8 2= ( ln b(a/
=
Lempeng Paralel dengan 0ielektrik
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
33/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 33
p g g
"ika bahan dielektrik
disisipkan diantara
lempeng, polarisasimedium akan menim-
bulkan medan listrik
yang berla#anan
arah dengan medanlistrik dari lempeng
bermuatan.
Ti j t ik di l kt ik
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
34/50
Tinjauan atomik dielektrik
Molekul polar,
tanpa medan :orientas
molekul random
>da medan :
orientas molekulter-arah
Model yang
menggambarkan eksternal dan
induksiModul 2 Potensial dan Tenaga listrik 3
9apasitansi sebelum dan sesudah diberi
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
35/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 3%
p
bahan dielektrik
$ahan dielektrik sebelum dan sesudah
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
36/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 3&
$ahan dielektrik sebelum dan sesudah
mengalami polarisasi oleh medan listrik
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
37/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 3)
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
38/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 3*
+nergi yang tersimpan dalam kapasitor
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
39/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 3+
+nergi yang tersimpan dalam kapasitor
U = 1 Q2
/ = 1 Q V = 1 V2
ontoh soal :
1. Kapasitor 3F dimuati pada 100 V.Berapa banyak eneri yan tersimpanda!am kapasitor tersebut.
2. Kapasitor 10< dimuati pada Q 8 $erapa energi yang tersimpan dalam
kapasitor tersebut 7
9apasitor dimuati dengan menghu-
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
40/50
bung kan ke baterai hingga muatannya
Q. $aterai kemudian diambil dan
disisipkan dielektrik diantara lempeng.?itung @odan @
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
41/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 1
kapasitor tersusun paralel
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
42/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 2
p p
Q = 3
V 4 2
V
Q = (34 2) V
9ombinasi kapasitor
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
43/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 3
kapasitor tersusun seri
kapasitor tersusun paralel
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
44/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
45/50
=ogam disisipkan diantara lempeng kapasitor
ekui5alen
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik %
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
46/50
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
47/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik )
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
48/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik *
a.$erapa kapasitor
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
49/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik +
ekui5alen 7
b.$erapa potensial
pada masing-masingkapasitor
'.$erapa muatan
masing-masing
kapasitor
d.Tenaga total yang
tersimpan 7
7/26/2019 Modul 2 Potensial Dan Energi Listrik
50/50
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik %