ppt BAB 4 Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik

BAB 4
Energi Potensial Listrik dan Potensial
Listrik
 Usaha
dan energi
 Energi potensial listrik
 Potensial listrik
 Garis-garis eki_potensial listrik
 Potensial dan Superposisi
Anda melakukan usaha ketika mendorong
benda ke atas
 Semakin tinggi bukit semakin banyak usaha
yang anda lakukan: lintasan lebih panjang
 Semakin curam/terjal bukit semakin banyak
usaha yang anda lakukan : gaya lebih besar

The work W done on an object by an agent
exerting a constant force is the product of the
component of the force in the direction of the
displacement and the magnitude of the
displacement
W  F||d
d
F
mg

F||
W  F||d





Gravitational Potential Energy U G  mgh
1 2
K

mv
Kinetic Energy
2
Energy can be converted into other forms
  U G
of energy
When we do work on any object we
transfer energy to it WIN  K  U G
When an object does work it looses energy
WOUT  K  U G

Energy cannot be created or destroyed
U G  mgh Kerja yg dilakukan
m
h
mg
Using Work & Energy
makes the problem
much easier!
1 2
K  mv
2
1 2
mv  mgh
2
v 2  2 gh
v  2 gh
pada benda
m
v
W  Fd
+Q
E
 QEd
F  QE
d
U e  QEd
+Q
v
Kerja yang dilakukan (oleh medan listrik)
pada partikel bermuatan adalah QEd
 Partikel memperoleh tambahan Energi
kinetik (QEd)
 Oleh karena itu partikel harus telah
kehilangan energi potensial sebesar
U=-QEd


Perubahan energi potensial adalah
negatif kerja yang dilakukan oleh
medan.

B

U  W   q0 E ds
A
B 

U
VB  VA  V 
   E ds
A
q
1V = 1J/C
0
1eV=1.6×10-19J
E
B
A
Satuan SI untuk potensial listrik
U
V 
Q0
Satuannya adalah J/C
Dikenal sebagai Volts (V)
Telah ditunjukkan
V  Ed
E  V / d Karenanya E juga memiliki satuan V/m
WAC  WAB  WBC
E
WAB  F||d  QEd ||
C
+Q
WBC  F||d  0
 QEd ||
d||
+Q
+Q
A
B
U AC  QEd ||
V AC   Ed||
A
B
V    E.dr
E
A
B
Q
dr
2
40 r
Q
1

dr
2

40 r
 
r
1
Q 1 1

  
40  rB rA 
Q 1
V


Jika V=0 pada rA=
40 r
+
A
Ingat bahwa
Dapat ditunjukkan bahwa
E
B
jikaV = 0 pada rA=
r
Q 1
V 
40 r
+
Potential energy
Arbitrary shape
Potential difference
Arbitrary shape
E 
Q
1
40 r 2
so V  E r
Mirip dengan
rumus potensial
untuk medan listrik
homogen
V AC   Ed||
 
 Medan serba-sama
V  E  d
1 1
VB  VA  kq  
 rB rA 

Muatan titik

Jika lokasi awal (acuan) adalah tak
kq
hingga, makaVB 
rB
Prinsip superposisi
Total Potensial
adalah jumlah
seluruh potensial
individual
V  V1  V2  ...
Potensial individual
1
Q1
V1 
40 r1
 Q1 Q2

1
Total potensial adalah V 
 ...
 
40  r1 r2

Q
Dimana dapat dituliskan sebagai V  1

40
r

Dengan menggunakan titik acuan di tak
hingga, kita dapat menghirung total
tegangan/potensial dari banyak
qi
muatan
V k
r
i

i
Perhatikan bahwa kita menjumlah
secara skalar, bukan vektor.
Q2
Q1
Energy
when we
bring in
Q2
Q3
Now
bring in
Q3
U12  Q2V  Q2
U12 
1 Q1
40 r12
1
Q
V
r
40
1 Q1Q2
40 r12
U  U12  Q3V3
1  Q1 Q2 
 U12  Q3
  
40  r13 r23 
1  Q1Q2 Q1Q3 Q2Q3 
U




40  r12
r13
r23 
So finally we find
U  U12  U13  U 23

Jika muatan terdistribusi pada suatu
obyek, maka
dq
V  k
r

Contoh. Sebuah elektron ditempatkan
pada sumbu koordinat 5 m dari cincin
bermuatan serba sama. Jari-jari cincin
adalah 0.03 m dan memiliki muatan per
satuan panjang 3 mC/m. Tentukan
kecepatan elektron ketika melewati loop?

Laju perubahan tegangan/potensial
berhubungan dengan medan listrik
dV
Ex  
dx

Untuk kasus 3 dimensi

 ˆ dV ˆ dV ˆ dV
E  V   i
j
k
dy
dz
 dx



Permukaan yang memiliki nilai potensial
sama.
 Permukaan ekipotensial memotong garis
medan E secara tegak lurus.
 Permukaan konduktor bermuatan
memiliki potensial listrik yang sama
 Suatu titik dalam konduktor memiliki
potensial sama dengan di
permukaannya.

Equipotential
Lines
Like elevation, potential can be displayed as contours
Like elevation potential requires a zero point,
potential V=0 at r=
Like slope & elevation we
can obtain the Electric Field
from the potential field
V
E
r
The Electric Field is the slope
of the Electric potential
Equi-potential
Lines  Field
A contour diagram

Dengan
menggunakan MS
Excell atau Maple
kita dapat
menvisualisasi
medan listrik dan
garis-garis
2
2
Vekipotensial.
( x, y)  x  5 xy  3 y

E ( x, y )  (2 x  5 y )iˆ  (5 x  6 y ) ˆj