FISIKA DASAR 2 PERTEMUAN 2 MATERI : POTENSIAL LISTRIK

Transkripsi

1 UNIVERSITAS BUANA PERJUANGAN KARAWANG Teknik Industi FISIKA DASAR PERTEMUAN MATERI : POTENSIAL LISTRIK

2 SILABI FISIKA DASAR Muatan dan Medan Listik Potensial Listik Kapasito dan Dielektik Aus dan Resistansi Medan Magnet Induksi dan Induktansi Magnetisme bahan Optika Geometi Optika Fisis

3 POTENSIAL LISTRIK Enegi Potensial Dai teoema keja-enegi didapatkan bahwa peubahan enegi potensial sama dengan keja yang haus dilakukan melawan medan gaya untuk memindahkan benda dai A ke B. Secaa matematis dapat ditulis U W AB B A F. d

4 Satuan Potensial Listik

5 Secaa umum enegi potensial medan listik oleh muatan sumbe q yang dimilikiolehmuatanujiq 0 padajaakdaiqadalah U 1 4πε 0 qq 0 Potensial listik didefinisikan sebagai enegi potensial pe satuan muatan.

6 Beda Potensial Listik

7 Sama sepeti setiap massa yang beada di medan gaitasi mempunyai enegi potensial gaitasi, maka setiap benda bemuatan listik yang beada di dalam medan listik juga memiliki enegi potensial listik.

8 Potensial listik sebuah muatan adalah besanya enegi potensial listik dibagi dengan besanya muatan benda tesebut. V W q satuan olt

9

10 Geakan awan di udaa menyebabkan awan bemuatan listik. Awan yang bedekatan dengan bumi (bola muatan aksasa) akan menimbulkan induksi listik. Akibatnya akan tejadi loncatan muatan listik yang sangat besa yang menimbulkan bunga api. Loncatan bunga api inilah yang disebut dengan peti. Peti yang sampai ke bumi disebut kilat.

11 Medan Listik oleh Distibusi Muatan Kontinu Jika distibusi muatan tesebut adalah kontinu, maka medan yang ditimbulkannya di setiap titik P dapat dihitung dengan membagi elemen yang sangat kecil dq. Medan de() yang ditimbulkan oleh setiap elemen akan dihitung, dengan mempelakukan elemen tsb sebagai muatan titik. de( ) dibeikan oleh de ) dq ˆ 4πε 0 Dimana adalah jaak dai elemen muatan dq ke titik P. medan esultan kemudian dicai dai pinsip supeposisi dengan menjumlahkan kontibusi medan yang ditimbulkan oleh semua elemen 1 ( E( ) de( )

12 Bila ada N buah muatan titik sebagai sumbe, dengan muatan sumbe qi ada pada ekto, medan esultan pada ekto posisi adalah Pehatikan, jumlahan pada pesamaan di atas adalah jumlahan ekto. N i i i i N i i q E E 1 3 ' ' 0 1 ) ( 4 1 ) ( ) ( πε ' i

13 Medan Listik oleh Distibusi Muatan Kontinu Jika distibusi muatan tesebut adalah kontinu, maka medan yang ditimbulkannya di setiap titik P dapat dihitung dengan membagi elemen yang sangat kecil dq. Medand E ( ) yang ditimbulkan oleh setiap elemen akan dihitung, dengan mempelakukan elemen tsb sebagai muatan titik. dibeikan oleh d E ( ) 1 dq d E ( ) ˆ 4πε Dimana adalah jaak dai elemen muatan dq ke titik P. medan esultan kemudian dicai dai pinsip supeposisi dengan menjumlahkan kontibusi medan yang ditimbulkan oleh semua elemen muatan, atau 0 E ( ) d E ( )

14 Potensial Listik Pada sebuah Titik di Sekita Muatan Listik V k Titik uku potensial listik e q Muatan, q Jaak titik tehadap muatan, q

15 POTENSIAL KONDUKTOR BERMUATAN Kondukto A B Pemukaan Gauss Muatan pada kondukto selalu teseba pada pemukaannya. Medan listik pada pemukaan kondukto tegak luus bidang. Medan listik di dalam kondukto nol. V B V E ds A B E ds A E ds 0 V B V A 0 Kondukto meupakan bahan ekuipotensial

16 Contoh Soal :

17 Jawab :

18 Jawab Lanjutan

19 Potensial Oleh Sistem Muatan Titik kq V V i kq i 0 V 0 i V kq ; ; V 0 Pada

20 Keja pada Medan Listik

21 Contoh Soal :

22 Jawab :

23 Potensial pada Sumbu Cincin Bemuatan

24 Potensial pada Sumbu Cakam Bemuatan

25 Potensial di dalam & di Lua Kulit Bola bemuatan

26 Medan Listik dan Potensial

27 TUGAS 1. Muatan titik q 1 1 µc teletak pada titik asal, muatan titik q -4 µc teletak 4 mete sepanjang sumbu x dan muatan titik q 3 3 µc teletak 3 mete sepanjang sumbu y. hitung enegi potensial total dai sistem tiga buah patikel bemuatan tesebut!

28 . Sebuah dipole tedii dai dua buah muatan yang sama besa tetapi belawanan tandatepisah sejauh a sepeti pada gamba dibawah ini. Dipole teletak pada sepanjang sumbu x dan pusatnya pada titik asal kodinat. Hitunglah : a). Potensial listik di titik P; b). Vdan E x pada titik P diantaa dua muatan tesebut

29 3. Muatanlistiktedistibusisecaameatapadacincindenganjai-jaia, muatantotal Q. hitunglahpotensiallistikdanmedanlistikdititikp pada sepanjang sumbu cincin sejauh x dai pusat cincin.

30 GRADIEN POTENSIAL Dai sub bab sebelumnya kita menghitung potensial listik bila diketahui intensitas medan listiknya. Poses sebaliknya juga dapat dilakukan, kita menghitung intensitas medan listik bila potensialnya diketahui, yaitu dengan pesamaan : E gad V V

31 Contoh Soal 4.5 : Diketahui medan potensial : 60 sin θ V Tentukan keapatan muatan olume ρ di titik P(3, 60 o, 5 o ) Jawab : Keapatan muatan olume dapat ditentukan dengan menggunakan pesamaan Maxwell petama ρ D sedangkan D bau dapat dihitung bila E diketahui, yaitu dai pesamaan D ε o E. Jadi yang mula-mula haus dilakukan adalah gadien potensial.

32 0 sin cos 60 sin 10 ) ( D sin 1 ) sin ( D sin 1 ) D ( 1 D a cos 60 a sin 10 E D 0 a cos 60 a sin 10 V E a V sin 1 a V 1 a V V 4 o 4 o 3 o 3 o o 3 3 θ θ ε θ ε φ θ θ θ θ ρ θ ε θ ε ε θ θ φ θ θ φ θ θ θ φ θ 3 o 4 o 1 4 o 1 o 0 m / pc 7, sin 3 10 cos ) x10 (8, sin ) x10 (8, P : titik Pada ρ φ θ

33 RAPAT ENERGI LISTRIK Rapat enegi listik pesatuan olume adalah : dw d 1 D E sehingga enegi listik yang tesimpan di dalam medan listik dapat dihitung dai : W E 1 1 ε o ε o 1 E E D E d E d d

34 Contoh Soal 4.6 : Diketahui sebuah medan potensial V 50 xyz V. Hitung enegi yang tesimpan dalam kubus 0 <x, y, z <. Jawab : E V 50 ( yz a x xz a y xy a z ) E 500 ( y z x z x y ) W E 150 ε o x 0 y 0 z 0 ( y z x z x y ) dxdydz Kaena simetis, maka integal olumenya cukup dihitung untuk satu suku saja, yaitu : W E 3(150 33,03 3,689 )( 8,854 x10 x10 9 x10 1 ) ( x )( y ( 0 )( x 0 y 0 z 0 y 1 3 )( z )( 0 z ) 0 ) dxdydz 0,47 µ J

35 Kaena simetis, maka integal olumenya cukup dihitung untuk satu suku saja, yaitu : W E 3 (150 33,03 3,689 )( 8,854 x10 x x ( x )( 0 3 ( 0 )( ) x 0 y 0 z 0 y y )( z )( 0 z ) 0 ) dxdydz 0,47 µ J

36