USAHA DAN ENERGI DALAM ELEKTROSTATIKA

dokumen-dokumen yang mirip
Surya Darma, M.Sc Departemen Fisika Universitas Indonesia. Pendahuluan

POTENSIAL LISTRIK. Mengingat integral garis dari medan listrik tidak bergantung pada bentuk lintasan, maka didefinisikan suatu besaran baru, yaitu

Solusi Treefy Tryout OSK 2018

Soal dan Solusi Materi Elektrostatika

BAB II LANDASAN TEORI

Persamaan Schrödinger dalam Matriks dan Uraian Fungsi Basis

BAB 21. INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

1 1. POLA RADIASI. P r Dengan : = ½ (1) E = (resultan dari magnitude medan listrik) : komponen medan listrik. : komponen medan listrik

SOAL UJIAN SELEKSI CALON PESERTA OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2013 TINGKAT PROPINSI

PENJUMLAHAN MOMENTUM SUDUT

Konsep Gaya Hukum Newton I Massa Gaya grafitasi dan Berat Hukum Newton III Analisa Model dengan HK Newton II Gaya gesek

Medan Elektromagnetik 3 SKS. M. Hariansyah Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Ibn Khaldun Bogor

Perkuliahan Fisika Dasar II FI-331. Oleh Endi Suhendi 1

Kecepatan atom gas dengan distribusi Maxwell-Boltzmann (1) Oleh: Purwadi Raharjo

GETARAN PEGAS SERI-PARALEL

1. (25 poin) Sebuah bola kecil bermassa m ditembakkan dari atas sebuah tembok dengan ketinggian H (jari-jari bola R jauh lebih kecil dibandingkan

Dinamika 3 TIM FISIKA FTP UB. Fisika-TEP FTP UB 10/16/2013. Contoh PUSAT MASSA. Titik pusat massa / centroid suatu benda ditentukan dengan rumus

BENTUK GELOMBANG AC SINUSOIDAL

SOAL OLIMPIADE SAINS NASIONAL (OSN) 2007 Bidang studi : FISIKA Tingkat : SMA Waktu : 4 jam

K 1. h = 0,75 H. y x. O d K 2

PERHITUNGAN INTEGRAL FUNGSI REAL MENGGUNAKAN TEKNIK RESIDU

Bidang Fisika yg mempelajari tentang gerak tanpa mengindahkan penyebab munculnya gerak dinamakan Kinematika.

Pertemuan ke-3 Persamaan Non-Linier: Metode ½ Interval (Bisection) 27 September 2012

Dinamika 3 TIM FISIKA FTP UB. Fisika-TEP FTP UB 10/23/2013. Contoh PUSAT MASSA. Titik pusat massa / centroid suatu benda ditentukan dengan rumus

REVIEW GERAK HARMONIS SEDERHANA

DAFTAR ISI. ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR TABEL...v DAFTAR GAMBAR...vii

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI FISIKA. Jl. Ganesha No 10 Bandung Indonesia SOLUSI

Bab III S, TORUS, Sebelum mempelajari perbedaan pada grup fundamental., dan figure eight terlebih dahulu akan dipelajari sifat dari grup

1 Energi Potensial Listrik

MODEL MATEMATIKA SISTEM PERMUKAAN ZAT CAIR

Hukum Gauss. Minggu 3 2 x pertemuan

Gerak Harmonik Sederhana Pada Ayunan

III HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB I PENDAHULUAN. pembangunan di bidang-bidang lain, seperti sosial, politik, dan budaya. perbedaan antara yang kaya dengan yang miskin.

Perbandingan Bilangan Dominasi Jarak Satu dan Dua pada Graf Hasil Operasi Comb

4.4. KERAPATAN FLUKS LISTRIK

MODUL PERTEMUAN KE 6 MATA KULIAH : FISIKA TERAPAN

Perhitungan Tahanan Kapal dengan Metode Froude

Soal Seleksi Provinsi 2009 Bidang studi Fisika Waktu: 3 jam

Fisika Dasar I (FI-321) Gravitasi

KEBERADAAN SOLUSI PERSAMAAN DIOPHANTIN MATRIKS POLINOMIAL DAN PENYELESAIANNYA MENGGUNAKAN TITIK-TITIK INTERPOLASI

BAB V FONDASI RAKIT. Fondasi rakit merupakan bagian bawah struktur yang berbentuk rakit melebar keseluruh bagian dasar bangunan.

(x- x 1. Contoh soal: jawab: x 2 + y 2 = 2 2 x 2 + y 2 = 4. x 2 + y 2 = 4. jawab: (x 5) 2 + (y 2) 2 = 4 2

DINAMIKA LINEAR Teori Singkat Hukum-hukum Newton tentang Gerak Gaya-gaya yang sering dijumpai dalam persoalan mekanika: maksimum

Muatan dan Gaya Listrik

Gelombang Elektromagnetik

B C D E... 2h g. =v 2h g T AB. B, y. = 2 v' =2e v 2h T BC

Oleh: Sudaryatno Sudirham

POTENSIAL LISTRIK MINGGU KE-4

Penentuan Akar-Akar Sistem Persamaan Tak Linier dengan Kombinasi Differential Evolution dan Clustering

(x- x 1. Contoh soal: jawab: x 2 + y 2 = 2 2 x 2 + y 2 = 4. x 2 + y 2 = 4. jawab: (x 5) 2 + (y 2) 2 = 4 2

RUMUS-RUMUS FISIKA SMP (diurutkan berdasarkan SKL 2008)

Ulangan Harian 1 : Elektrostatis 1

Getaran adalah gerakan bolak-balik dalam suatu interval waktu tertentu. Getaran berhubungan dengan gerak osilasi benda dan gaya yang berhubungan

Soal-Soal dan Pembahasan Matematika IPA SBMPTN/SNMPTN 2008

FISIKA. Sesi GELOMBANG CAHAYA A. INTERFERENSI

PENGGUNAAN METODE HOMOTOPI PADA MASALAH PERAMBATAN GELOMBANG INTERFACIAL

Induksi Elektromagnetik

BAB GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK

Xpedia Fisika. Mekanika 02

Aljabar Vektor. Sesi XI Vektor 12/4/2015

BAB II PENYEARAH DAYA

ALJABAR MAX-PLUS BILANGAN KABUR (Fuzzy Number Max-Plus Algebra) INTISARI ABSTRACT

Bab 4 Hukum Gauss. A. Pendahuluan

LAMPIRAN B PERHITUNGAN

PARTIKEL DALAM SUATU KOTAK SATU DIMENSI

BAHASAN ALGORITME ARITMETIK GF(3 ) Telah dijelaskan sebelumnya bahwa dalam mengonstruksi field GF(3 )

RANCANGAN ALAT SISTEM PEMIPAAN DENGAN CARA TEORITIS UNTUK UJI POMPA SKALA LABORATORIUM. Oleh : Aprizal (1)

II LANDASAN TEORI 2.1 Persamaan Dasar Fluida

SELEKSI OLIMPIADE NASIONAL MIPA PERGURUAN TINGGI (ONMIPA-PT) 2014 TINGKAT UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA BIDANG FISIKA

Xpedia Fisika DP SNMPTN 05

Bab 5 Potensial Skalar. A. Pendahuluan

matematika K-13 PEMBAGIAN HORNER DAN TEOREMA SISA K e l a s

OLIMPIADE SAINS NASIONAL 2010 BIDANG ILMU FISIKA

(x- x 1. Contoh soal: jawab: x 2 + y 2 = 2 2 x 2 + y 2 = 4. x 2 + y 2 = 4. jawab: (x 5) 2 + (y 2) 2 = 4 2

BAB II LANDASAN TEORI

Gambar 1. Skema proses komunikasi dalam pembelajaran

BAB II Model Aliran Multifasa Dalam Pipa

BAB III m BAHASAN KONSTRUKSI GF(3 ) dalam penelitian ini dapat dilakukan dengan mengacu pada konsep perluasan filed pada Bab II bagian 2.8.

Listrik Statik. Agus Suroso

Sistem Linear Max-Plus Interval Waktu Invariant

MEDAN LISTRIK. Oleh Muatan Kontinu. (Kawat Lurus, Cincin, Pelat)

PROPOSAL TUGAS AKHIR PENGARUH JUMLAH SUKU FOURIER PADA PENDEKATAN POLAR UNTUK SISTEM GEOMETRI KARTESIAN OLEH : IRMA ISLAMIYAH

ENERGI POTENSIAL. dapat dimunculkan dan diubah sepenuhnya menjadi tenaga kinetik. Tenaga

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. dan medan hidrodinamik. Pertama, dengan menentukan potensial listrik V dan

I. Pendahuluan Listrik Magnet Listrik berkaitan dengan teknologi modern: komputer, motor dsb. Bukan hanya itu

Hukum II Newton. Untuk SMA kelas X. (Modul ini telah disesuaikan dengan KTSP)

FISIKA DASAR 2 PERTEMUAN 2 MATERI : POTENSIAL LISTRIK

Sistim Komunikasi 1. Pertemuan 4 Modulasi Sudut

Hal ini akan memberikan kestabilan terhadap sistem koloid.

Diferensial Vektor. (Pertemuan V) Dr. AZ Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Brawijaya

TOPIK 3. Potensial Listrik. Fisika Dasar II TIP, TP, UGM 2009 Ikhsan Setiawan, M.Si.

TOPIK 8. Medan Magnetik. Fisika Dasar II TIP, TP, UGM 2009 Ikhsan Setiawan, M.Si.

MATHunesa Jurnal Ilmiah Matematika Volume 3 No.6 Tahun 2017 ISSN

BINOVATIF LISTRIK DAN MAGNET. Hani Nurbiantoro Santosa, PhD.

BENTUK NORMAL SMITH DAN MATRIKS BAIK KIRI/KANAN

= mv Momentum akhir setelah tumbukan pertama:

Tujuan. Untuk memahami: 1. Energi Potensial Listrik 2. Potensial Listrik 3. Permukaan Ekuipotensial 4. Tabung Sinar Katoda

FISIKA. Sesi RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK. A. ARUS BOLAK-BALIK a. Persamaan Arus dan Tegangan AC

Relativitas khusus (Einstein) 1 TEORI RELATIVITAS KHUSUS.

Transkripsi:

USAHA DAN ENERGI DALAM ELEKTROSTATIKA Usaha untuk Meindahkan Muatan Usaha adalah kerja yang dilakukan oleh gaya F untuk eindahkan uatan dari satu tepat ke tepat lainnya. = (1) Jika kita hendak eindahkan uatan dala suatu edan listrik aka kerja yang dilakukan adalah elawan edan listrik di tepat itu. Usaha yang dilakukan untuk eindahkan uatan titik dari jauh tak hingga ke posisi adalah: z.. Q q y x = adalah eleen garis. Untuk koordinat bola, = + +sin sedangkan adalah gaya yang dialai oleh uatan Q, dengan = sehingga ungkapan W enjadi = 1 4! ( + +sin ) = 1 4!

= 1 4! () Usaha yang dilakukan ini berubah enjadi energi potensial yang diiliki oleh uatan Q yang berada pada jarak r terhadap uatan q. Jadi energi elektrostatika adalah kerja yang dilakukan untuk elawan edan listrik yang ditibulkan oleh suatu uatan q di titik tersebut. Energi Potensial untuk Muatan Titik Hubungan antara energi potensial dengan potensial diperoleh dengan enuliskan kebali bahwa potensial di titik yang ditibulkan oleh uatan q adalah: Φ()= 1 4! Maka energi potensial uatan Q pada titik dapat dinyatakan dengan: = 1 4! =Φ() (4) (3) Jika terdapat N uatan titik, &,, (,,, asing-asing dengan posisi ++, & +++, +++, (..., ++++ aka bagaiana ungkapan energi potensialnya? Energi potensialnya saa dengan usaha total yang diperlukan untuk ebawa uatan-uatan tersebut satu persatu dari posisi jauh tak hingga ke posisi ++, & +++, +++,, ( ++++. z +++ &... q 1 q q 3 +, +++ +++. ( q 4 y x Usaha yang diperlukan untuk ebawa uatan & ke titik ++ & adalah &, yaitu

& = & Φ( ++) & (5) dengan Φ( ++) & adalah potensial listrik di titik ++. & Oleh karena belu ada uatan yang lain dala siste koordinat, aka Φ( ++)=0 & sehingga & =0 (6) Usaha yang diperlukan untuk ebawa uatan ke titik +++ adalah, yaitu = Φ( +++) (7) dengan Φ( +++) adalah potensial listrik di titik +++. Oleh karena telah ada uatan & dala siste koordinat, aka potensial listrik di titik +++ yang ditibulkan oleh uatan & adalah Φ( +++)= 1 & 4! ++ & +++ sehingga enjadi = 1 & 4! ++ & +++ (8) (9) Usaha yang diperlukan untuk ebawa uatan ( ke titik +++ ( adalah (, yaitu ( = ( Φ( +++) ( (10) dengan Φ( +++) ( adalah potensial listrik di titik +++. ( Pada siste koordinat telah ada uatan & dan sehingga potensial listrik di titik +++ ( ditibulkan oleh uatan & dan, yaitu Φ( +++)= ( 1 & 4! ++ & +++ + 1 ( 4! +++ +++ ( (11) sehingga ( enjadi ( = 1 & ( 4! ++ & +++ + 1 ( ( 4! +++ +++ ( ( = 1 4 & ( 4! ++ & +++ + ( ( +++ +++ 5 (1) ( Usaha yang diperlukan untuk ebawa uatan, ke titik +, adalah,, yaitu, =, Φ( +), (13)

dengan Φ( +), adalah potensial listrik di titik +., Kini telah ada uatan &,, dan ( sehingga potensial listrik di titik +, ditibulkan oleh uatan &,, dan (, yang besarnya Φ( +)=, 1 & 4! ++ & + + 1, 4! +++ + + 1 (, 4! +++ ( +, sehingga, enjadi, = 1 &, 4! ++ & +++ + 1, ( 4! +++ +++ + 1 (, ( 4! +++ ( +, (14), = 1 4 &, 4! ++ & + +,, +++ + + (,, +++ ( + 5 (15), Adapun usaha yang diperlukan untuk eindahkan uatan ke-n adalah = 1 4 & 4! ++ & ++++ + +++ ++++ + ( +++ ( ++++ + + 7& ++++++++ 7& ++++ 5 (16) Usaha total untuk eindahkan N uatan adalah penjulahan dari &,, (,,,..., 89: = & + + ( +, + 89: = 1 & 4! ++ & +++ + 89: = 1 4 & ( 4! ++ & +++ + ( ( +++ +++ 5+ ( 89: = 1 4 &, 4! ++ & + +,, +++ + + (,, +++ ( + 5+ +, 89: = 1 4 & 4! ++ & ++++ + +++ ++++ + ( +++ ( ++++ + + 7& ++++++++ 7& ++++ 5 (17) Setelah disusun ulang, didapatkan 89: = 1 4! & ; ++ & +++ + ( ++ & +++ +, ( ++ & + + +, ++ & ++++ < + 89: = 1 ( 4! ; +++ +++ +, ( +++ + + +, +++ ++++ < + 89: = 1, 4! ( ; +++ ( + + +, +++ ( ++++ < + 89: =+

89: = 1 4! 7& ; ++++++++ 7& ++++ < + 89: == > @= 1 A F (18) 4! B+ C +B D >?& AE> Oleh karena 1 B+ C +B = 1 D B+ D +B C aka 1 B+ C +B =1 D G 1 B+ C +B + 1 D B+ D +B H (19) C Dengan ensubstitusikan persaaan (19) ke persaaan (18), diperoleh 89: == > @ 1 = 1 1 4! A G B+ C +B + 1 D B+ D +B H F C >?& AE> 89: = 1 = > @ = 1 A F (0) 4! B+ C +B D >?& A?&,AI> Perhatikan suku dala kurung kurawal pada persaaan (0)! Suku tersebut adalah potensial listrik di +, C yaitu Φ(+), C yang ditibulkan oleh (J 1) uatan, &,, (,, >7, >7&, >K&, >K,,. Φ(+)= 1 C = A 4! B+ C +B D A?&,AI> (1) Dengan deikian, persaaan (0) enjadi 89: = 1 = > >?& Φ(+) C () Ini adalah usaha total yang diperlukan untuk enyusun N uatan titik secara bersaa-saa. Usaha total ini erepresentasikan besarnya energi potensial yang tersipan dala susunan uatan tersebut.

Energi pada Distribusi Muatan Kontinue Pada distribusi uatan volue dengan rapat uatan L, aka ungkapan energi potensial pada persaaan () berubah enjadi = 1 LΦ M (3) Ungkapan energi ini dapat juga dinyatakan dala edan listrik N+ yaitu dengan eanfaatkan persaaan pada Huku Gauss. + N+ = L! L=! + N+ (4) dengan ensubstitusikan persaaan (4) ke persaaan (3) diperoleh = 1! + N+Φ M (5) Salah satu sifat perkalian operator + adalah + N+Φ= + N+Φ+N+ +Φ (6) dengan ensubstitusikan +Φ= N+ selanjutnya didapatkan + N+Φ= + N+Φ N+ + N+Φ = + N+Φ+N+ (7) Selanjutnya ensubstitusikan persaaan (7) ke persaaan (5), hasilnya P + N+Φ+N+ Q M + N+ΦM +! R N + M R (8) Ingat kebali teorea divergensi, bahwa

+ S M R sehingga =T S U V! + N+ΦM R T N +Φ U V (9) Maka persaaan (8) dapat ditulis enjadi T N +Φ U +! V N + M R N + M WXX YZW[\ (30) (31) Ini adalah ungkapan energi potensial dala N+ diana pengintegralan dilakukan untuk seluruh ruang. Contoh Hitung energi potensial dari kulit bola beruatan seraga dengan rapat uatan ] dan total uatan q jika jari-jari R! Solusi 1. Menggunakan ungkapan dala potensial = 1 ]Φ U Potensial pada perukaan bola adalah konstan, besarnya Φ= 1 4π! _ sehingga = 1 ] U 8π! _ = 1 8π! _

Solusi. Menggunakan ungkapan dala edan listrik N + M WXX YZW[\ Integral dilakukan pada seluruh ruang, di dala dan di luar bola. N+ di dala bola adalah nol sehingga integralnya bernilai nol untuk ruang di dala bola. Seentara N+ di luar bola adalah N+ = 1 4π! N+ = 1 (4π! ), dengan deikian energinya enjadi N + M WXX YZW[\ 1 (4π! ), c a ` ( sin d d ) koordinat bola (4π! ) 1 c (4π! ) 1 a ` l (4π! ) n 1 n l sin d d dsind dsind (4π! ) 1 _ sind = 1 8π! _ (4π! ) 1 _ 4π