Ringkasan Materi Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik Beserta Contoh Soal dan Pembahasannya

Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik. Hellooo, sahabat Gamma. Pada kesempatan kali ini saya ingin berbagi kepada sahabat gamma tentang salah satu materi : Listrik Statis, yaitu bagian Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik.

Tujuan dari artikel kali ini adalah agar teman teman bisa memahami apa itu Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik. Baik untuk mempersingkat waktu langsung saja saya mulai.

ENERGI POTENSIAL LISTRIK

Energi potensial listrik adalah usaha yang diperlukan untuk memindahkan suatu muatan uji q0 dari posisi tak hingga ke titik referensi atau titik tertentu sejauh r dari muatan sumber q. Posisi tak hingga di sini adalah posisi kritis di mana muatan uji q0 tidak terpengaruh oleh medan atau gaya coulomb dari muatan sumber q, sedangkan titik referensi adalah jarak antara muatan uji yang masih terpengaruh oleh medan atau gaya coulomb dari muatan sumber q. Jika teman-teman pernah mempelajari tantang gravitasi newton. Hubungan antara usaha-energi potensial adalah usaha sebanding dengan minus perubahan energi potensial.

Dan usaha adalah

Karena energi potensial listrik adalah usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan dari posisi tak hingga (ra = ∞) ke titik referensi (rb ). Sehingga energi potensial dititik ra = ∞ adalah sama dengan nol (Ua = 0). Maka diperoleh energi potensial listrik adalah

Atau secara umum

Dan dalam bentuk integral, rumus energi potensial listrik dapat ditulis

Catatan.Perhatikan persamaan di atas. Beda halnya dengan gaya coulomb dan medan listrik, muatan energi potensial listrik tidak bernilai mutlak. Oleh karena itu kita tetap harus memperhatikan apakah muatan bernilai positif atau negatif .

Energi Potensial Dari n-Muatan

Energi potensial dari n-muatan adalah penjumlahan skalar energi potensial dari masing-masing muatan. Misalkan ada 3 buah muatan yang sistemnya seperti pada gambar di bawah ini.

Jadi energi potensial n-muatan adalah penjumlahan energi potensial dari interaksi masing-masing muatan.

Soal dan Pembahasan - Energi Potensial Listrik

Contoh Soal Energi Potensial Listrik 1.

Hitunglah usaha yang diperlukan oleh sebuah muatan q1 sebesar +12μC untuk memindah kan sebuah muatan q2 sebesar 6μC dari jarak awal antara kedua muatan adalah 3 cm menjadi 6 cm. (Gunakan k =9.10^9 N.m^2/C^2).

Solusi:

Diketahui:

Contoh Soal Energi Potensial Listrik 2.

Perhatikan gambar di bawah ini

Gambar di atas adalah sistem tiga muatan yang terpisah sejauh 6 cm dari masing-masing muatan. Jika muatan q1 = q2 = +24μC dan q3 = -15μC. Tentukan energi potensial listrik dari sistem tiga muatan tersebut. (Gunakan k = 9.10^9 N.m^2/C^2).

Solusi:

Diketahui:

q1 = q2 = +24μC = 24.10^(-6) C

q2 = -15 μC = -15.10^(-6) C

r12 = r13 = r23 = 6 cm

k =9.10^9 N.m^2/C^2

Ditanya : U = ... ?

Gunakan persamaan energi potensial untuk sistem n-muatan

Jadi, energi potensial untuk sistem tiga muatan pada gambar di atas adalah 21,6 joule.

POTENSIAL LISTRIK

Potensial listrik dapat didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan positif sebesar 1 satuan dari tempat tak terhingga ke suatu titik tertentu. Potensial listrik dapat pula diartikan sebagai energi potensial listrik per satuan muatan penguji (wikipedia.org)

Hubungan energi potensial listrik dan potensial listrik adalah sebagai berikut.

Persamaan di atas merupakan potensial listrik akibat satu muatan titik, dengan V adalah potensial listrik (Volt), U adalah energi potensial listrik (Joule) dan q0 adalah muatan uji (Coulomb)

Beda Potensial Listrik Atau Tegangan Listrik Dalam Medan Uniform.

Beda potensial listrik antara dua titik A dan B dalam medan uniform adalah

Di atas telah dibahas bahwa, ungkapan energi potensial listrik dalam bentuk integral adalah

Maka diperoleh

Perhatikan gambar berikut.

Pada gambar di atas, titik A dan B berada dalam medan uniform yang berjarak masing-masing ra dan rb terhadap titik acuan. Arah medan E searah dengan arah vektor ds, maka hasil perkalian dot product adalah

Jadi, beda potensial listrik atau tegangan listrik dalam medan uniform adalah

Potensial Listrik Akibat Beberapa Muatan Titik

Potensial listrik akibat beberapa muatan titik merupakan penjumlahan skalar (penjumlahan aljabar) dari potensial listrik akibat tiap muatan. Misalkan, jika kita mempunya muatan q1, q2, dan q3, maka potensial listrik yang berjarak r1, r2 dan r3 dari masing-masing muatan adalah:

Soal dan Pembahasan - Potensial Listrik

Contoh Soal Potensial Listrik

Dua muatan masing-masing 15.10^-6 C dan -8.10^-6 C di tempatkan pada jarak 8 m.
a. Hitunglah potensial listrik di titik A (Perhatikan gambar)

b. Berapa usaha yang dibutuhkan untuk membawa muatan 32.10^-6 C dari titik tak hingga ke titik A (Anggap potensial dititik tak hingga sama dengan nol).

c. Hitunglah energi potensial sistem 3 muatan tersebut.

Solusi:
Diketahui:
q1 = 15.10^-6 C
q2 = -8.10^-6 C
q3 = 32.10^-6 C
Rab = 3 m
Rac = 5 m
Rbc = 4 m
Ditanya :

a. Potensial di titik A yang diakibatkan oleh muatan di titik B dan C adalah

b. Usaha yang dibutuhkan untuk memindah kan muatan dari posisi tak hingga ke titik A sama dengan perubahan energi potensial

Sebelumnya kita telah mendefinisikan usaha adalah.

Ini adalah usaha yang dilakukan oleh sistem (dalam hal ini adalah usaha yang dilakukan muatan). Sedangkan usaha yang di berikan atau dilakukan oleh orang atau lingkungan adalah

c. Energi potensial listrik dapat dihitung dengan menjumlahkan energi potensial dari ketiga pasangan muatan.

Jadi, energi potensial sistem 3 muatan diatas adalah
0,7092 Joule.

Mungkin itu saja pembahasan saya mengenai Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik. Jika ada kekurangan, kesalahan ataupun kekeliruan yang saya lakukan mohon dimaafkan. kiritik dan saran yang sahabat gamma berikan akan berarti bagi saya. Mohon like, follow dan share artikel ini agar saya bisa lebih semangat lagi dalam menulis dan terimakasih atas kunjungan kalian. Salam sahabat Gamma.