Makalah ini membahas tentang energi potensial listrik bermuatan dalam 3 kalimat: Energi potensial listrik adalah energi yang dimiliki suatu muatan akibat posisinya relatif terhadap muatan lain. Konsep ini mirip dengan energi potensial gravitasi. Makalah ini menjelaskan rumus energi potensial listrik dan hubungannya dengan potensial listrik serta medan listrik.

1. MAKALAH
ENERGI POTENSIAL LISTRIK BERMUATAN
Disusun Oleh :
Nama : Kholifah
NIM : 141.080.2000.88/A1
Fakultas /Jurusan : Teknik/ Teknik Informatika
Mata Kuliah : Fisika
Dosen Pengajar : Ismail, S.Kom.
FAKULTAS TEKNIK INFORMATIKA
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO
2014-2015

2. ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penyusun panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena
dengan
karuniaNya kami dapat menyelesaikan Makalah Medan elektro magnetik “Energi potensial
listrik bermuatan’’ Tujuan penulisan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan
kepada semua mahasiswa khusunya dibidang Teknik elektro dan informatika, Di samping itu,
makalah ini diajukan guna memenuhi tugas mata kuliah Fisika
Makalah ini dibuat sebagai salah satu referensi mata kuliah guna membantu
mahasiswa mengenai materi listrik statis. Dalam makalah ini materi yang berkaitan dengan
muatan listrik, hukum coulumb, medan listrik, energi potensial listrik dan potensial listrik,
usaha listrik, bola konduktor, dan kapasitor.
Dan tidak lupa penulis juga menyampaikan banyak terima kasih kepada :
1. Allah SWT sehingga dapat menyelesaikan tugas makalah ini.
2. Bapak Hindarto, S.Kom.,MT selaku Dekan Fakultas Teknik Informatika Universitas
Muhammadiyah Sidoarjo.
3. Ibu Yulian Findawati, ST., M.MT selaku Kaprodi Teknik Informatika Universitas
Muhammadiyah Sidoarjo.
4. Rekan-rekan mahasiswa yang telah memberikan motivasi dan dorongan sehingga
penulis dapat menyelesaikan tugas makalah ini
5. Orang tua serta keluarga yang telah membantu dalam menyelesaikan makalah ini.
Penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak kelemahan baik dari segi tata
tulis maupun sistematikanya oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran
yang bersifat membangun demi penyempurnaan makalah kami untuk selanjutnya.semoga
makalah ini bermanfaat bagi pembaca.
Sidoarjo, 18 Oktober 2014
( Kholifah )

3. iii
DAFTAR ISI
Cover......................................................................................................................... i
Kata Pengantar ........................................................................................................ ii
Daftar Isi................................................................................................................... iii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang............................................................................................... 4
1.2 Rumusan Masalah.......................................................................................... 4
1.3 Tujuan Penulisan............................................................................................ 4
BAB II PEMBAHASAN MATERI
2.1 Pengertian Energi Potensial ........................................................................... 5
2.1.1 SI dan satuan berhubungan................................................................ 5
2.1.2 Konsep Energi Potensial.................................................................... 5
2.2 Potensial Listrik ............................................................................................. 7
2.3 Hubungan Potensial dengan Medan Listrik ................................................... 9
2.3.1 Konduktor Dua Keping Sejajar.......................................................... 9
2.3.2 Konduktor Bola Bermuatan............................................................... 10
2.3.3 Pemanfaatan Listrik Statis ................................................................. 10
2.4 Kapasitor ........................................................................................................ 12
2.4.1 Pengertian Kapasitor.......................................................................... 12
2.4.2 Kapasitas Kapasitor............................................................................ 13
2.4.3 Kapasitor Keping Sejajar ................................................................... 13
2.4.4 Kapasitor Bola Konduktor ................................................................. 15
2.4.5 Rangkaian Kapasitor.......................................................................... 16
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan .................................................................................................... 17
3.2 Saran............................................................................................................... 17
Daftar Pustaka

4. iv
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sebuah benda dikatakan bermuatan listik jika mengalami kekurangan atau kelebihan
elektron. Muatan listrik ada dua jenis yaitu muatan positif (+) dan muatan negative (-). Suatu
benda disebut bermuatan positif (+) jika benda tersebut kekurangan elektron. Benda disebut
bermuatan negative (-), jika benda tersebut kelebihan elektron. Setelah bermuatan listrik,
muatan tersebut akan diam di dalam benda sehingga muatan listrik tersebut dinamakan
muatan listrik statis.
Alat yang digunakan untuk mengetahui apakah suatu benda bermuatan listrik atau
tidak adalah elektroskop. Salah satu contoh elektroskop adalah elektroskop daun emas.
Prinsip kerja elektroskop daun emas dalam mendeteksi adanya muatan listrik suatu benda
adalah sebagai berikut: jika suatu benda bermuatan listrik menyentuh kepala elektroskop,
pelat logam dan daun emas menjadi bermuatan listrik.
1.2 Rumusan Masalah
1. Apakah yang dimaksud dengan Energi Potensial?
2. Bagaimana Konsep Energi Potensial Listrik?
3. Bagaimana hubungan antara Potensial Listrik dan Medan Listrik?
4. Bagaimana Pemanfaatan listrik statis?
5. Apa yang dimaksud dengan kapasitor?
6. Bagaimana Rangkaian kapasitor?
1.3 Tujuan Penulisan
1. Agar pembaca dapat memahami Mengenai Energi Potensial.
2. Dapat mengetahui konsep Energi potensial listrik.
3. Dapat mengetahui hubungan antara Potensial listrik dan Medan Listrik
4. Dapat mengetahui manfaat listrik statis.
5. Dapat mengetahui pengertian dan konsep kapasitor.
6. Dapat mengetahui rangkaian kapasitor.

5. v
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Pengertian Energi Potensial
Energi potensial dari sebuah sistem adalah energi yang dihubungkan dengan
konfigurasi ruang dari komponen-komponennya dan interaksi mereka satu sama lain. Jumlah
partikel yang mengeluarkan gaya satu sama lain secara otomatis membentuk sebuah sistem
dengan energi potensial. Gaya-gaya tersebut, contohnya, dapat timbul dari interaksi elektro
statik (lihathukum Coulomb), atau gravitasi.
2.1.1 SI dan satuan berhubungan
Satuan SI untuk energi dan kerja adalah joule (J), dinamakan untuk menghormati
James Prescott Joule dan percobaannya dalam persamaan mekanik panas. Dalam istilah yang
lebih mendasar 1 joule sama dengan 1 newton/meter dan, dalam istilah satuan dasar SI, 1 J =
1 kg m2 s−2.
2.1.2 Konsep Energi Potensial
Konsep energi sangat berguna dalam mekanika. Hukum kekekalan energi
memungkinkan kita memecahkan persoalan-persoalan tanpa perlu mengetahui gaya secara
rinci. Sebagai contoh gaya gravitasi menarik suatu benda menuju kepermukaan bumi. Baik
gaya gravitasi maupun kuat medan gravitasi (percepatan gravitasi = g) berarah vertikal ke
bawah.
Jika mengangkat sebuah benda melawan gaya gravitasi bumi, itu berarti kita
melakukan usaha pada benda, dan sebagai akibatnya energi potensial gravitasi benda
bertambah ( gambar 1).
Konsep energi juga berguna dalam listrik. Gaya listrik F yang dikerjakan pada suatu
muatan Uji positif q’ oleh suatu muatan negatif adalah mengarah kemuatan negatif. Vektor
kuat medan listrik E= F/q’, juga mengarah kemuatan negatif.
Untuk menggerakkan muatan uji menjauhi muatan negatif, kita harus melakukan
usaha pada muatan uji. Sebagai akibatnya energi potensial listrik muatan uji bertambah
(gambar 2).

6. vi
Gambar 1. Gambar 2.
Konsep energi potensial listrik, mirip dengan konsep energi potensial garavitasi.
Untuk itu kita akan menurunkan rumus Energi Potensial Listrik sebagai berikut :
Gambar 3. Konsep energi potensial listrik
Usaha yang dilakukan gaya (Fw), untuk memindahkan muatan penguji +q’, dari titik
P ke Titik Q adalah W = -Fw . S = -Fw.Δr = -F.(r2-r1)
W adalah besaran skalar, gaya F diberi tanda (-) negative karena gaya Coulomb berlawanan
arah dengan arah perpindahan Fw = Fq = gaya Coulomb.
W = -k.Q q’/r1 2 x (r2-r1) = – kQ.q’/r1.r2 (r2-r1)
W = -k Q.q’(1/r1 – 1/r2)= k Q.q’(1/r2-1/r1)
W = k Q.q’(1/r2-1/r1) = Δ EP = EP2 – EP1
Jadi usaha yang dilakukan W= pertambahan energi potensial

7. vii
Kesimpulannya, Energi Potensial Listrik adalah usaha yang dilakukan gaya
Coulomb, untuk memindahkan muatan uji +q’ dari suatu titik ketitik lainnya. Jika titik Q,
berada di jauh tak terhingga, sehingga r2 = ˜ dan 1/r2 = 0 maka Energi Potensial Listrik dapat
dirumuskan sebagai berikut: Energi Potensial Listrik dari dua muatan Q dan q’ adalah :
Ep = k Q.q’/r, EP termasuk besaran skalar
E = Energi Potensial Listrik satuannya Joule
k = Konstanta = 9.109 N C-2 m2, r = jarak (m)
Q + muatan sumber, q’= muatan uji (Coulomb)
Contoh Soal.
Sebuah proton (muatan proton = +e = +1,6×10-19C) digerakkan menuju sebuah inti atom
yang bermuatan q. Jarak pisah awal kedua partikel tersebut 2,5×10-11m dan jarak pisah
akhirnya 2,0×10-11m. Apabila usaha yang diperlukan dalam proses terebut 1,44×10-17J,
tentukan muatan inti atom tersebut!
Penyelesaian :
W12=kqoq
1,44×10-17J =(9×109 Nm2C-2)(1,6×10-19C)(q)
q = 10-18 coulomb.
2.2 Potensial Listrik
Suatu muatan uji hanya dapat berpindah dari satu posisi ke posisi lain yang memiliki
perbedaan potensial listrik sebagaimana benda jatuh dari tempat yang memiliki perbedaan
ketinggian. Besaran yang menyatakan perbedaan potensial listrik adalah beda potensial. Beda
potensial dari sebuah muatan uji q’ yang dipindahkan ke jarak tak berhingga dengan usaha W
adalah
Dimana V adalah potensial listrik dengan satuan volt (V). Beda potensial dari suatu
muatan listrik di suatu titik di sekitar muatan tersebut dinyatakan sebagai potensial mutlak

8. viii
atau biasa disebut potensial listrik saja. Potensial listrik dari suatu muatan listrik q di suatu
titik berjarak r dari muatan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut
Dari persamaan di atas tampak bahwa potensial listrik dapat dinyatakan dalam bentuk
kuat medan listrik, yaitu
V = E r
Berbeda dengan gaya listrik dan kuat medan listrik, potensial listrik merupakan
besaran skalar yang tidak memiliki arah. Potensial listrik yang ditimbulkan oleh beberapa
muatan sumber dihitung menggunakan penjumlahan aljabar. Untuk n muatan, potensial
listriknya dituliskan sebagai berikut.
Catatan: tanda (+) dan (–) dari muatan perlu diperhitungkan dalam perhitungan potensial
listrik.
Contoh Soal.
Dua muatan titik positif sama besarnya + 5 nC pada sumbu-x. Satu di pusat dan yang lain
pada x = 8 cm seperti ditunjukkan pada gambar. Tentukan potensial di
a. Titik P1 pada sumbu x di x=4 cm
b. Titik P2 pada sumbu y di y = 6 cm.
a. Titik P1 pada sumbu x di x=4 cm
b. Titik P2 pada sumbu y di y = 6 cm.

9. ix
2.3 Hubungan Potensial dengan Medan Listrik
2.3.1 Konduktor Dua Keping Sejajar
Konduktor dua keping sejajar adalah dua keping logam sejajar yang
dihubungkan dengan sebuah baterai sehingga kedua keeping mendapat muatan yang
sama tapi berlawanan tanda. Bentuk keeping sejajar seperti ini disebut kapasitor.
Di antara dua keping akan dihasilkan medan listrik yang serba sama dengan arah
dari keping positif ke keping negatif. Medan listrik yang serba sama seperti ini disebut
medan listrik homogen.
Pada muatan positif q bekerka gaya listrik F = q E yang arahnya kekanan.
Untuk memindahkan muatan positif q dari A ke B (ke kiri) kita harus melakukan gaya
F’ yang melawan gaya F, tetapi besar F’ sama dengan besar F (F’ = F). Usaha luar
yang dilakukan untuk memindahkan muatan q dari A ke B adalah:
W A B = q E d
W A B = q ∆ V A B
Contoh Soal.
Gambar dibawah ini menunjukkan konduktor dua keping sejajar yang dimuati oleh baterai
240 V. kedua kepping berada dalam vakum.
a. Tentukan besar dan arah kuat medan listtrik di antara kedua keeping tersebut.
b. Tentukan beda potensial antara titik C yang berjarak 2 m dari B dengan titik B.
Jawab :
Beda potensial baterai ∆VBA = 240 volt; jarak keping AB, d = 4 cm = 4x10-2 m.
a. Keeping A bertanda + karena dihubungkan dengan kutub + baterai.
Keeping B bertanda – karena dihubungkan dengan kutub- baterai.
Dengan demikian, arah kuat medan listrik dalam ruang antar keping adalah dari keeping A
menuju ke keeping B (ke arah kanan). Besar kuat medan E anta rkeping adalah homogen dan
dihitung dengan persamaan,
E = ∆VAB / d = 240 / 4x10-2 <=> E = 6000 V/m

10. x
b. Beda potensial antara titik C dan B, ∆VBC, dihitung dengan persamaan,
∆VBC = E . r dengan r = 2 cm = 2x10-2 m
= (6000)(2 x 10-2) = 120 volt
2.3.2 Konduktor Bola Bermuatan
Potensial listrik disekitar atau di dalam bola konduktor bermuatan dapat ditentukan
dengan cara menganggap muatan bola berada di pusat bola. Selanjutnya, potensial listrik di
titik-titik pada suatu bola bermuatan, seperti diperlihatkan pada gambar di bawah dapat
ditentukan melalui persamaan potensial listrik, yaitu :
Gambar 4. Potensial listrik pada bola konduktor bermuatan
VA = k . q / R ; VB = k . q / R ; VC = k . q / r
Dari persamaan-persamaan di atas dapat menimbulkan bahwa potensial listrik di
dalam bola sama dengan dipermukaan bola, sehingga:
VA = VB k . q / R untuk r ≤ R VC = k . q / r untuk r > R
2.3.3 Pemanfaatan Listrik Statis
Ada pula alat yang prinsip kerjanya mengguakan atau menerapkan konsep statis adalah
sebagai berikut:
1. Penangkal Petir
Sebelum terdengar petir tentu kita lihat kilat. Kilat adalah cahaya yang timbul karena gerak
elektron yang bergesekan dengan udara. Akibatnya, udara yang dilalui kilat terbelah dan
memuai dengan cepat sehingga dapat menghasilkan suara yang menggelegar, yang disebut
petir. Cara kerja penangkal petir adalah sebagai berikut:

11. xi
a. Jika di sekitar penangkal penangkal petir terdapat awan bermuatan negative, batang logam
penangkal petir mengalami induksi sehingga bermuatan positif (muatan hasil induksi
berlawanan dengan muatan benda yang menginduksi).
b. Jika petir menyambar batang logam, muatan negative petir berpindah ke batang
logam dan diteruskan kebumi melalui kabel penangkal petir.
c. Bersamaan itu, muatan positif logam meloncat kea wan petir sehingga menjadi
netral.
2. Generator Van de Graaff
Generator Van de Graaff adalah alat yang dapat menghasilkan muatan listrik dengan jumlah
besar melalui proses penggosokan. Alat ini dirancang oleh Robert Jemson Van de Graaff
(1901-1967). Generator Van de Graaff terdiri atas:
a. Dua ujung runcing yang terdapat di bagian atas dan bawah,
b. Sebuah silinder logam yang terdapat di bagian bawah,
c. Sebuah silinder politilen yang terdapat di bagian atas,
d. Sabuk karet yang menghubungkan kedua silinder,
e. Konduktor berongga berbentuk bola (kubah).
3. Alat penggumpal asap
Untuk menanggulangi polusi udara dari cerobong asap pabrik, seorang ahli kimia Amerika
yang bernama Frederick Gardner Cottrel membuat alat penggumpal asap yang terdiri dari
dua logam yang memiliki muatan yang berlawanan sehingga partikel-partikel asap terinduksi
dan terjadi gaya tarik menarik antara partikel sehingga massa partikel bertambah besar dan
membentuk gumpalan hitam yang mudah dibersihkan.
4. Pengecatan mobil
Ketika cat disemprot, butir-butir halus cat akan menjadi bermuatan karena bergesekan dengan
udara. Mobil yang dicat diberi muatan berlawanan sehingga cat dapat rata dan halus.
5. Mesin fotokopi
Mesi fotokopi pertama yang dipasarkan adalah Xerox Corporation pada tahun 1959 dengan
memanfaatkan prinsip muatan induksi serta gaya Coulomb. Bagian utama mesin fotokopi
adalah pelat foto konduktif yang dalam keadaan gelap tidak menghantar listrik. Pelat baru
aktif jika dikenai cahaya.

12. xii
2.4 Pemanfaatan Listrik Statis
2.4.1 Pengertian Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan
dan energi listrik. Pada prinsipnya, kapasitor terdiri dari dua konduktor yang berdekatan
namun terpisah satu sama lain, yang membawa muatan yang sama besar namun berlawanan
jenis. Kedua konduktor tersebut dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator) yang disebut
bahan (zat) dielektrik. Zat dielektrik yang digunakan sebagai menyekat akan membedakan
jenis kapasitor, seperti kertas, mika, plastik, pasta dan lain sebagainya.
Sifat-sifat dari kapasitor, yaitu :
 Dapat menyimpan dan mengosongkan muatan listrik.
 Tidak dapat mengalirkanarussearah.
 Dapat mengalirkan arus bolak-balik.
 Untuk arus bolak-balik berfrekuensi rendah.
 Kapasitor dapat menghambat arus.
Menurut pemasangannya dalam rangkaian listrik, kapasitor dibedakan menjadi kapasitor
berpolar yang mempunyai kutub positif dan negatif. dan juga kapasitor nonpolar, yang tidak
mempunyai kutub, bila dipasang pada rangkaian arus bolak-balik (AC).
Beberapa kegunaan kapasitor, antara lain sebagi berikut :
a. Menyimpan muatan listrik,
b. Memilih gelombang radio (tuning),
c. Sebagai perata arus pada rectifier,
d. Sebagai komponen rangkaian starter kendaraan bermotor,
e. Memadamkan bunga api pada sistem pengapian mobil,
f. Sebagai filter dalam catu daya (power supply).
Gambar 5. Simbol kapasitor

13. xiii
2.4.2 Kapasitas Kapasitor
Kapasitansi didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapat
menampung muatan elektron untuk level tegangan tertentu.
Dengan rumus dapat ditulis :
Q = C.V
Jadi kapasitas kapasitor untuk ruang hampa adalah :
Q = muatanelektrondalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi dalam F (farads)
V = besar tegangan dalam V (volt)
Dari rumus tersebut dapat diturunkan rumus kapasitansi kapasitor, yaitu :
C = Q/V
Contoh soal.
Jika muatan dan kapsitas kapasitor diketahui berturut-turut sebesar 5µC dan 20µF, tentukan
beda potensial kapasitor tersebut!
Dik. :Q = 5µC = 5x10-6 C
C = 20µF = 5x10-5 F
Dit. : V = ...?
Jawab :
C = Q / V V = Q / C = 5x10-6 / 5x10-6 = 5x10-1 / 2 = 0,25 volt
2.4.3 Kapasitor Keping Sejajar
Kapasitor keeping sejajar adalah kapasitor yang terdiri dari dua keeping konduktor
yang dipisahkan oleh bahan dielektrik.
Bila luas masing-masing keping A maka :

14. xiv
Tegangan antara kedua keping :
Jadi kapasitas kapasitor untuk ruang hampa adalah :
C = Kapasitas kapasitor (F)
ε0 =Permitivitas vakum (8,85x10‐12 C2N‐1m2 )
A = Luaspenampangmasing‐masingkeping (m2)
d = Jarak antar keping (m)
Bila di dalamnya di isi bahan lain yang mempunyai konstanta dielektrik K, maka
kapasitasnya menjadi :
Hubungan C0dan C adalah :
Kapasitas kapasitor akan berubah harganya bila :K , A dan d diubah.
Dalam hal ini C tidak tergantung Q dan V, hanya merupakan perbandingan-perbandingan
yang tetap saja. Artinya meskipun harga Q diubah, harga C tetap.
Contoh soal.

15. xv
2.4.4 Kapasitor Bola Konduktor
Kapasitor bola adalah kapasitor yang berbentuk bolaberongga dengan jari‐jari
tertentu.Perhitungan kapasitansi :
a. Beda potensial pada bola
V = K
b. Kapasitas kapasitor bola
C = = 4 ε0R
Kapasitas kapasitor bola tidak tergantung padamuatan dan beda potensial kapasitor.
c. Kapasitor Tabung
Kapasitor tabung atau silnder terdiri dari dua silinder konduktor berbeda jari-jari yang
mengapit bahan dielektrik diantaranya.
Gambar 6. Kapasitor silinder
beda potensial diantara silinder adalah :
Dengan demikian :
Contoh soal.
Satu kabel koaksial terdiri dari kabel berjari-jari 0,5 mm dan lapisan konduktor terluar
dengan jari-jari 1,5 mm. Tentukan kapasitansi persatuan panjang.
Penyelesaian :

16. xvi
2.4.5 Rangkaian Kapasitor
a. Rangkaian Seri Kapasitor
Kapasitor yang dihubungkanseriakanmempunyaimuatan yang sama.
Gambar 7. Rangkaian seri kapasitor
b. Rangakian Paralel Kapasitor
Kapasitor yang dihubungkan paralel, tegangan antara ujung-ujung kapasitor adalah
sama, sebesar V.
Gambar 8. Rangkaian paralel kapasitor

17. xvii
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1. Energi Potensial Listrik adalah usaha yang dilakukan gaya Coulomb, untuk
memindahkan muatan uji +q’ dari suatu titik ketitik lainnya.
2. Konsep energi potensial listrik, mirip dengan konsep energi potensial garavitasi.
3. Pemanfaatan listrik statis :
 Penangkal Petir
 Generator Van de Graaff
 Alat penggumpal asap
 Pengecatan mobil
 Mesin fotokopi
4. Konduktor dua keping sejajar adalah dua keping logam sejajar yang dihubungakan
dengan baterai sehingga keping mendapat muatan yang sama tapi berlawanan tanda
itulah yang disebut dengan kapasitor
5. Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan
dan energi listrik.
3.2 Saran
1. Demikian dapat dipaparkan mengenai materi Energi potensial yang menjadi pokok
bahasa dalam makalah kami, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahan
karena terbatasnya materi dan referensi.
2. Kami mengharapkan para pembaca yang budiman dapat memberikan kritik yang baik
guna untuk membangun makalah ini lebih baik dari sebelumnya.

18. xviii
DAFTAR PUSTAKA
1. http://nike-ardila.blogspot.com/
2. http://nurfahmiakhmad96.blogspot.com/2013/10/pengertian-energi-potensial-
listrik.html
3. http://tienkartina.wordpress.com/2010/10/24/energi-potensial-dan-potensial-
listrik/
4. http://physic-nurfaizal.blogspot.com/2012/04/potensial-listrik-dan-
kapasitor.html