1. Chotimah
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 1
2. Potensial Listrik (V) dan
Tenaga Potensial Listrik (U)
Potensial listrik pada
sembarang titik dalam ruang
yang diakibatkan oleh muatan
titik sebesar Q dinyatakan
oleh :
Potensial merupakan besaran skalar, sehingga
potensial yang ditimbulkan oleh banyak muatan
titik, besarnya merupakan jumlahan potensial tiap-
tiap muatan titk. 2
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik
3. Potensial Listrik muatan titik
Potensial sebuah muatan
titik
Potensial 3 buah
muatan titik merupakan
jumlahan aljabar
3
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 3
4. Tenaga potensial listrik
Tenaga potensial didefinisikan sebagai besarnya
usaha yang timbul karena posisi atau letak muatan.
Jika ada suatu muatan positif Q berada pada tempat
tertentu, maka muatan positif lain yang dibawa
mendekat muatan tersebut harus melawan gaya
tolakan, dan ini menyebabkan muatan yang kedua
mempunyai tenaga potensial.
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 4
5. Besarnya tenaga apotensial muatan uji q didekat
muatan sumber Q dinyatakan oleh
Potensial merupakan besarnya tenaga
potensial persatuan muatan .
V = U/q
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 5
6. Potensial muatan titik juga dapat dicari dengan
menghitung besarnya usaha yang diperlukan untuk
membawa/memindahkan muatan uji dari jarak tak
hingga pada jarak tertentu r. Potensial bernilai nol
saat muatan uji berada jauh tak hingga
Wab = q (Va-Vb)
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 6
8. Potensil listrik dari garis muatan
Potensial dari garis muatan dapat dicari dengan
superposisi potensial muatan titik sepanjang
garis. Bila λ merupakan jumlah muatan
persatuan panjang, maka
Bila kawatnya panjang ∞
8
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 8
16. Contoh soal :
1. Empat muatan titik 2 µC diujung-ujung
bujursangkar sisi 4 cm. Tentukan potensial di
pusat persegi jika :
•Semua muatan positif
•Tiga muatan positif dan satu negatif
•Dua muatan positif dan dua muatan negatif
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 16
17. 2. Bola dengan jari-jari 60 cm dengan titik
tengahnya di pusat. Muatan-muatan sama
3 µC diletakkan pada interval 60o
sepanjang equator bola.
c. Berapa potensial listrik di pusat ?
d. Berapa potensial listrik di kutub utara?
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 17
18. 3. Muatan positif sebesar 2 µC di pusat bola.
• Berapa potensial listrik V di titik 4 m dari
pusat?
• Berapa kerja yang harus dilakukan oleh alat
luar untuk membawa muatan 3 µC dari ∞ ke
r = 4 m? (asumsi muatan 2 µC tetap di
tempat)
• Berapa kerja yang harus dilakukan oleh
alat luar untuk membawa muatan 2 µC dari
∞ ke r = 1 m dekat muatan pertama?
(asums muatan 3 µC dibiarkan tetap di r = 4
m) Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 18
19. Beda Potensial
Sebenarnya yang dapat diukur secara
fisik adalah besarnya beda tenaga
potensial.
Berarti hanya selisih pada potensial atau
beda potensial antara 2 titik yang dapat
diukur.
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 19
20. Kerja yang dilakukan oleh medan listrik untuk
memindahkan muatan positif q dari b ke a :
Wba = q (Vb - Va) = q Vba
Kerja juga bisa ditinjau dari gaya dikalikan jarak
Wba = Fd = q E d
Kedua pers. diatas sama,
q Vba = q E d atau Vba = E d
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 20
21. Contoh : Dua pelat sejajar dimuati sampai tegangan
atau mempunyai beda potensial 50 V. Bila jarak
antara kedua pelat tersebut adalah 0,05 m, hitung
medan listrik diantara kedua pelat ?
Vba
Vba Vba = E d atau E=
d
50 V
E
E= = 1000 V/m
0,05 m
d Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 21
22. Kapasitor : piranti penyimpan muatan
Bisa dibuat dari lempeng konduktor sejajar yang
dihubungkan dengan baterai pada masing-
masing lempeng
Kapasitansi : besarnya muatan yang dapat
disimpan
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 22
24. Baterai akan mengangkut muatan dari satu
lempeng ke lempeng lainnya, sementara
tegangan yang dihasilkan karena timbulnya
muatan tersebut sama dengan tegangan baterai
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 24
26. Kapasitansi yang dimiliki oleh lempeng sejajar
didefisinikan dalam besarnya muatan yang
mampu disimpan, dinyatakan dengan :
•Q = besarnya muatan yang disimpan pada
masing-masing lempeng
•V = tegangan yang diberikan pada masing-
masing
lempang Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 26
27. Mencari kapasitansi kapasitor lempeng
sejajar secara geometri
= permitivitas ruang
k = permitivitas relatif bahan dielektrik antar
lempeng
k = 1 untuk ruang hampa, k >1 untuk semua
medium, untuk udara k ≈ 1
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 27
29. Contoh :
1. Suatu kapasitor dengan lempeng berbentuk
bujur sangkar dengan sisi 10 cm dan jarak
pemisah 1 mm.
•Hitung kapasitansinya
•Jika kapasitor ini dimuati sampai 12 V,
berapa banyak muatan yang dipindahkan dari
satu keping ke yang lain ? ( ε0 = 8,85 pF/m)
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 29
30. 2. a. Jika sebuah kapasitor keping paralel
memiliki jarak pemisah 0,15 mm
berapakah luas kapasitor tersebut agar
kapasitansinya 1 F ?
b. Jika keping berbentuk bujursangkar,
berapa panjang sisinya ?
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 30
31. Kapasitor Silinder
Kapasitor silinder terdiri dari lapisan konduktor
yang tersusun seperti kabel koaksial.
Kabel koaksial dalam TV, kapasitansinya
dihitung persatuan panjang, dan penting dalam
penentuan karakteristik transmisi kabel.
b
a V=Va - Vb = Q ln (b/a) / 2πε0L
L
C = Q/V = 2πε0L / ln (b/a)
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 31
32. Lempeng Paralel dengan Dielektrik
Jika bahan dielektrik
disisipkan diantara
lempeng, polarisasi
medium akan menim-
bulkan medan listrik
yang berlawanan
arah dengan medan
listrik dari lempeng
bermuatan.
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 32
33. Tinjauan atomik dielektrik
Molekul polar, Ada medan : Model yang
tanpa medan : orientas molekul menggambarkan
orientas ter-arah E eksternal dan
molekul random
E induksi
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 33
34. Kapasitansi sebelum dan sesudah diberi
bahan dielektrik
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 34
35. Bahan dielektrik sebelum dan sesudah
mengalami polarisasi oleh medan listrik
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 35
38. Energi yang tersimpan dalam kapasitor
U = ½ Q2/C = ½ Q V = ½ C V2
Contoh soal :
•Kapasitor 3µF dimuati pada 100 V. Berapa
banyak energi yang tersimpan dalam
kapasitor tersebut.
•Kapasitor 10µF dimuati pada Q = 4 µC.
Berapa energi yang tersimpan dalam kapasitor
tersebut ? Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 38
39. Kapasitor dimuati dengan menghu-
bung kan ke baterai hingga muatannya
Q0. Baterai kemudian diambil dan
disisipkan dielektrik diantara lempeng.
Hitung Uo dan U
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 39
48. a.Berapa kapasitor
ekuivalen ?
b.Berapa potensial
pada masing-masing
kapasitor
c.Berapa muatan
masing-masing
kapasitor
d.Tenaga total yang
tersimpan ?
Modul 2 Potensial dan Tenaga listrik 48
