LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

22
LISTRIK adalah sesuatu yang memiliki suatu muatan positif (Proton) dan negatif (Elektron) yang bisa mengalir melalui suatu penghantar (Induktor) dalam sebuah rangkaian. listrik merupakan suatu muatan yang terdiri dari muatan positif dan muatan negatif , dimana sebuah benda akan dikatakan memiliki energi listrik apabila suatu benda itu mempunyai perbedaan jumlah muatan .sedangkan muatan yang dapat berpindah adalah muatan negatif dari sebuah benda,berpindahnya muatan negatif ini disebabkan oleh bermacam gaya atau energi, misal energi gerak,energi panas dsb.perpindahan muatan negatif inilah yang disebut dengan energi listrik.karena suatu benda akan senantiasa mempertahankan keadaan netral atau seimbang antara muatan positif dan muatan negative. Sehingga apabila jumlah muatan positif lebih besar dari muatan negative, maka benda tersebut mencari muatan negative untuk mencapai keadaan seimbang. Listrik memiliki besaran-besaran diantaranya sebagai berikut : 1. Tegangan Listrik Tegangan listik yaitu perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. Secara definisi tegangan listrik menyebabkan obyek bermuatan listrik negatif tertarik dari tempat bertegangan rendah menuju tempat

description

abcd

Transcript of LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

Page 1: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

 LISTRIK adalah sesuatu yang memiliki suatu muatan  positif (Proton) dan negatif (Elektron) yang bisa mengalir melalui suatu penghantar (Induktor) dalam sebuah rangkaian.

listrik merupakan suatu muatan yang terdiri dari muatan positif dan muatan negatif , dimana sebuah benda akan dikatakan memiliki energi listrik apabila suatu benda itu mempunyai perbedaan jumlah muatan .sedangkan muatan yang dapat berpindah adalah muatan negatif dari sebuah benda,berpindahnya muatan negatif ini disebabkan oleh bermacam gaya atau energi, misal energi gerak,energi  panas dsb.perpindahan muatan negatif  inilah yang disebut dengan energi listrik.karena suatu benda akan senantiasa mempertahankan keadaan netral atau seimbang antara muatan positif dan muatan negative. Sehingga apabila jumlah muatan positif lebih besar dari muatan negative, maka benda tersebut mencari muatan negative untuk mencapai keadaan seimbang.  

Listrik memiliki besaran-besaran diantaranya sebagai berikut :

1. Tegangan Listrik

Tegangan listik yaitu perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. Secara definisi tegangan listrik menyebabkan obyek bermuatan listrik negatif tertarik dari tempat bertegangan rendah menuju tempat bertegangan lebih tinggi. Sehingga arah arus listrik konvensional di dalam suatu konduktor mengalir dari tegangan tinggi menuju tegangan rendah. 

2. Arus Listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan couloumb/detik atau   Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat

Page 2: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltabese dan resistansi sesuai dengan hukum ohm.

3.  Hambatan Listrik

Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor ) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik yang mempunyai satuan Ohm. yang dapat dirumuskan dengan       

R adalah hambatan (Ohm)V adalah tegangan (Volt)I adalah arus (ampere)

4. Gaya Gerak Listrik ( GGL )

Gaya gerak listrik (GGL) adalah besarnya energi listrik yang berubah menjadi energi bukan listrik atau sebaliknya, jika satu satuan muatan melalui sumber itu, atau kerja yang dilakukan sumber arus persatuan muatan. dinyatakan dalam Volt.

 5. Muatan Listrik 

Muatan listrik adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda, yang membuatnya mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan juga memiliki muatan listrik. Simbol Q sering digunakan untuk menggambarkan muatan. sistem satuan internasional dari satuan Q adalah coloumb, yang merupakan 6.24 x 1018 muatan dasar. Q adalah sifat dasar yang dimiliki oleh  materi baik itu berupa proton (muatan positif) maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik total suatu atom atau materi ini bisa positif, jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Besarnya muatan tergantung dari kelebihan atau kekurangan elektron ini, oleh karena itu muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Q dasar. Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tak bermuatan). 

6. Kapasitansi

Page 3: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

Kapasitans adalah ukuran jumlah muatan listrik yang disimpan (atau dipisahkan) untuk sebuah potensial listrik yang telah ditentukan. Bentuk paling umum dari piranti penyimpanan muatan adalah sebuah kapasitor dua lempeng/pelat/keping. Jika muatan di lempeng/pelat/keping adalah +Q dan –Q, dan V adalah tegangan listrik antar lempeng/pelat/keping, maka rumus kapasitans adalah:

C adalah kapasitansi yang diukur dalam faradQ adalah muatan yang diukur dalam coloumbV adalah voltase yang diukur dalam volt 

7.  Induktansi

Induktansi adalah sifat dari rangkaian elektronika yang menyebabkan timbulnya potensial listrik secara proporsional terhadap arus yang mengalir pada rangkaian tersebut, sifat ini disebut sebagai induktasi sendiri. Sedang apabila potensial listrik dalam suatu rangkaian ditimbulkan oleh perubahan arus dari rangkaian lain disebut sebagai induktansi bersama. Satuan induktansi dalam satuan internasional adalah weber per ampere atau dikenal pula sebagai henry (H). Induktansi muncul karena adanya medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik (dijelaskan oleh hukum ampere). Supaya suatu rangkaian elektronika mempunyai nilai induktansi, sebuah komponen bernama induktor digunakan di dalam rangkaian tersebut, induktor umumnya berupa kumparan kabel/tembaga untuk memusatkan medan magnet dan memanfaatkan GGL yang dihasilkannya.

8.  Kuat Medan Listrik

Medan lisrtik adalah ruang di sekitar benda bermuatan listrik dimana benda-benda bermuatan listrik lainnya dalam ruang ini akan merasakan atau mengalami gaya listriArah Medan Listrik. Kuat medan listrik adalah besaran yang menyatakan gaya coloumb per satuan muatan di suatu titik.

9. Fluks Magnet

Page 4: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

Fluk magnetik adalah ukuran total medan magnetik yang menembus bidang. secara matematis fluk maknetik didefinisikan sebagi perkalian skalar antara induksi magnetik (B) dengan luas bidang yang tegak lurus pada induksi magnetik tersebut.

BESARNYA:

f = B A cos q

f  = fluks magnetik (weber)B = induksi magnetikA = luas bidang yang ditembus garis gayamagnetikq = sudut antara arah garis normal bidang A dan arah B

Berikut besaran listrik, notasi ( simbol ) dan satuan serta hubungan persamaan antara besaran :

Besaran listrik satuan dan alat ukurnya :

Page 6: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

Listrik statis adalah berkumpulnya muatan listrik pada suatu benda. Percobaan yang umum untuk membuktikan adanya listrik statis adalah percobaan dengan menyisir rambut yang kering dengan sisir. Adanya listrik statis dibuktikan dengan tertariknya rambut kering tersebut ke arah sisir. Hal ini terjadi karena adanya listrik statis antara rambut kering dan sisir. Pada mulanya rambut dan sisir bersifat netral. Suatu atom bersifat netral, karena jumlah proton dan elektron sama. Pada saat kita menggosokkan sisir pada rambut, sejumlah atom di dalam rambut terganggu, sejumlah elektron di dalam rambut terlepas dan berpindah ke sisir. Akibatnya, sisir memperoleh tambahan elektron, dan sisir itu tidak lagi netral, tetapi memiliki muatan negatif. Rambut kehilangan elektron, sehingga rambut itu bermuatan positif.

Terjadinya Listrik Statis Pada Sisir Dan Rambut Kering

Pengosongan Muatan Listrik

Loncatan muatan listrik terjadi pada saat muatan listrik bergerak secara bersama-sama. Kejadian ini disebut pengosongan listrik statis. Petir merupakan salah satu contoh proses pengosongan. Pengosongan itu ditunjukkan oleh sambaran petir pada berikut :

Page 7: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

Pengosongan terjadi apabila tersedia suatu jalan bagi elektron-elektron untuk mengalir dari suatu benda bermuatan ke benda lain. Perpindahan muatan listrik statis dari satu benda ke benda lain disebut penetralan atau pengosongan muatan statis. Pengosongan itu lazim juga disebut pentanahan, karena muatan itu sering dikosongkan dengan cara menyalurkan ke tanah. Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi sangat besar sehingga menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut petir.

Proses Terjadinya Petir

1. Sebelum terjadi petir, muatan listrik terbentuk di dalam awan ketika butiranbutiran air saling menggosok satu sama lain.

Page 8: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

2. Kemudian terjadi pemisahan muatan di dalam awan. Bagian bawah awan menjadi bermuatan lebih negatif, menyebabkan muatanmuatan positif terinduksi ke permukaan tanah.

3. Terjadi sambaran petir dari awan ke tanah ketika muatan negatif (elektron) meloncat dari awan bagian bawah ke titik tertinggi di atas tanah yang bermuatan positif.

Pengosongan Listrik Statis Tanpa Menimbulkan Kerusakan

Batang logam penangkal petir sering dipasang di atas atap rumah bertingkat atau di atas bangunan tinggi, dan dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penangkal petir, melindungi rumah dan bangunan tinggi tersebut dari kerusakan oleh energi listrik yang besar di dalam petir. Penangkal petir ini menyediakan suatu jalan aman, melalui pentanahan, agar arus listrik petir mengalir masuk ke dalam tanah, bukan melewati rumah atau bangunan lain. Penangkal petir itu merupakan contoh pengosongan muatan listrik statis yang tidak menimbulkan kerusakan.

Listrik adalah aliran elektron-elektron dari atom ke atom pada sebuah penghantar. Semua atom memiliki partikel yang disebut elektron terletak pada orbitnya mengelilingi proton. Atom yang paling sederhana adalah atom Hydrogen (Atom Air), yaitu hanya mempunyai satu elektron yang mengelilingi satu proton.

Pengertian energi listrik sering didefinisikan sebagai perkalian antara daya dengan waktu. Daya adalah perkalian antara tegangan dengan arus listrik sehingga di dalam mencari rumusan energi, besaran-besaran yang dilibatkan adalah tegangan, arus listrik, dan waktu. Apakah ini mencocoki definisi konsep energi konvensional (kemampuan melakukan usaha).

Ternyata tidak. Akan tetapi, jika dilihat dari sudut pandang partikel (elektron yang diberi energi), elektron-elektron tersebut bergerak (melakukan perpindahan) selama selang waktu tertentu. Jadi, bisa saja rumusan konvensional tersebut berlaku untuk kasus ini dengan syarat jika dilihat dalam level partikel.

Page 9: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

Yang akan dibahas kali ini adalah pengertian energi listrik beserta sumber yang membuat energi tersebut dapat berubah bentuk dari satu energi ke energi lain.

B. Sumber Arus Listrik

Setiap benda pada dasarnya terdiri dari dua jenis partikel, yaitu proton dan elektron. Partikel-partikel itu mengandung muatan listrik. Proton bermuatan positif, sedangkan elektron bermuatan negatif.

Bila sebuah benda kekurangan elektron, maka dikatakan benda tersebut bermuatan positif. Sebaliknya, jika benda tersebut kelebihan elektron, benda tersebut dapat dikatakan sebagai benda bermuatan negatif. Sementara itu, jika muatan keduanya sama, maka benda tersebut dikatakan sebagai benda netral.

Untuk memahami pengertian energi listrik, terlebih dahulu harus mengenal sumber arus listrik yang di dalamnya terdapat muatan proton dan elektron tersebut. Dalam sebuah atom, proton merupakan inti atom (nukleus) dan elektron mengorbit di sekelilingnya. Karena itu, elektron mudah bergerak dan proton yang merupakan inti sulit bergerak.

Elektron bergerak dari potensial rendah ke potensial tinggi. Hal itulah yang menyebabkan munculnya energi listrik yang kemudian dapat diubah menjadi energi lain.

C. Arus dan Muatan Listrik

Secara umum pengertian arus listrik adalah electron yang mengalir pada waktu tertentu. Arus listrik memiliki satuan Ampere dan diberi symbol “I”.

Page 10: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

Arus listrik akan mengalir jika ada beban listrik, misalnya lampu atau pemanas yang tertutup dengan sumber listriknya. Rangkaian tertutup berarti rangkaian yang seluruh bagiannya (beban, penghantar, sakelar) terhubung dengan sumber listriknya.

Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Hal ini berlawanan dengan arah aliran elektron.

Dalam sumber arus, elektron bergerak dari kutub yang memilik muatan, yakni dari kutub positif ke kutub negatif. Sementara itu, dalam rangkaian tertutup, elektron mengalir dari kutub negatif ke kutub positif melalui bebannya. Aliran arus listrik merupakan lawan dari aliran elektron.

Alat-alat tertentu (baterai dan akumulator) mampu menyimpan muatan listrik dan mengalirkannya. Jumlah muatan listrik yang bersimbol Q mengandung pengertian kemampuan alat listrik untuk menyimpan atau membuang arus listrik (I) selama waktu tertentu (t). secara matematis hal itu bisa ditulis :

Q=I.t

Dimana:

Q = Muatan listrik dalam satuan coulomb (C)

I = Arus listrik dalam satuan ampere (A)

t = waktu dalam satuan sekon (S)

Page 11: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

D. Tegangan, Usaha, Energi dan Daya

Tegangan listrk adalah besarnya beda potensial antara kedua kutub sumber. Tegangan listrik memiliki satuan volt dan diberi symbol “V”. Sumber tegangan listrik antara lain baterai, generator, aki dan lain-lain.

Tegangan listrik dapat dimisalkan dengan tekanan air di dalam menara air. Di atas menara yang terdapat bak air, makin tinggi letak air itu maka makin besar pula tekanannya. Jika keran dibuka, air mulai bergerak di dalam pipa dan kecepatan mengalirnya berhubungan erat dengan tekanan air tersebut.

Untuk mengetahui pengertian energi listrik, diperlukan pula pengertian mengenai tegangan karena hal itu sangat berhubungan erat dengan kinerja arus listrik nantinya.

Bila seseorang mengangkat sebuah benda, maka orang tersebut dikatakan melakukan usaha. Untuk melakukan usaha, dibutuhkan energi. Energi yang digunakan tersebut tersimpan pada benda yang telah diangkat sehingga pada benda itu tersimpan energi potensial.

Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa pengertian energi listrik adalah kapasitas untuk melakukan kerja yang berhubungan dengan arus listrik. Ada beberapa macam energi yang berhubungan dengan energi listrik, yaitu energi mekanik, energi panas, dan lain-lain.

Dari bentuk energi tersebut, bisa dibentuk menjadi energi yang lain. Satuan internasional untuk energi adalah joule (J). 1 J adalah energi yang diperoleh suatu benda jika gaya sebesar 1 Newton menggerakkan benda tersebut sejauh 1 meter. Energi tersebut disebut dengan energi mekanik. Hal ini bisa dirumuskan sebagai berikut.

Page 12: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

W = F.s Dimana:

W = Usaha (joule)

F = Gaya (newton)

S = jarak (meter)

Sementara itu, untuk energi listrik, rumus yang diperlukan adalah

W = Q.V

Dimana:

W = Usaha (joule)

Q = Coulomb (C)

V = Volt (V)

Berdasarkan paparan di atas, dapat disimpulkan bahwa pengertian energi listrik dapat dipahami apabila kita memahami terlebih dahulu apa yang dimaksud dengan energi, apa saja macam-macam energi yang ada di dalam kehidupan kita, serta bagaimana energi tersebut bisa berubah bentuk dari satu energi ke energi yang lain. Perubahan energi tersebut sangat membantu manusia dalam melakukan kegiatan sehari-hari.

Page 13: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

E. Jenis-jenis listrik

1. Berdasarkan cara mengalirnyaa. Listrik statis

Listrk statis (elektrostatic) adalah kumpulan muatan listrik dalam jumlah besar, yang statis (tidak mengalir), namun apabila terjadi pengosongan muatan tersebut waktunya sangat singkat. Pemanfaatan listrik statis dalam kehidupan sehari-hari antara lain untuk menangkal Petir dan alat penggumpal asap

b. Listrik dinamis

Listrik dinamis dalah listrik yang dapat bergerak melalui penghantar yang menghubungkan kadua kutub. Aliran listrik yang mengalir terjadi dari potensial tinggi ke potensial rendah. Pemanfaatan listrik dinamis dalam kehidupan sehari-hari antara lain untuk menyalakan peralatan listrik pada umumnya

2. Berdasarkan jenis alirannyaa. Listrik AC

Listrik AC, ini memiliki arus bolak -balik ,bila dilihat dalam osiloskop arus ini memiliki bentuk gelombang seperti,ombak air. Arus ini bisa dikatakan arus kasar karena bentuknya yang bergelombang,arus AC kebanyakan tidak bisa untuk menjalankan alat-alat elektronika,arus AC digunakan untuk, menjalankan motor AC, dan transmisi distribusi listrik dari pembangkit generator ke rumah-rumah, industri dan konsumen lainya.

b. Listrik DC

Listrik DC, memiliki arus yang searah, bila dilihat dalam osiloskop arus ini memiliki bentuk lurus, arus ini termasuk arus halus karena bentuknya yang lurus seperti benang,dan tiadak kasra seperti arus AC yang bergelombang. Kebanyakan listrik DC, karena halus dapat digunakan untuk menghidupkan alat-alat elektronika. Seperti televisi, radio, DVD, komputer, handphone dan motor DC sumber arus DC berasal dari baterai atau power supply.

Page 14: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

listrik/lis·trik/ n daya atau kekuatan yg ditimbulkan oleh adanya pergesekan atau melalui proses kimia, dapat digunakan untuk menghasilkan panas atau cahaya, atau untuk menjalankan mesin;-- udara gejala kelistrikan yg timbul di dl atmosfer termasuk kilat atau petir;

berlistrik/ber·lis·trik/ v mempunyai listrik; ada listriknya: rumah itu belum ~;

perlistrikan/per·lis·trik·an/ n perihal berlistrik atau melengkapi dng arus listrik: ~ desa itu dilakukan dl dua tahap;

kelistrikan/ke·lis·trik·an/ n perihal listrik; gejala alam yg timbul dr polaritas dua garis elementer, yakni proton yg bermuatan positif dan elektron yg bermuatan negatif

LISTRIK STATIS

Konsep Dasar Listrik StatisListrik statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang berada dalam keadaan diam (statis). Listrik statis dapat menjelaskan bagaimana sebuah penggaris yang telah digosok-gosokkan ke rambut dapat menarik potongan-potongan kecil kertas. Gejala tarik menarik antara dua buah benda seperti penggaris plastik dan potongan kecil kertas dapat dijelaskan menggunakan konsep muatan listrik.Berdasarkan konsep muatan listrik, ada dua macam muatan listrik, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Muatan listrik timbul karena adanya elektron yang dapat berpindah dari satu benda ke benda yang lain. Benda yang kekurangan elektron dikatakan bermuatan positif, sedangkan benda yang kelebihan elektron dikatakan bermuatan negatif. Elektron merupakan muatan dasar yang menentukan sifat listrik suatu benda.Dua buah benda yang memiliki muatan sejenis akan saling tolak menolak ketika didekatkan satu sama lain. Adapun dua buah benda dengan muatan yang berbeda (tidak sejenis) akan saling tarik menarik saat didekatkan satu sama lain. Tarik menarik atau tolak menolak antara dua buah benda bermuatan listrik adalah bentuk dari gaya listrik yang dikenal juga sebagai gaya coulomb.Gaya CoulombGaya coulomb atau gaya listrik yang timbul antara benda-benda yang bermuatan listrik dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu sebanding besar muatan listrik dari tiap-tiap benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara benda-benda bermuatan listrik tersebut.

Page 15: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

gaya coulomb antara dua benda bermuatan listrikJika benda A memiliki muatan q1 dan benda B memiliki muatan q2 dan benda A dan benda B berjarak r satu sama lain, gaya listrik yang timbul di antara kedua muatan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut

DimanaF adalah gaya listrik atau gaya coulomb dalam satuan newton k adalah konstanta kesebandingan yang besarnya 9 x 109 N m2 C–2 muatan q dihitung dalam satuan coulomb (C)konstanta k juga dapat ditulis dalam bentuk

dengan ε0 adalah permitivitas ruang hampa yang besarnya 8,85 x 10–12 C2 N–1 m–2

Gaya listrik merupakan besaran vektor sehingga operasi penjumlahan antara dua gaya atau lebih harus menggunakan konsep vektor, yaitu sesuai dengan arah dari masing-masing gaya. Secara umum, penjumlahan vektor atau resultan dari dua gaya listrik F1 dan F2 adalah sebagai berikut.

1. untuk dua gaya yang searah maka resultan gaya sama dengan penjumlahan dari kedua gaya tersebut. Adapun, untuk dua gaya yang saling berlawanan, resultan gaya sama dengan selisih dari kedua gaya

Page 16: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

(gambar)R = F1 + F2 dan R = F1 – F2

2. untuk dua gaya yang saling tegak lurus, besar resultan gayanya adalah

(gambar)3 untuk dua gaya yang membentuk sudut θ satu sama lain, resultan gayanya dituliskan sebagai berikut

(gambar)Untuk penjumlahan lebih dari dua gaya, perhitungannya dapat menggunakan metode analitis (lihat pembahasan tentang analisis vektor).Medan ListrikSebuah muatan listrik dikatakan memiliki medan listrik di sekitarnya. Medan listrik adalah daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Jika muatan lain berada di dalam medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik, muatan tersebut akan mengalami gaya listrik berupa gaya tarik atau gaya tolak.Arah medan listrik dari suatu benda bermuatan listrik dapat digambarkan menggunakan garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif memiliki garis gaya listrik dengan arah keluar dari muatan tersebut. Adapun, sebuah muatan negatif memiliki garis gaya listrik dengan arah masuk ke muatan tersebut.

GambarBesar medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik dinamakan kuat medan listrik. Jika sebuah muatan uji q’ diletakkan di dalam

medan listrik dari sebuah benda bermuatan, kuat medan listrik E benda tersebut adalah besar gaya listrik F yang timbul di antara keduanya dibagi besar muatan uji. Jadi, dituliskan

dan F = E q’Adapun kuat medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik q di suatu titik yang berjarak r dari benda tersebut dapat dituliskan sebagai berikut

Di sini kuat medan listrik dituliskan dalam satuan N/C.Kuat medan listrik juga merupakan besaran vektor karena memiliki arah, maka penjumlahan antara dua medan listrik atau lebih harus menggunakan penjumlahan vektor. Arah medan listrik dari sebuah muatan positif di suatu titik adalah keluar atau meninggalkan muatan tersebut. Adapun, arah medan listrik dari sebuah muatan negatif di suatu titik adalah masuk atau menuju ke muatan tersebut.Gambar

Dua plat sejajar yang bermuatan listrik dapat menyimpan energi listrik karena medan listrik timbul di antara dua plat tersebut. Kuat medan listrik di dalam dua plat sejajar yang bermuatan listrik adalah

Page 17: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

Dimanaσ adalah rapat muatan dari plat yang memiliki satuan C/m2

ε0 adalah permitivitas ruang hampa(gambar) (gambar)Kita juga dapat menghitung kuat medan listrik dari sebuah bola konduktor berongga yang bermuatan listrik, yaitu sebagai berikut.

Di dalam bola (r < R), E = 0Di kulit atau di luar rongga (r > R),

Energi Potensial ListrikDua buah benda bermuatan listrik yang terletak berdekatan akan mengalami gaya listrik di antara keduanya. Suatu usaha diperlukan untuk memindahkan (atau menggeser) salah satu muatan dari posisinya semula. Karena usaha merupakan perubahan energi, maka besar usaha yang diperlukan sama dengan besar energi yang dikeluarkan. energi dari muatan listrik disebut energi potensial listrik. Besar usaha (W) atau perubahan energi potensial listrik dari sebuah muatan uji q’ yang dipindahkan dari posisi r1 ke posisi r2 adalah

(gambar)Dengan demikian, usaha atau energi potensial untuk memindahkan sebuah muatan uji q’ yang berjarak r dari sebuah muatan lain q ke jarak tak berhingga dapat dituliskan sebagai berikut

Dimana tanda minus berarti usaha yang dilakukan selalu melawan gaya tarik yang ada (biasanya usaha yang dilakukan adalah usaha untuk melawan gaya tarik antara dua muatan).Potensial ListrikSuatu 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 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

Page 18: LISTRIK Adalah Sesuatu Yang Memiliki Suatu Muatan

Dari persamaan di atas tampak bahwa potensial listrik dapat dinyatakan dalam bentuk kuat medan listrik, yaituV = E rGambarBerbeda 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.