Tugas Kelompok Fisika Dasar II - A6

Tugas Fisika Dasar II 2015

1 A6

- Video 1 [ Lec 01- What holds our world together- - 8.02 Electricity and Magnetism, Spring

2002 (Walter Lewin) ]

Secara modern atom digambarkan seperti di atas,

memiliki inti yang disebut nukleus, dimana nukleus ini

memiliki dua muatan, neutron bermuatan netral dan

terdapat muatan positif yang disebut proton, Massa dari

sebuah proton adalah sama dengan masa dari sebuah

Neutron. sementara terdapat elektron yang mengelilingi

atom yang bermuatan negatif. Massa dari sebuah elektron

sekitar 18.000 lebih kecil dari massa sebuah proton.

Ukuran dari sebuah atom adalah 108 cm , memilik

ukurani 10.000x lebih besar dibandingkan ukuran sebuah

inti atom, yang memiliki ukuran 1012 cm.

Ada sebuah tongkat yang bebahan gelas,

dimana tongkat tersebut digosokkan dengan

sebuah kain sutera berulang kali, sehingga muatan

dalam tongkat tersebut menjadi positif,peristiwa

ini disebut Positive Charge. Mengapa

menggunakan sutera? Karena kain sutera memiliki

tingkat kerenggangan yang besar sehingga muatan

yang terdapat didalam kain tersebut mudah untuk

berpindah ke tongkat gelas yang digosokkan terus

menerus.


2 A6

Saat tongkat yang telah bermuatan positif

tadi didekat kan dengan sebuah benda yang

bersifat konduktor maka akan terjadi polarisasi di

benda tersebut. Sebuah konduktor memiliki

elektron yang tidak terikat pada atom sehingga

mereka bisa bergerak bebas, itu merupakan ciri

khas dari sebuah bahan yang bersifat konduktor.

Sehingga saat tongkat yang bermuatan

positif didekatkan dengan bahan konduktor maka

akan terjadi Negative Charge pada bagian konduktor yang paling dekat dengan tongkat yang

bermuatan positif tersebut. Terjadinya negative charge karena muatan negatif dalam konduktor

tertarik oleh muatan positif yang terdapat pada tongkat sehingga mereka bergerak mendekat ke

tongkat, sementara muatan positif pada konduktor pun bergerak menjauh dari tongkat atau

bergerak kebelakang muatan negatif karena memiliki muatan yang sama. Di saat itulah terjadinya

Negative Charge dan Polarisasi dalam konduktor tersebut peristiwa ini disebut dengan Induksi.

Setelah melihat konsep tersebut, akan dilakukan sebuah percobaan menggunakan balon

yang dilapisi dengan alumunium foil, sehingga balon tersebut akan bersifat konduktor, dan

menggunakan tongkat yang memiliki bahan berbeda, yaitu tongkat gelas dan tongkat karet, dan

tidak lupa kain sutera.


3 A6

Percobaan yang dilakukan adalah, pertama tongkat kaca yang bersifat isolator digosok-gosok

dengan kain sutera yang menyebabkan positive charge, setelah itu tongkat pun didekatkan dengan

balon yang bersifat konduktor, maka yang terjadi adalah balon akan tertarik mendekati tongkat

gelas tadi, yang terjadi dalam percobaan tersebut sama dengan yang terjadi dengan penjelasan tadi,

yaitu proses induksi. Karena balon memiliki massa yang ringan, maka akan tertarik dengan

mudahnya ke arah tongkat.

Selanjutnya tongkat kaca yang memiliki muatan positif tadi digosok ke balon yang bersifat

konduktor, sehingga pada ballon akan terjadi Positive Charge , karena setelah digosok pada balon

tongkat kaca menjadi bermuatan negatif, maka tongkat kaca digosok lagi dengan kain sutera

sehingga kembali bermuatan positif, saat di dekatkan lagi ke arah balon, balon akan menjauhi

tongkat kaca karena memiliki muatan yang sama sama positif.

Setelah itu menggunakan tongkat yang bersifat isolator yaitu tongkat karet. Digosokkan

dengan kain sutera tadi sehingga terjadi Negative Charge pada tongkat, saat tongkat karet ini

didekatkan lagi ke balon tadi maka balon tadi akan tertarik ke arah tongkat karena memiliki muatan

yang berbeda, hal tersebut membuktikan bahwa tongkat karet tadi memiliki muatan negatif.


4 A6

Setelah menggunakan bahan berupa balon konduktor, kita akan mencoba menggunakan

bahan berupa balon yang bersifat isolator, mungkin secara langsung orang akan berpikir bahwa

balon tidak akan tertarik atau terdorong karena pada isolator elektron tidak bisa bergerak bebas.

Memang benar bahwa pada isolator elektron tidak bisa bergerak bebas, akan tetapi mereka masih

bisa bergerak walaupun hanya melompat sedikit dan membutuhkan waktu yang lama.

Berikut atom yang terdapat pada bahan isolator bekerja, saat tongkat bermuatan positif

didekatkan dengan atom, maka elektron akan berpindah mendekati tongkat bagaimanapun caranya

walaupun hanya sedikit, dan proton akan menjauhi tongkat tersebut juga bagaimanapun caranya,

sehingga elektron akan bertumpuk pada sisi yang berdekatan dengan tongkat.

Di atas terlihat , dan di dalam video telah dibuktikan, bahwa balon yang bersifat isolator pun

akan tertarik oleh tongkat kaca yang memiliki muatan positif, ini menandakan bahwa balon tersebut

memiliki muatan negatif yang lebih besar, sehingga saat tongkat kaca didekatkan elektron akan

melompati proton dan berada di depan proton, sehingga balon pun akan tertarik, sementara saat

didekatkan dengan tongkat karet yang bermuatan negatif maka elektron akan melompati proton

dan menjauhi tongkat karet yang bermuata negatif.


5 A6

Setelah itu dilakukan percobaan menggunakkan mesin Van De Graff , yaitu dengan

meletakkan potongan kertas di atas mesin van de graff yang di nyalakan.

Yang terjadi dipercobaan tersebut adalah saat mesin van de graff dihidupkan, potongan

potongan kertas yang diletakkan di atas mesin akan terlempar, tapi, tidak semua potongan

terlempar, hal itu disebabkan karena kertas tersebut merupakan bahan isolator, sehingga tidak

mudah melakukan perpindahan elektron, yang menyebabkan tidak terjadinya charge dan tidak

terlempar, sementara potongan kertas yang terlempar adalah potongan kertas yang mengalami

charge terhadap mesin van de graff.

Jika semua charge disimbolkan dengan q, maka di letakkan 2 q pada posisi yang berbeda.

Coloumb seorang fisikawan perancis, melakukan penelitian tentang ini diantara abad 18-19,

dia menemukan bahwa 1,2 bisa menghasilkan dua charge, sehingga dapat dirumuskan .


6 A6

Dimana nilai K dan asal nilai K adalah.

Jika ditambahkan satu charge lagi, dan di terapkan konsep super posisi maka akan terbentuk

Terdapat dua proton yang di pisahkan oleh d , maka


7 A6

Maka dari sana dapat di rumuskan gaya listrik yang terdapat disana adalah

Dan gaya gravitasi

Dari dua persamaan di atas, bila di bandingkan gaya listrik dan gaya gravitasi maka didapat.

Dari sana di dapatkan bahwa, gaya listrik lebih besar dari gaya gravitasi, tapi itu tidak

berperngaruh terhadap semua hal, hanya pada beberapa hal seperti percobaan terakhirsang

profesor.


8 A6

- Video 2 [ Lec 02- Electric Field and Dipoles - 8.02 Electricity and Magnetism, Spring 2002

(Walter Lewin) ]

Medan listrik

Misalkan ada sebuah muatan (Q) positif disuatu posisi, dan sebuah muatan lain (q)

dan berada dalam jarak tertentu (r). Jika kedua muatan adalah positif, maka kedua muatan

tersebut akan saling tolak menolak. Namun, jika muatan q adalah negatif, maka kedua

muatan ini akan saling tarik menarik. Gaya ini dikenal dengan Hukum Coulomb dengan

rumus :

= ..

2

dengan :

F = gaya

k = konstanta

Q dan q = muatan listrik

Medan listrik (E)

Misalkan diberi titik p pada muatan q, maka E adalah

, maka

.

2.

Untuk jarak, jika muatan q adalah muatan positif, maka medan listrik untuk muatan Q akan

menjauh dari muatan q. Dan salah satu muatan adalah muatan negatif, maka kedua muatan

ini akan berada di medan listrik yang sama (daerah medan listrik menuju satu sama lain).

Diatas adalah contoh medan magnet bermuatan +3. Seperti dilihat pada gambar, tanda

panah mengarah keluar dari inti, semakin jauh panah dari inti, maka panah tersebut


9 A6

semakin pendek dan jaraknya semakin jauh. Gambar ini menunjukkan bahwa pada muatan

positif, arah muatan adalah keluar dari inti atom/listrik.

Pada gambar diatas adalah sebuah listrik bermuatan -1. Sama seperti gambar sebelumnya,

listrik dengan muatan -1 juga memiliki panah-panah disekitar inti. Bedanya adalah, pada

muatan -1, panah muatan menuju ke inti atom.

Lalu menentukan arah muatan jika terdapat lebih dari dua muatan?

Bisa dilihat terdapat empat muatan, yaitu Q1, Q2, Q3, dan Qi, juga sebuah titik P. Q1

bermuatan positif, maka arah medan listriknya menjauh dari titik Q1, sedangkan Q2 dan Q3

bermuatan negatif, maka kedua medan magnet muatan tersebut menuju titik muatan itu.

Muatan listrik pada titik P dapat dicari dengan :

Ep= E1 + E2 + E3.....

Jadi untuk mencari besar medan listrik pada muatan lebih dari dua adalah menjumlahkan

semua besar medan listrik yang ada.


10 A6

Duah buah bola besi yang rapat didekatkan dengan sebuah karet bermuatan negatif, maka bola

besi yang berada paling dekat dengan karet, muatan positifnya ada berada di depan (dekat dengan

karet bermuatan negatif) sedangkan muatan negatifnya akan menjauhi karet tersebut. Jika bola besi

tersebut dijauhkan satu sama lain, maka muatan positif akan tetap berada di bola besi yang berada

paling dekat dengan batang karet, sedangkan muatan negatifnya terperangkap pada bola besi yang

berada jauh dari batangan karet. Hal ini yang disebut dengan Dipole atau dua kutub.

Gambar tersebut adalah sebuah elektroscope. Terbuat dari sebuah balon berbahan kertas timah

yang sangat tipis dengan batang logam disebelahnya dan juga aluminium foil. Dari dua buah bola

besi tadi, bola besi pertama yang berisi muatan positif diletakkan di alat percobaan, dan dapat

dilihat pada gambar di bawah ini bahwa aluminium foil pada elektroscope bergerak menjauhi

batang logam.


11 A6

Gambar di bawah ini adalah keadaan elektroscope ketika bola besi bermuatan negatif diletakkan

pada elektroscope.

Mengapa jarak pada elektroscope menjadi semakin kecil?

Gambar di atas adalah rekayasa dari elektroscope. Benda bulat di bagian bawah adalah bola besi

(dalam keadaan terbalik). Sedangkan diantara aluminium foil dan batang logam adalah elektron. Jika

didekat bola tersebut didekatkan sebuah benda dengan muatan positif, maka elektron akan menuju

benda dengan muatan positif tersebut, mengakibatkan jarak antara aluminium foil dan batang

logam menipis. Namun jika benda yang didekatkan adalah benda bermuatan negatif, kumpulan

elektron di antara batangan logam dan aluminium foil akan menjauh dari benda tersebut sehingga

jarak antara batang logam dan aluminium foil membesar. Dari percobaan tersebut dapat diketahui

bahwa bola besi bermuatan positif memiliki polaritas yang berbeda dengan bola besi yang

bermuatan negatif.

Selanjutnya akan di lakukan percobaan dengan menggunakan dua bola ping pong yang

dihubungkan dengan isolator. Kedua bola ini di gantung antara metal sehingga metal berfungsi

sebagai media konduktor yang menjadi penghubung perpindahan elektron, setelah itu bola ini

didekatkan dengan mesin van de graff yang menyala dengan bola orange menghadap ke mesin. Dari

sana dapat dipastikan bahwa muatan pada bola orange akan menjadi negatif dan muatan pada bola

kuning akan bermuatan positif.


12 A6

Setelah proses tersebut, kedua bola digantung dengan benang yang bersifat isolator, dan di

dekatkan dengan van de graff lain yang lebih besar, maka pada saat itu, bola kuning akan menjauhi

van de graff tersebut dan bola orange akan berputar mendekati.

Setelah percobaan tersebut, dilakukan lagi percobaan untuk melihat medan magnet

tersebut, dengan menggunakkan biji besi, di beri dua charge pada medium yang telah di beri biji

besi dan akan terlihat pola yang terbentuk, ada dua pola, pertama jika charge yang dilakukan pada

kedua tempat memiliki muatan yang berbeda.


13 A6

Dan pola jika diberikan charge yang memiliki muatan sama.

Percobaan terakhir yang dilakukan adalah dengan menggunakan diri sendiri sebagai tempat

negative charge, dengan berdiri didekat mesin van de graff yang aktif, dan memegang sebuah

konduktor yang terhubung ketanah berfungsi sebagai grounding, maka tubuh kita akan mengalami

Negative Charge bila di letakkan sebuah balon yang bersifat konduktor di antara tubuh kita dan

mesin van de graff, dan balon di sentuhkan ke mesin van de graff supaya terjadi Positive Charge

dan balon akan menjauhi mesin dan menuju ke tubuh kita yang sudah menjadi muatan negatif, dan

saat bersentuhan dengan tubuh kita maka balon akan mengalami Negative Charge dan akan

menuju ke mesin lagi, dan akan terus berulang dari awal.


14 A6

- Video 3[Lec 03- Electric Flux and Gauss's Law - 8.02 Electricity and Magnetism, Spring 2002

(Walter Lewin) ]

Video No.3 ELECTRIC FLUX

Pada video kali ini dibahasa tentang gaya elektrik flux pada permukaan terbuka, tertutup, serta

pengaplikasian hukum Gauss dan argumen simetri.

Pada permukaan terbuka seperti sapu tangan dan sebagaianya kita dapat menghitung flux dengan

rumus :

d = E. dA

Akan tetapi pada kbanyakan buku rumus dapat ditulis sebagai berikut :

d = E. dA

karena pada permukaan antara garis normal dan E, bisa membentuk sudut , maka rumusnya

dituliskan sebagai berikut :

d = E. dA cos

untuk satuan dari flux sendiri yaitu

[+ = *N/c m2]

Lalu dihadapkan kasus antara jumlah aliran udara dan flux :

Untuk kasus yang pertama ,lempengan diletakkan tegak sehingga paralel terhadap

kecepatan vektor dan udara , dan kita dapat menghitung jumlah udara yang melewati

lempengan tersebut dengan rumus :

V.A

Dan unutk flux pada kasus pertama ini masih normal yaitu dengan :

= E. A

Untuk kasus yang kedua diaman lempengan tadi diputar 90 derajat, sehingga pada kasus ini

jumlah udara yang melewati lempengan adalah 0. Dan total jumlah fluxs juga 0.


15 A6

Untuk Kasus yang ketiga lempengan diputar menjadi 60 derajat.

Sehingga untuk menghitung banyak udara yang melewati lempengan adalah:

V.A cos 60

Dan untuk total fluxnya dapat dirumuskan sebagai berikut :

= E. A cos 60

Kali ini kita dihadapkan ada rangkaian tertutup , dimana pada kasus ini kita menggunakan

sebuah bola atau potato bag.

Potato bag akan dilubangkan dua sisinya sebagai perumpamaan, pada kasus permukaan

tertutup ini normal akan selalu memlilih pergi dari dalam ke luar.

Total fluxs yang melalui permukaan tertutup dapat kita rumuskan sebagai berikut :

= E. dA

jika lebih banyak keluar daripada masuk maka (+)

Jika lebih banyak masuk daripada keluar maka (-)

Pada kasus selanjutnya kita akan menghitung total flux pada sebuah bola yang dimana

mempunyai jari-jari.

Total flux yang melalui bola , karena ini adalah sebuah bola maka besar dari vektor E sama

dimanapun letaknya, karena radius akan selalu sama.

Karena radiusanya sama maka muatan ,DA, dan E sejajar . sehingga kita dapat menari total

dari flux yaitu dengan rumus :


16 A6

=42.E

Er=Q.r2

42

Maka dari dua persamaan diatas kita juga dapat mencari total fluks dengan :

=Q

Pada rangkaian tertutup ini untuk mencari total fluks kita juga dapat menggunakan Gauss

law yaitu :

= E. dA = Qms

Dengan hukum gauss ini tidak peduli seberapa aneh distribusi muatan dalam sebuah benda.

Untuk menghitung medan listrik, kita perlu betuk simetri . Pada video ini dibahas dalam 3

bentuk simetri.

1. Simetri Bola

2. Simetri Silinder

3. Bidang Datar

Simetri Bola

Dalam video ini menggunakan sel tipis bola berongga yang tipis, Muatan terdistribusi harus

secara merata dalam bola berongga yang tipis ini.

Dalam kasus ini kita bisa menggunakan rumus Gauss Law. Untuk rumus yang diatas tadi itu

adalah khusus untuk R yang lebih besar dari nol.


17 A6

Pada gambar di dalam video terlihat bahwa Q diletakkan di luar lingkaran, sehingga apabila

Q diletakkan diluar maka apapun yang kita cari =0.

Dalam Argumen Simetri

Muatan yang terdistribusi harus secara merata. Apabila tidak, ini seperti contohnya sebuah

planet, planet yang berongga tidak akan mempunyai muatan didalamnya


18 A6

- Video 4 [Lec 04- Electrostatic Potential and Electric Energy - 8.02 Electricity and Magnetism

(Walter Lewin) ]

Energi Potensial Listrik dan Potensial Listrik

Dalam video yang berdurasi lebih kurang 50 menit tersebut menjelaskan tentang

energy potensial listrik dan potensial listrik.

Energi potensial listrik disimbolkan oleh (U), sedangkan potensial listrik disimbolkan

oleh (V).

(1)

Misalkan muatan q1 dan q2 sama-sama bermuatan positif, berjarak r. Apabila kedua

muatan bermuatan positif, tentu gaya yang akan dihasilkan adalah tolak menolak. Jadi,

bagaimana jika kita ingin kedua muatan tersebut bertemu? Tentu kita harus melakukan

usaha agar kedua muatan tersebut bertemu satu sama lain.

Nah, usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan itulah yang disebut energi

potensial listrik. Bagaimana jika q2 itu diletakkan di jarak tak hingga dari q1? Tentu kita

harus melakukan lebih banyak usaha lagi untuk memindahkan q2 ke q1 yang berjarak R.

Usaha ini dapat kita tuliskan dengan rumus

Ket: = Usaha yang kita lakukan untuk memindahkan muatan q2 dari titik awal q

ke titik akhir yang kita inginkan.

F = Besar gaya yang kita keluarkan.

r1,r2 = titik awal dan titik akhir


19 A6

Seperti yang kita ketahui, bahwa F adalah hukum coulomb. Sehingga, apabila kita jabarkan

lagi, maka kita akan mendapatkan rumus dari U

U

Energi potensial merupakan besaran skalar sehingga energi potensial dari dua muatan

merupakan penjumlahan skalar dari energi potensial tiap dua muatan. Jika q1 dan q2

keduanya bermuatan positif atau negative, maka usaha yang kita keluarkan bernilai postif,

karena positif kali positif atau negative kali negative hasilnya akan positif (sesuai

penjumlahan scalar). Jika q1 bermuatan positif, dan q2 bermuatan negative atau sebaliknya,

maka usaha yang kita lakukan bernilai negative.

Jika saat kita memindahkan suatu muatan q ke jarak r kita melewati lintasan yang berkelok-

kelok apakah usaha yang kita keluarkan lebih banyak? Apakah lintasan mempengaruhi besar

usaha yang kita keluarkan? Jawabannya adalah tidak. Mari kita mengkaji sedikit tentang

gaya grafitasi. Gaya grafitasi adalah gaya konservatif ( gaya yang usahanya tidak tergantung

pada lintasannya), karena gaya ini arahnya radial dan besarnya hanya bergantung pada jarak

radial r saja. Gaya listrik mempunyai sifat yang sama dengan gaya grafitasi, yaitu arahnya

radial dan besarnya bergantung r. Jadi, gaya listrik merupakan gaya konservatif.


20 A6

Contoh lainnya tentang energy potensial.

Anggap ada beberapa muatan yang berjarak r. Bawa muatan q1 dari titik tak

berhingga ke titik A. Bawa muatan q2 dari titik tak berhingga ke titik B. Begitu juga dengan

q3 dari titik ta berhingga ke titik C. Begitu juga dengan muatan lainnya. Selama perjalanan,

mungkin satu diantara mereka akan mengalami gaya tolak menolak karena muatannya

sama. Sehingga kita harus melakukan usaha untuk membawanya ke titik tertentu. Usaha

yang kita keluarkan bisa positif bisa negative, dan pada akhirnya kita akan mendapatkan

total usaha yang kita keluarkan untuk membawa muata-muatan tersebut ke titik tertentu.

Itulah definisi dari U (energi potensial listrik).

Potensial Listrik (V)

Jika pada pembahasan sebelumnya U merupakan usaha yang diperlukan untuk

memindahkan muatan dari tempat tak hingga ke titik P (sesuai gambar) , maka pada

pembahasan kali ini kita memerlukan usaha untuk memindahkan per muatan nya ke titik P.

Itulah yang disebut dengan potensial listrik (V). Jadi, potensial listrik di suatu titik

didefinisikan sebagai usaha memindahkan muatan sebesar 1 satuan dari tempat tak

berhingga ke titikitu.Dari definisi ini, potensial listrik dapat diartikan sebagai energi

potensial listrik per satuan muatan penguji (+q). Sehingga apabila kita jabarkan dari rumus

U, maka kita akan mendapatkan rumus V.

U= r

Qq

04 q0 =

r

Q

04

V= r

Q

04 Volt


21 A6

Jika muatan Q adalah positif, maka besar potensialnya juga bernilai positif per satuan muatannya. Jika muatan Q adalah negative, maka besar potensialnya juga bernilai negative

per satuan muatannya, dan usaha yang kita lakukan per satuan muatannya dari jarak tak

berhingga juga akan bernilai negative. Jika jaraknya sangat-sangat jauh tak berhingga dari r,

maka besar potensialnya bernilai 0. Dengan kata lain, potensial bernilai positif apabila dekat

dengan muatan positif, potensial bernilai negative apabila dekat dengan muatan negative

dan potensial akan bernilai 0 jika jarak dari muatan sangat-sangat jauh.

Gambar di atas merupaka sebuah kubah bola, beradius r = 0,3 m dengan muatan 10

C diatasnya dan E di dalam kubah bernilai 0.

Dengan gambar di atas, kita ingin mengkaji bagaimana energi potensial di berbagai

titik. Potensial di titik P merupakan integral dari jarak r ke jarak tak berhingga saat kita

memerlukan Fel dibagi dengan muatan uji q . dr. Jika dituliskan ke dalam rumus :

Vp = drq

Fel

r

=

r

drE = r

Q

04


22 A6

Ekipotensial

Gambar di atas merupakan gambaran ekipotensial dari Max Well. Pada gambar di atas, terdapat dua muatan yang bernilai 4 dan bernilai 1. Asumsikan kedua muatan bernilai positif. Di sana, kita melihat dua garis medan. Yang satu bewarna hijau, dan yang satunya lagi bewarna merah. Garis yang bewarna merah, adalah garis ekipotensial. Di sekeliling suatu sumber muatan listrik terdapat permukaan permukaan di mana apabila diukur potensial listrik pada permukaan-permukaan tersebut selalu bernilai sama atau dengan kata lain apabila suatu muatan bergerak pada suatu permukaan ekipotensial maka energi kinetiknya tidak akan berubah atau gaya listrik dari sumber muatan tidak melakukan kerja pada muatan listrik tersebut. Garis-gaya gaya listrik akan selalu tegak lurus dengan permukaan-permukaan ekipotensial. Kita tahu, bahwa kedua muatan tersebut, +4 dan +1 akan tolak menolak dan akan menuju ke titik masing-masing. Namun, pada akhirnya saat kita melakukan usaha lalu kita mencapai titik yang kita inginkan dari kedua muatan tersebut, kita tidak memerlukan usaha dan gaya apapun lagi. Sehingga, kita akan mendapatkan electric field (E) = 0.


23 A6

Pada gambar ini, Max Well menggambarkan tentang ekipotensial yang lebih

kompleks lagi. Disini, kita mempunyai dua muatan. Yang bewarna biru bernilai 1 dan yang

berwarna merah bernilai 4. Garis bewarna biru bernilai negative, dan garis bewarna merah

bernilai positif. Jika kita dekat dengan muatan 4, maka potensial yang dihasilkan akan

bernilai positif, karena garis bewarna merah dekat dengan kita. Jika kita mendekati muatan

1, maka potensial yang dihasilkan akan bernilai negative, karena garis bewarna biru dekat

dengan posisi kita. Dan saat kita mendekati diantara garis biru dan garis merah, maka

potensial yang dihasilkan bernilai 0.

Perlu ditekankan bahwa energy potensial listrik U, berbeda dengan potensial listrik

V. Misalnya terdapat beberapa muatan positif dan muatan negative, U hanya punya satu

nilai yakni positif atau negative. Berbeda dengan V, Jika posisi kita dekat dengan muatan yg

bernilai positif, maka V bernilai positif dan sebaliknya. Seperti contoh berikut ini :

Pada gambar di atas, di titik A terdapat VA dan di titik B terdapat VB yang dipisahkan oleh

jarak R. Jika kita ingin menempatkan A yang berjarak tak berhingga ke jarak yang kita

inginkan maka dapat dituliskan dengan rumus: VA =

A

drE . dan jika kita ingin

menempatkan B yang berjarak tak hingga ke jarak yang kita inginkan pula maka dapat

dituliskan dengan rumus : VB =

B

drE . Jadi beda potensial yang kita dapatkan adalah V

= VA - VB

Apabila suatu usaha linkungan diterapkan (applied work) Uapp untuk membawa bagian-bagian sistem sehingga membentuk sistem di mana pada saat yang bersamaan kerja oleh gaya listrik UE juga terjadi maka dengan menggunakan teorema energi kinetik usaha dapat dituliskan K = Kf Ki = Uapp +UE Suatu keadaan dapat dipilih sehingga pada saat awal dan akhir bagian-bagian sistem berada dalam keadaan diam atau energi kinetik pada kedua keadaan tersebut adalah nol. Sehingga dapat di tuliskan dengan rumus : U = qV atau q(VA VB) = KB KA .


24 A6

Experimen

Pada gambar di atas, terlihat bahwa seorang professor sedang melakukan eksperimen

dengan lampu neon dan generator van de graff. Saat lampu tersebut di dekatkan ke

generator van de graff, maka yang terjadi adalah lampu tersebbut akan menyala

Dan jika lampu tersebut diputar, maka cahaya yang dihasilkan sangat kecil bahkan nyaris

tidak tampak.


25 A6

Kenapa terjadi demikian, karena jarak antara muatan dengan generator van de graff akan

lebih jauh dari yang sebelumnya (muatan bergerak secara radial jadi apabila posisinya

diputar jaraknya akan lebih jauh) sehingga potensial listrik yang di hasilkan juga sangat kecil.

Jadi, kesimpulan dari eksperimen tersebut adalah, beda potensial yang sangat besar (beribu-

ribu kV) akan menghasilkan energi listrik sehingga lampu dapat menyala.

Tugas Kelompok Fisika Dasar II - A6

Documents

Transcript of Tugas Kelompok Fisika Dasar II - A6