Listrik Statis: Potensial Listrik
Potensial listrik adalah banyaknya muatan yang terdapat dalam satu satuan benda. Potensial listrik bisa juga didefinisikan sebagai usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan positif sebesar 1 satuan ke tempat yang tak terhingga ke sebuah titik tertentu atau bisa pula diartikan sebagai energi potensial listrik per satuan muatan penguji.
Dengan
V = potensial listrik (V)
EP = energi potensial listrik (J)
q' = muatan penguji (C)
Rumus di atas dapat kita turunkan sehingga menjadi rumus di bawah ini.
Sumber gamabar: Nafiun.com
ket: V = potensial listrik (V)
k = 9 x 109 Nm2C-2
q = muatan sumber (C)
r = jarak (m)
Contoh soal
1. Muatan q1 = 5,0 μC dan muatan q2 = 6,0 μC. Konstanta Coulomb (k) = 9 x 109 Nm2C−2, 1 μC = 10−6 C. Tentukan potensial listrik pada titik A!
Diketahui :
Muatan Q1 = -5,0 μC = -5,0 x 10-6 C
Jarak titik A dari Q1 = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10-1 m
Muatan Q2 = 6,0 μC = 6,0 x 10-6 C
Jarak titik A dari Q2 = 50 cm = 0,5 m = 5 x 10-1 m
Konstanta Coulomb (k) = 9 x 109 Nm2C−2
Ditanya : Potensial listrik pada titik A
Penerapan dalam kehidupan sehari-hari
Sumber gambar: palembang.tribunnews.com
Akibatnya, terjadi aliran arus listrik dari pelat timbal dioksidanya. Setelah beberapa lama dipakai, akhirnya kedua elektrode tertutup oleh timbal sulfat. Sehingga diantara keduanya tidak ada lagi beda potensial. Keadaan tersebut disebut, accu-nya soak/mati.
1. Muatan q1 = 5,0 μC dan muatan q2 = 6,0 μC. Konstanta Coulomb (k) = 9 x 109 Nm2C−2, 1 μC = 10−6 C. Tentukan potensial listrik pada titik A!
Diketahui :
Muatan Q1 = -5,0 μC = -5,0 x 10-6 C
Jarak titik A dari Q1 = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10-1 m
Muatan Q2 = 6,0 μC = 6,0 x 10-6 C
Jarak titik A dari Q2 = 50 cm = 0,5 m = 5 x 10-1 m
Konstanta Coulomb (k) = 9 x 109 Nm2C−2
Ditanya : Potensial listrik pada titik A
Jawab :
Potensial listrik 1 :
Potensial listrik 2 :
Potensial listrik pada titik A :
V = V1 + V2
V = (-11,25 + 10,8) x 104
V = -0,45 x 104
V = -4,5 x 103
Potensial listrik pada titik A adalah -4,5 x 103 Volt.
V = V1 + V2
V = (-11,25 + 10,8) x 104
V = -0,45 x 104
V = -4,5 x 103
Potensial listrik pada titik A adalah -4,5 x 103 Volt.
2. Sebuah Bukur sangkar ABCD dengan panjang sisi 10 cm, diletakkan muatan pada tiap titik sudut dengan besar muatan berturut-turut QA = 9 µC, QB = 5 µC, QC = -4 µC dan QD = -8 µC. Hitunglah besar potensial listrik dititik E (tengah-tengah titik AB) dan F (tengah-tengah titik CD)?
Diketahui:
QA = 9 µC
QB = 5 µC
QC = -4 µC
QD = -8 µC
Ingat panjang sisi bujur sangkar adalah sama. Dimana panjang sisi bukur sangkar ABCD (L) = 10 cm = 0,1 m
Ditanya : Besar potensial listrik dititik E (tengah-tengah titik AB) dan F (tengah-tengah titik CD)?
# Besar potensial listrik dititik E
Jarak Muatan A, B, C, dan D terhadap titik E adalah
Dengan menggunakan rumus pythagoras, kita peroleh jarak muatan C dan D terhadap titik E adalah
Besar potensial di titik E adalah
# Besar potensial listrik dititik F
Jarak Muatan A, B, C, dan D terhadap titik F adalah
Dengan menggunakan rumus pythagoras, kita peroleh jarak muatan A dan B terhadap titik F adalah
Besar potensial di titik F adalah
Dalam sel kering, Zinc adalah anoda (-), inti grafit adalah katoda (+) dan Ammonium Chloride bertindak pasta sebagai elektroda.
Di dalam baterai ada beberapa sel listrik, dan sel listrik tersebut menjadi tempat menyimpan energi listrik dalam bentuk energi kimia. Elektroda-elektroda yang tersimpan di dalam baterai ada yang negatif ada pula yang positif. Elektroda negatif disebut katoda, yang memiliki fungsi sebagai pemberi elektron. Sedangkan elektroda positif, disebut anoda yang berfungsi sebagai penerima elektron.
Ada aliran arus listrik yang mengalir dari kutub positif (anoda) ke kutub negatif (katoda). Sedangkan elektron akan mengalir dari kutub negatif menuju kutub positif.
Di dalam baterai sendiri, terjadi sebuah reaksi kimia yang menghasilkan elektron. Kecepatan dari proses ini (elektron, sebagai hasil dari elektrokimia) mengontrol seberapa banyak elektron dapat mengalir diantara kedua kutub. Elektron mengalir dari baterai ke kabel dan tentunya bergerak dari kutun negatif ke lutub positif tempat dimana reaksi kimia tersebut sedang berlangsung.
Komponen-komponen tersebut bisa menghasilkan aliran listrik karena anoda dan katoda terbuat dari bahan yang dapat bereaksi dengan bahan elektrolitnya. Saat anoda dan elektrolit bereaksi, terbentuklah satu senyawa baru yang menyisakan satu elektron. Sebaliknya, reaksi antara katoda dan elektrolit membutuhkan satu elektron.
Jadilah sisa elektron dari reaksi anoda dan elektrolit tadi dikirimkan ke katoda agar katoda dapat bereaksi dengan elektrolit. Perpindahan elektron inilah yang dapat menimbulkan aliran listrik dari sebuah baterai.
Aki
Setiap sel akumulator menghasilkan beda potensial listrik. Pada saat accu dipakai, kedua elektrodenya perlahan-lahan akan menjadi timbal sulfat. Hal itu disebabkan, kedua elektrode bereaksi dengan larutan asam sulfat. Pada reaksi tersebut, elektrode timbal melepaskan banyak elektron.
Akibatnya, terjadi aliran arus listrik dari pelat timbal dioksidanya. Setelah beberapa lama dipakai, akhirnya kedua elektrode tertutup oleh timbal sulfat. Sehingga diantara keduanya tidak ada lagi beda potensial. Keadaan tersebut disebut, accu-nya soak/mati.
Info singkat
Sumber gambar: id.wikipedia.org
Biografi Alessandro Volta dikenal sebagai Penemu Baterai. Nama lengkapnya adalah Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta lahir di Como, Italia, dan mengajar di sekolah-sekolah umum di sana. Volta merupakan seorang fisikawan Italia. Ia terutama dikenal karena mengembangkan baterai pada tahun 1800. Ia melanjutkan pekerjaan Luigi Galvani dan membuktikan bahwa teori Galvani yaitu efek kejutan kaki kodok adalah salah. Secara fakta, efek ini muncul akibat 2 logam tak sejenis dari pisau bedah Galvani. Berdasarkan pendapat ini, Volta berhasil menciptakan Baterai Volta (Voltac Pile).
Volta juga mempelajari apa yang sekarang kita sebut kapasitansi listrik, pengembangan sarana terpisah untuk belajar baik potensial listrik (V) dan muatan (Q), dan menemukan bahwa untuk suatu objek mereka proporsional. Hal ini mungkin disebut Volta Hukum tentang kapasitansi, dan kemungkinan untuk pekerjaan ini unit potensi listrik itu disebut Volt. Atas jasanya, satuan beda potensial listrik dinamakan volt.
Kesimpulan
Tiga buah muatan terletak berbentuk segitiga. Jarak muatan A ke muatan C sama dengan jarak muatan A ke B yaitu 1 cm. Jarak muatan B ke muatan C adalah 2 cm. q1 = 1 x 106 dan q2 = 2 x 106 , berapakah besar potensial listrik di muatan C?
Kunci jawaban : 0 Nm
Kesimpulan
- Hal yang dapat saya pelajari adalah hal-hal yang sangat kecil seperti potensial listrik berdampak dalam kehidupan kita sehari-hari.
- Perspektif Alkitab dalam topik ini yaitu Tuhan mengatur setiap energi dalam alam semesta mulai dari benda yang besar hingga benda yang sangat kecil sehingga dapat menjalankan fungsi dari benda itu dalam kehidupan di alam semesta.
Tiga buah muatan terletak berbentuk segitiga. Jarak muatan A ke muatan C sama dengan jarak muatan A ke B yaitu 1 cm. Jarak muatan B ke muatan C adalah 2 cm. q1 = 1 x 106 dan q2 = 2 x 106 , berapakah besar potensial listrik di muatan C?
Kunci jawaban : 0 Nm
Good job santi... kata-katanya mudah dipahami, namun untuk gambarnya mungkin bisa ditambahkan keterangan.
BalasHapuswahh menarik.. terimakasih atas penjelasannya... terus pertahankan yaaa :>
BalasHapusPenjelasannya sangat lengkap. Great job!
BalasHapusTerima kasih atas penjelasannya semoga tetap semangat mengupdate post berikutnya Santi :))
BalasHapus