Potensial listrik – Rumus, Penjelasan, Contoh Soal dan Jawaban

Potensial Listrik Adalah

Potensial listrik adalah jumlah usaha yang diperlukan untuk memindahkan unit muatan dari titik referensi ke titik tertentu di dalam lapangan tanpa menghasilkan akselerasi. Biasanya, titik referensi adalah Bumi atau titik tanpa batas, meskipun titik apa pun dapat juga digunakan.

Sebagai usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan positif sebesar 1 satuan dari tempat tak terhingga ke suatu titik tertentu. Potensial listrik dapat pula diartikan sebagai energi potensial listrik per satuan muatan penguji.

Rumus potensial listrik

V = W/Q

Dengan:
V = beda potensial listrik (satuan Volt, V)
W = energi listrik (satuan Joule, J)
Q = muatan listrik (satuan Coulomb, C)

Beda potensial listrik adalah banyaknya energi listrik yang dibutuhkan untuk mengalirkan muatan listrik dari ujung-ujung penghantar. Hubungan antara energi listrik, muatan listrik, dan beda potensial listrik secara matematik dirumuskan sebagai berikut: V = W/Q.

Beda potensial atau biasa disebut tegangan listrik adalah perbedaan jumlah elektron yang berada pada suatu arus listrik. Perbedaan jumlah elektron ini dapat disebabkan karena adanya penumpukan elektron pada satu sisi sumber arus listrik dan di sisi lain jumlah elektronnya lebih sedikit.

Baca juga 👉 Rumus Gaya Listrik – Penjelasan Beserta Contoh Soal dan Jawaban

Gradien potensial listrik

Medan listrik dapat pula dihitung apabila suatu potensial listrik  diketahui, melalui perhitungan gradiennya:

dengan

untuk sistem koordinat Kartesius.
 

 

Contoh Soal dan Jawaban Potensial Listrik

Muatan sebesar 4 Coulomb akan dipindahkan dari titik A ke B dengan usaha sebesar 10 Joule. Hitunglah beda potensial antara titik A dan B!

Penyelesaian :

Diketahui:
Q = 4 C
W = 10 J

Ditanyakan:
V = … ?

Jawaban:
V = W/Q
V = 10/ 4
V = 2,5 V
Jadi, beda potensial antara titik A dan B adalah sebesar 2,5 Volt.
 

Untuk memindahkan muatan sebesar 20 C dari A ke B diperlukan usaha sebesar 200 Joule hitunglah potensial AB tersebut!

Penyelesaian

Diketahui:
Q = 20C
W = 200 Joule

Ditanya:
V = …?

Jawaban:
V = W/Q
= 200 Joule/20C
= 10 J/C
= 10 volt.
 

Jika ada dua benda bermuatan listrik seperti berikut, maka benda manakah yang memiliki beda potensial yang lebih besar?

a. A: ++ B: —

b. A: ++
B: +++
+

c. A: –
B: —-
—-
d. A: — B: —

Benda yang memiliki beda potensial yang lebih adalah:

Soal a: muatan A lebih besar
Soal b: muatan B lebih besar
Soal c:  muatan A lebih besar
Soal d: muatan A dan B sama besar

Pembahasan:

Beda potensial adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam suatu rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Satu volt didefinisikan sebagai perbedaan potensial listrik antara dua titik kawat konduktor ketika arus listrik satu ampere menghilangkan satu watt daya di antara titik-titik itu.

Beda potensial dapat diukur dari perbedaan atau selisih muatan listrik dua titik.

Dalam soal a:
Muatan A: +2
Muatan B: -2
Sehingga muatan A lebih besar. Beda potensial kedua muatan adalah:
Beda potensial = |(+2) – (-2)|
= 4

Dalam soal b:
Muatan A: +2
Muatan B: +4
Sehingga muatan B lebih besar. Beda potensial kedua muatan adalah:
Beda potensial = |(+2) – (+4)|
= 2

Dalam soal c:
Muatan A: -1
Muatan B: -8
Sehingga muatan A lebih besar. Beda potensial kedua muatan adalah:
Beda potensial = |(-1) – (-8)|
= 7

Dalam soal d:
Muatan A: -2
Muatan B: -2
Sehingga muatan A dan B sama besar. Beda potensial kedua muatan adalah:
Beda potensial = |(-2) – (-2)|
= 0
Jadi beda potensial terbesar ada pada pilihan c, sebesar 7.
 

Jika selisih potensial antara benda A dan B cukup besar, maka akan terjadi loncatan muatan listrik (elektron). Dari benda mana ke benda manakah loncatan elektron tersebut mengalir?

Jawaban: loncatan elektron akan terjadi dari potensial rendah ke potensial tinggi.
 

Apa penyebab terjadinya beda potensial?

Beda potensial dapat muncul jika ada gaya magnet yang memengaruhi benda yang memiliki muatan listrik.

Beda potensial juga dapat terjadi jika suatu rangkaian listrik disentuh oleh materi yang dapat menghantarkan listrik (konduktor), sehingga elektron akan mengalir melalui materi tersebut.

Hal inilah yang menyebabkan mengapa manusia dapat tersengat listrik jika menyentuh benda yang dialiri oleh listrik. Efek dari aliran listrik saat tersengat ini tergantung besar kecilnya perbedaan elektron pada materi tersebut.
 

Alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial adalah?

Voltmeter. Pada saat mengukur beda potensial listrik, voltmeter harus dipasang paralel dengan benda yang akan diukur.

Selanjutnya, menghubungkan ujung yang potensialnya lebih tinggi ke kutub positif dan ujung yang potensialnya lebih rendah ke kutub negatif.

Apa yang terjadi apabila benda A dan B memiliki elektron yang sama? Apakah ada perpindahan elektron?

Jawaban: tidak terjadi perpindahan elektron karna potensialnya sama.
 

Potensial listrik sejauh 4 cm dari muatan titik q sama dengan 10 V. Potensial listrik sejauh R dari muatan titik 5q sama dengan 20V. Nilai R sama dengan…

A. 6 cm
B. 7 cm
C. 8 cm
D. 9 cm
E. 10 cm

Pembahasan :
Dik : r1 = 4 cm, r2 = R, q1 = q, q2 = 5q, V1 = 10V, V2 = 20 V

Perbandingan potensial listrik :

V1  = k.q1/r1
V2 k.q2/r2
10  = q/4
20 5q/R
1  = R
2 5.4

⇒ R = 10 cm.
Jawaban: E.
 

Di dalam sebuah sumber listrik mengalir energi sebesar 4.200 Joule dan digunakan untuk memindahkan muatan 70 Coulomb. Hitunglah beda potensial perpindahan muatan tersebut!

Penyelesaian:

Diketahui K
W = 4.200 J
Q = 70 C

Ditanyakan :
V = … ?

Jawab :
V = W/Q
V = 4.200/70
V = 60 Volt
Jadi besarnya beda potensial perpindahan muatan tersebut adalah sebesar 60 Volt.
 

Tentukan potensial listrik pada suatu titik berjarak 1 cm dari muatan q = 5,0 μC. Konstanta Coulomb (k) = 9 x 109 Nm2C−2, 1 μC = 10−6 C.

Pembahasan
Diketahui :
Jarak dari muatan (r) = 1 cm = 1/100 m = 0,01 m = 10-2 m
Muatan (q) = 5,0 μC = 5,0 x 10-6 Coulomb
Ditanya : Potensial listrik (V)
Jawab :
Potensial listrik :

V = k q/r
V = (9 x 109) (5 x 10-6 N/ 10-2)
V = (9 x 109) (5 x 10-4)
V= 45 x 105
V = 4,5 x 106

Potensial listrik adalah 4,5 x 106 Volt.
 

Sebuah konduktor berbentuk bola berongga dengan jari-jari 6 cm. Bila muatan bola tersebut 7 μC maka besar potensial listrik pada titik Q adalah … (k = 9.109 N.m2.C−2 dan 1 μC = 10−6 C).

Pembahasan dan jawaban:

Besar muatan bola berongga adalah

Q = 7 μC
= 7.10−6 C

Jarak titik Q dari pusat bola adalah

r = (6 + 3) cm
= 9 cm
= 9.10−2 m

Potensial listrik di titik Q yang berjarak r dari pusat bola adalah

Rumus dan penghitungan potensial listrik
= 7.105

 

Rumus Fisika Lainnya

Fisika banyak diisi dengan persamaan dan rumus fisika yang berhubungan dengan gerakan sudut, mesin Carnot, cairan, gaya, momen inersia, gerak linier, gerak harmonik sederhana, termodinamika dan kerja dan energi. Klik disini untuk melihat rumus fisika lainnya (akan membuka layar baru, tanpa meninggalkan layar ini).
 

Bacaan Lainnya

 

Pasang iklan gratis di toko pinter

Apakah Anda memiliki sesuatu untuk dijual, disewakan, layanan apa saja yang ditawarkan atau lowongan pekerjaan? Pasang iklan & promosikan jualan Anda sekarang juga! 100% GRATIS di: www.TokoPinter.com

 

Cara daftar pasang iklan gratis

3 Langkah super mudah: tulis iklan Anda, beri foto & terbitkan! semuanya di Toko Pinter

 

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita! Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!

 
Sumber bacaan: PhysicsTutor Vista


 
Pinter Pandai “Bersama-Sama Berbagi Ilmu”
Quiz | Matematika | IPA | Geografi & Sejarah | Info Unik | Lainnya

By | 2020-03-14T15:57:28+07:00 Maret 14th, 2020|Fisika, IPA|0 Comments

Leave A Comment