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 juga diartikan sebagai energi potensial listrik per satuan muatan penguji.

Pengukuran

Potensial listrik diukur dengan menggunakan voltmeter atau osiloskop yang dipasang paralel dengan rangkaian atau objek bipolar yang akan diukur.

Potensi selalu didefinisikan sehubungan dengan yang lain yang diambil sebagai konstanta dan yang diberi nilai nol. Dalam kelistrikan, biasanya mengacu pada potensi (potensi yang berfungsi sebagai nol ) potensi bumi, tetapi ini tidak wajib. Apapun pilihannya, titik referensi rangkaian akan diatur pada 0 volt dan disebut titik dingin. Tergantung pada perangkat, itu dapat dihubungkan ke massa (casing logam perangkat), ke tanah atau keduanya.

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.

Satuan

Satuan turunan SI untuk potensial listrik adalah volt (untuk menghormati Alessandro Volta), itulah sebabnya perbedaan potensial listrik antara dua titik dikenal sebagai voltase. Satuan yang lebih tua jarang digunakan saat ini. Varian dari sistem satuan sentimeter gram detik mencakup sejumlah satuan yang berbeda untuk potensial listrik, termasuk abvolt dan statvolt.

Pengukuran potensial listrik

Pengukurannya dilakukan dalam fisika seperti dalam biologi berkat voltmeter atau osiloskop yang selalu ditempatkan dalam turunan atau paralel, dibandingkan dengan rangkaian atau objek bipolar yang akan diukur.

Potensi selalu didefinisikan hingga konstan. Dalam ketenagalistrikan adalah umum untuk mengambil referensi untuk potensi (yaitu potensi yang berfungsi sebagai nol) potensi Bumi (yang disingkat Bumi), bahkan jika ini tidak bukan kewajiban. Apapun pilihan yang dibuat, titik acuan dalam rangkaian yang potensialnya tetap pada 0 volt disebut titik dingin. Tergantung pada perangkatnya, itu dapat dihubungkan ke ground (casing logam perangkat), atau ke ground, atau ke keduanya.

Untuk penjelasan lebih praktis mengenai pengertian potensial listrik, silahkan lihat artikel tegangan.

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 :

⇒ 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

Jawabannya 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).

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

= 7.10⁵

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