Perkuliahan Fisika Dasar II FI-331
Oleh Endi Suhendi
1
Menu hari ini (1 minggu): Potensial dan Energi Potensial Equipotensial
Oleh Endi Suhendi
2
Last Time: Hukum Gauss
Oleh Endi Suhendi
3
Hukum Gauss
Dalam mengaplikasikan, gunakan simetri: • Bola (r) • Slinder (r, ℓ) • Bidang (Pillbox, A) Oleh Endi Suhendi
4
Energi Potensial dan Potensial Dimulai dari Gravitasi
Oleh Endi Suhendi
5
Gravitasi: Gaya dan Usaha Gaya gravitasi yang bekerja pada m oleh M:
Usaha yang dilakukan oleh gaya gravitasi untuk memindahkan m dari A ke B: INTEGRAL LINTASAN Oleh Endi Suhendi
6
Usaha oleh Gaya Gravitasi Usaha oleh gaya gravitasi untuk memindahkan m dari A ke B:
Oleh Endi Suhendi
7
Usaha di Dekat Permukaan Bumi G konstan: Usaha oleh gaya gravitasi untuk memindahkan m dari A ke B:
Wg hanya bergantung pada titik awal dan akhir (Tidak pada lintasan yang ditempuh) Gaya Konservatif Oleh Endi Suhendi
8
Energi Potensial (Joule)
• U0: konstan bergantung pada titik acuan • Hanya beda energi potensial ∆U yang memiliki arti fisis Oleh Endi Suhendi
9
Potensial Gravitasi (Joule/kilogram) Definisikan beda potensial gravitasi:
Seperti
Oleh Endi Suhendi
10
Move to Electrostatics
Oleh Endi Suhendi
11
Gravitasi - Elektrostatik
Kedua gaya adalah konservatif, sehingga…
Oleh Endi Suhendi
12
Potensial & Energi Satuan: Joule/Coulomb = Volt Usaha untuk memindahkan q dari A ke B:
Oleh Endi Suhendi
13
Potensial: Kesimpulan Sejauh Ini Muatan Menghasilkan Bentangan Potensial
Oleh Endi Suhendi
14
Bentangan Potensial Muatan Positif
Muatan Negatif Oleh Endi Suhendi
15
Potensial: Kesimpulan Sejauh Ini Muatan Menghasilkan Bentangan Potensial
Muatan Merasakan Bentangan Potensial
Oleh Endi Suhendi
16
Potensial oleh Muatan Titik
Ambil V = 0 di r = ∞:
Oleh Endi Suhendi
17
Menurunkan E dari V
Ex= Laju perubahan V dimana y dan z dijaga konstan Oleh Endi Suhendi
18
Menurunkan E dari V Jika kita lakukan untuk semua koordinat:
Oleh Endi Suhendi
19
Problem Dari grafik potensial vs. posisi berikut, gambarkan grafik medan listrik vs. posisi Bonus: Apakah terdapat muatan di suatu tempat? Dimana? Oleh Endi Suhendi
20
Energi Konfigurasi
Oleh Endi Suhendi
21
Energi Konfigurasi Berapa besar energi untuk menyimpan dua muatan seperti pada gambar berikut?
1) Muatan pertama bebas 2) Muatan kedua melihat muatan pertama:
Animasi 4.1 Oleh Endi Suhendi
22
Energi Konfigurasi Berapa besar energi untuk menyimpan tiga muatan seperti pada gambar berikut? 1) Sudah tahu dua muatan awal 2) Membawa muatan yang ketiga:
Total energi konfigurasi :
Oleh Endi Suhendi
23
Problem Berapa potensial listrik di titik P? Berapa besar energi yang dibutuhkan untuk menyimpan ketiga muatan seperti pada gambar jika awalnya dari tak berhingga? Misalkan anda menggerakan muatan keempat +3Q dari takberhingga ke titik P. Berapa energi yang dibutuhkan? Oleh Endi Suhendi
24
Mencari V dari E
Oleh Endi Suhendi
25
Potensial dari Bola Padat Uniform Non-Konduktor Dari Hukum Gauss
Gunakan Daerah 1: r > a
Muatan Titik!
Oleh Endi Suhendi
26
Potensial dari Bola Padat Uniform Non-Konduktor Daerah 2: r < a
Oleh Endi Suhendi
27
Potensial dari Bola Padat Uniform Non-Konduktor
Oleh Endi Suhendi
28
Problem: Lempeng Bermuatan Lempang tak berhingga uniform dengan rapat muatan σ dan tebalnya 2d (x=-d sampai x=d). Jika V=0 pada x=0 (definisi) maka berapa V(x) untuk x >0?
Oleh Endi Suhendi
29
Problem: Kulit Bola Dua kulit bola memiliki muatan yang sama tetapi berbeda tanda. Cari E disemua daerah Cari V disemua daerah (asumsi V(∞) = 0) Oleh Endi Suhendi
30
Konduktor Konduktor memiliki muatan bebas • E bernilai nol di dalam Konduktor • Konduktor adalah objek equipotensial
ETotal = 0 Oleh Endi Suhendi
31
Equipotential
Oleh Endi Suhendi
32
Peta Topographik
Oleh Endi Suhendi
33
Kurva Equipotensial
Semua titik pada kurva equipotential memiliki potensial yang sama. Setiap kurva direpresentasikan oleh V(x,y) = konstan Oleh Endi Suhendi
34
Arah Medan Listrik E E tegak lurus pada semua kurva equipotential
E konstan
Muatan Titik
Dipol Listrik Oleh Endi Suhendi
35
Sifat-sifat Equipotensial Garis medan listrik E berarah dari potensial tinggi ke potensial rendah Garis medan listrik E tegak lurus dengan equipotensial • Tidak punya komponen sepanjang equipotential • Tidak ada usaha selama bergerak sepanjang equipotensial Oleh Endi Suhendi
36
Konduktor dalam Kesetimbangan Konduktor adalah objek equipotensial: 1) E = 0 di dalam 2) Muatan neto di dalam 0 3) E tegak lurus permukaan 4) Kelebihan muatan pada permukaan
Oleh Endi Suhendi
37
