Jikaselisih 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?
Mahasiswa/Alumni Institut Teknologi Bandung31 Januari 2022 0734Halo Sabrina, terima kasih sudah bertanya, kakak bantu jawab ya Arus listrik merupakan perpindahan elektron yang mengalir setiap waktu. Agar elektron dapat berpindah maka tegangan harus diberikan pada suatu rangkaian listrik yang tertutup. Arus listrik mengalir dari titik yang memiliki potensial listrik tinggi ke titik yang memiliki potensial listrik lebih rendah. Aliran arus listrik ini berlawanan dengan aliran elektron, karena elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial yang tinggi. Jadi, loncatan elektron tersebut mengalir dari titik yang memiliki potensial rendah ke titik yang memiliki potensial lebih tinggi. Bedapotensial merupakan selisih dua titik antar potensial dalam sebuah penghantar. Loop hukumkirchoff Perhatikan gambar rangkain listrik di bawah ini 6 ohm 12 volt 3 ohm 6 volt 6 ohm 12 volt Hitunglah besar tegangan antara titik A dan B. Jika foton hijau diganti dengan fotonberwarna kuning terang dijatuhkan pada permukaan logam tersebut Beda potensial listrik adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. Beda potensial listrik merupakan ukuran beda potensial yang mampu membangkitkan medan listrik sehingga menyebabkan timbulnya arus listrik dalam sebuah konduktor listrik. Agar terjadi aliran muatan arus listrik dalam suatu rangkaian tertutup, maka harus ada beda potensial di kedua ujung rangkaian, Beda potensial listrik adalah energi tiap satuan muatan. Orang yang pertama kali menyatakan bahwa petir terjadi akibat adanya gejala listrik statis adalah Benjamin Franklin 1706 – 1790. Menurutnya, petir adalah kilatan cahaya yang muncul akibat perpindahan muatan negatif elektron antara awan dan awan, atau antara awan dan bumi. Petir dapat terjadi karena adanya perbedaan potensial yang sangat besar antara dua awan yang berbeda, atau antara awan dengan bumi, sehingga akan terjadi lompatan muatan listrik, atau perpindahan elektron secara besar-besaran dari awan ke bumi, atau dari awan ke awan lainnya. Perpindahan muatan listrik elektron tersebut disebabkan oleh adanya perbedaan potensial listrik beda potensial listrik. Besarnya beda potensial listrik dapat dihitung dengan membandingkan besar energi listrik yang diperlukan untuk memindahkan sejumlah muatan listrik. Secara matematis dituliskan sebagai berikut. Keterangan ΔV = beda potensial listrik volt W = energi listrik joule Q = muatan listrik coulomb Arus listrik dapat mengalir karena adanya beda potensial. Baterai dapat mengalirkan arus listrik karena baterai mempunyai beda potensial antara kedua kutubnya yaitu kutub positif dan kutub negatif. Kutub positif mempunyai potensial lebih besar daripada kutub negatif. Dengan demikian, arus listrik pada baterai akan mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Perbedaan potensial antara dua titik dalam suatu rangkaian dinamakan tegangan. Biasanya, baterai mempunyai tegangan yang tertulis pada bagian luarnya misalnya 1,5 V, artinya baterai tersebut mempunyai beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif sebesar 1,5 V. Seperti halnya arus listrik yang dapat diukur menggunakan amperemeter, tegangan beda potensial dapat juga diukur. Alat untuk mengukur beda potensial disebut voltmeter. Ada perbedaan cara mengukur beda potensial dengan cara mengukur arus. Arus listrik diukur dengan merangkai amperemeter secara seri dalam suatu rangkaian, sedangkan mengukur beda potensial listrik dilakukan dengan merangkai voltmeter secara sejajar paralel dalam suatu rangkaian. Beda potensial dapat diukur jika rangkaian dalam keadaan tertutup dan ada arus listrik yang mengalir dari sebuah sumber arus listrik misalnya baterai. Tapi perlu diingat, voltmeter harus dirangkai secara paralel. Angka yang ditunjukkan oleh voltmeter merupakan beda potensial antara dua buah kutub. Benda bemuatan listrik positif apabila benda tersebut melepaskan sejumlah elektron. Benda akan bermuatan negatif apabila menerima elektron. Benda yang memiliki elektron lebih sedikit memiliki potensial lebih tinggi dari benda yang memiliki elektron banyak. Potensial listrik adalah kemampuan untuk memindahkan sebuah muatan positif. Benda yang memiliki potensial besar memiliki kemampuan besar untuk menolak muatan positif. Contoh Soal 1 Berapakah beda potensial kutub-kutub baterai sebuah rangkaian jika baterai tersebut membutuhkan energi sebesar 60 J untuk memindahkan muatan sebesar 20 C? Diketahui W = 60 J Q = 20 C Ditanya beda potensial ΔV = W = 60 = 3 V Q20 Jadi, beda potensial kutub-kutub baterai rangkaian tersebut 3 V Contoh Soal 2 Sebuah baterai yang memiliki beda potensial sebesar 1,5 V. Berapakah besar perpindahan energi yang diperlukan jika memindahkan muatan sebanyak 40 C? Diketahui Beda potensial = 1, 5 V Besar muatan = 40 C Ditanya Besar energi untuk memindahkan muatan Jawab w = V . Q = 1,5 x 40 = 60 J Jadi, besar energi untuk memindahkan muatan tersebut sebesar 60 J. Contoh Soal 3 Beda potensial antara dua titik kawat penghantar adalah 9 V. Berapakah energi listrik yang digunakan untuk memindahkan muatan sebesar 30 C diantara dua titik tersebut? Diketahui V = 9 Volt Q = 3 C Ditanyakn W Jawab W = Q x V = 3 x 9 = 27 J Contoh Soal 4 Jumlah muatan yang dipindahkan pada sebuah rangkain listrik adalah 15 C. Jika energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan tersebut dari ujung-ujung rangkaian listrik adalah 45 J, berapakah beda potensial antara ujung-ujung rangkaian tersebut? Diketahui Q = 15 C W = 45 J Ditanyakan V ? Jawab ΔV = W = 45 = 3 V Q15 Agar lebih memahami konsep beda potensial, lakukan kegiatan berikut. Jika ada dua benda bermuatan listrik seperti 4 gambar berikut, maka benda manakah yang memiliki beda potensial yang lebih besar? Dari benda yang berpotensial rendah ke tinggi dari benda yang bermuatan lebih negatif 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? Jika ada selisih beda potensial antara benda A dan benda B, maka akan terjadi loncatan muatan listrik dari benda yang potensialnya tinggi ke benda yang potensialnya rendah. Apa yang terjadi apabila benda A dan B memiliki elektron yang sama? Apakah ada perpindahan elektron? Jika benda A dan benda B memiliki jumlah elektron yang sama maka tidak ada perpindahan atau loncatan elektron. Besardan arah gaya coulomb pada muatan B adalah.(k = 9 × 109 Nm2 ⋅ C - 2 , 1μC = 10 - 6 C) A. 2,5 kQ2 r -2 ke kiri B. 2,5 kQ2 r -2 ke kanan C. 2 kQ2 r -2 ke kiri D. 2 kQ2 r -2 ke kanan E. 1 kQ2 r -2 ke kiri Pembahasan Muatan B ditarik oleh muatan A sebesar Sementara itu oleh muatan C, muatan B ditolak ke kiri sebesar 239 Ilmu Pengetahuan Alam Jarak kedua balon mempengaruhi besar gaya listriknya, semakin dekat jarak kedua balon maka gaya listrik yang dialami akan semakin besar, tetapi semakin jauh jarak kedua balon maka gaya listrik yang dialami akan semakin kecil. Besar muatan listrik juga mempengaruhi gaya listrik, semakin besar muatan listrik maka gaya listriknya juga akan semakin besar, begitu pula jika muatan listrik kecil maka gaya listriknya juga semakin kecil. b. Guru dapat membimbing peserta didik mempelajari contoh soal yang WHUGDSDW SDGD µ\R .LWD 3DKDPL¶ XQWXN OHELK PHPDKDPL SHQHUDSDQ Gaya Coulomb. Selanjutnya, guru dapat memberi latihan soal tentang Hukum Coulomb untuk mengukur tingkat penguasaan konsep peserta didik tentang gaya Coulomb. Agar peserta didik tidak terjebak dengan perhitungan kuadrat yang sulit, sebaiknya guru mempertimbangkan penggunaan angka-angka yang mudah. 3. Medan Listrik a. Guru dapat mengingatkan peserta didik pada Aktivitas dan bertanya penyebab tolakan yang terjadi pada balon yang didekatkan, atau ber- tanya tentang gaya tarik bumi untuk mengaitkan konsep medan magnet bumi dengan medan listrik. Selanjutnya guru membimbing peserta didik untuk mengenal konsep medan listrik. Hal yang perlu ditekankan pada peserta didik adalah kuat medan listrik dapat diketahui besarnya de ngan meletakkan sebuah muatan uji di dekat muatan listrik yang ingin diketahui besar medan listriknya, serta besar muatan uji harus jauh lebih kecil daripada muatan listrik tersebut. b. Guru meminta peserta didik mempelajari penerapan medan listrik PHODOXL NHJLDWDQ µ\R .LWD 3DKDPL¶ 6HWHODK PHPDKDPL EDJLDQ LQL peserta didik akan dapat memahami penerapan rumus medan listrik da lam menentukan berbagai besaran-besaran yang terkait. c. Setelah memahami konsep medan listrik, peserta didik diharapkan dapat menyelesaikan latihan soal Medan Listrik seperti yang terdapat SDGDµ\ 6HOHVDLNDQ¶ GLUDVD NXUDQJ JXUX GDSDW PHQJHPEDQJNDQ VRDO GHQJDQ variasi besaran-besaran yang dihitung. Agar peserta didik tidak merasa kesulitan menghitung, sebaiknya guru memilihkan angka yang mudah namun tetap logis, baik secara konsep maupun data yang dianggap akurat. 240 Buku Guru Kelas IX SMPMTs Petunjuk Khusus Alternatif Jawaban Ayo, Kita Selesaikan A Soal Latihan Medan Listrik Gaya Coulomb yang dialami kedua muatan A dan B adalah sebesar 3 x 10 -4 N. Jika besar muatan A dan B masing-masing sebesar 2 x 10 -6 C dan 1,5 x 10 -6 C, berapakah besar medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan A? = = = E 3 x 10 -4 150 N C 2 x 10 -6 F q A 4. Beda Potensial dan Energi Listrik a. Guru mengawali materi ini dengan mengaitkan fakta tentang petir, mi salnya “Kalian tentu pernah melihat petir, tahukah kalian apa itu sebenarnya petir?” Perbedaan jumlah elektron pada benda mengakibatkan timbulnya beda potensial. Beda potensial inilah yang memicu timbulnya lompatan elektron-elektron. Hal ini dikarenakan semua benda cenderung mem- per tahankan kondisi normalnya, yaitu kondisi benda tidak kele bihan atau kekurangan elektron, dalam bidang kimia biasa disebut dengan kon disi stabil atau seimbang. Petir yang biasa terjadi saat hujan juga merupakan visualisasi dari lompatan elektron dari awan yang ber- muatan menuju bumi. Sejumlah energi tertentu dibutuhkan awan untuk memindahkan elektron-elektron tersebut hingga sampai ke EXPLVHKLQJJDVHFDUDPDWHPDWLVGDSDWGLVLPSXONDQEDKZD¨9 4 Agar peserta didik lebih memahami konsep potensial listrik, guru mem- bimbing peserta didik untuk memahami konsep matematis potensial OLVWULNPHODOXLNHJLDWDQµ\ kemudian mengajak peserta didik untuk mengerjakan soal potensial OLVWULNPHODOXLNHJLDWDQµ\ HULNXWDOWHUQDWLIMDZDEDQXQWXNNHJLDWDQµ\ Alternatif Jawaban Ayo, Kita Diskusikan 1. Jika ada dua benda bermuatan listrik seperti 4 gambar berikut, maka benda manakah yang memiliki potensial yang lebih besar? 241 Ilmu Pengetahuan Alam - - - - - - - - - - - + + + + + + + + - - A a. b. c. d. A A A B B B B a. +2 -4 untuk poin a dan -2 -8 untuk poin c, skema muatan pada poin a dan c menunjukkan dua muatan yang memiliki beda potensial yang paling besar karena masing-masing memiliki selisih besar muatan yang paling besar, yaitu sebesar 6 elektron muatan negatif. b. +2 +4. Selisih 2 elektron muatan negatif. 2. 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? Jawab Dari benda yang memiliki muatan elektron lebih banyak ke muatan elektron lebih sedikit. 3. Apa yang terjadi apabila benda A dan B memiliki elektron yang sama? Apakah ada perpindahan elektron? Jawab Tidak ada perpindahan elektron. Alternatif Jawaban Ayo, Kita Selesaikan A Soal Latihan Potensial Listrik HGD SRWHQVLDO DQWDUD GXD WLWLN SDGD NDZDW SHQJKDQWDU DGDODK 9 HUDSDNDK energi listrik yang digunakan untuk memindahkan muatan sebesar 30 C diantara dua titik tersebut? -DZDE 9[4 [ - 2. Jumlah muatan sebuah rangkain listrik adalah 15 C. Jika energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan tersebut dari ujung-ujung rangkaian listrik adalah 45 J, berapakan beda potensial yang diperlukan rangkaian tersebut? Jawab = = = 3 volt 9 W q 45 15 242 Buku Guru Kelas IX SMPMTs Petunjuk Khusus 5. Membelajarkan kelistrikan pada sel sarafDaya Daya adalah perubahan energi potensial atau energi kinetik tiap satu satuan waktu. Dengan demikian, daya didefinisikan sebagai usaha yang dilakukan tiap satuan waktu. Daya merupakan besaran fisika yang mempunyai satuan J/s atau watt. Secara matematis daya dapat dituliskan sebagai berikut. Keterangan:
Pujisyukur kehadirat Tuhan yang maha Esa yang selalu memberikan rahmat, taufik, dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas kelompok ganjil Fisika Teknik dengan materi Satuan dan besaran, Usaha dan energi, impuls dan momentum, sertaelastisitasdengan lancar tanpa hambatan suatu apapun.Shalawat serta salam tetap tercurahkan kepada junjungan Nabi Muhammd SAW karena suri
Adalahgerak suatu benda dengan bentuk lintasan melingkar dan besar percepatan sudut/anguler (α) konstan. Jika perecepatan anguler benda searah dengan perubahan kecepatan anguler maka perputaran benda semakin cepat, dan dikatakan GMBB dipercepat.Sebaliknya jika percepatan anguler berlawanan arah dengan perubahan kecepatan anguler benda akan semakin lambat, dan dikatakan GMBB diperlambat.