Ilmu Pengetahuan – Laman 223

Energi potensial listrik

Sebelum mempelajari topik ini, terlebih dahulu pahami materi usaha fisika, gaya konservatif, muatan listrik, hukum Coulomb dan medan listrik.

Gaya listrik merupakan gaya konservatif

Selain gaya gravitasi dan gaya pegas, contoh gaya konservatif lainnya adalah gaya listrik. Agar lebih memahami mengapa gaya listrik disebut sebagai gaya konservatif, pahami penjelasan berikut.

Andaikan terdapat dua plat bermuatan listrik sebagaimana tampak pada gambar, plat kiri bermuatan positif dan plat kanan bermuatan negatif. Tanda panah di antara kedua plat merupakan garis-garis medan listrik yang keluar dari muatan positif menuju muatan negatif. Sebuah muatan positif berada di dekat plat bermuatan listrik positif.

Medan listrik oleh muatan tunggal

Untuk menghitung medan listrik yang dihasilkan oleh muatan tunggal positif, langkah pertama adalah memilih permukaan Gauss berbentuk bola berjari-jari r di mana pusat bola berada pada muatan tunggal tersebut. Luas permukaan bola adalah 4πr².

Medan listrik keluar dari pusat bola menembus secara tegak lurus permukaan bola sehingga rumus fluks listrik adalah Φ = E A. Rumus hukum Gauss adalah Φ = Q / ε_o

Medan listrik pada titik berjarak r dari muatan tunggal adalah :

Hukum Gauss

Pada materi hukum Coulomb telah dipelajari gaya antar muatan listrik. Dalam ulasan mengenai medan listrik telah dibahas bentuk lain dari hukum Coulomb yang dinyatakan melalui persamaan F = q E, di mana F adalah gaya listrik, q adalah muatan listrik dan E adalah medan listrik. Dapat dikatakan bahwa hukum Coulomb merupakan hukum fisika yang menjelaskan hubungan antara muatan listrik (q) dengan medan listrik (E).

Contoh soal dan rumus Hukum kekekalan energi mekanik Energi potensial pegas Pesawat sederhana

Hukum kekekalan energi mekanik

1. Sebuah benda memiliki energi mekanik tetap, energi kinetik semakin besar, dan energi potensial gravitasi semakin kecil. Benda tersebut dalam keadaan….

diam
bergerak ke atas
bergerak ke bawah
bergerak ke atas dipercepat

Pembahasan
Energi kinetik semakin besar artinya kecepatan benda semakin besar dan energi potensial gravitasi semakin kecil artinya ketinggian benda dari permukaan tanah semakin kecil. Hal ini terjadi ketika benda bergerak dari ketinggian tertentu ke bawah menuju permukaan tanah.

Contoh soal dan rumus energi dan daya listrik

Energi dan Daya Listrik

1. Tarif energi listrik per kWh adalah Rp. 400,-. Di sebuah rumah pesawat TV 100 Watt setiap hari bekerja rata-rata 4 jam dan 2 lampu masing-masing 20 Watt digunakan 10 jam/hari. Biaya pemakaian energi listrik per bulan (30 hari) sebesar….

A. Rp. 4.800,-
B. Rp. 9.600,-
C. Rp. 19.200,-
D. Rp. 21.120,-

Pembahasan

Contoh soal dan rumus hukum Ampere GGL induksi transformator

Hukum Ampere

1. Menurut H.C. Oersted, arus listrik menimbulkan medan magnet. Dengan mengembangkan pendapat itu, maka kumparan berarus listrik juga menimbulkan medan magnet. Kumparan yang jika berarus listrik menghasilkan medan magnet yang serupa medan magnet yang ditimbulkan oleh sebuah magnet batang adalah…

A. toroida
B. selenoida
C. kawat melingkar
D. kumparan berbentuk persegi panjang

Garis-garis medan listrik

Medan listrik merupakan sesuatu yang ditimbulkan oleh muatan listrik dan mempengaruhi ruang di sekitar muatan listrik tersebut, di mana pengaruh medan listrik hanya dirasakan oleh muatan listrik lainnya. Ketika muatan listrik lain berada dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh suatu muatan listrik maka muatan listrik lain merasakan pengaruh berupa gaya listrik.

Pengertian medan listrik di atas, sebagaimana telah dijelaskan pada tulisan tentang medan listrik, dapat dipahami dengan pikiran tetapi juga hanya dapat dibayangkan dalam pikiran. Untuk memvisualisasikan medan listrik maka dihadirkan garis-garis medan listrik. Garis-garis medan listrik adalah sekumpulan garis yang digambarkan di sekitar suatu muatan listrik untuk menunjukkan keberadaan medan listrik. Karena bertujuan menunjukan keberadaan medan listrik maka ada keterkaitan antara garis-garis tersebut dengan medan listrik. Dengan kata lain, besar dan arah medan listrik dapat dijelaskan melalui gambar garis-garis medan listrik.

Fluks Listrik

Pada topik Medan listrik, telah dibahas pengertian dan rumus medan listrik yang dapat digunakan untuk menghitung kuat medan listrik yang dihasilkan oleh satu muatan listrik, beberapa muatan listrik atau oleh suatu distribusi muatan listrik. Perhitungan kuat medan listrik yang dihasilkan oleh sebuah muatan listrik atau dua buah muatan listrik mudah diselesaikan menggunakan rumus kuat medan listrik. Apabila yang dihitung adalah kuat medan listrik yang dihasilkan oleh suatu distribusi muatan listrik maka perhitungan lebih rumit jika digunakan rumus kuat medan listrik tetapi lebih mudah jika digunakan hukum Gauss. Sebelum mempelajari hukum Gauss secara mendalam, terlebih dahulu dipahami fluks listrik karena konsep fluks listrik digunakan dalam hukum Gauss.

Contoh soal perpindahan kalor secara radiasi

3 Contoh soal perpindahan kalor secara radiasi

1. Jelaskan menggunakan contoh, pengertian perpindahan kalor secara radiasi ?
Pembahasan
Perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Contoh perpindahan kalor secara radiasi adalah perpindahan kalor dari matahari ke bumi. Di antara bumi dan matahari terdapat ruang hampa atau hampir hampa sehingga kalor yang datang dari matahari bersuhu lebih tinggi ke bumi bersuhu lebih rendah tidak mungkin melalui perantaraan materi. Cahaya yang datang dari matahari ke bumi termasuk gelombang elektromagnetik, demikian juga dengan beberapa gelombang elektromagnetik lainnya, sehingga dapat disimpulkan bahwa kalor berpindah dari matahari ke bumi dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Contoh soal perpindahan kalor secara konduksi

8 Contoh soal perpindahan kalor secara konduksi

1. Jelaskan menggunakan contoh, pengertian perpindahan kalor secara konduksi ?
Pembahasan
Perpindahan kalor secara konduksi adalah perpindahan kalor yang terjadi melalui tumbukan antara atom/molekul penyusun benda. Misalnya tinjau sebatang besi yang dipanaskan. Salah satu ujung besi disentuhkan ke api dan ujung lainnya dipegang. Walaupun ujung besi yang dipegang tidak bersentuhan dengan api tetapi karena kalor/panas berpindah melalui batang besi maka ujung besi yang dipegang terasa panas. Bagaimana cara kalor berpindah dari satu satu ujung besi ke ujung besi lainnya ?
Ujung besi yang dipanaskan mendapat tambahan kalor. Kalor adalah energi yang secara alamiah berpindah dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah. Adanya tambahan energi menyebabkan atom/molekul penyusun besi bergetar semakin jauh dari posisi setimbangnya. Ketika bergetar semakin jauh, atom/molekul tersebut menumbuk atom/molekul di sebelahnya sehingga atom/molekul yang ditumbuk bergetar semakin jauh dan mempunyai energi semakin besar. Proses ini berlangsung seterusnya hingga kalor tiba pada ujung besi yang dipegang.