Pengertian Potensial Listrik, Rumus, dan Contoh Soalnya
Sebelumnya sudah dibahas tentang energi potensial listrik. Selanjutnya, pada artikel ini akan dibahas apa itu potensial listrik. Yup, keduanya walau terdengar seperti sama, tetapi sebetulnya adalah dua hal yang berbeda.
Jadi, potensial listrik dapat diartikan sebagai energi potensial listrik per satuan muatan penguji, sedangkan energi potensial listrik merupakan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan uji dalam medan listrik.
Selain itu, potensial listrik dapat juga dimaknai sebagai besarnya usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik positif sebesar 1 satuan dari tempat tak terhingga ke suatu titik tertentu.
Satuan turunan SI untuk potensial listrik adalah volt, itu juga alasannya perbedaan potensial listrik antara dua titik dikenal sebagai voltase (voltage).
Potensial listrik dapat didefinisikan sebagai energi potensial listrik (U) dibagi muatan (q).
Energi potensial listrik dapat dilambangkan atau direpresentasikan dengan ‘U’ atau ‘PE’, tetapi pada pembahasan kali ini akan menggunakan U. Walau demikian, Anda juga harus tahu jika U sering digunakan untuk merepresentasikan dengan energi potensial lainnya, seperti elastis atau pegas.
Jadi, V adalah potensial listrik dan diukur dalam Volt. 1 Volt sama dengan 1 Joule (J) energi potensial listrik dibagi 1 Coulomb (C) muatan.
Dengan demikian, potensial listrik 6 Volt dapat diartikan dengan muatan 1 Coulomb memiliki energi potensial 6 Joule. Dan potensial listrik 12 Volt berarti muatan 1 Coulomb memiliki energi potensial 12 Joule, atau dapat juga diartikan muatan 2 Coulomb memiliki energi potensial 24 Joule.
Oleh karena itu, potensial listrik hanyalah rasio energi potensial listrik per unit muatan.
Jadi, seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, potensial listrik dapat didefinisikan sebagai energi potensial listrik per satuan muatan.
Perbedaan Potensial Listrik dan Beda Potensial Listrik (Tegangan)
Anda pasti sering mendengar istilah ‘tegangan’ (voltase), itu adalah beda potensial listrik. Tegangan merupakan perubahan dalam potensial listrik.
Jadi, seperti gambar di atas, tegangan akan terjadi ketika adanya perbedaan potensial di titik b dan potensial di titik a.
Untuk lebih memudahkan pemahaman Vba itu berarti potensial di b (Vb) dikurangi potensial a (Va), sedangkan Vab itu berarti potensial di a (Va) dikurangi potensial di b (Vb).
Pada gambar di atas, katakanlah terdapat resistor di mana pada titik b memiliki potensial 12 V dan titik a 4 V. Tegangannya (△V) adalah 8 V, karena perubahannya 12 V dikurangi 4 V hasilnya 8 V.
12 V mewakili potensial listrik di titik b, 4 V mewakili potensial listrik di titik a, dan tegangan atau beda potensial yang melewati resistor adalah 8 V. Jadi, Vab sama dengan –8 V, dan Vba sama dengan 8 V.
Contoh lain. Amati gambar di atas, sebuah resistor di titik b memiliki potensial listrik 70 V dan di titik a –40 V. Pertanyaannya, berapa tegangan atau beda potensial yang melintasi resistor?
Jadi, saat menghitung Vba nilai akhir Vb dikurangi nilai awal Va sehingga hasilnya +110 V. Kemudian, hitung Vab di mana nilai akhir Va dikurangi nilai awal Vb dan hasilnya –110 V.
Dengan demikian, dapat disimpulkan ketika dari a ke b berubah dari –40 V menjadi + 70 V artinya potensialnya meningkat sehingga hasilnya positif.
Kemudian, ketika dari b ke a perubahannya dari +70 V menjadi –40 V artinya potensialnya menurun sehingga hasil negatif.
Menghitung Usaha
Selanjutnya, mari bahas bagaimana cara menghitung usaha atau work (W) yang dilakukan ketika muatan ke tegangan tertentu.
Amati gambar di atas, anggap muatan (q) bergerak dari a ke b sehingga beda potensial listrik menjadi Vba, yaitu potensial di b dikurangi potensial di a.
Potensial listrik dapat ditulis energi potensial listrik dibagi dengan muatan sehingga Vb akan menjadi energi potensial di b dibagi muatan, dan Va akan menjadi energi potensial di a dibagi muatan. Selanjutnya, faktorkan 1 di atas q sehingga Ub dikurangi Ua. Dapat juga ditulis 1/q dikali △U.
Anda juga perlu untuk mengetahui beberapa rumus lain, di mana W = △KE (perubahan positif energi kinetik), tetapi W = –△U (perubahan negatif energi potensial).
Jadi, ketika energi kinetik meningkat, energi potensial berkurang. Contohnya seperti bola yang jatuh dari ketinggian, energi potensialnya berkurang, tetapi kecepatan atau energi kinetik bertambah saat semakin mendekati tanah. Jadi, yang perlu digaris bawahi adalah W = –△U atau dapat juga dibalik △U = –W.
Jadi, dapat ditulis 1/q dikali –W, atau dapat juga ditulis dengan negatif –W dibagi q. Kemudian, kita dapat mengalikan kedua sisi dengan –q agar mendapatkan ekspresi untuk W. Akhirnya, rumus atau persamaan untuk menghitung usaha diperoleh, yaitu W = –q△V.
Contoh Soal
Berapa besarnya usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan –500 uC yang melewati beda potensial 200 Volt.
Terima kasih sudah membaca :)
