Medan listrik dan potensial pada plat ka (1)

Teori Potensial Dan Medan Listrik Pada Plat
Kapasitor
Konsep Dasar Listrik Statis
Listrik statis (electrostatic) membahas muatan listrik yang berada dalam keadaan diam
(statis). Listrik statis dapat menjelaskan bagaimana sebuah penggaris yang telah digosokgosokkan ke rambut dapat menarik potongan-potongan kecil kertas. Gejala tarik menarik
antara dua buah benda seperti penggaris plastik dan potongan kecil kertas dapat dijelaskan
menggunakan konsep muatan listrik.
Berdasarkan konsep muatan listrik, ada dua macam muatan listrik, yaitu muatan positif dan
muatan negatif. Muatan listrik timbul karena adanya elektron yang dapat berpindah dari satu
benda ke benda yang lain. Benda yang kekurangan elektron dikatakan bermuatan positif,
sedangkan benda yang kelebihan elektron dikatakan bermuatan negatif. Elektron merupakan
muatan dasar yang menentukan sifat listrik suatu benda.
Dua buah benda yang memiliki muatan sejenis akan saling tolak menolak ketika didekatkan
satu sama lain. Adapun dua buah benda dengan muatan yang berbeda (tidak sejenis) akan
saling tarik menarik saat didekatkan satu sama lain. Tarik menarik atau tolak menolak antara
dua buah benda bermuatan listrik adalah bentuk dari gaya listrik yang dikenal juga sebagai
gaya coulomb.
Medan Listrik
Sebuah muatan listrik dikatakan memiliki medan listrik di sekitarnya. Medan listrik adalah
daerah di sekitar benda bermuatan listrik yang masih mengalami gaya listrik. Jika muatan lain
berada di dalam medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik, muatan tersebut akan

mengalami gaya listrik berupa gaya tarik atau gaya tolak.
Arah medan listrik dari suatu benda bermuatan listrik dapat digambarkan menggunakan
garis-garis gaya listrik. Sebuah muatan positif memiliki garis gaya listrik dengan arah keluar
dari muatan tersebut. Adapun, sebuah muatan negatif memiliki garis gaya listrik dengan arah
masuk ke muatan tersebut.
Besar medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik dinamakan kuat medan listrik. Jika
sebuah muatan uji q’ diletakkan di dalam medan listrik dari sebuah benda bermuatan, kuat
medan listrik E benda tersebut adalah besar gaya listrik F yang timbul di antara keduanya
dibagi besar muatan uji. Jadi, dituliskan

dan F = E q’
Adapun kuat medan listrik dari sebuah benda bermuatan listrik q di suatu titik yang berjarak r
dari benda tersebut dapat dituliskan sebagai berikut

Di sini kuat medan listrik dituliskan dalam satuan N/C.
Kuat medan listrik juga merupakan besaran vektor karena memiliki arah, maka penjumlahan
antara dua medan listrik atau lebih harus menggunakan penjumlahan vektor. Arah medan
listrik dari sebuah muatan positif di suatu titik adalah keluar atau meninggalkan muatan
tersebut. Adapun, arah medan listrik dari sebuah muatan negatif di suatu titik adalah masuk
atau menuju ke muatan tersebut.

Dua plat sejajar yang bermuatan listrik dapat menyimpan energi listrik karena medan listrik
timbul di antara dua plat tersebut. Kuat medan listrik di dalam dua plat sejajar yang
bermuatan listrik adalah

Dimana
σ adalah rapat muatan dari plat yang memiliki satuan C/m2
ε0 adalah permitivitas ruang hampa
Kita juga dapat menghitung kuat medan listrik dari sebuah bola konduktor berongga yang
bermuatan listrik, yaitu sebagai berikut.
Di dalam bola (r < R), E = 0
Di kulit atau di luar rongga (r > R),

Potensial Listrik
Suatu muatan uji hanya dapat berpindah dari satu posisi ke posisi lain yang memiliki
perbedaan potensial listrik sebagaimana benda jatuh dari tempat yang memiliki perbedaan
ketinggian. Besaran yang menyatakan perbedaan potensial listrik adalah beda potensial. Beda
potensial dari sebuah muatan uji q’ yang dipindahkan ke jarak tak berhingga dengan usaha W
adalah

Dimana V adalah potensial listrik dengan satuan volt (V).

Beda potensial dari suatu muatan listrik di suatu titik di sekitar muatan tersebut dinyatakan
sebagai potensial mutlak atau biasa disebut potensial listrik saja. Potensial listrik dari suatu
muatan listrik q di suatu titik berjarak r dari muatan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut

Dari persamaan di atas tampak bahwa potensial listrik dapat dinyatakan dalam bentuk kuat
medan listrik, yaitu
V=Er
Berbeda dengan gaya listrik dan kuat medan listrik, potensial listrik merupakan besaran
skalar yang tidak memiliki arah. Potensial listrik yang ditimbulkan oleh beberapa muatan
sumber dihitung menggunakan penjumlahan aljabar. Untuk n muatan, potensial listriknya
dituliskan sebagai berikut.

Catatan: tanda (+) dan (–) dari muatan perlu diperhitungkan dalam perhitungan potensial
listrik.
Kapasitas Kapasitor

Ketika kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan (misalnya baterai atau sumber
tegangan yang lain) kapasitor akan menyimpan muatan. Besarnya kapasitas muatan yang
tersimpan dalam kapasitor disebut kapasitas kapasitor. Besarnya kapasitas kapasitor disebut
kapasitansi. Kapasitas kapasitor adalah banyak muatan yang tersimpan dalam kapasitor

ketika di hubungkan dengan beda potensial tertentu. Besarnya kapasitansi (C) adalah :
C = Q/V
Keterangan
C
=
q
=
V = beda potensial, volt

muatan

Kapasitas
yang

kapasitor,
tersimpan,

farad
coulomb

Pada Umumnya besaran kapasitor C diukur dalam satuan mikrofarad (F) atau pikofarad (pF).
Hubungan antara farad,mikrofarad dan pikofarad dapat dinyatakan sebagai berikut:
1
1 pF = 10-12F

F

=

10-6 F