Laporan Praktikum Ekipotensial

www.hajarfisika.com
Laporan Praktikum Ekipotensial


EKIPOTENSIAL


I. Latar Belakang

          Atom dari setiap zat mempunyai inti atom berupa proton dan elektron yang mengelilinginya. Proton mempunyai energi listrik (muatan listrik) positif dan elektron mempunyai muatan listrik negatif yang dimana dapat membentuk potensial listrik. Ketika potensial listrik tidak berubah dari satu titik ke titik yang lain, maka medan listrik tidak dapat menunjukkan ke arah mana perpindahan tersebut, ini merupakan gagasan dari garis ekipotensial. Secara spesifik, garis yang menghubungkan antara titik yang berbeda pada potensial listrik yang sama disebut garis ekipotensial(Halliday,1997).
          Oleh karena itu dilakukan praktikum pemetaan potensial dan medan listrik ini, untuk mengetahui bagaimana benda bermuatan mempengaruhi ruang disekitarnya.


II. Tujuan Percobaan
2.1 Untuk menyelidiki potensial listrik disekitar dua konduktor yang sama dan bermuatan listrik
2.2 Untuk mengindentifikasi permukaan/garis ekipotensial
2.3 Untuk menunjukkan keterkaitan antara medan listrik dan potensial listrik


III. Dasar Teori
          Gejala kelistrikan dapat dijelaskan dengan konsep medan listrik dimana medan listrik (E) adalah daerah disekitar muatan dimana pengaruh listrik masih berpengaruh pada muatan lain. Medan listrik sebagai gaya per satuan muatan pada suatu titik dalam ruang tertentu. Pada setiap titik P dalam ruang, kita dapat mengukur gaya pada muatan uji kemudian mendefinisikan medan listrik menjadi gaya yang bekerja pada muatan uji dibagi q0(Hayt,2006) :
persamaan medan listrik
          Dalam konsep medan listrik pengertian potensial listrik (V) merupakan energi potensial listrik (Ep) per satuan muatan, hubungan antara gaya dengan energi potensial dapat dijelaskan dengan persamaan :
persamaan medan listrik
menunjukkan bahwa medan listrik berhubungan dengan laju potensial dari suatu titik ketitik yang lain dalam ruang, semakin besar perubahan potensial listrik maka akan semakin besar medan listrik poynting sepanjang perpindahan, begitu juga sebaliknya jika potensial listrik konstan maka medan listrik tidak dapat menunjukkan arah perpindahan tersebut(Paul,1982).
          Daerah diantara dua konduktor tertentu dengan potensial listrik masing-masing permukaan diketahui sebagai syarat batas maka akan diperoleh garis-garis medan atau juga dinamai gaya garis listrik dari bidang-bidang ekipotensialnya. Bidang ekipotensial adalah suatu bidan yang potensial listriknya sama disetiap titip pada bidang itu. Garis-garis medan listrik dengan bidang ekipotensial adalah saling tegak lurus satu sama lain. Untuk mendapatkan distribusi potensial dititik-titik yang tersebar diantara dua permukaan konduktor menggunakan metode pemetaan(Efendi,2007).
          Garis medan dan permukaan ekipotensial saling tegak lurus. Pada sebuah medan homogen yang didalamnya terdapat garis-garis medan yang lurus, sejajar, dan berjarak sama. Ekipotensial adalah tempat/daerah-daerah atau titik-titik yang mempunyai potensial sama diantara dua muatan paling sedikit, yang ditimbulkan dari interaksi antar muatan yang menimbulkan medan listrik dan mempunyai emdan potensial listrik (V)(Griffith,1999).

garis-garis ekipotensial

          Garis-garis ekipotensial untuk dua kasus partikel yang sama tapi berlawan jenis sebagai garis terputus-putus. Garis-garis dan permukaan ekipotensial tidak seperti garis medan selalu kontinu dan tidak berakhir dan terus-menerus melewati batas(Giancoli,2001).

garis-garis ekipotensial


IV. Metodologi Percobaan

4.1 Alat dan Bahan
a. Catu daya 15 VAC (1 buah), sebagai sumber tegangan untuk diinjeksikan ke pasir
b. Multimeter (1 buah), untuk mengukur tergangan
c. Mistar (1 buah), sebagai pengukur koordinat letak elektroda
d. Elektroda (3 buah), sebagai muatan uji
e. Nampan berisi pasir (1 buah), sebagai medium untuk pemetaan potensial


4.2 Gambar Rangkaian Alat


rangkaian alat ekipotensial


4.3 Langkah Kerja
diagram alir percobaan ekipotensial


V. Data dan Analisa


5.2 Analisa Data
          Percobaan ekipotensial ini dilakukan dengan pengukuran beda potensial di 155 titik yang tersebar merata, melalui koordinat sumbu x dan sumbu y yang berselang 2 cm. Pertama-tama adalah dengan menempatkan dua elektroda pada koordinat tertentu, catu daya elektroda negatif diletakkan pada posisi 15,22.10-2 m, catu daya elektroda positif dan probe positif multimeter pada posisi 15,12.10-2 m, sementara probe negatif dari multimeter sebagai elektroda muatan uji atau elektroda geser.
          Prinsip kerja percobaan ini adalah dengan menginjeksikan arus listrik dari catu daya kedalam medium pasir yang dibasahi air garam dengan tegangan tertentu, melintasi elekroda-elektroda yang ditancapkan kedalam pasir dengan posisi tetap, kemudian probe negatif dari multimeter sebagai elektroda muatan uji yang dapat dipindah-pindahkan. Ketika elektroda muatan uji tersebut ditancapkan ke dalam pasir maka beda potensial akan terbaca pada multimeter. Ketika elektroda muatan uji dipindahkan pada koordinat yang lain maka akan menghasilkan beda potensial yang berbeda-beda. Titik-titik dengan nilai tegangan yang sama dapat dihubungkan sehingga dapat membentuk garis-garis ekipotensial. Ketika elektroda uji didekatkan dengan elektroda negatif, tegangannya cenderung lebih besar daripada dekat dengan elektroda positif. Hal ini disebabkan oleh hubungan potensial listrik dengan arah medan listrik, yang mengarah keluar pada muatan positif dan mengarah kedalam pada muatan negatif. Arus mengalir dari beda potensial tinggi (elektroda positif) ke beda potensial rendah (elektroda negatif).
          Percobaan pertama dilakukan dengan mencari koordinat titik potensial nol, hasil data percobaan ini dapat dilihat pada tabel percobaan 1. Titik-titik ini kemudian dihubungkan dan membentuk sebuah garis yang berbeda-beda yaitu 9,19.10-2 m dan 22,14.10-2 m. Selanjutnya titik-titik ini di plot ke dalam sebuah grafik untuk mencari garis ekipotensialnya. Berikut ini adalah gambar grafiknya :

grafik ekipotensial

Garis ekipotensial ditunjukkan pada gambar 1 grafik diatas seperti sebuah fungsi parabola yang saling berhadapan. Garis 1 dan 2 adalah garis acuannya. Garis berwarna merah merupakan garis-garis medan listrik yang mengarah keluar pada muatan positif dan mengarah kedalam pada muatan negatif. Dari grafik ini juga dapat dilihat bahwa garis ekipotensial listrik arahnya selalu tegak lurus dengan medan listrik.
          Percobaan kedua didapatkan data berupa potensial listrik atau V disetiap titik yang tersebar pada koordinat rentang 2 cm sebanyak 155 titik. Dari tabel percobaan 2 dapat ditentukan pemetaan potensial listrik dan medan listriknya yaitu dengan menggunakan aplikasi origin. Sumbu x, y, z secara berurut sebagai koordinat titik x, y, dan V(beda potensial), maka dapat dibuah sebuat grafik contour pemetaan potensial listrik dan medan magnet seperti pada gambar berikut :

grafik contour ekipotensial

Pada gambar 2 pemetaan potensial listrik diatas, elektroda negatif dipasang pada titik 15,22.10-2 m dan dihasilkan nilai potensial listrik yang semakin besar bila digeser ke arah kiri karena elektroda negatif bertemu dengan probe negatif. Elektroda positif dipasang pada titik 15,12.10-2 m dan dihasilkan nilai potensial listrik yang semakin kecil bila digeser ke arah kanan karena probe negatif semakin dekat dengan elektroda positif, direpresentasikan oleh grafik contour dengan warna biru. Gambar 3 merupakan grafik contour pemetaan medan listrik dimana medan listrik E diperoleh dari persamaan E = ΔV/ΔS. Dimana ΔV adalah selisih beda potensial, titik dimana V elektroda akan bernilai positif atau negatif dengan titik-titik koordinat potensial yang tersebar dan ΔS adalah jarak elektroda acuan yang digunakan. Dari grafik contour medan listrik dapat dilihat bahwa pada elektroda positif dihasilkan medan listrik yang bernilai lebih kecil dibandingkan dengan elektroda negatif. Dari data grafik countour dapat diketahui bahwa hubungan antara potensial listrik dan medan listrik adalah berbanding lurus atau sebanding, sehingga semakin besar suatu potensial listrik maka medan listriknya akan semakin besar juga, begitupun sebaliknya.
          Pada saat dilakukan pergantigan probe sebagai elektroda muatan uji atau geser dari negatif ke positif dihasilkan potensial listrik yang hampir sama. Kesalahan juga terjadi dalam melakukan percobaan ini antara lain ; medium pasir yang digunakan kurang basah sehingga arus tidak sepenuhnya merambat, probe negatif yang ditancapkan kurang tepat, kesalahan pengukuran atau paralaks mengukur koordinat menggunakan mistar, dan pembacaan tegangan pada multimeter yang kurang teliti. 


VI. Kesimpulan

6.1 Potensial listrik diantara dua konduktor yang sama dan bermuatan listrik akan membentuk suatu wilayah tertentu yang memiliki nilai potensial listrik yang sama
6.2 Garis ekipotensial adalah garis yang menghubungkan titik-titik berada pada potensial yang sama. Dimana garis ekipotensial tegak lurus dengan arah medan listrik yang ditentukan dari perbedaan muatan
6.3 Medan listrik dan potensial listrik memiliki hubungan yang berbanding lurus atau sebanding, sehingga jika beda potensial listrik pada suatu titik semakin besar, maka medan listriknya juga semakin besar dan begitu sebaliknya. Hal ini sesuai dengan persamaan :
persamaan medan listrik
dimana :
E adalah medan listrik
ΔV adalah beda potensial
ΔS adalah jarak antara elektroda tetap dengan elektroda geser


VII. Daftar Pustaka
Efendi, Rustom.2007. Medan Elektromagnetik Terapan. Jakarta : Erlangga.
Giancoli, Douglas.2001. Fisika Jilid 2. Jakarta : Erlangga.
Griffith, David J.1999. Introduction to Electrodynamics. Tokyo : Prantiaw Hall.
Halliday, Resnick.1997. Fundamental Of Physics. New York : Joh Willey.
Hayt.2006. Elektromagnetika Edisi 7. Jakarta : Erlangga.
Paul, Clinton.1982. Introduction to Electromagnetic Fields. New York : Mc Graw-Hill inc.


VIII. Bagian Pengesahan

-


IX. Lampiran




0 Response to "Laporan Praktikum Ekipotensial"

Post a Comment