Brilio.net - Dalam ilmu fisika, beda potensial atau yang sering disebut potensial listrik atau tegangan listrik merujuk pada perbedaan potensial energi listrik antara dua titik dalam sebuah medan listrik. Beda potensial diukur dalam satuan volt (V) dan merupakan salah satu konsep dasar dalam elektrostatika dan ilmu listrik.
Beda potensial diukur dalam satuan volt (V) yang setara dengan joule per coulomb (J/C). Beda potensial juga memiliki tanda positif atau negatif yang menunjukkan arahnya. Beda potensial positif menunjukkan bahwa energi potensial meningkat saat muatan bergerak dari titik awal ke titik akhir dalam medan listrik. Sebaliknya, beda potensial negatif menunjukkan penurunan energi potensial saat muatan bergerak dalam arah yang berlawanan.
BACA JUGA :
Rumus perpindahan panas, beserta pengertian, jenis, dan contoh soal
Beda potensial juga kerap digunakan dalam ilmu fisika untuk menghitung daya listrik, analisis rangkaian listrik, dan pemahaman perilaku muatan listrik dalam medan listrik. Supaya kamu lebih paham tentang beda potensial listrik, yuk simak rangkuman brilio.net tentang rumus beda potensial listrik beserta pengertian, ciri, dan contoh soal dari berbagai sumber pada Selasa (17/10).
Pengertian dan rumus beda potensial listrik.
Rumus beda potensial listrik beserta pengertian, ciri, dan contoh soal
pexels.com
BACA JUGA :
Rumus kalor beserta pengertian, jenis, contoh soal dan pengerjaannya
Beda potensial listrik adalah perbedaan energi potensial per satuan muatan antara dua lokasi dalam medan listrik. Beda potensial listrik juga dikenal sebagai tegangan listrik dengan satuan volt (V).
Beda potensial listrik merupakan ukuran beda potensial yang mampu membangkitkan medan listrik sehingga menyebabkan timbulnya arus listrik dalam sebuah konduktor listrik. Beda potensial listrik juga didefinisikan sebagai usaha atau energi untuk memindahkan muatan listrik.
Rumus untuk menghitung beda potensial listrik (atau tegangan listrik) antara dua titik dalam sebuah rangkaian listrik adalah sebagai berikut:
V = I x R
Di mana:
V adalah beda potensial listrik (tegangan) dalam volt (V).
I adalah arus listrik dalam ampere (A).
R adalah resistansi atau hambatan dalam ohm ().
Rumus ini dikenal sebagai Hukum Ohm, yang menyatakan bahwa tegangan (V) dalam suatu rangkaian listrik adalah hasil perkalian antara arus (I) dan resistansi (R).
Selain rumus ini, ada beberapa rumus lain yang dapat digunakan untuk menghitung tegangan listrik dalam situasi yang berbeda. Beberapa di antaranya termasuk:
1. Hukum Kirchhoff.
Hukum Kirchhoff I menyatakan bahwa jumlah total arus yang masuk ke simpul (titik persilangan) dalam suatu rangkaian harus sama dengan jumlah total arus yang keluar dari simpul tersebut. Hukum Kirchhoff II menyatakan bahwa jumlah total beda potensial (tegangan) dalam suatu loop tertutup dalam rangkaian harus sama dengan jumlah total beda potensial (tegangan) yang dihasilkan oleh sumber daya dalam loop tersebut.
2. Tegangan pada kapasitor.
Tegangan pada kapasitor dalam rangkaian RC (resistor-kapasitor) dapat dihitung dengan rumus:
V(t) = V0 x (1et/RC)
Di mana V(t) adalah tegangan pada kapasitor pada waktu t, V_0 adalah tegangan awal, t adalah waktu, R adalah resistansi, dan C adalah kapasitansi kapasitor.
3. Tegangan pada Induktor.
Tegangan pada induktor dalam rangkaian RL (resistor-induktor) dapat dihitung dengan rumus:
V(t) = L x di(t)/dt
Di mana V(t) adalah tegangan pada induktor pada waktu t, L adalah induktansi induktor, dan di(t)/dt adalah perubahan arus terhadap waktu.
Ciri-ciri beda potensial listrik.
Rumus beda potensial listrik beserta pengertian, ciri, dan contoh soal
pexels.com
Beda potensial listrik adalah perbedaan potensial energi listrik antara dua titik dalam suatu rangkaian listrik. Beda potensial dalam suatu rangkaian listrik dapat dilihat dengan ciri-ciri sebagai berikut:
1. Satuan pengukuran.
Beda potensial listrik diukur dalam volt (V) atau satuan derivatifnya, seperti milivolt (mV) atau kilovolt (kV).
2. Sifat skalar.
Beda potensial adalah besaran skalar, yang berarti hanya memiliki magnitude (besarnya) tanpa arah. Beda potensial berbeda dengan medan listrik yang memiliki arah.
3. Penyebab aliran arus.
Beda potensial listrik yang menyebabkan aliran arus listrik dapat mengalir ke dalam suatu rangkaian. Semakin besar beda potensial, maka semakin besar arus listrik yang akan mengalir (sesuai dengan Hukum Ohm).
4. Tidak bergantung pada rute.
Beda potensial antara dua titik dalam suatu rangkaian tidak bergantung pada rute yang diambil oleh arus listrik. Jika ada beberapa jalur paralel yang menghubungkan dua titik, maka beda potensial antara kedua titik tersebut akan tetap sama.
5. Konservatif.
Beda potensial dalam rangkaian tertutup selalu konservatif, artinya total beda potensial sepanjang suatu rangkaian tertutup akan selalu nol.
6. Tergantung pada jarak.
Beda potensial antara dua titik dalam medan listrik tergantung pada jarak antara kedua titik tersebut. Semakin jauh jaraknya, maka semakin besar beda potensialnya.
7. Merupakan besaran terukur.
Beda potensial listrik adalah besaran yang dapat diukur dengan menggunakan alat pengukur tegangan, seperti voltmeter.
8. Tergantung pada sumber daya.
Beda potensial dalam sebuah rangkaian listrik dipengaruhi oleh sumber daya listrik yang terhubung dalam rangkaian tersebut, seperti baterai atau generator listrik.
Contoh soal beda potensial listrik.
Rumus beda potensial listrik beserta pengertian, ciri, dan contoh soal
pexels.com
1. Sebuah resistor dengan resistansi 2 ohm memiliki arus listrik sebesar 3 A. Berapa beda potensial di seluruh resistor?
Pembahasan:
Diketahui:
I = 3 A
R = 2 ohm
Rumus beda potensial V = I x R dapat digunakan untuk menghitung beda potensial di resistor.
V = I x R
V = 3 A x 2 ohm = 6 V.
2. Dalam suatu rangkaian listrik, terdapat baterai dengan beda potensial sebesar 12 V dan sebuah resistor dengan resistansi 4 ohm. Hitung beda potensial di kedua ujung resistor.
Pembahasan:
Kita perlu mencari arus listrik terlebih dahulu dengan rumus
I = V / R
I = 12 V / 4 ohm = 3 A
Kemudian, kita bisa menghitungnya dengan rumus beda potensial
V = I x R
= 3 A x 4 ohm = 12 V
3. Berapa beda potensial listrik jika kamu memiliki sebuah baterai dengan energi potensial listrik sebesar 360 joule (J) dan muatan listrik dalam baterai tersebut sebesar 24 coulomb (C).
Pembahasan:
Untuk menghitung beda potensial listrik baterai, kamu dapat menggunakan rumus:
V = E/Q
di mana:
E = energi potensial
Q = muatan listrik
Maka, beda potensial listriknya adalah
V = 360 J / 24 C
V = 15 V
Jadi, beda potensial listrik baterai tersebut adalah 15 volt.
4. Jika kamu memiliki nilai resistansi sebesar 10 ohm dan arus listrik sebesar 2 ampere, beda potensial listriknya adalah?
Pembahasan:
Untuk menghitungnya dapat menggunakan rumus beda potensial listrik
V = I x R
V = 2 A x 10 ohm = 20 V.
Jadi, beda potensial listriknya adalah 20 volt.
5. Kamu memiliki sebuah resistor dengan resistansi 5 ohm dan arus listrik yang mengalir melalui resistor tersebut adalah 3 ampere. Untuk menghitung beda potensial listrik di kedua ujung resistor, Anda dapat menggunakan rumus Hukum Ohm:
Pembahasan:
Rumus beda potensial V = I x R dapat digunakan untuk menghitung beda potensial di resistor.
V = I x R
V = 3 A x 5 ohm = 15 V.
Jadi, beda potensial listrik di kedua ujung resistor tersebut adalah 15 volt.