Kekekalan Energi Listrik
Diperkenalkan| English | Makna |
|---|---|
| kinetic energy/kɪˈnetɪk ˈenədʒi/ | Energi Kinetik |
| potential difference/pəˈtenʃl ˈdɪfrəns/ | Selisih Potensial |
| electron-volt/ɪˈlektrɒn vəʊlt/ | Elektron-Volt |
Biarkan muatan bergerak, energi tersimpan berubah menjadi kecepatan
- Lepaskan muatan dalam medan, ia akan dipercepat secara mandiri.
- Energi potensial listrik-nya turun sementara energi kinetiknya naik.
- Total energi tetap sama — tidak ada yang hilang.
- Satu konsep ini menyelesaikan masalah yang sulit jika hanya mengandalkan gaya.
Energi terkekalkan
- Jika hanya gaya listrik yang bekerja: $\Delta KE + \Delta U = 0$.
- Energi hanya berubah bentuk, dari potensial menjadi kinetik (atau sebaliknya).
- Jadi kenaikan kecepatan dibayar dengan penurunan energi potensial.
- Tidak perlu melacak gaya yang berubah sepanjang lintasan — cukup titik awal dan akhir.
Sebuah muatan dilepaskan dalam medan (hanya gaya listrik yang bekerja). Saat ia mempercepat, energi potensialnya:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta KE + \Delta U = 0$: saat KE meningkat, $U$ turun.
Muatan jatuh melalui beda potensial
- Memindahkan muatan $q$ melalui beda potensial $\Delta V$ mengubah energinya sebesar $q\,\Delta V$.
- Jika itu satu-satunya gaya: $q\,\Delta V = \Delta KE = \tfrac12 m v^2$ (dari keadaan diam).
- Muatan $+$ percepat saat bergerak ke potensial lebih rendah; muatan $-$ percepat saat bergerak ke potensial lebih tinggi.
- Tanda muatan menentukan mana arah "turun".
Sebuah muatan $2\ \text{C}$ jatuh melewati $\Delta V = 5\ \text{V}$. Berapa banyak energi kinetik (dalam J) yang diperolehnya?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$KE = q\,\Delta V = 2 \times 5 = 10\ \text{J}$.
Elektron berakselerasi ketika bergerak menuju:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Muatan negatif mendapat KE bergerak ke $V$ yang lebih tinggi ($q\Delta V < 0$-nya berarti $\Delta U < 0$).
Satuan praktis: elektron-volt
- Satu elektron-volt (eV) adalah energi yang diperoleh elektron saat melintasi $1\ \text{V}$.
- $1\ \text{eV} = 1.6\times10^{-19}\ \text{J}$ — sangat kecil, tapi sempurna untuk partikel.
- Akselerator menyatakan energi dalam satuan keV, MeV, dan GeV.
- Ini menghemat penulisan pangkat sepuluh yang rumit untuk muatan tunggal.
Bercepat atau melambat?
Saat muatan bergerak melalui medan, energi berubah antara kinetik dan potensial. Urutkan setiap kasus.
Energi yang didapat elektron menyeberangi $1\ \text{V}$ adalah satu ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Energi itu adalah $1\ \text{eV} = 1.6\times10^{-19}\ \text{J}$.
Lintasan tidak penting
- Perubahan energi hanya bergantung pada potensial awal dan akhir.
- Rute apa pun di antaranya memberikan $q\,\Delta V$ yang sama.
- Gaya listrik bersifat konservatif — seperti gravitasi.
- Inilah alasan mengapa potensial (satu angka per titik) dapat ada.
Perubahan energi $q\Delta V$ hanya bergantung pada potensial awal dan akhir, bukan jalurnya.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Gaya listrik bersifat konservatif — independen terhadap jalur.
Pilih semua pernyataan benar tentang kekekalan energi listrik.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Total energi kekal, gayanya konservatif, eV adalah energi. Jalur tidak berpengaruh.
Sebuah elektron (muatan $e$) dipercepat dari keadaan diam melalui $100\ \text{V}$. Tentukan energi kinetiknya.
- $KE = q\,\Delta V = e \times 100\ \text{V} = 100\ \text{eV}$.
- Dalam joule: $100 \times 1.6\times10^{-19} = 1.6\times10^{-17}\ \text{J}$.
Perhatikan tanda muatan. Muatan positif percepat menuju potensial lebih rendah, tetapi muatan negatif (seperti elektron) percepat menuju potensial lebih tinggi. Energi $q\,\Delta V$ membawa tanda tersebut secara otomatis.
Dengan hanya gaya listrik, energi terkekalkan: $\Delta KE + \Delta U = 0$. Sebuah muatan yang melintasi $\Delta V$ memperoleh $q\,\Delta V$ energi, sehingga $q\,\Delta V = \tfrac12 m v^2$ dari keadaan diam. Gayanya konservatif (tidak bergantung lintasan); satuan praktisnya adalah elektron-volt.