Hubungan potensial listrik dengan Medan (1)
Hubungan potensial listrik dengan Medan listrik
V=E.d
Keterangan:
E = medan listrik (N/C)
d = jarak 2 keping (m)
Contoh soal dan Pembahasan
Nomor 1
Pada titik sudut persegi ABCD diberi muatan listrik masing-masing Qa = Qc = +5√2 .
10-6 C dan Qb = Qd = - 5√2 . 10-6 C. Jika rusuk persegi tersebut 10 cm, maka
hitunglah potensial listrik total pada perpotongan diagonal persegi tersebut?
Pembahasan
Vtot = Va + Vb + Vc + Vd
Vtot = k (Qa / Ra) + (- k (Qb/Rb)) + k (Qc/Rc) + (- k (Qd/Rd))
Vtot = k ( +5√2 . 10-6 C/10√2 - 5√2 . 10-6 C/10√2 + 5√2 . 10-6 C/10√2 - 5√2 . 106
C/10√2)
Vtot = 9 x 109 Nm2/C2 (0)
Vtot = 0
Nomor 2
Sebuah bola konduktor memiliki rapat muatan permukaan 20 mC/m2 dan diameter 16
cm. Potensial dititik yang berjarak 10 cm dari pusat bola adalah...
Pembahasan:
Diketahui:
Q/A = 20 mC/m2 = 0,02 C/m2
D = 16 cm maka R = 8 cm = 0,08 m
Ditanya: V pada R = 10 cm = 0,1 m
Jawab:
Hitung terlebih dahulu Q
Q = 0,02 C/m2 x A = 0,02 C/m2 x 4πR2 = 0,02 C/m2 x 4π(0,08 m)2
Q = 5,12 π 10-6 C
Menghitung V
V = k Q/R = 9 x 109 Nm2/C2 x 5,12 π 10-6 C / 0,1 m = 46,08 π 104 V = 460,8 πkV
Nomor 3
Dua buah muatan masing-masing Q1 = + 16 µC dan Q2 = - 4 µC berjarak 1 meter satu
sama lain. Titik yang memiliki potensial nol terletak....
Pembahasan
Q1 __x____*___1 - x___Q2
V1 + V2 = 0
k Q1 / x + k Q2/(1 - x) = 0
k.16 µC/x - k 4 µC/(1 - x) = 0
k.16 µC/x = k 4 µC/(1 - x)
16 / x = 4 / (1 - x)
4 (1 - x) = x
4 - 4x = x
4 = 5x
x = 4/5 m = 0,8 m (dari muatan Q1)
Nomor4
Diketahui keadaan muatan seperti gambar
Besar potensial mutlak di titik C dan B adalah..
Pembahasan
Menghitung Vc
Vc = k Qa / Ra + k Qd / Rd
Vc = 9 x 109 Nm2/C2 ( 2 x 10-10 C/0,8 m + (-1 x 10-10 C/0,2 m ))
Vc = 9 x 109 Nm2/C2 (2,5 . 10-10 C/m - 5 x 10-10 C/m)
Vc = 2,25 V
Menghitung Vb
Vb = k Qa / Ra + k Qd / Rd
Vb = 9 x 109 Nm2/C2 (2 x 10-10 C/0,2 m + (-1 x 10-10 C/0,8 m ))
Vb = 9 x 109 Nm2/C2 (10 . 10-10 C/m - 5 x 10-10 C/m)
Vb = 7,87 V
Nomor 5
Jika medan listrik antara dua plat paralel sebesar 2400 N/C dan jarak
antar kedua plat 0,5 cm, maka beda potensialnya adalah...
Pembahasan:
V=E.d
V = 2.400 N/C . 0,005 m = 12 V
V=E.d
Keterangan:
E = medan listrik (N/C)
d = jarak 2 keping (m)
Contoh soal dan Pembahasan
Nomor 1
Pada titik sudut persegi ABCD diberi muatan listrik masing-masing Qa = Qc = +5√2 .
10-6 C dan Qb = Qd = - 5√2 . 10-6 C. Jika rusuk persegi tersebut 10 cm, maka
hitunglah potensial listrik total pada perpotongan diagonal persegi tersebut?
Pembahasan
Vtot = Va + Vb + Vc + Vd
Vtot = k (Qa / Ra) + (- k (Qb/Rb)) + k (Qc/Rc) + (- k (Qd/Rd))
Vtot = k ( +5√2 . 10-6 C/10√2 - 5√2 . 10-6 C/10√2 + 5√2 . 10-6 C/10√2 - 5√2 . 106
C/10√2)
Vtot = 9 x 109 Nm2/C2 (0)
Vtot = 0
Nomor 2
Sebuah bola konduktor memiliki rapat muatan permukaan 20 mC/m2 dan diameter 16
cm. Potensial dititik yang berjarak 10 cm dari pusat bola adalah...
Pembahasan:
Diketahui:
Q/A = 20 mC/m2 = 0,02 C/m2
D = 16 cm maka R = 8 cm = 0,08 m
Ditanya: V pada R = 10 cm = 0,1 m
Jawab:
Hitung terlebih dahulu Q
Q = 0,02 C/m2 x A = 0,02 C/m2 x 4πR2 = 0,02 C/m2 x 4π(0,08 m)2
Q = 5,12 π 10-6 C
Menghitung V
V = k Q/R = 9 x 109 Nm2/C2 x 5,12 π 10-6 C / 0,1 m = 46,08 π 104 V = 460,8 πkV
Nomor 3
Dua buah muatan masing-masing Q1 = + 16 µC dan Q2 = - 4 µC berjarak 1 meter satu
sama lain. Titik yang memiliki potensial nol terletak....
Pembahasan
Q1 __x____*___1 - x___Q2
V1 + V2 = 0
k Q1 / x + k Q2/(1 - x) = 0
k.16 µC/x - k 4 µC/(1 - x) = 0
k.16 µC/x = k 4 µC/(1 - x)
16 / x = 4 / (1 - x)
4 (1 - x) = x
4 - 4x = x
4 = 5x
x = 4/5 m = 0,8 m (dari muatan Q1)
Nomor4
Diketahui keadaan muatan seperti gambar
Besar potensial mutlak di titik C dan B adalah..
Pembahasan
Menghitung Vc
Vc = k Qa / Ra + k Qd / Rd
Vc = 9 x 109 Nm2/C2 ( 2 x 10-10 C/0,8 m + (-1 x 10-10 C/0,2 m ))
Vc = 9 x 109 Nm2/C2 (2,5 . 10-10 C/m - 5 x 10-10 C/m)
Vc = 2,25 V
Menghitung Vb
Vb = k Qa / Ra + k Qd / Rd
Vb = 9 x 109 Nm2/C2 (2 x 10-10 C/0,2 m + (-1 x 10-10 C/0,8 m ))
Vb = 9 x 109 Nm2/C2 (10 . 10-10 C/m - 5 x 10-10 C/m)
Vb = 7,87 V
Nomor 5
Jika medan listrik antara dua plat paralel sebesar 2400 N/C dan jarak
antar kedua plat 0,5 cm, maka beda potensialnya adalah...
Pembahasan:
V=E.d
V = 2.400 N/C . 0,005 m = 12 V