Contoh soal Potensial Listrik

5 Contoh soal Potensial Listrik

1. Tentukan potensial listrik pada suatu titik berjarak 1 cm dari muatan q = 5,0 μC. Konstanta Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C⁻², 1 μC = 10⁻⁶ C.
Pembahasan
Diketahui :
Jarak dari muatan (r) = 1 cm = 1/100 m = 0,01 m = 10^-2 m
Muatan (q) = 5,0 μC = 5,0 x 10^-6 Coulomb
Ditanya : Potensial listrik (V)
Jawab :

Potensial listrik :

Potensial listrik adalah 4,5 x 10⁶ Volt

2. Muatan Q₁ = 5,0 μC dan muatan Q₂ = 6,0 μC. Konstanta Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C⁻², 1 μC = 10⁻⁶ C. Titik A berada di tengah kedua muatan. Tentukan potensial listrik pada titik A!
Pembahasan
Diketahui :
Muatan Q₁ = -5,0 μC = -5,0 x 10^-6 C
Jarak titik A dari Q₁ = 10 cm = 0,1 m = 10^-1 m
Muatan Q₂ = 6,0 μC = 6,0 x 10^-6 C
Jarak titik A dari Q₂ = 10 cm = 0,1 m = 10^-1 m
Konstanta Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C⁻²
Ditanya : Potensial listrik pada titik A
Jawab :

Potensial listrik 1 :

Potensial listrik 2 :

Potensial listrik pada titik A :

V = V₂ – V₁
V = (54 – 45) x 10⁴
V = 9 x 10⁴
Potensial listrik pada titik A adalah 9 x 10⁴ Volt

3. Muatan q₁ = 5,0 μC dan muatan q₂ = 6,0 μC. Konstanta Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C⁻², 1 μC = 10⁻⁶ C. Tentukan potensial listrik pada titik A!
Pembahasan
Diketahui :
Muatan Q₁ = -5,0 μC = -5,0 x 10^-6 C
Jarak titik A dari Q₁ = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10^-1 m
Muatan Q₂ = 6,0 μC = 6,0 x 10^-6 C
Jarak titik A dari Q₂ = 50 cm = 0,5 m = 5 x 10^-1 m
Konstanta Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Nm²C⁻²
Ditanya : Potensial listrik pada titik A
Jawab :

Potensial listrik 1 :

Potensial listrik 2 :

Potensial listrik pada titik A :

V = V₁ + V₂
V = (-11,25 + 10,8) x 10⁴
V = -0,45 x 10⁴
V = -4,5 x 10³
Potensial listrik pada titik A adalah -4,5 x 10³ Volt

4. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.28
Bola konduktor berongga dimuati dengan muatan listrik positif sebesar 500 µC seperti gambar berikut :
Manakah pernyataan berikut yang benar ?
A. Potensial listrik di titik P = 2 kali potensial listrik di titik R
B. Potensial listrik di titik Q sama dengan di titik P
C. Potensial listrik di titik T = 2 kali potensial listrik di titik Q
D. Potensial listrik di titik P sama dengan di titik T
E. Potensial listrik di titik P, Q, dan R sama besar
Pembahasan
Bola konduktor berongga karenanya tidak ada muatan listrik di dalam bola. Menurut penerapan hukum Gauss, apabila tidak ada muatan listrik di dalam bola berongga maka tidak ada medan listrik di dalam bola berongga.

Medan listrik mempunyai keterkaitan dengan beda potensial listrik yang dinyatakan melalui persamaan V_ab = E d, di mana V_ab = beda potensial antara dua titik, E = medan listrik dan d = jarak antara dua titik. E = 0 sehingga Vab = 0. Medan listrik nol sehingga beda potensial nol. Beda potensial nol artinya tidak ada perbedaan potensial listrik di dalam bola berongga. Dengan kata lain, potensial listrik semua titik di dalam bola berongga sama besar. Besarnya potensial listrik di dalam bola berongga sama dengan potensial listrik di permukaan bola.

Semakin jauh dari permukaan bola, semakin kecil potensial listrik pada titik tersebut. Hal ini didasarkan pada persamaan beda potensial listrik V_ab = k Q/r, di mana r = jarak dari pusat bola ke titik yang dihitung beda potensialnya. Berdasarkan persamaan ini, jarak (r) berbanding terbalik dengan beda potensial (V_ab), sehingga semakin besar jarak suatu titik dari pusat bola, semakin kecil beda potensial listrik antara pusat bola dengan titik tersebut. Titik R lebih dekat ke pusat bola sedangkan titik T lebih jauh dari pusat bola, sehingga beda potensial antara titik R dengan pusat bola lebih besar, sedangkan beda potensial antara titik T dengan pusat bola lebih kecil. Dengan kata lain, potensial listrik di titik R lebih besar daripada potensial listrik di titik T.

Catatan : Bedakan antara potensial listrik dengan beda potensial listrik. Potensial listrik tidak bisa dihitung nilainya, sedangkan beda potensial listrik dapat dihitung nilanya menggunakan rumus V_ab = k Q/r. Jika ada medan listrik dalam suatu ruang maka masing-masing titik dalam ruang mempunyai potensial listrik, sedangkan beda potensial listrik dihitung dengan membandingkan dua titik yang berbeda. Dengan kata lain, pada sebuah titik yang sama terdapat potensial listrik tetapi tidak ada beda potensial listrik pada titik tersebut.

Jawaban yang benar adalah B dan E.

5. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.28
Sebuah bola konduktor berongga bermuatan 4 µC dan jari-jarinya 10 cm seperti gambar. Manakah pernyataan tentang potensial listrik (V) pada bola tersebut yang benar….
A. V_A > V_B
B. V_B > V_A
C. V_A = V_B
D. V_A < V_C
E. V_B < V_C
Pembahasan
Berdasarkan penjelasan pada soal nomor 1, V_A = V_B, V_A > V_C dan V_B > V_C.
Jawaban yang benar adalah C.