Rumus beda potensial

1. Sebuah muatan listrik dipindahkan dalam medan listrik homogen dengan gaya sebesar 2√3 N sejauh 20 cm. Jika arah gaya bersudut 30^o terhadap perpindahan muata listrik, berapa beda energi potensial listrik tempat kedudukan awal dan akhir muatan listrik tersebut.

Pembahasan

Diketahui:

Gaya (F) = 2√3 N

Jarak (s) = 20 cm = 0,2 m

Sudut (θ) = 30^o

Ditanya: Beda potensial listrik

Jawab:

Usaha pemindahan muatan +q dari a ke b sama dengan beda energi potensial listrik di titik a dan b.

ΔEP = ΔW

Apabila arah gaya F terhadap arah perpindahan muatan +q bersudut θ, maka usaha perpindahan muatan +q dari a ke b adalah:

ΔW = F Δs cos θ = (2√3)(0,2)(cos 30) = (0,4√3)(0,5√3) = (0,2)(3) = 0,6 Joule

2. Jika muatan dan kapasitas kapasitor diketahui berturut-turut sebesar 5 µC dan 20 µF, tentukan beda potensial kapasitor tersebut.

Pembahasan

Diketahui:

Muatan (q) = 5 µC = 5 x 10^-6 C

Kapasitas kapasitor (C) = 20 µF = 20 x 10^-6 F

Ditanya: Beda potensial kapasitor (V)

Jawab:

Rumus beda potensial kapasitor, kapasitas kapasitor dan muatan:

V = q / C = (5 x 10^-6) / 20 x 10^-6 = 5/20 = 0,25 Volt

3. Dua muatan titik Q_A = -4 µC dan Q_B = 8 µC berjarak 16 cm. Tentukan potensial listrik di suatu titik yang berada di tengah kedua muatan itu.

Pembahasan

Diketahui:

Muatan 1 (Q_A) = 4 x 10^-6 C

Muatan 2 (Q_B) = 8 x 10^-6 C

Jarak (r) = 8 cm = 0,08 m

Konstanta Coulomb (k) = 9 × 10⁹ Nm²/C²

Ditanya: Potensial listrik di C (V_C)

Jawab:

V_A = k Q / r = (9 × 10⁹)(4 x 10^-6) / 0,08 = (36 × 10³) / 0,08 = -450 Volt

V_B = k Q / r = (9 × 10⁹)(8 x 10^-6) / 0,08 = (72 × 10³) / 0,08 = 900 Volt

Potensial listrik di C (V_C) = 900 – 450 = 450 Volt

Referensi