Home / Soal Listrik Statis / Contoh Soal Potensial Listrik

Tuesday, January 19, 2016

Contoh Soal Potensial Listrik

Soal 1
Berapa besar potensial listrik pada jarak 2,40 x 10-10 mdari inti sebuah atom hidrogen (inti mengandung sebuah proton)?

Jawab:
Telah kita ketahui bahwa muatan proton q = + e = 1,60 x 10-19 C, jarak titik ke proton, r = 2,40 x 10-10 m; k= 9 x 100 Nm2/C2, sehingga potensial listrik di titik tersebuh adalah
V = kq/r = (9 x 109 Nm2/C2)(+1,6 x 10-19C)/(2,40 x 10-10 m)
   =  6,00 Volt

Soal 2
Muatan q = + 2,5 x 10-6 C ditempatkan pada titik pusat bidang X-Y. Tentukan beda potensial VA – VB jika: (a) A (5,0) dan B pada (0,2) cm, dan (b) A pada (-4,0) cm dan B pada (2,0) cm.

Jawab:
(a) Posisi mula q = 2,5 x 10-6 C ditunjukkan pada gambar (a). rA = 5 cm = 0,05 m; rB = 10 cm = 0,02 m, maka
VA – VB = kq/rA – kq/rB = = kq(1/rA – 1/rB)
              = (9 x 109 Nm2/C2)(+2,5 x 10-6 C)[1/(0,05 m) – 1/(0,02 m)]
              = –675 x 103 V
VA – VB  = –675 kV

(b) Posisi mula q = 2,5 x 10-6 C ditunjukkan pada gambar (b). rA = 5 cm= 0,05 m; rB = 10 cm = 0,02 m, maka
VA – VB = kq/rA – kq/rB = = kq(1/rA – 1/rB)
              = (9 x 109 Nm2/C2)(+2,5 x 10-6 C)[1/(0,05 m) – 1/(0,02 m)]
              = –675 x 103 V
VA – VB  = –675 kV

Soal 3
Sebuah muatan uji +4,00 x 10-7 C berjarak 5 mm dari muatan sumber  – 2,00 x 10-6 C. Berapa usaha yang harus dilakukan pada muatan uji agar terpisah pada jarak 10 mm dari muatan sumber?

Jawab:
Muatan uji q’ = + 4,00 x 10-7 C mula-mula berjarak r1 = 5 mm = 5 x 10-3 m dari muatan sumber q =  –2,00 x 10-6 C. Usaha,W pada muatan uji agar jarak akhirnya menjadi r2 = 10 mm = 10 x 10-3 m sama dengan perubahan energi potensial, ∆EP,
W  = ∆EP = EP2 – EP1
      = q’V2 –q’V1
      = q’(V2 – V1)
W  = q’(kq/r2 – kq/r1)
      = kqq’(1/r2 – 1/r1)
W  = (9 x 109 Nm2/C2)( –2,00 x 10-6 C)(+4,00 x 10-7 C) x [1/(0,01 m) – 1/(0,005 m)]
W  = –180 x 10 (100 – 200) J
W  = +8,00 kJ

Soal 4
Dua muatan listrik yang masing-masing +4,2 x 10-5 C dan –6,0 x 10-5 C terpisah pada jarak 34 cm. (a) Tentukanlah potensial listrik di titik yang terletak pada garis hubung kedua muatan dan berjarak 14 cm dari muatan –6,0 x 10-5 C, dan (b) Dimanakah letak titik pada garis hubung kedua muatan yang memiliki potensial listrik nol?

Jawab:
(a) Misalkan, titik yang dimaksud adalah titik P, seperti ditunjukkan gambar (a), maka jarak P ke q2, yaitu r2 = 14 cm = 14 x 10-2 m, dan jarakm P ke q1 yaitu r  = (34 – 14) cm = 20 cm = 20 x 10-2 m. Potensial listrik di P, sesuai persmaan,
VP  = k(q1/r1 + q2/r2)
     = (9 x 109 Nm2/C2){[(+4,2 x 10-5 C)/(20 x 10-2 C)] + [(–6,0 x 10-5 C)/14 x 10-2 C]}
V = –2,0 MV
(b) Misalkan, titik R yang memiliki potensial nol terletak x cm dari q1 seperti ditunjukkan pada gambar (b), maka r1 = x cm dan r2 = (34 – x) cm.
VR  = k(q1/r1 + q2/r2) = 0
q1/r1 =  – q2/r2
(4,2 x 10-5 C)/(x) = –(–6,0 x 10-5 C)/(34 – x)
4,2/x = 6/(34 – x)
10x = 7(34 – x)
x = 14 cm
Jadi, letak titik yang potensialnya nol adalah berjarak 14 cm dari muatan q1 atau 20 cm dari muatan q2.

Soal  5
Bola kecil bermuatan +2,0 nC; –2,0 nC; +3,0 nC; dan –6,0 nC diletakkan di titik-titik sudut sebuah persegi yang memiliki panjang diagonal 0,20 m. Hitung potensial listrik di pusat persegi!

Jawab:
Panjang diagonal x = 0,2 m maka jarak tiap muatan ke titik pusat persegi adalah ½ x 0,2 m = 0,1 m.
VP = k(q1/r1 + q2/r2 + q3/r3 + q4/r4)
     = k/r (q1 + q2 + q3 + q4)
VP = [(9 x 109 Nm2/C2)/(0,1 m)][+ 2,0 + (–2,0) + 4,0 + (–6,0)] x 10-9 C
VP =  –270 volt
Contoh Soal Potensial Listrik Rating: 4.8 Diposkan Oleh: Fista Legra

0 comments:

Post a Comment

Subscribe to: Post Comments (Atom)