Contoh Soal Potensial Listrik dan Pembahasannya

Contoh Soal Potensial Listrik – Sebuah elektron tidak dapat bergerak dengan sendirinya dari pelat A ke Pelat B. Pada dasarnya, sebuah elektron akan mendekati muatan positif dan menjauhi muatan negatif. Jadi untuk menggerakkan elektron dari palat positif A ke pelat negatif B, diperlukan sebuah usah. Potensial listrik didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk membawa sebuah muatan positif sebesar 1 satuan dari posisi tak hingga ke posisi tertentu.

Rumus Potensial Listrik yang diperlukan untuk memahami contoh soal di bawah ini

Untuk meteri lebih lengkap anda dapat membacanya pada artikel saya sebelumnya :

Contoh 1 – Soal Potensial Listrik

Pada titik suatu segitiga sama sisi ABC masing-masing terdapat muatan QA = -13 µC, QB = 6 µC dan QC = 2 µC. Jika panjang sisi segitiga itu adalah 10 cm, tentukanlah potensial listrik di titik E (Tengah-tengah AB) dan pada titik F (Tengah-tengah BC)?

Pembahasan:

Diketahui:

QA = -13 µC

QB = 6 µC

QC = 2 µC

L = 10 cm

Ditanya : Potensial listrik di titik E (Tengah-tengah AB) dan pada titik F (Tengah-tengah BC)?

#Potensial Listrik di Titik E

Langka 1 : Menghitung jarak muatan pada titik A,B dan C terhadap titik E

Karena berada di tengah-tengah AB, maka

Gunakan Rumus pythagoras untuk menentukan jarak muatan pada titik C terhadap titik E

Setelah kita mengetahui jarak masing-masing muatan terhadap titik E, maka kita bisa dengan mudah menentukan Potensial Listrik di titik E akibat muatan A,B dan C

Jadi, Besarnya Potensial Listrik di Titik E adalah -1,05 . 10^6 Volt

#Potensial Listrik di Titik F

Langka 1 : Menghitung jarak muatan pada titik A,B dan C terhadap titik F

Karena berada di tengah-tengah BC, maka

Gunakan Rumus pythagoras untuk menentukan jarak muatan pada titik A terhadap titik F

Setelah kita mengetahui jarak masing-masing muatan terhadap titik F, maka kita bisa dengan mudah menentukan Potensial Listrik di titik F akibat muatan A,B dan C

Jadi, Besarnya Potensial Listrik di Titik E adalah 8,89 . 10^4 Volt

Contoh 2 – Soal Potensial Listrik

Sebuah bola berjari-jari 10 cm dan bermuatan 2 µC tentukan suatu titik terhadap titik pusat bola yang memiliki potensial sebesar 100 Volt, 150 Volt dan 200 Volt?

Pembahasan:

Diketahui:

r = 10 cm (r adalah jari-jari bola)

Q = 2 µC

Ditanya : Tentukan suatu titik terhadap titik pusat bola yang memiliki potensial sebesar 100 Volt, 150 Volt dan 200 Volt?

#Titik yang memiliki potensial 100 Volt

Jadi, suatu titik yang memiliki potensial listrik sebesar 100 Volt berada pada 180 m dari pusat bola

#Titik yang memiliki potensial 150 Volt

Jadi, suatu titik yang memiliki potensial listrik sebesar 150 Volt berada pada 120 m dari pusat bola

#Titik yang memiliki potensial 200 Volt

Jadi, suatu titik yang memiliki potensial listrik sebesar 200 Volt berada pada 90 m dari pusat bola

Contoh 3 – Soal Potensial Listrik

Dua buah muatan masing-masing Q1 = +4 µC dan Q2 = -6 µC. Jika kedua muatan diletakkan pada sumbu x dengan salah satu muatan berada pada pusat koordinat. Diketahui jarak antara kedua muatan adalah 60 cm. Tentukan besar potensial listrik pada titik p yang berjarak 40 cm muatan Q2 (Perhatikan Gambar di bawah ini) dan tentukan pula potensial di titik p, jika muatan Q1 diganti dengan +6 µC?

Pembahasan:

Diketahui:

Q1 = +4 µC

Q2 = -6 µC

R1 = 60 cm – 40 cm = 20 cm

R2 = 40 cm

Ditanya : Besar potensial listrik pada titik p yang berjarak 40 cm muatan Q2 dan tentukan pula potensial di titik p, jika muatan Q1 diganti dengan +6 µC?

#Besar potensial listrik pada titik p yang berjarak 40 cm muatan Q2

Gunakan Rumus Potensial Listrik akibat beberapa muatan

Jadi, besar potensial listrik di titik p adalah 9 . 10^4 Volt

#Potensial di titik p, jika muatan Q1 diganti dengan +6 µC

Jadi, besar potensial listrik di titik p adalah 18 . 10^4 Volt

Contoh 4 – Soal Potensial Listrik

Sebuah proton dilepaskan dari keadaan diam dalam medan listrik uniform 2 . 10^4 V/m arah sumbu x. Proton bergerak dari titik p ke titik q yang berjarak 0,2 m.

a. Hitunglah perubahan potensial listrik di antara titik P dan Q!

b. Hitunglah perubahan energi potensial proton selama menempuh jarak ini!

c. Berapa kecepatan proton di titik Q!

Pembahasan:

Diketahui:

E = 2 . 10^4 V/m

d = 0,2 m

q = 1,6 . 10^-19 C (Besar Muatan Proton)

m = 1,67 . 10^-27 kg (massa proton)

Ditanya : ...?

#Hitunglah perubahan potensial listrik di antara titik P dan Q!

Hubungan Beda Potensial Listrik dalam medan magnet uniform adalah

Jadi, besarnya perubahan potensial listrik di antara titik P dan Q adalah -4 . 10^3 Volt

# Hitunglah perubahan energi potensial proton selama menempuh jarak ini!

Potensial Listrik dapat diartikan sebagai energi potensial listrik per satuan muatan uji

Jadi, besarnya perubahan energi potensial proton selama menempuh jarak 0,2 m adalah -6,4 . 10^-16 Joule.

# Berapa kecepatan proton di titik Q!

Untuk menghitung kecepatan proton, kita dapat menggunakan hubungan energi potensial dan potensial listrik.

Jadi, besar kecepatan elektron di titik Q adalah 8,75 . 10^5 m/s

Contoh 5 – Soal Potensial Listrik

Sebuah aki yang memiliki beda potensial 12 Volt dihubungkan dengan keping-keping sejajar. Jika jarak kedua keping adalah 0,2 cm dan medan listrik di antara kedua keping tersebut dianggap uniform. Hitunglah besar medan listrik di antara kedua keping tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

∆V = 12 Volt

d = 0,2 cm

Ditanya : E = ...?

Pada gambar di atas terlihat bahwa, keping A bermuatan positif (+q) karena keping A terhubung dengan kutub positif aki. Sedangkan keping B yang terhubung dengan kutub negatif aki memiliki muatan negatif (-q). Arah medan magnet adalah dari muatan +q di keping A ke muatan -q di keping b. Sehingga potensial di titik A lebih tinggi dari titik B dan besarnya beda potensial AB adalah sama dengan beda potensial aki, yaitu 12 Volt.