Bola konduktor merupakan benda yang dapat mengalirkan listrik melalui permukaannya. Pada kasus ini, kita akan membahas mengenai bola konduktor yang berjari-jari 9 cm dan diberi muatan sebesar 6 mikro-coulomb (mc). Tujuan dari artikel ini adalah untuk menghitung besar kuat medan listrik dan potensial listrik pada titik yang berjarak 3 cm dari pusat bola konduktor.
Konsep dan Rumus Dasar
Untuk menghitung besaran medan listrik dan potensial listrik pada bola konduktor, kita perlu memahami konsep dasar dan rumus yang akan digunakan.
Medan Listrik (E)
Medan listrik adalah besaran vektor yang menggambarkan seberapa besar gaya listrik yang akan dialami suatu muatan titik uji dalam keadaan beristirahat akibat adanya muatan sumber, jika muatan titik uji tersebut diletakkan pada titik di medan listrik tersebut. Besar medan listrik (E) pada permukaan bola konduktor dapat dihitung menggunakan rumus:
E = k * Q / r²
Dimana:
- E: kuat medan listrik (N/C)
- k: konstanta elektrostatika (8.99 * 10^9 N m²/C²)
- Q: muatan bola konduktor (C)
- r: jarak dari pusat bola ke titik pengamatan (m)
Potensial Listrik (V)
Potensial listrik merupakan besaran skalar yang menyatakan energi potensial yang dimiliki oleh muatan listrik per satuan muatan. Potensial listrik (V) di titik yang berjarak r dari pusat bola konduktor adalah:
V = k * Q / r
Dimana:
- V: potensial listrik (V)
- k: konstanta elektrostatika (8.99 * 10^9 N m²/C²)
- Q: muatan bola konduktor (C)
- r: jarak dari pusat bola ke titik pengamatan (m)
Perhitungan
Diketahui:
- Muatan bola konduktor (Q) = 6 mc = 6 * 10^(-6) C
- Jari-jari bola konduktor (R) = 9 cm = 0.09 m
- Jarak titik pengamatan dari pusat bola (r) = 3 cm = 0.03 m
- Konstanta elektrostatika (k) = 8.99 * 10^9 N m²/C²
Menghitung Kuat Medan Listrik (E)
E = k * Q / r²
E = (8.99 * 10^9 N m²/C²) * (6 * 10^(-6) C) / (0.03 m)^2
E ≈ 5.352 * 10^7 N/C
Menghitung Potensial Listrik (V)
V = k * Q / r
V = (8.99 * 10^9 N m²/C²) * (6 * 10^(-6) C) / (0.03 m)
V ≈ 1.794 * 10^6 V
Kesimpulan
Besar kuat medan listrik pada titik yang berjarak 3 cm dari pusat bola konduktor dengan jari-jari 9 cm dan muatan 6 mc adalah sekitar 5.352 * 10^7 N/C. Sedangkan, potensial listrik pada titik tersebut adalah sekitar 1.794 * 10^6 V.
