Contoh Soal Kuat Medan Listrik pada Konduktor dan Bola Berongga

Contoh Soal Kuat Medan Listrik pada Konduktor dan Bola Berongga - Pada suatu hari---di musim penghujan---Tono mengecat dinding cerobong asap miliknya yang terbuat dari pelat seng. Tono mulai mengecat dinding bagian dalamnya. 30 menit kemudian, terdengar suara petir dan menyambar cerobong asapnya. Saat itu, telepon genggamnya masih terletak di tengah-tengah cerobong. Ketika petir menyambar cerobong asapnya, telepon genggamnya tidak terkena petir sehingga masih dapat digunakan. Tono bertanya-tanya, mengapa telepon genggamnya tidak tersambar petir ya?

Dari cerita di atas, mengapa telepon genggam Tono tidak tersambar petir? Apa karena telepon genggam itu berada di tengah-tengah cerobong? Kalian mau tahu jawabannya? Simak ulasan berikut. Kalian dapat menganggap cerobong asap sebagai bola konduktor berongga seperti tampak pada gambar berikut.

        Untuk menjelaskan fenomena yang dialami Tono, kita gunakan hukum Gauss yang sudah kalian pelajari pada topik sebelumnya. Langkah pertama kalian harus membuat permukaan I Gauss di dalam bola (r < R). Muatan listrik pada konduktor berongga hanya tersebar pada kulit bola dan di bagian dalamnya tidak terdapat muatan, q = 0 (karena bagian dalam bukan konduktor), sesuai dengan persamaan berikut.

EA=qε∘ $EA=\frac{q}{{\epsilon }_{\circ }}$

E=qAε∘ $E=\frac{q}{A{\epsilon }_{\circ }}$

E=0Aε∘=0 $E=\frac{0}{A{\epsilon }_{\circ }}=0$

Jadi, kuat medan listrik di dalam bola sama dengan nol. Oleh karena medan listrik di dalam bola sama dengan nol, maka telepon genggam Tono tidak menghasilkan medan listrik sehingga tidak tersambar oleh petir.
        Langkah kedua, kalian buat permukaan II Gauss di luar bola (r > R). Muatan listrik di kulit dan di luar bola tidak sama dengan nol (q ≠ 0), sehingga kuat medan listrik di setiap titik yang berjarak r (r > R) berlaku persamaan berikut.

E=kqr2=14πε∘qr2 $E=k\frac{q}{r^2}=\frac{1}{4\pi {\epsilon }_{\circ }}\frac{q}{r^2}$

Dapat kita simpulkan bahwa kuat medan listrik untuk bola konduktor berongga yang diberi muatan homogen adalah sebagai berikut.

Dengan r adalah jarak titik dari pusat bola (meter). Grafik hubungan kuat medan listrik (E) dan jarak titik ke pusat bola (r) ditunjukkan oleh gambar 2 berikut.

SOAL 1

Sebuah bola konduktor berdiameter 8 cm. Jika bola konduktor tersebut diberi muatan sebesar 7 C, maka kuat medan listrik yang bernilai nol terletak pada jarak ... dari pusat bola.

SOAL 2

Sebuah bola berongga memiliki muatan 10-4 C dan berjari-jari 5 cm. Besar kuat medan di titik yang berjarak 2 cm dan 5 cm dari pusat bola berurutan adalah ....

SOAL 3

Perhatikan grafik berikut.

Grafik kuat medan listrik sebuah konduktor bola berongga sebagai fungsi jarak dari pusat bola adalah ....

SOAL 4

Bola berongga dengan diameter 6 cm diberi muatan sebesar 2 × 10-4 C. Perbandingan kuat medan listrik pada jarak 3 cm dan 9 cm dari pusat bola adalah ....

SOAL 5

Perhatikan tabel berikut.

Kesimpulan yang tepat untuk bola konduktor berongga yang diberi muatan ditunjukkan oleh nomor ....

SOAL 6

Sebuah bola konduktor dengan jari-jari 10 cm diberi muatan sebesar 30 μC. Besar medan listrik pada permukaan bola adalah ....

SOAL 7

Sebuah bola konduktor berjari-jari 9 cm. Jika kuat medan listrik di permukaan bola sebesar 7 × 107 N/C, muatan yang didistribusikan pada bola tersebut adalah....

SOAL 8

Sebuah bola berongga dengan jari-jari 10 cm memiliki muatan 2 × 10-6 C. Kuat medan listrik pada jarak 3 cm dari pusat bola adalah ....

SOAL 9

Bola konduktor berongga memiliki diameter d kemudian diberi muatan homogen sebesar Q. Kuat medan listrik pada permukaan bola sebesar ....

SOAL 10

Faktor-faktor yang mempengaruhi besar kuat medan listrik di luar permukaan bola konduktor adalah ....

Tentang: Contoh Soal Fisika

Share:

Artikel Terkait