Besarnya kuat medan listrik di dalam bola logam berongga berjari jari 10 cm adalah

Soal 2
Kuat medan listrik pada suatu titik yang berjarak 15 cm dari pusat bola berjari-jari 10 cm adalah 80 N/C. Tentukan Potensial pada titik yang berjarak 5 cm dari pusat bola.

Jawab:
Kuat medan listrik E[r = 15 cm] = 80 N/C, R = 10 cm.
E [r > R] = kq/r2 [*]
Sedangkan potensial listrik saat r < R
V[r < R] = kq/R [**]
Maka
E [r > R]/V[r < R] = R/r2
80/V[r < R] = 0,1/[0,15]2
V[r < R] = 18 V


Soal 3
Potensial di suatu titik yang berjarak r dari muatan Q dalah 600 V. Intensitas medan listrik di titik tersebut 400 N/C. Tentukan besar muatan Q?

Jawab:
Potensial listrik V[r] = 600 V dan medan listrik E[r] = 400 N/C. Maka
V = Er à r = V/E = 600/400 = 1,5 m, maka
V[r] = kq/r
600 = 9 x 109 x q/1,5
q = 10-7 C

Soal 4
Sebuah bola berongga berjari-jari 20 cm. Bila kuat medan listrik di luar bola pada jarak 10 cm dari kulit bola adalah 8000 N/C, tentukan kuat medan listrik: [a] pada titik berjarak 5 cm dari pusat bola, [b] pada kulit bola dan [c] pada titik di luar bola yang berjarak 15 cm dari kulit bola.

Jawab:
Dari soal dapat digambarkan sebagai berikut

Diketahui: Jari-jari bola R = 20 cm dan besar medan listrik pada 10 cm dari kulit bola, artinya r = 20 cm + 10 cm = 30 cm adalah E[r = 30 cm] = EC = 8000 N/C.
Muatan
EC = kQ/rC2
8000 = 9 x 109 x Q/[0,3]2
Q = 8 x 10-8 C, sehingga
[a] pada titik r = 5 cm dari pusat bola E [di dalam bola] = 0
[b] pada kulit bola r = R = 20 cm, maka E = kQ/R2 = 9 x 109 x 8 x 10-8/[0,2]2 = 18000 N
[c] medan listrik pada titik di luar bola yang berjarak 15 cm dari kulit bola r = 15 cm + 20 cm = 35 cm adalah ED = E[r = 35 cm]
ED = kQ/rD2 = 9 x 109 x 8 x 10-8/[0,35]2 = 5877,6 N

Soal 5
Bola berongga pertama memiliki jari-jari a dan muatan q1 sepusat dengan bola berongga kedua yang memiliki jari-jari b dan muatan q2 [lihat gambar]. [a] Tentukan muatan yang dilingkupi oleh permukaan Gauss yang memiliki jari-jari [i] r < a, [ii] a < r < b dan [iii] r > b, [b] Gunakan hukum Gauss untuk menentukkan kuat medan listrik dan potensial listrik di [i] P, [ii] Q dan [iii] R [nyatakan jawaban anda dalam ε0, q1, q2 dan r]
Jawab:
[a] Muatan yang melingkupi permukaan Gauss pada
[i] pada r < a, ∑q = 0,
[ii] pada a < r < b, ∑q = q1,
[iii] pada r > R, ∑q = q1 + q2.

[b] Medan listrik dan potensial listrik
[i] EP = E[r < a] = 0, VP = V[r < 0] = V[r = a] = k[q1/a + q2/b]
[ii] EQ = E[a < r < b] = kq1/rQ2, VQ = V[a < r < b] = k[q1/rQ + q2/b]
[iii] ER = E[r > R] = k[q1 + q2]/rR2, VR = V[r > b] = k[q1 + q2]/rR

Soal 6
Bola berongga pertama memiliki jari-jari a dan muatan Q1 sepusat dengan bola berongga kedua yang memiliki jari-jari b dan muatan Q2 [lihat gambar]. [a] Tentukan potensial listrik pada titik O, [b] potensial listrik pada titik P dan [c] beda potensial antara titik O dan P.

Jawab:
Potensial listrik muatan Q2 pada permukaan P adalah kQ2/b
Potensial listrik muatan Q1 pada permukaan P adalah kQ1/b
Potensial listrik pada permukaan O oleh muatan Q2 adalah kQ2/b
Dan potensial listrik pada permukaan O oleh muatan Q1 adalah kQ1/a
[a] Maka potensial listrik total pada titik O adalah
VO = k[Q2/b + Q1/a]
[b] Dan potensial listrik total pada titik P adalah
VP = k[Q1/b + Q2/b] = k[Q1 + Q2]/b
[c] beda potensial antara titik O dan P adalah
VP – VO = k[Q1 + Q2]/b – k[Q2/b + Q1/a]
VP – VO = k[Q1/b – Q1/a]