Sebuah bola konduktor berongga diberi muatan sebesar 400 uС. Apabila diameter bola tersebut 20 cm, tentukanlah: a. potensial listrik di titik A yang terletak 8 cm dari pusat bola; b. potensial listrik di titik B yang terletak 30 cm dari permukaan bola; usaha yang dibutuhkan untuk membawa muatan q' = -200 °C dari titik B ke titik A. C. 

Soal membahas tentang bola konduktor berongga, tepatnya (a) berkenaan potensial listrik di bagian dalam bola konduktor berongga, (b) berkenaan dengan potensial listrik di bagian luar bola konduktor berongga dan (c) usaha untuk membawa muatan q dari satu titik ke titik lain yang berbeda potensial.


Identifikasi Konsep

Untuk mempermudah mendefinisakn potensial pada bola konduktor berongga berjari-jari R perhatikan grafik berikut:

<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-10/ChapId-56/LessonId-259/ModuleId-2/QuestionCode-21FDKHW88EWEU/4i.png" />

Dari grafik kita bisa mengetahui bahwa:
a.	Potensial listrik di dalam bola konduktor berongga = Potensial listrik dikulit bola konduktor berongga, dapat dihitung dengan persamaan:
\[V=k.\frac{q}{R}\]
dimana:
V = potensial  listrik
k = konstanta Columb
q = muatan listrik
R = jari-jari bola konduktor

sehingga pada jarak 8 cm dari pusat bola konduktor berongga potensial listrik titik A sebesar:
\(q=-400\ \mu C\\ q=-400.10^{-6}\ \mu C\\ q=-410^{-4}\ \mu C\\ \\ R=0,5.Diameter\\ R=0,5.20\\ R=10\ cm\\ R=0,1\ m\)

\(V=k\frac{q}{R}\\ V=9.10^{9}.\frac{-4.10^{-4}}{0,1}\\ V=-36.10^{6}\ Volt\)

b.	Potensial listrik di luar kulit bola konduktor berongga dapat dihitung dengan persamaan:
\[V=k.\frac{q}{R}\]
dimana:
V = potensial  listrik
k = konstanta Columb
q = muatan listrik
r = jarak titik ke pusat bola konduktor

sehingga pada jarak 30 cm dari permukaan bola konduktor berongga (r = 30 + 10 = 40 cm) potensial listrik titik B sebesar:
\(V=k\frac{q}{R}\\ V=9.10^{9}.\frac{-4.10^{-4}}{0,4}\\ V=-9.10^{6}\ Volt\)

c.	Usaha oleh gaya eksternal untuk memindahkan muatan (\(q=-200\ \mu C\)) dari suatu titik ke titik lain yang memiliki beda potensial (\(\triangle V\))  dirumuskan dengan persamaan:
\[W=q.\triangle V\\ W=q.(V_{2}-V_{1})\]

dimana:
W = usaha oleh gaya eksternal, 
\(V_{2}\) = potensial dititik tujuan
\(V_{1}\)= potensial dititik asal

\(W=q.\triangle V\\ W=q.(V_{2}-V_{1})\\ W=-200.10^{-6}.(-36.10^{6}-(-9.10^{6}))\\ W=-200.(-27)\\ W=5400\ Joule\)
Usaha bernilai positif artinya diperlukan usaha untuk memindahkan muatan negatif

Pembahasan Identifikasi masalah dan solusi

a.	pada jarak 8 cm dari pusat bola konduktor berongga potensial listrik titik A sebesar \(-36.10^{6} \ Volt\)
b.	jarak 30 cm dari pusat bola konduktor berongga potensial listrik titik B sebesar\(-9.10^{6} \ Volt\)
c.	Usaha oleh gaya eksternal untuk memindahkan muatan \(-200\ \mu C\) dari titik B ke titik A sebesar 5400 Joule
