Gambar di atas adalah bola-bola konduktor berjari-jari r1 = 1 cm dan r2 = 2 cm. Sebelum kedua bola dihubungkan dengan kawat, bola kecil diberi muatan 2 x 10^-7 C, sedangkan bola besar tidak diberi muatan. Kedua bola akhimya dihubungkan dengan kawat. Pemyataan berikut yang benar adalah .... 1) Medan listrik di dalam bola pertama adalah 2x10^2 N/C 2) Muatan pada bola kedua adalah 4/3 x 10^-7 N/C 3) Rapat muatan pada bola pertama adalah 0,08 C/m2 4) Potensial listrik pada bola kedua adalah 6 x 10^4 V

Jawaban yang tepat adalah 2 dan 4. Pembahasan Diketahui: r1 = 1 cm = 0,01 m r2 = 2 cm = 0,02 m Q1 = 2 x 10^(-7) C Q2 = 0 C Bola 1 adalah bola konduktor sehingga medan listriknya selalu bernilai nol, maka pernyataan (1) salah. Ketika kedua bola dihubungkan dengan kawat maka berlaku persamaan: Q1' / Q2' = r1 / r2 Keterangan: Q1' = muatan 1 akhir (C) Q2' = muatan 2 akhir(C) r1 = jari jari muatan 1 (m) r2 = jari jari muatan 2 (m) Sehingga, Q1' / Q2' = r1 / r2 Q1' / Q2' = 0,01 / 0,02 Q1' / Q2' = 1 / 2 Q2' =2 Q1' Berdasar hukum kekekalan energi jumlah muatan awal dan jumlah muatan akhir adalah sama sehingga Q1 + Q2 = Q1' + Q2' Keterangan: Q1 = muatan 1 awal (C) Q2 = muatan 2 awal(C) Q1' = muatan 1 akhir (C) Q2' = muatan 2 akhir(C) Maka Q1 + Q2 = Q1' + Q2' (2 x 10^(-7)) + 0 = Q1' + 2Q1' (2 x 10^(-7)) = 3 Q1' Q1'= 2/3 x 10^(-7) Q2' = 2 Q1' Q2' = 2 x 2/3 x 10^(-7) Q2' = 4/3 x 10^(-7) C Sehingga pernyataan no (2) benar. Rapat muatan pada bola pertama dapat dihitung dengan rumus: σ1 = Q1' / A Keterangan: σ1 = rapat muatan bola 1 (C/m^2) Q1' = muatan 1 akhir (C) A = luas permukaan lingkaran (m^2) Sehingga, σ1 = Q1' / A σ1 = Q1' / [4π(r1)^2] σ1 = [2/3 x 10^(-7)] / [4π(0,01)^2] σ1 = 0,053 x 10^(-3) C/ m^2 Sehingga pernyataan (3) salah. Potensial listrik pada setiap bola dapat dihitung dengan rumus: V' = k x Q'/r Keterangan: V' = potensial akhir (V) k = konstanta coloumb (9x10^9 Nm^2/C^2) Q' = besar muatan akhir (C) r = jari jari muatan (m) Sehingga pada muatan 1: V1' = k x Q1'/r1 V1' = (9x10^9) x [ 2/3 x 10^(-7)]/0,01 V1' = 6 x10^4 V Pada muatan 2: V2' = k x Q2'/r2 V2' = (9x10^9) x [ 4/3 x 10^(-7)]/0,02 V2' = 6 x10^4 V Sehingga pernyataan (4) benar Jadi, pernyataan yang benar adalah 2) Muatan pada bola kedua adalah 4/3 x 10^-7 N/C dan 4) Potensial listrik pada bola kedua adalah 6 x 10^4 V . ( 2 dan 4).