Potensial Listrik yang ditimbulkan oleh Konduktor Bermuatan

Potensial Listrik yang ditimbulkan oleh Konduktor Bermuatan. Jika konduktor pejal dalam keadaan setimbang membawa suatu muatan, maka muatan itu tinggal di permukaan luar konduktor tersebut. Medan listrik di luar konduktor tersebut tegak lurus dengan permukaannya dan medan listrik pada bagian dalamnya bernilai nol.

 

Selanjutnya akan ditunjukkan bahwa pada setiap titik di permukaan konduktor bermuatan dalam keadaan setimbang memiliki potensial listrik yang sama. Tinjau dua titik A dan B pada permukaan konduktor bermuatan tersebut seperti pada gambar berikut.

Sepanjang lintasan yang menghubungkan kedua titik A dan B, medan E selalu tegak lurus dengan perpindahan ds; sehingga E . ds = 0. Dengan menggunakan hasil ini dan persamaan 25.3, dapat disimpulkan bahwa beda potensial antara A dan B adalah nol:

Hasil ini berlaku untuk dua titik pada permukaan konduktor. Dengan demikian, V konstan pada semua bagian permukaan konduktor bermuatan dalam keadaan setimbang. Dengan kata lain, permukaan konduktor bermuatan yang berada dalam kesetimbangan elektrostatik merupakan permukaan ekipotensial, karena medan listrik bernilai nol di dalam konduktor, sehingga dapat disimpulkan bahwa potensial listrik adalah konstan pada semua bagian konduktor dan nilainya sama dengan potensial listrik di permukaan konduktor. Karena itu pula, tidak diperlukan usaha untuk memindahkan muatan uji dari bagian dalam suatu konduktor bermuatan ke permukaannya.

Tinjau sebuah bola konduktor logam yang pejal dengan jari-jari R dan memiliki muatan positif total Q. Medan listrik di luar bola tersebut adalah k Q/r₂ dan mengarah radial ke luar. Potensial listrik di dalam dan di permukaan bola adalah k Q/R.

 

Ketika sebuah muatan ditempatkan pada permukaan konduktor sferis, rapat muatan di permukaan adalah seragam. Akan tetapi, jika konduktor tersebut tidak sferis, maka rapat muatan permukaannya tinggi pada tempat yang radius kelengkungannya kecil, dan kerapatannya rendah pada radius kelengkungan yang besar. Karena medan listrik di luar konduktor sebandong dengan rapat muatanpermukaan, tampak bahwa medan listrik besar di sekitar titik cembung yang memiliki radius kecil dan mencapai nilai sangat tinggi pada titik-titik yang lancip.