Energi Potensial ListrikDua buah benda bermuatan listrik yang terletak berdekatan akan mengalami gaya listrik di antara keduanya. Suatu usaha diperlukan untuk memindahkan (atau menggeser) salah satu muatan dari posisinya semula. Karena usaha merupakan perubahan energi, maka besar usaha yang diperlukan sama dengan besar energi yang dikeluarkan. energi dari muatan listrik disebut energi potensial listrik. Besar usaha (W) atau perubahan energi potensial listrik dari sebuah muatan uji q yang dipindahkan dari posisi r1 ke posisi r2 adalah(gambar)Dengan demikian, usaha atau energi potensial untuk memindahkan sebuah muatan uji q yang berjarak r dari sebuah muatan lain q ke jarak tak berhingga dapat dituliskan sebagai berikutDimana tanda minus berarti usaha yang dilakukan selalu melawan gaya tarik yang ada (biasanya usaha yang dilakukan adalah usaha untuk melawan gaya tarik antara dua muatan).Potensial ListrikSuatu muatan uji hanya dapat berpindah dari satu posisi ke posisi lain yang memiliki perbedaan potensial listrik sebagaimana benda jatuh dari tempat yang memiliki perbedaan ketinggian. Besaran yang menyatakan perbedaan potensial listrik adalah beda potensial. Beda potensial dari sebuah muatan uji q yang dipindahkan ke jarak tak berhingga dengan usaha W adalahDimana V adalah potensial listrik dengan satuan volt (V).Beda potensial dari suatu muatan listrik di suatu titik di sekitar muatan tersebut dinyatakan sebagai potensial mutlak atau biasa disebut potensial listrik saja. Potensial listrik dari suatu muatan listrik q di suatu titik berjarak r dari muatan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikutDari persamaan di atas tampak bahwa potensial listrik dapat dinyatakan dalam bentuk kuat medan listrik, yaituV = E rGambarBerbeda dengan gaya listrik dan kuat medan listrik, potensial listrik merupakan besaran skalar yang tidak memiliki arah. Potensial listrik yang ditimbulkan oleh beberapa muatan sumber dihitung menggunakan penjumlahan aljabar. Untuk n muatan, potensial listriknya dituliskan sebagai berikut.Catatan: tanda (+) dan () dari muatan perlu diperhitungkan dalam perhitungan potensial listrik.Hubungan antara gaya listrik, kuat medan listrik, usaha atau energi potensial listrik, dan potensial listrik dapat digambarkan dalam diagram berikut ini

Energi Potensial Listrik Perhatika gambar berikut ini :

Gambar di atas memperlihatkan sebuah muatan listrik +q' di dalam medan listrik homogen yang ditimbulkan oleh muatan listrik +q, dipindahkan dari titik a ke b dengan lintasan s . Untuk memindahkan muatan dari titik a ke b diperlukan usaha (W ). Usaha yang diperlukan oleh muatan untuk berpindah sepanjang s adalah W . Apabila posisi a adalah ra dan posisi b adalah rb, besar usaha yang dilakukan dapat dirumuskan sebagai berikut: gaya pada titik a Gaya pada titik b Untuk s yang kecil ( s mendekati nol) lintasan perpindahan muatan +q' dapat dianggap lurus, dan gaya elektrostatis rata-rata selama muatan +q' dipindahkan dapat dinyatakan:

sehingga menjadi

Untuk memindahkan muatan q' dari a ke b tanpa kecepatan, diperlukan gaya F yang besarnya sama dengan Fc, tetapi arahnya berlawanan. Jadi :

Apabila arah gaya F terhadap arah perpindahan muatan +q' bersudut , maka usaha perpindahan muatan +q' dari a ke b adalah: W = F . s .cos W = -Fc. s .cos Sehingga usaha untuk memindahkan q menjadi : Ep = WEp = -Fc cos Berdasarkan persamaan di atas, besar usaha untuk memindahkan suatu muatan dari titik a ke titik b dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini.

Jika muatan +q' semula pada jarak tak terhingga (), besar energi potensialnya adalah nol. Dengan demikian, apabila muatan +q' dipindahkan dari tempat yang jauh tak terhingga ke suatu titik b, besar usahanya adalah sebagai berikut: Epa = 0 dan 1/ra = 0 maka

Sehingga persamaan akhirnya menjadi :

keterangan : Ep = Energi potensial (J ) r : jarak antar muatan ( m ) q,q' = muatan listrik ( C ) k : Bilangan konstanta ( Nm2/ C2 ) 2. Beda Potensial listrik Potensial listrik yaitu energi potensial tiap satu satuan muatan positif. Potensial listrik termasuk besaran skalar, dan secara matematis dapat dirumuskan:

Persamaan Ep yang telah dicari sebelumnya disubtitusikan ke persamaan V sehingga akan menjadi :

Nilai q sama sehingga dapat disederhanakan menjadi persamaan : Keterangan : V : Beda Potensial Listrik ( V ) k : Bilangan Konstanta ( Nm2/C2) q : Muatan Listrik ( C ) r : jarak antar muatan ( m ) 3. Potensial Listrik pada BolaKonduktor Bermuatan Perhatikan Gambar di bawah ini :

A partikel dengan jarak r dari bola konduktor, b juga merupakan posisi partikel dengan jarak r pada bla konduktor serta C merupakan posisi partikel r dari bola konduktor. ra