Energi Potensial Listrik

Muatan q' dipindahkan di dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan q.

Untuk memindahkan muatan dari titik a ke b diperlukan usaha (W ). Usaha yang diperlukan oleh muatan untuk berpindah sepanjang Δs adalah ΔW . Apabila posisi a adalah r_a dan posisi b adalah r_b, besar usaha yang dilakukan dapat dirumuskan sebagai berikut:

Keterangan :

F_a adalah (gaya elektrostatis pada titik a)

F_b adalah (gaya elektrostatis pada titik b)

Untuk Δs yang kecil ( Δs mendekati nol) lintasan perpindahan muatan +q' dapat dianggap lurus, dan gaya elektrostatis rata-rata selama muatan +q' dipindahkan dapat dinyatakan:

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 α , maka usaha perpindahan muatan +q' dari a ke b adalah:

ΔW = F . Δs .cos α

ΔW = -Fc. Δs .cos α

Usaha pemindahan muatan +q' dari a ke b sama dengan beda energi potensial listrik di titik a dan b.

ΔEp = ΔW

ΔEp = -Fc cos α

Besar usaha untuk memindahkan suatu muatan dari titik a ke titik b dapat ditentukan dengan persamaan di atas.

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:

Jadi, untuk sembarang titik, besar energi potensialnya dirumuskan:

dengan:

Ep = energi potensial listrik (J)

r = jarak antara +q dan -q (m)

q,q' = muatan listrik (C)

k = konstanta (9 × 10⁹ Nm²/C²)