Suatu dipol dikatakan dalam keadaan setimbang stabil jika sudut antara medan listrik dan momen dipol adalah (a) Nol (b) 180 derajat (c) 45 derajat (d) 90 derajat

Jawaban 1)

Momen dipol diarahkan antara muatan -ve dan muatan +. Gaya dan torsi bersih pada sistem harus nol dalam kesetimbangan. Oleh karena itu, jika Energi Potensial tinggi, kesetimbangan akan menjadi tidak stabil, dan kesetimbangan akan stabil untuk Energi Potensial minimum.

Ukuran gaya yang mendorong suatu benda untuk berputar di sekitar sumbu disebut torsi. Torsi adalah sejumlah vektor dan lintasannya tergantung pada arah gaya pada sumbu. Torsi diberikan oleh rumus

(underset{tau }{rightarrow} = underset{p}{rightarrow}times underset{E}{rightarrow})

= pE sinθ………………………(1)

Energi potensial (U) sistem diberikan sebagai:

U = -pE cosθ …………………….(2)

Dalam medan listrik seragam gaya total pada

(1) Torque bisa nol hanya jika θ adalah 0 0 atau π 0 .

(2) Momen dipol selalu nol.

Sekarang mari kita perhatikan = 0 maka persamaan (2) menjadi

Energi potensial (U) = -pE cos0

U = -pE

Misalkan = 180 0 maka persamaan (2) menjadi

U = +pE

∴ PE tinggi dalam kasus θ = 180 0 , kesetimbangan akan menjadi tidak stabil dan ketika θ = 0 maka PE rendah, sehingga keseimbangan stabil.

Dipol berada dalam kesetimbangan konstan jika θ = 0 0 .

Sebuah dipol dalam kesetimbangan stabil, ketika medan listrik dan momen dipol tegak lurus satu sama lain yaitu sudut antara mereka adalah nol derajat dan torsi akan maksimum.

2