Contoh soal hukum Coulomb gaya listrik
1. Dua muatan disusun seperti pada gambar di bawah ini. Muatan di A adalah +8 mikro Coulomb dan muatan di B adalah -5 mikro Coulomb. Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan adalah… (k = 9 x 109 Nm2C−2, 1 mikro Coulomb = 10−6 C)
Pembahasan
Diketahui :
Ditanya : Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan
Jawab :
Rumus hukum Coulomb :
Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan :
2. Muatan listrik P = +10 mikro Coulomb dan muatan listrik Q = +20 mikro Coulomb terpisah seperti pada gambar. Besar gaya Coulomb yang bekerja pada kedua muatan adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Ditanya : Besar gaya Coulomb yang bekerja pada kedua muatan
Jawab :
Besar gaya Coulomb atau gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan adalah 125 Newton.
3. Tiga muatan listrik diletakkan terpisah seperti gambar! Muatan A = -5 mikro Coulomb, muatan B = +10 mikro Coulomb dan muatan C = -12 mikro Coulomb. Besar dan arah gaya listrik pada muatan B adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Ditanya : Besar dan arah gaya listrik pada muatan B
Jawab :
Gaya listrik pada muatan B adalah resultan gaya listrik antara muatan A dan B dengan gaya listrik antara muatan B dan C.
Gaya listrik antara muatan A dan B :
Muatan A negatif dan muatan B positif sehingga arah gaya Coulomb adalah mendekati muatan A dan menjauhi muatan B (ke kiri).
Gaya listrik antara muatan B dan C :
Muatan B positif dan muatan C negatif sehingga arah gaya Coulomb adalah mendekati muatan C dan menjauhi muatan B (ke kanan).
Resultan gaya listrik pada muatan B :
Arah FAB ke kiri dan arah FBC ke kanan.
FB = FAB – FBC = 675 N – 125 N = 550 Newton.
Arah resultan gaya listrik pada muatan B (FB) = arah gaya listrik FAB, yakni menuju muatan C (ke kanan).
4. Muatan listrik +Q1 = 10 mikro Coulomb, +Q2 = 50 mikro Coulomb dan Q3 terpisah seperti pada gambar. Agar gaya listrik yang bekerja di muatan Q2 = nol maka muatan Q3 adalah…
Pembahasan
Diketahui :
Muatan 1 (q1) = +10 μC = +10 x 10-6 Coulomb
Muatan 2 (q2) = +50 μC = +50 x 10-6 Coulomb
Jarak antara muatan 1 dan 2 (r12) = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10-2 m
Jarak antara muatan 2 dan 3 (r23) = 6 cm = 0,06 m = 6 x 10-2 m
Resultan gaya listrik pada muatan 2 (F2) = 0
Ditanya : muatan 3 (q3)
Jawab :
Gaya listrik pada muatan 2 adalah resultan gaya listrik antara muatan 1 dan 2 dengan gaya listrik antara muatan 2 dan 3.
Gaya listrik antara muatan 1 dan 2 :
Muatan 1 positif dan muatan 2 positif sehingga arah F12 adalah menuju muatan 3 (ke kanan).
Gaya listrik antara muatan 2 dan 3 :
Muatan 2 positif dan muatan 3 positif sehingga arah F23 adalah menuju muatan 1 (ke kiri).
Resultan gaya listrik pada muatan 2 = 0 :
Arah F12 ke kanan dan arah F23 ke kiri.
5. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.26
Pada gambar di samping gaya tolak menolak yang dialami kedua muatan 144 N, maka jarak kedua muatan adalah… (1 μC = 10-6 C dan k = 9.109 N.m2.C-2)
A. 4 cm
B. 5 cm
C. 8 cm
D. 10 cm
E. 12 cm
Pembahasan
Diketahui :
Gaya listrik (F12) = 144 N
Muatan 1 (q1) = 10 μC = 10 x 10-6 C
Muatan 2 (q2) = 4 μC = 4 x 10-6 C
Konstanta Coulomb (k) = 9 x 109 N.m2.C-2
C = Coulomb, N = Newton, m = meter
Ditanya : Jarak kedua muatan (r)
Jawab :
Rumus hukum Coulumb :
Keterangan : F = gaya listrik, k = konstanta Coulomb, q = muatan listrik, r = jarak kedua muatan listrik.
Jarak kedua muatan (r) = 5 x 10-2 meter = 5 x 10-2 x 102 centimeter = 5 centimeter.
Jawaban yang benar adalah B.
6. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.26
Dua buah muatan listrik seperti pada gambar di bawah. Jika besar gaya Coulomb yang dialami kedua muatan sebesar 3,6 N, maka besar jarak kedua muatan adalah… (1 μC = 10-6 C dan k = 9.109 N.m2.C-2)
A. 30,0 cm
B. 27,0 cm
C. 9,0 cm
D. 3,0 cm
E. 0,3 cm
E. 12 cm
Pembahasan
Diketahui :
Gaya listrik (F12) = 3,6 N
Muatan 1 (q1) = 9 μC = 9 x 10-6 C
Muatan 2 (q2) = 4 μC = 4 x 10-6 C
Konstanta Coulomb (k) = 9 x 109 N.m2.C-2
C = Coulomb, N = Newton, m = meter
Ditanya : Jarak kedua muatan (r)
Jawab :
Rumus hukum Coulumb :
Keterangan : F = gaya listrik, k = konstanta Coulomb, q = muatan listrik, r = jarak kedua muatan listrik.
Jarak kedua muatan (r) = 0,3 meter = 0,3 x 100 centimeter = 30 centimeter.
Jawaban yang benar adalah A.
7. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.31
Tiga muatan titik terletak pada titik-titik sudut segitiga, seperti pada gambar. Besar gaya Coulomb pada titik A adalah… (k = 9.109 N.m2.C-2; 1 μ = 10-6)
A. 10 N
B. 60 N
C. 90 N
D. 90√2 N
E. 100√2 N
Pembahasan
Diketahui :
Muatan A (qA) = -2 μC = -2 x 10-6 C
Muatan B (qB) = 8 μC = 8 x 10-6 C
Muatan C (qC) = 4,5 μC = 4,5 x 10-6 C
Konstanta Coulomb (k) = 9 x 109 N.m2.C-2
Jarak antara muatan A dan B (rAB) = 4 cm = 4 x 10-2 meter
Jarak antara muatan A dan C (rAC) = 3 cm = 3 x 10-2 meter
C = Coulomb, N = Newton, m = meter
Ditanya : Gaya listrik pada titik A
Jawab :
Rumus hukum Coulumb :
Keterangan : F = gaya listrik, k = konstanta Coulomb, q = muatan listrik, r = jarak kedua muatan listrik.
Gaya listrik pada titik A :
FAB dan FAC membentuk sudut siku-siku sehingga resultan gaya dihitung menggunakan rumus Pythagoras.
Jawaban yang benar adalah D.
8. Soal UN SMA/MA 2017 No.34
Dua benda bermuatan listrik Q1 dan Q2 berjarak r cm menimbulkan gaya tolak menolak sebesar 10 N. Kemudian muatan Q1 digeser sehingga gaya yang timbul menjadi 40 N. Konstanta k = 9 x 109 N.m2.C-2, maka muatan Q1 harus dipindahkan sebesar…
A. 1/2 r menjauhi Q2
B. 1/2 r mendekati Q2
C. 1 r menjauhi Q2
D. 2 r mendekati Q2
E. 2 r menjauhi Q2
Pembahasan
Diketahui :
Jarak Q1 dan Q2 = r cm
Gaya tolak menolak (F) = 10 N
Jika muatan Q1 digeser, gaya tolak menolak (F) = 40 N
Konstanta (k) = 9 x 109 N.m2.C-2
Ditanya : muatan Q1 harus dipindahkan sebesar…
Jawab :
Rumus gaya listrik :
F = k Q1 Q2 / r2
Jarak (r) berbanding terbalik dengan gaya (F). Artinya jika gaya semakin besar maka jarak antara muatan semakin kecil. Jadi muatan Q1 harus digeser mendekati muatan Q2.
Jawaban yang benar adalah B.
