Contoh soal kuat medan listrik
Kuat medan listrik didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada muatan listrik per satuan muatan. Satuannya adalah Newton per Coulomb (N/C) atau Volt per meter (V/m). Dalam persamaan, kuat medan listrik \( E \) dinyatakan sebagai:
\[ E = \frac{F}{q} \]
dimana:
– \( E \) = Kuat medan listrik (N/C atau V/m)
– \( F \) = Gaya listrik (Newton)
– \( q \) = Muatan yang diletakkan dalam medan listrik (Coulomb)
1. Sebuah partikel bermuatan +2 µC mengalami gaya sebesar 0,01 N saat diletakkan dalam medan listrik. Hitung kuat medan listrik pada posisi partikel tersebut!
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = 2 \times 10^{-6} \] C
\[ F = 0,01 \] N
Mencari:
\[ E = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ E = \frac{F}{q} \]
\[ E = \frac{0,01 \text{ N}}{2 \times 10^{-6} \text{ C}} \]
\[ E = 5 \times 10^{3} \] N/C
Jadi, kuat medan listrik pada posisi partikel tersebut adalah \( 5 \times 10^{3} \) N/C.
2. Jika sebuah muatan sebesar 5 µC diletakkan dalam medan listrik dengan kuat 4 \times 10^{3} N/C, berapakah gaya listrik yang bekerja pada muatan tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = 5 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 4 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (5 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (4 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = 0,02 \] N
Jadi, gaya listrik yang bekerja pada muatan tersebut adalah 0,02 N.
Kesimpulan:
Kuat medan listrik dapat dihitung dari gaya listrik dan muatan yang berinteraksi dengannya. Dengan memahami konsep dan rumus dasar, kita dapat menentukan kuat medan listrik atau gaya listrik pada suatu muatan dalam berbagai situasi.
SOAL DAN PEMBAHASAN
1. Sebuah partikel bermuatan +3 µC mengalami gaya sebesar 0,015 N saat diletakkan dalam medan listrik. Berapakah kuat medan listrik pada posisi partikel tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = 3 \times 10^{-6} \] C
\[ F = 0,015 \] N
Mencari:
\[ E = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ E = \frac{F}{q} \]
\[ E = \frac{0,015 \text{ N}}{3 \times 10^{-6} \text{ C}} \]
\[ E = 5 \times 10^{3} \] N/C
2. Partikel bermuatan -2 µC berada dalam medan listrik dengan kuat 6 x 10^3 N/C. Berapakah gaya listrik yang bekerja pada partikel?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = -2 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 6 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (-2 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (6 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = -0,012 \] N (Arah gaya berlawanan dengan medan listrik karena muatan negatif)
3. Dua buah muatan masing-masing +4 µC dan -3 µC ditempatkan pada jarak 0,02 m. Berapakah kuat medan listrik karena muatan +4 µC pada posisi muatan -3 µC?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = 4 \times 10^{-6} \] C
\[ r = 0,02 \] m
Konstanta elektrostatik, \( k = 9 \times 10^9 \) N.m^2/C^2
Mencari:
\[ E = ? \]
Menggunakan rumus kuat medan listrik akibat muatan titik:
\[ E = \frac{k \times q}{r^2} \]
\[ E = \frac{9 \times 10^9 \text{ N.m^2/C^2} \times 4 \times 10^{-6} \text{ C}}{(0,02 \text{ m})^2} \]
\[ E = 9 \times 10^{3} \] N/C
4. Medan listrik di suatu titik A adalah 7 x 10^3 N/C. Jika muatan +5 µC ditempatkan di titik A, berapakah gaya listrik yang bekerja?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = 5 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 7 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (5 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (7 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = 0,035 \] N
5. Sebuah medan listrik memiliki kuat 8 x 10^3 N/C. Berapakah gaya listrik yang bekerja pada muatan -3 µC?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = -3 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 8 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (-3 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (8 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = -0,024 \] N (Arah gaya berlawanan dengan medan listrik karena muatan negatif)
6. Partikel bermuatan -4 µC berada dalam medan listrik dengan kuat 3 x 10^3 N/C. Berapakah gaya listrik yang bekerja pada partikel?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = -4 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 3 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (-4 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (3 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = -0,012 \] N
7. Sebuah partikel bermuatan 6 µC mengalami gaya sebesar 0,018 N saat diletakkan dalam medan listrik. Berapakah kuat medan listrik pada posisi partikel tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = 6 \times 10^{-6} \] C
\[ F = 0,018 \] N
Mencari:
\[ E = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ E = \frac{F}{q} \]
\[ E = \frac{0,018 \text{ N}}{6 \times 10^{-6} \text{ C}} \]
\[ E = 3 \times 10^{3} \] N/C
8. Jika medan listrik di suatu titik adalah 5 x 10^3 N/C, berapakah gaya listrik yang bekerja pada muatan 2 µC?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = 2 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 5 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (2 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (5 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = 0,01 \] N
9. Sebuah muatan 4 µC berada dalam medan listrik dengan kuat 4 x 10^3 N/C. Berapakah gaya listrik yang bekerja?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = 4 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 4 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (4 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (4 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = 0,016 \] N
10. Jika sebuah muatan 7 µC ditempatkan dalam medan listrik dengan kuat 2 x 10^3 N/C, berapakah gaya listrik yang bekerja pada muatan tersebut?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = 7 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 2 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (7 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (2 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = 0,014 \] N
11. Sebuah medan listrik memiliki kuat 1 x 10^3 N/C. Berapakah gaya listrik yang bekerja pada muatan 5 µC?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = 5 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 1 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (5 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (1 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = 0,005 \] N
12. Jika sebuah muatan -3 µC ditempatkan dalam medan listrik dengan kuat 5 x 10^3 N/C, berapakah gaya listrik yang bekerja?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = -3 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 5 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (-3 \times 10^{-6} \text{
C}) \times (5 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = -0,015 \] N
13. Medan listrik di suatu titik B adalah 4 x 10^3 N/C. Jika muatan -6 µC ditempatkan di titik B, berapakah gaya listrik yang bekerja?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = -6 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 4 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (-6 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (4 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = -0,024 \] N
14. Sebuah muatan 8 µC berada dalam medan listrik dengan kuat 6 x 10^3 N/C. Berapakah gaya listrik yang bekerja?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = 8 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 6 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (8 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (6 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = 0,048 \] N
15. Jika medan listrik di suatu titik adalah 3 x 10^3 N/C, berapakah gaya listrik yang bekerja pada muatan -2 µC?
Jawaban:
Diketahui:
\[ q = -2 \times 10^{-6} \] C
\[ E = 3 \times 10^{3} \] N/C
Mencari:
\[ F = ? \]
Menggunakan rumus:
\[ F = q \times E \]
\[ F = (-2 \times 10^{-6} \text{ C}) \times (3 \times 10^{3} \text{ N/C}) \]
\[ F = -0,006 \] N
