Contoh soal listrik statis

20 Contoh soal listrik statis

Gaya Listrik

1. Titik A terletak dalam medan listrik. Kuat medan listrik di titik A= 0,5 NC-1. Jika di titik A diletakkan benda bermuatan listrik 0,25 C, maka pada benda tersebut bekerja gaya Coulomb sebesar …

A. 0,125 N

B. 0,25 N

C. 0,35 N

D. 0,40 N

E. 0,70 N

Pembahasan

Diketahui :

Kuat medan listrik di titik A = 0,5 NC-1

Muatan listrik di titik A = 0,25 C

Ditanya : Gaya Coulomb yang bekerja pada benda bermuatan listrik

Jawab :

Rumus yang menyatakan hubungan antara gaya listrik (F), medan listrik (E) dan muatan listrik (q) adalah :

F = q E

F = (0,25 C)(0,5 NC-1)

F = 0,125 N

Jawaban yang benar adalah A.

2. Dua buah muatan masing-masing 5 C dan 4 C berjarak 3 m satu sama lain. Jika diketahui k = 9 × 109 Nm2 C–2 , maka besar gaya Coulomb yang dialami kedua muatan adalah …

A. 2 × 109 N

B. 60 × 109 N

C. 2 × 1010 N

D. 6 × 1010 N

E. 20 × 1010 N

Pembahasan

Diketahui :

Muatan 1 (q1) = 5 C

Muatan 2 (q2) = 4 C

Jarak antara muatan 1 dan 2 (r) = 3 meter.

Konstanta Coulomb (k) = 9 × 109 Nm2 C–2

Ditanya : Besar gaya Coulomb (F)

Jawab :

Pembahasan soal listrik statis 1

Jawaban yang benar adalah C.

3. Muatan listrik +q1 = 10 μC ; +q2 = 20 μC ; dan q3 terpisah seperti pada gambar di bawah. Agar gaya Coulomb yang bekerja di muatan q2 = nol ; maka muatan q3 adalah…

A. +2,5 μCContoh soal listrik statis 2

B. –2,5 μC

C. +25 μC

D. –25 μC

E. +4 μC

Pembahasan

Diketahui :

Muatan 1 (q1) = 10 μC = 10 x 10-6 C

Muatan 2 (q2) = 20 μC = 20 x 10-6 C

Ditanya : Berapa muatan q3 agar gaya Coulomb yang bekerja di muatan q2 sama dengan nol (F2 = 0).

Jawab :

Ada dua gaya yang bekerja pada +q2.

Gaya pertama adalah gaya tolak antara muatan +q1 dan muatan +q2 yakni F12 yang arahnya ke kanan.

Agar resultan gaya listrik yang bekerja pada q2 sama dengan nol maka q3 harus bermuatan negatif. Jadi gaya kedua adalah gaya tarik antara muatan +q2 dan -q3 yakni F23 yang arahnya ke kiri. Kedua gaya ini bekerja pada q2, mempunyai besar yang sama tetapi arahnya berlawanan.

Contoh soal listrik statis 3

Resultan gaya pada +q2 sama dengan nol.

Contoh soal listrik statis 4

Jawaban yang benar adalah B.

4. Titik A dan B masing-masing bermuatan listrik −10 μC dan +40 μC. Mula-mula kedua muatan diletakkan terpisah 0,5 meter sehingga timbul gaya Coulomb F Newton. Jika jarak A dan B diubah menjadi 1,5 meter, maka gaya Coulomb yang timbul adalah….

A. 1/9 F

B. 1/3 F

C. 3/2 F

D. 3 F

E. 9 F

Pembahasan

Bandingkan pembahasan soal nomor 9.

Jarak A dan B diubah menjadi 1,5 meter atau 3 kali jarak mula-mula.

Gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak :

Contoh soal listrik statis 5

Gaya Coulomb yang timbul adalah 1/9 F.

Jawaban yang benar adalah A.

5. Sistem dengan 3 muatan bebas sama besar diletakkan sehingga seimbang seperti gambar. Jika Q3 digeser 1/3 x mendekati Q2, maka perbandingan besar gaya Coulomb F2 : F1 menjadi….

Contoh soal listrik statis 6

A. 1 : 3

B. 2 : 3

C. 3 : 4

D. 9 : 1

E. 9 : 4

Pembahasan

Diketahui :

Jarak antara q1 dan q2 = x

Jarak antara q2 dan q3 = 2/3 x

Ditanya : F2 : F1 = …. ?

Jawab :

Rumus hukum Coulomb :

Contoh soal listrik statis 7

Keterangan : k = konstanta, q1 = muatan 1, q2 = muatan 2, r = jarak antara muatan 1 dan muatan 2

Contoh soal listrik statis 8

Perbandingan besar gaya Coulomb

q1, q2 dan q3 sama besar sehingga dilenyapkan dari persamaan. k dan x2 juga sama besar dan berada di ruas kiri dan kanan sehingga dilenyapkan dari persamaan.

Contoh soal listrik statis 9

Jawaban yang benar adalah E.

6. Perhatikan gambar di bawah. Ketiga muatan listrik q1, q, dan q2 adalah segaris. Bila q = 5,0 μC dan d = 30 cm, maka besar dan arah gaya listrik yang bekerja pada muatan q adalah… (k = 9 x 109 N m2 C-2)

Contoh soal listrik statis 10A. 7,5 N menuju q1

B. 7,5 N menuju q2

C. 15 N menuju q1

D. 22,5 N menuju q1

E. 22,5 N menuju q2

Pembahasan

Diketahui :

Muatan 1 (q1) = 30 μC = 30 x 10-6 C

Muatan 2 (q2) = 60 μC = 60 x 10-6 C

Muatan 3 (q) = 5 μC = 5 x 10-6 C

Jarak antara q1 dan q = d

Jarak antara q2 dan q = 2d

d = 30 cm = 0,3 meter

d2 = (0,3)2 = 0,09

Konstanta Coulomb (k) = 9 x 109 N m2 C-2

Ditanya : Besar dan arah gaya listrik yang bekerja pada muatan listrik

Jawab :

Ada dua gaya yang bekerja pada q yakni F1 arahnya ke kanan (q dan q1 bermuatan positif sehingga F1 menjauhi q dan q1) dan F2 arahnya ke kiri (q dan q2 bermuatan positif sehingga F2 menjauhi q dan q2). Terlebih dahulu hitung F1 dan F2.

Contoh soal listrik statis 11Resultan gaya :

ΣF = 15 – 7,5 = 7,5

Resultan gaya adalah 7,5 Newton. Arahnya sama dengan F1 yakni ke kanan menuju q2.

Jawaban yang benar adalah B.

Medan Listrik

7. Sebuah titik bermuatan q berada di titik P dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan (+) sehingga mengalami gaya sebesar 0,05 N dalam arah menuju muatan tersebut. Jika kuat medan di titik P besarnya 2 x 10 –2 NC –1, maka besar dan jenis muatan yang menimbulkan medan adalah …

A. 5,0 C, positif

B. 5,0 C, negatif

C. 3,0 C, positif

D. 2,5 C, negatif

E. 2,5 C, positif

Pembahasan

Diketahui :

Gaya listrik (F) = 0,05 N

Kuat medan listrik (E) = 2 x 10 –2 NC –1 = 0,02 NC –1

Ditanya : Besar dan jenis muatan yang menimbulkan medan

Jawab :

Muatan listrik dihitung menggunakan rumus yang menyatakan hubungan antara gaya listrik (F), medan listrik (E) dan muatan listrik (q) :

F = q E

q = F / E = 0,05 N / 0,02 NC –1 = 2,5 Coulomb

Muatan q mengalami gaya listrik dalam arah menuju muatan (+) yang menimbulkan medan listrik, sehingga muatan q bertanda negatif.

Jawaban yang benar adalah D.

8. Jarak dua muatan A dan B adalah 4 m. Titik C berada di antara kedua muatan berjarak 1 m dari A. Jika QA = –300 μC, QB = 600 μC. 1/4 π ε0 = 9 × 109 N m2 C–2 , maka kuat medan listrik di titik C pengaruh dari kedua muatan adalah…

A. 9 × 105 N C –1

B. 18 × 105 N C –1

C. 33 × 105 N C –1

D. 45 × 105 N C –1

E. 54 × 105 N C –1

Pembahasan

Diketahui :

Jarak antara muatan A dan B (rAB) = 4 meter

Jarak antara titik C dan muatan A (rAC) = 1 meter

Jarak antara titik C dan muatan B (rBC) = 3 meter

Muatan A (qA) = –300 μC = -300 x 10-6 C = -3 x 10-4 Coulomb

Muatan B (qB) = 600 μC = 600 x 10-6 C = 6 x 10-4 Coulomb

Konstanta (k) = 9 × 109 N m2 C–2

Ditanya : kuat medan listrik di titik C

Jawab :

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan A pada titik C :

Contoh soal listrik statis 12

Muatan A negatif sehingga arah medan listrik menuju muatan A dan menjauhi muatan B (ke kiri).

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan B pada titik C :

Contoh soal listrik statis 13

Muatan B positif sehingga arah medan listrik menjauhi muatan B dan menuju muatan A (ke kiri).

Resultan medan listrik di titik A :

EA dan EB searah sehingga dijumlahkan.

E = EA + EB

E = (27 x 105) + (6 x 105)

E = 33 x 105 N/C

Arah medan listrik adalah menuju muatan A dan menjauhi muatan B (ke kiri).

Jawaban yang benar adalah C.

9. Sebutir debu massanya 1 miligram dapat mengapung di udara karena adanya medan listrik yang menahan debu tersebut. Bila muatan debu tersebut 0,5 μC dan percepatan gravitasi bumi 10 m/s2 , tentukanlah besarnya kuat medan listik yang dapat menahan debu tersebut.

A. 5 N/C

B. 10 N/C

C. 20 N/C

D. 25 N/C

E. 40 N/C

Pembahasan

Diketahui :

Massa debu (m) = 1 miligram = 1 x 10-6 kg

Muatan debu (q) = 0,5 μC = 0,5 x 10-6 C

Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2

Ditanya : Kuat medan listrik yang menahan debu

Jawab :

Rumus berat :

w = m g

Keterangan : w = berat debu, m = massa debu, g = percepatan gravitasi

Gaya gravitasi yang bekerja pada debu atau berat debu dihitung menggunakan rumus berat :

w = m g = (1 x 10-6 kg)(10 m/s2) = 10 x 10-6 kg m/s2 = 10 x 10-6 Newton

Rumus kuat medan listrik :

E = F/q

Keterangan : E = kuat medan listrik, F = gaya listrik, q = muatan listrik

Debu mengapung di udara sehingga resultan gaya yang bekerja pada debu harus bernilai nol. Gaya berat debu arahnya ke bawah sehingga gaya listrik harus berarah ke atas dan besar gaya berat debu harus sama dengan besar gaya listrik, agar resultan gaya pada debu bernilai nol. Dengan demikian F pada rumus kuat medan listrik dapat diganti dengan w pada rumus berat.

E = F/q = w/q

E = (10 x 10-6 N) / (0,5 x 10-6 C)

E = 10 N / 0,5 C

E = 20 N/C

Jawaban yang benar adalah C.

10. Dua buah muatan masing-masing q1 = 32 μC dan q2 = -214 μC terpisah sejauh x satu sama lain seperti gambar di atas. Bila di titik p yang berjarak 10 cm dari q2 resultan kuat medan listriknya = nol. Maka besar x adalah….

A. 20 cmContoh soal listrik statis 14

B. 30 cm

C. 40 cm

D. 50 cm

E. 60 cm

Pembahasan

Diketahui :

Muatan 1 (Q1) = 32 μC

Muatan 2 (Q2) = -214 μC

Jarak titik p dari q1 = x + 10 cm

Jarak titik p dari q2 = 10 cm

Ditanya : x

Jawab :

Contoh soal listrik statis 15

E1 adalah medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan Q1. Arah medan listrik menjauhi Q1 karena Q1 bermuatan positif. E2 adalah medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan Q2. Arah medan listrik menuju Q2 karena Q2 bermuatan negatif.

Pada titik p yang berjarak 10 cm dari Q2, resultan kuat medan listrik bernilai nol.

Contoh soal listrik statis 16

Gunakan rumus ABC :

Contoh soal listrik statis 17

11. Sebuah titik bermuatan q berada di titik P dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan (+), sehingga mengalami gaya sebesar 0,05 N. Jika besar muatan tersebut adalah +5 × l0–6 Coulomb, maka besar medan listrik di titik P adalah…

A. 2,5 × 103 NC–1

B. 3.0 × 103 NC–1

C. 4,5 × l03 NC–1

D. 8,0 × 103 NC–1

E. 104 NC–1

Pembahasan

Diketahui :

Gaya listrik (F) = 0,05 Newton

Muatan listrik (Q) = +5 × l0–6 Coulomb = 0,000005

Ditanya : besar medan listrik di titik P

Jawab :

Rumus yang menyatakan hubungan antara medan listrik, gaya listrik dan muatan listrik :

E = F / Q

E = 0,05 Newton / 0,000005 Coulomb

E = 5 Newton / 0,0005 Coulomb

E = 10.000 Newton/Coulomb

E = 104 N/C

E = 104 NC-1

Jawaban yang benar adalah E.

Hukum Coulomb

12. Tiga buah muatan disusun seperti pada gambar di bawah ini. Gaya Coulomb yang dialami muatan B sebesar …. (k = 9 x 109 Nm2C−2, 1 μC = 10−6 C)

A. 09 x 101 N ke muatan CContoh soal listrik statis 18
B. 09 x 101 N ke muatan A
C. 18 x 101 N ke muatan C
D. 18 x 101 N ke muatan A
E. 36 x 101 N ke muatan C

Pembahasan
Diketahui :
qA = 10 µC = 10 x 10-6 C = 10-5 Coulomb
qB = 10 µC = 10 x 10-6 = 10-5 Coulomb
qC = 20 µC = 20 x 10-6 = 2 x 10-5 Coulomb
rAB = 0,1 meter = 10-1 meter
rBC = 0,1 meter = 10-1 meter
k = 9 x 109 Nm2C−2
Ditanya : Gaya Coulomb yang dialami muatan B
Jawab :

Terdapat dua gaya Coulomb atau gaya listrik yang bekerja pada muatan B, yakni gaya Coulomb antara muatan A dan B (FAB) serta gaya Coulomb antara muatan B dan C (FBC). Gaya Coulomb yang dialami oleh muatan B merupakan resultan dari FAB dan FBC.

Gaya Coulomb antara muatan A dan B :
Contoh soal listrik statis 19Muatan A bertanda positif dan muatan B bertanda positif sehingga FAB menuju muatan C.

Gaya Coulomb antara muatan B dan C :
Contoh soal listrik statis 20Muatan B bertanda positif dan muatan C bertanda positif sehingga FBC menuju muatan A.

Gaya Coulomb yang dialami muatan B :
FB = FBC – FAB = 180 – 90 = 90 N
Besar gaya Coulomb yang dialami oleh muatan B (FB) adalah 90 Newton. Arah FB sama dengan arah FBC yakni menuju muatan A.
Jawaban yang benar adalah B.

13. Besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B adalah… (k = 9 x 109 Nm2C−2, 1 μC = 10−6 C)

A. 2,5 k Q2 r-2 ke kiriContoh soal listrik statis 21
B. 2,5 k Q2 r-2 ke kanan
C. 2 k Q2 r-2 ke kiri
D. 2 k Q2 r-2 ke kanan
E. 1 k Q2 r-2 ke kiri

Pembahasan
Diketahui :
Muatan A (qA) = +Q
Muatan B (qB) = -2Q
Muatan C (qC) = -Q
Jarak antara muatan A dan B (rAB) = r
Jarak antara muatan B dan C (rBC) = 2r
k = 9 x 109 Nm2C−2
Ditanya : besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B
Jawab :
Gaya Coulomb antara muatan A dan muatan B :
Contoh soal listrik statis 22Muatan A positif dan muatan B negatif sehingga arah FAB menuju muatan A
  
Gaya Coulomb antara muatan B dan muatan C :
Contoh soal listrik statis 23Muatan B negatif dan muatan C negatif sehingga arah FBC menuju muatan A

Resultan gaya yang bekerja pada muatan B :
F = FAB + FBC  = 2 k Q2/r2 + 0,5 k Q2/r2 = 2,5 k Q2/r2 = 2,5 k Q2 r-2
Arah gaya Coulomb menuju muatan A atau ke kiri.
Jawaban yang benar adalah A.

Medan Listrik
14. Perhatikan gambar dua muatan titik berikut! Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?  (k = 9 x 109 Nm2C−2, 1 μC = 10−6 C)
A. tepat di tengah Q1 dan Q2Listrik statis - UN fisika SMA MA 2012 - 7
B. 6 cm di kanan Q2
C. 6 cm di kiri Q1
D. 2 cm di kanan Q2
E. 2 cm di kiri Q1
Pembahasan
Untuk menghitung kuat medan listrik di titik P, diandaikan pada titik P terdapat sebuah muatan uji positif. Q1 positif dan Q2 negatif, karenanya titik P harus berada di sebelah kanan Q2 atau sebelah kiri Q1. Jika titik P berada di sebelah kiri Q1; medan listrik yang ditimbulkan titik Q1 pada titik P arahnya ke kiri (menjauhi Q1) dan medan listrik yang ditimbulkan Q2 pada titik P arahnya ke kanan (menuju Q1). Karena arah medan listrik berlawanan maka keduanya saling menghilangkan sehingga kuat medan listrik pada titik P bernilai nol.
Diketahui :
Q1 = +9 μC = +9 x 10−6 C
Q2 = -4 μC = -4 x 10−6 C
k = 9 x 109 Nm2C−2
Jarak antara muatan 1 dan muatan 2 = 3 cm
Jarak antara Q1 dan titik P (r1P) = a
Jarak antara Q2 dan titik P (r2P) = 3 + a
Ditanya : Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?
Jawab :
Titik P berada di sebelah kiri Q1.
Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q1 pada titik P :
Contoh soal listrik statis 24Muatan uji positif dan Q1 positif sehingga arah medan listrik ke kiri.
Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q2 pada titik P :
Contoh soal listrik statis 25Muatan uji positif dan Q2 negatif sehingga arah medan listrik ke kanan.
Resultan medan listrik pada titik A :
E1 dan E2 berlawanan arah.
E1 – E2 = 0
E1 = E2
Contoh soal listrik statis 26Gunakan rumus ABC untuk menentukan nilai a.
a = -1,25, b = -13,5, c = -20,25
Contoh soal listrik statis 27Tidak mungkin a negatif.
Jarak antara Q2 dan titik P (r2P) = 3 + a = 3 – 1,8 = 1,2 cm.
Titik P berada pada jarak 1,2 cm di sebelah kanan Q2.

15. Perhatikan gambar berikut! Muatan q3 diletakkan pada jarak 5 cm dari q2, maka kuat medan listrik pada muatan q3 adalah… (1 µC = 10-6 C)
Contoh soal listrik statis 28

A. 4,6  x 107 N.C-1
B. 3,6 x 107 N.C-1
C. 1,6 x 107 N.C-1
D. 1,4 x 107 N.C-1
E. 1,3 x 107 N.C-1

Pembahasan

Contoh soal listrik statis 29Muatan q3 diletakkan pada jarak 5 cm dari q2, maksudnya bukan di sebelah kiri q2 tetapi di sebelah kanan q2. Jika di sebelah kiri q2 maka resultan medan listrik bernilai nol. Hal ini dikarenakan jarak antara muatan q3 dengan muatan q1 dan q2 adalah 5 cm dan besar muatan q1 sama dengan muatan q2.

Karena muatan q3 positif maka arah medan listrik pada muatan q3 menuju muatan negatif q2 (E2) dan menjauhi muatan positif q1 (E1). Resultan medan listrik adalah penjumlahan kuat medan listrik E1 dan E2.

Diketahui :
Muatan q1 = 5 µC = 5 x 10-6 Coulomb
Muatan q2 = 5 µC = -5 x 10-6 Coulomb
Jarak antara muatan q1 dan muatan q3 (r1) = 15 cm = 0,15 m = 15 x 10-2 meter
Jarak antara muatan q2 dan muatan q3 (r2) = 5 cm = 0,05 m = 5 x 10-2 meter
k = 9 x 109 N m2 C-2
Ditanya : Kuat medan listrik pada muatan q3
Jawab :

Kuat medan listrik 1
E1 = k q1 / r12
E1 = (9 x 109)(5 x 10-6) / (15 x 10-2)2
E1 = (45 x 103) / (225 x 10-4)
E1 = 0,2 x 107 N/C
Kuat medan listrik 2
E2 = k q2 / r22
E2 = (9 x 109)(5 x 10-6) / (5 x 10-2)2
E2 = (45 x 103) / (25 x 10-4)
E2 = 1,8 x 107 N/C
Resultan kuat medan listrik
Resultan kuat medan listrik di muatan q3 adalah :
E = E2 – E1 = (1,8 x 107)– (0,2 x 107) = 1,6 x 107 N/C
Arah medan listrik ke kiri atau searah E2.
Jawaban yang benar adalah C.

16. Dua muatan listrik terpisah seperti pada gambar. Kuat medan pada titik P adalah… (k = 9 x 109 N m2 C-2)
Contoh soal listrik statis 30

A. 9,0 x 109 N.C-1
B. 4,5 x 109 N.C-1
C. 3,6 x 109 N.C-1
D. 5,4 x 109 N.C-1
E. 4,5 x 109 N.C-1

Pembahasan

Contoh soal listrik statis 31

Diketahui :
Muatan qA = +2,5 C
Muatan qB = -2 C
Jarak antara muatan qA dan titik P (rA) = 5 m
Jarak antara muatan qB dan titik P (rB) = 2 m
k = 9 x 109 N m2 C-2
Ditanya : Kuat medan listrik di titik P
Jawab :
Kuat medan listrik A
EA = k qA / rA2
EA = (9 x 109)(2,5) / (5)2
EA = (22,5 x 109) / 25
EA = 0,9 x 109 N/C
Kuat medan listrik B
EB = k qB / rB2
EB = (9 x 109)(2) / (2)2
EB = (18 x 109) / 4
EB = 4,5 x 109 N/C
Resultan kuat medan listrik
Resultan kuat medan listrik di titik P adalah :
E = EB – EA = (4,5 – 0,9) x 109 = 3,6 x 109 N/C
Arah medan listrik ke kiri atau searah EB.
Jawaban yang benar adalah C.

17. Dua muatan listrik masing-masing bermuatan Q1 = -40 µC dan Q2 = +5 µC terletak pada posisi seperti pada gambar (k = 9 x 109 N.m2.C-2 dan 1 µC = 10-6 C), kuat medan listrik di titik P adalah…
Contoh soal listrik statis 32A. 2,25 x 106 N.C-1
B. 2,45 x 106 N.C-1
C. 5,25 x 106 N.C-1
D. 6,75 x 106 N.C-1
E. 9,00 x 106 N.C-1
Pembahasan

Contoh soal listrik statis 33

Diketahui :
Muatan q1 = -40 µC = -40 x 10-6 C
Muatan q2 = +5 µC = +5 x 10-6 C
Jarak antara muatan q1 dan titik P (r1) = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10-1 m
Jarak antara muatan q2 dan titik P (r2) = 10 cm = 0,1 = 1 x 10-1 m
k = 9 x 109 N m2 C-2
Ditanya : Kuat medan listrik di titik P
Jawab :
Kuat medan listrik 1
E1 = k q1 / r12
E1 = (9 x 109)(40 x 10-6) / (4 x 10-1)2
E1 = (360 x 103) / (16 x 10-2)
E1 = 22,5 x 105 N/C
Kuat medan listrik 2
E2 = k q2 / r22
E2 = (9 x 109)(5 x 10-6) / (1 x 10-1)2
E2 = (45 x 103) / 1 x 10-2
E2 = 45 x 105 N/C
Resultan kuat medan listrik
Resultan kuat medan listrik di titik P adalah :
E = E2 – E1 = (45 – 22,5) x 105 = 22,5 x 105 N/C
E = 2,25 x 106 N/C
Arah medan listrik ke kanan atau searah E2.
Jawaban yang benar adalah A.

18. Dua buah muatan listrik diletakkan terpisah seperti gambar. Muatan di A adalah 8 µC dan gaya tarik menarik yang bekerja pada kedua muatan adalah 45 N. Jika muatan A digeser ke kanan sejauh 1 cm dan k = 9.109 Nm2.C-2, maka gaya tarik menarik yang bekerja pada kedua muatan adalah…
Contoh soal listrik statis 34

A. 45 N
B. 60 N
C. 80 N
D. 90 N
E. 120 N

Pembahasan
Diketahui :
Muatan listrik di A (qA) = 8 µC = 8 x 10-6 Coulomb
Gaya listrik antara kedua muatan (F) = 45 Newton
Jarak antara kedua muatan (rAB) = 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10-2 meter
Konstanta (k) = 9 x 109 Nm2.C-2
Ditanya : Gaya listrik antara kedua muatan jika muatan A digeser ke kanan sejauh 1 cm atau 0,01 meter
Jawab :

Terlebih dahulu menghitung muatan listrik di B, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik, jika muatan listrik di A digeser ke kanan sejauh 1 cm.
Muatan listrik di B :
Rumus hukum Coulomb :
F = k (qA)(qB) / r2
F r2 = k (qA)(qB)
qB = F r2 / k (qA)
Muatan listrik di B :
qB = (45)(4 x 10-2)2 / (9 x 109)(8 x 10-6)
qB = (45)(16 x 10-4) / 72 x 103
qB = (720 x 10-4) / (72 x 103)
qB = 10 x 10-7 Coulomb
Gaya listrik antar muatan listrik A dan B :
Jika muatan di A digeser ke kanan sejauh 1 cm maka jarak antara kedua muatan menjadi 3 cm = 0,03 meter = 3 x 10-2 meter
F = k (qA)(qB) / r2
F = (9 x 109)(8 x 10-6)(10 x 10-7) / (3 x 10-2)2
F = (9 x 109)(80 x 10-13) / (9 x 10-4)
F = (1 x 109)(80 x 10-13) / (1 x 10-4)
F = (80 x 10-4) / (1 x 10-4)
F = 80 Newton
Jawaban yang benar adalah C.

19. Dua muatan listrik P dan Q yang terpisah 10 cm mengalami gaya tarik menarik 8 N. Jika muatan Q digeser 5 cm menuju muatan P  (1 µC = 10-6 C dan k = 9 x 109 Nm2.C-2), maka gaya listrik yang terjadi adalah…
Contoh soal listrik statis 35

A. 8 N
B. 16 N
C. 32 N
D. 40 N
E. 56 N

Pembahasan
Diketahui :
Jarak antara muatan P dan Q (rPQ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x 10-1 m
Gaya listrik antara muatan P dan Q (F) = 8 N
Muatan listrik Q (qQ) = 40 µC = 40 x 10-6 C
Konstanta (k) = 9 x 109 Nm2.C-2
Ditanya : Gaya listrik antara muatan P dan Q jika muatan Q digeser 5 cm menuju muatan P
Jawab :
Terlebih dahulu menghitung muatan listrik P, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik, jika muatan listrik Q digeser 5 cm menuju muatan P.
Muatan listrik P :
qP = F r2 / k (qQ)
qP = (8)(1 x 10-1)2 / (9 x 109)(40 x 10-6)
qP = (8)(1 x 10-2) / 360 x 103
qP = (8 x 10-2) / (36 x 104)
qP = (1 x 10-2) / (4,5 x 104)
qP = (1/4,5) x 10-6 Coulomb
Gaya listrik antar muatan listrik P dan Q :
Jika muatan di Q digeser ke kiri 5 cm maka jarak antara kedua muatan menjadi 5 cm = 0,05 meter = 5 x 10-2 meter
F = k (qP)(qQ) / r2
F = (9 x 109)( (1/4,5) x 10-6)(40 x 10-6) / (5 x 10-2)2
F = (2 x 103)(40 x 10-6) / (25 x 10-4)
F = (80 x 10-3) / (25 x 10-4)
F = 3,2 x 101
F = 32 Newton
Jawaban yang benar adalah C.

20. Perhatikan gambar muatan listrik berikut. Gaya listrik yang dialami muatan qB adalah 8 N (1 µC = 10-6 C) dan (k = 9.109 N.m2.C-2). Jika muatan qB digeser menjadi 4 cm dari A, maka gaya listrik yang dialami qB sekarang adalah…
Contoh soal listrik statis 36A. 2 N
B. 4 N
C. 6 N
D. 8 N
E. 10 N
Pembahasan
Diketahui :
Jarak antara muatan A dan B (rAB) = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10-2 m
Gaya listrik antara muatan A dan B (F) = 8 N
Muatan listrik A (qA) = 2 µC = 2 x 10-6 C
Konstanta (k) = 9 x 109 Nm2.C-2
Ditanya : Gaya listrik antara muatan A dan B jika jarak antara kedua muatan menjadi 4 cm
Jawab :
Terlebih dahulu menghitung muatan listrik B, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik jika jarak kedua muatan listrik menjadi 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10-2 meter.
Muatan listrik B :
qB = F r2 / k (qA)
qB = (8)(2 x 10-2)2 / (9 x 109)(2 x 10-6)
qB = (8)(4 x 10-4)/ (18 x 103)
qB = (32 x 10-4) / (18 x 103)
qB = (32/18) x 10-7
qB = (16/9) x 10-7 Coulomb
Gaya listrik antara muatan A dan B :
F = k (qA)(qB) / r2
F = (9 x 109)(2 x 10-6)( (16/9) x 10-7) / (4 x 10-2)2
F = (18 x 103)( (16/9) x 10-7) / (16 x 10-4)
F = (2 x 103)(16 x 10-7) / (16 x 10-4)
F = (2 x 103)(1 x 10-7) / (1 x 10-4)
F = (2 x 10-4) / (1 x 10-4)
F = 2 Newton
Jawaban yang benar adalah A.

Sumber soal:

Soal UN Fisika SMA/MA

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Beli tulisan Anda, 1 Judul Rp. 50.000. Pelajaran Kimia, Matematika, Biologi SMP/SMA.
Baca Info Selengkapnya

X