Coulombin laki - esimerkkikysymyksiä

10 Contoh soal Hukum Coulomb

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 Coulomb yang bekerja pada kedua muatan adalah… (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 mikroCoulomb = 10^-6 C)

Keskustelu
Se tiedetään :

Kysytty : Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan
Jawab :

Kaava Coulombin laki :

Iso sähkövoima 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…

Keskustelu
Se tiedetään :

Kysytty : 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…

Keskustelu
Se tiedetään :

Kysytty : 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.
Varausten A ja B välinen sähkövoima :

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 F_AB ke kiri dan arah F_BC ke kanan.
F_B =F_AB - F_BC = 675 N – 125 N = 550 Newtonia.
Arah resultan gaya listrik pada muatan B (F_B) = arah gaya listrik F_AB, 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 on…

Keskustelu
Se tiedetään :
Lataus 1 (q₁) =  +10 μC = +10 x 10^-6 Coulomb
Lataus 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
Kysytty : 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. 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 nm².C^-2)

A. 4 cm

S. 5 cm

Noin 8 cm

S. 10 cm

E. 12 cm

Keskustelu

Tiedetään, että:

Gaya listrik (F₁₂) = 144 N

Lataus 1 (q₁) = 10 μC = 10 x 10^-6 C

Lataus 2 (q₂) = 4 μC = 4 x 10^-6 C

Konstanta Coulomb (k) = X 9 10⁹ nm².C^-2

C = Coulomb, N = Newton, m = metri

Kysytty: Jarak kedua muatan (r)

Vastaus:

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 metriä = 5 x 10^-2 x 10² centimeter = 5 centimeter.

Oikea vastaus on B.

6. 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 ja k = 9.10⁹ nm².C^-2)

A. 30,0 cm

S. 27,0 cm

Noin 9,0 cm

S. 3,0 cm

E. 0,3 cm

E. 12 cm

Keskustelu

Tiedetään, että:

Gaya listrik (F₁₂) = 3,6 N

Lataus 1 (q₁) = 9 μC = 9 x 10^-6 C

Lataus 2 (q₂) = 4 μC = 4 x 10^-6 C

Konstanta Coulomb (k) = X 9 10⁹ nm².C^-2

C = Coulomb, N = Newton, m = metri

Kysytty: Jarak kedua muatan (r)

Vastaus:

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.

Oikea vastaus on A.

7. Tiga muatan titik terletak pada titik-titik sudut segitiga, seperti pada gambar. Besar gaya Coulomb pada titik A adalah… (k = 9.10⁹ nm².C^-2; 1 μ = 10^-6)

A. 10 N

B. 60 N

C. 90 N

D. 90√ 2 N

E.100√ 2 N

Keskustelu

Tiedetään, että:

Varaus A (q_A) = -2 μC = -2 x 10^-6 C

Varaus B (q_B) = 8 μC = 8 x 10^-6 C

Varaus C (q_C) = 4,5 μC = 4,5 x 10^-6 C

Konstanta Coulomb (k) = X 9 10⁹ nm².C^-2

Varausten A ja B välinen etäisyys (r_AB) = 4 cm = 4 x 10^-2 mittari

Jarak antara muatan A dan C (r_AC) = 3 cm = 3 x 10^-2 mittari

C = Coulomb, N = Newton, m = metri

Kysytty: Gaya listrik pada titik A

Vastaus:

Rumus hukum Coulumb :

Keterangan : F = gaya listrik, k = konstanta Coulomb, q = muatan listrik, r = jarak kedua muatan listrik.

Gaya listrik pada titik A :

F_AB ja F_AC membentuk sudut siku-siku sehingga resultan gaya dihitung menggunakan rumus Pythagoras.

Oikea vastaus on D.

8. Dua benda bermuatan listrik Q₁ ja 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 nm².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

Keskustelu

Tiedetään, että:

Jarak Q₁ ja Q₂ = r cm

Gaya tolak menolak (F) = 10 N

Jika muatan Q₁ digeser, gaya tolak menolak (F) = 40 N

Vakio (k) = 9 x 10⁹ nm².C^-2

Kysytty: muatan Q₁ harus dipindahkan sebesar…

Vastaus:

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.

Oikea vastaus on B.

9. Muatan listrik +q₃ = 20 μC, +q₂ = 10 μC ja q₁ terpisah seperti pada gambar. Agar gaya Coulomb yang bekerja pada muatan q₂ = nol maka muatan q₁ adalah …
A. +2 μC
B. –2 μC
C. +5 μC
D. –5 μC
E. +8 μC
Keskustelu:
Se tiedetään :
+q₃ = 20 μC
+q₂ = 10 μC
Kysytty :
q₁ =?
Jawab :
Pada muatan q₂ bekerja gaya F₂₃ ja F₂₁, di mana F₂₃ berarah ke kiri. Agar resultan gaya yang bekerja pada q₂ sama dengan nol maka q₁ harus positif sehingga gaya F₂₁ berarah ke kanan.
Lataus q₁ = +5 μC.
Oikea vastaus on C.

10. Tiga muatan listrik +q₁= 5 μC, +q₂ = 10 μC dan +q₃ = 10 μC segaris. Bila a = 10 cm maka besar dan arah gaya listrik yang bekerja pada muatan q₂ adalah… (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2)

A. 7,5 N q:n suuntaan₁
B. 11,25 N q:n suuntaan₂
C. 15 N q:n suuntaan₁
D. 22,5 N q:n suuntaan₁
E. 78,75 N q:n suuntaan₁
Keskustelu:
Se tiedetään :
q₁= 5 μC, q₂ = 10 μC ja q₃ = 10 μC
a = 0,1 m

Kysytty :
Besar dan arah resultan gaya Coulomb pada q₂ ?
Jawab :
Terdapat dua gaya Coulomb yang bekerja pada q₂, yakni F₂₁ ja F₂₃, di mana arah kedua gaya ini berlawanan. q₁ positif dan q₂ positif sehingga gaya F₂₁ berarah ke kanan (menuju q₃). q₂ positif dan q₃ positif sehingga gaya F₂₃ berarah ke kiri (menuju q₁).

Besar resultan gaya listrik = 90 N – 11,25 N = 78,75 N.
Arah resultan gaya sama dengan arah gaya F₂₃, menuju q₁.
Oikea vastaus on E.