Contoh soal Hukum Coulomb

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 mikro Coulomb = 10^-6 C)

विचार-विमर्श
ज्ञात है :

पूछा : Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan
जवाबी :

FORMULA कूलम्ब का नियम :

बेसर विद्युत बल 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…

विचार-विमर्श
ज्ञात है :

पूछा : Besar gaya Coulomb yang bekerja pada kedua muatan
जवाबी :

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…

विचार-विमर्श
ज्ञात है :

पूछा : Besar dan arah gaya listrik pada muatan B
जवाबी :
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 F_AB ke kiri dan arah F_BC ke kanan.
F_B = एफ_AB - एफ_BC = 675 N – 125 N = 550 Newton.
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 है…

विचार-विमर्श
ज्ञात है :
Muatan 1 (q₁) =  +10 μC = +10 x 10^-6 कूलम्ब
Muatan 2 (q₂) =  +50 μC = +50 x 10^-6 कूलम्ब
Jarak antara muatan 1 dan 2 (r₁₂) = 2 सेमी = 0,02 मीटर = 2 x 10^-2 m
Jarak antara muatan 2 dan 3 (r₂₃) = 6 सेमी = 0,06 मीटर = 6 x 10^-2 m
Resultan gaya listrik pada muatan 2 (F₂) = 0
पूछा : muatan 3 (q₃)
जवाबी :
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 एनएम².C^-2)

ए. 4 सेमी

बी. 5 सेमी

लगभग 8 सेमी

व्यास 10 सेमी

ई. 12 सेमी

विचार-विमर्श

ह ज्ञात है कि:

Gaya listrik (F₁₂) = 144 एन

Muatan 1 (q₁) = 10 μC = 10 x 10^-6 C

Muatan 2 (q₂) = 4 μC = 4 x 10^-6 C

Konstanta Coulomb (k) = 9 एक्स 10⁹ एनएम².C^-2

C = कूलम्ब, N = न्यूटन, m = मीटर

पूछा गया: Jarak kedua muatan (r)

उत्तर :

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.

सही जवाब बी है।

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 सी और के = एक्सएनएनएक्स⁹ एनएम².C^-2)

ए. 30,0 सेमी

बी. 27,0 सेमी

लगभग 9,0 सेमी

व्यास 3,0 सेमी

ई. 0,3 सेमी

ई. 12 सेमी

विचार-विमर्श

ह ज्ञात है कि:

Gaya listrik (F₁₂) = 3,6 एन

Muatan 1 (q₁) = 9 μC = 9 x 10^-6 C

Muatan 2 (q₂) = 4 μC = 4 x 10^-6 C

Konstanta Coulomb (k) = 9 एक्स 10⁹ एनएम².C^-2

C = कूलम्ब, N = न्यूटन, m = मीटर

पूछा गया: Jarak kedua muatan (r)

उत्तर :

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.

सही जवाब क है।

7. Tiga muatan titik terletak pada titik-titik sudut segitiga, seperti pada gambar. Besar gaya Coulomb pada titik A adalah… (k = 9.10⁹ एनएम².C^-2; 1 μ = 10^-6)

ए. 10 एन

बी. 60 एन

सी. 90 एन

डी 90√2 N

ई। १ 100√2 N

विचार-विमर्श

ह ज्ञात है कि:

चार्ज ए (q_A) = -2 μC = -2 x 10^-6 C

आवेश B (q_B) = 8 μC = 8 x 10^-6 C

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

Konstanta Coulomb (k) = 9 एक्स 10⁹ एनएम².C^-2

Jarak antara muatan A dan B (r_AB) = 4 cm = 4 x 10^-2 मीटर

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

C = कूलम्ब, N = न्यूटन, m = मीटर

पूछा गया: Gaya listrik pada titik A

उत्तर :

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 और एफ_AC membentuk sudut siku-siku sehingga resultan gaya dihitung menggunakan rumus Pythagoras.

सही उत्तर है डी.

8. Dua benda bermuatan listrik Q₁ और क्यू₂ 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 एनएम².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

विचार-विमर्श

ह ज्ञात है कि:

Jarak Q₁ और क्यू₂ = r cm

Gaya tolak menolak (F) = 10 N

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

Konstanta (k) = 9 x 10⁹ एनएम².C^-2

पूछा गया: muatan Q₁ harus dipindahkan sebesar…

उत्तर :

Rumus gaya listrik :

F = k Q₁ Q₂ / आर²

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.

सही जवाब बी है।

9. Muatan listrik +q₃ = 20 μC, +q₂ = 10 μC dan 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
बहस :
ज्ञात है :
+q₃ = 20 μC
+q₂ = 10 μC
पूछा :
q₁ =?
जवाबी :
Pada muatan q₂ bekerja gaya F₂₃ और एफ₂₁, 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.
Muatan q₁ = +5 μC.
सही जवाब सी है।

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 menuju q₁
B. 11,25 N menuju q₂
C. 15 N menuju q₁
D. 22,5 N menuju q₁
E. 78,75 N menuju q₁
बहस :
ज्ञात है :
q₁= 5 μC, q₂ = 10 μC dan q₃ = 10 μC
a = 0,1 m

पूछा :
Besar dan arah resultan gaya Coulomb pada q₂ ?
जवाबी :
Terdapat dua gaya Coulomb yang bekerja pada q₂, yakni F₂₁ और एफ₂₃, 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.
सही उत्तर E है।