Dæmi um vandamál með stöðurafmagn

20 Contoh soal listrik statis

Gaya Listrik

1. Titik A terletak dalam rafsvið. 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

A. 0,70 N

Umræða

Það er vitað að:

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

Muatan listrik di titik A = 0,25 C

Spurði: Gaya Coulomb yang bekerja pada benda bermuatan listrik

Svar:

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

Rétta svarið er 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

Umræða

Það er vitað að:

Hleðsla 1 (q₁) = 5 C

Hleðsla 2 (q₂) = 4 C

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

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

Spurði: Besar gaya Coulomb (F)

Svar:

Rétta svarið er 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 er…

A. +2,5 μC

B. –2,5 μC

C. +25 µC

D. –25 μC

E. +4 μC

Umræða

Það er vitað að:

Hleðsla 1 (q₁) = 10 μC = 10 x 10^-6 C

Hleðsla 2 (q₂) = 20 μC = 20 x 10^-6 C

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

Svar:

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.

Resultan gaya pada +q₂ sama dengan nol.

Rétta svarið er 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

Umræða

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 :

Gaya Coulomb yang timbul adalah 1/9 F.

Rétta svarið er 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….

A. 1: 3

B. 2: 3

C. 3: 4

D. 9:1

E. 9: 4

Umræða

Það er vitað :

Fjarlægðin milli q₁ og q₂ =x

Fjarlægðin milli q₂ og q₃ = 2/3 x

Spurði : F₂ : F₁ = …. ?

Jawab :

Rumus hukum Coulomb :

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

Perbandingan besar gaya Coulomb

q₁q₂ og q₃ sama besar sehingga dilenyapkan dari persamaan. k dan x² juga sama besar dan berada di ruas kiri dan kanan sehingga dilenyapkan dari persamaan.

Rétta svarið er 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 Nm² C^-2)

A. 7,5 N í átt að q₁

B. 7,5 N í átt að q₂

C. 15 N í átt að q₁

D. 22,5 N í átt að q₁

A. 22,5 N í átt að q₂

Umræða

Það er vitað að:

Hleðsla 1 (q₁) = 30 μC = 30 x 10^-6 C

Hleðsla 2 (q₂) = 60 μC = 60 x 10^-6 C

Muatan 3 (q) = 5 μC = 5 x 10^-6 C

Fjarlægðin milli q₁ dan q = d

Fjarlægðin milli q₂ dan q = 2d

d = 30 cm = 0,3 meter

d² = (0,3)² = 0,09

Coulombs fasti (k) = 9 x 10⁹ Nm² C^-2

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

Svar:

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 og F₂.

Resultan gaya :

ΣF = 15 – 7,5 = 7,5

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

Rétta svarið er B.

Rafsvið

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

Umræða

Það er vitað að:

Gaya listrik (F) = 0,05 N

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

Spurði: Besar dan jenis muatan yang menimbulkan medan

Svar:

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.

Rétta svarið er D.

8. Jarak dua muatan A dan B adalah 4 m. Titik C berada di antara kedua muatan berjarak 1 m dari A. Jika Q_A = –300 μC, Q_B = 600 μC. 1/4 π ε₀ = 9 × 10⁹ Nm² C^-2 , maka kuat medan listrik di titik C pengaruh dari kedua muatan adalah…

A. 9 × 10⁵ NC ^-1

B. 18 × 10⁵ NC ^-1

C. 33 × 10⁵ NC ^-1

D. 45 × 10⁵ NC ^-1

E. 54 × 10⁵ NC ^-1

Umræða

Það er vitað að:

Fjarlægðin milli hleðslna A og B (r_AB) = 4 metrar

Jarak antara titik C dan muatan A (r_AC) = 1 metrar

Jarak antara titik C dan muatan B (r_BC) = 3 metrar

Hleðsla A (q_A) = –300 μC = -300 x 10^-6 C = -3 x 10^-4 Coulomb

Hleðsla B (q_B) = 600 μC = 600 x 10^-6 C = 6 x 10^-4 Coulomb

Konstanta (k) = 9 × 10⁹ Nm² C^-2

Spurði: kuat medan listrik di titik C

Svar:

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan A pada titik C :

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 :

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

Resultan medan listrik di titik A :

E_A og E_B searah sehingga dijumlahkan.

E = E_A +E_B

E = (27 x 10⁵) + (6 x 10⁵)

E = 33 x 10⁵ N / C

Stefna rafsviðsins er í átt að hleðslu A og frá hleðslu B (til vinstri).

Rétta svarið er 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

Umræða

Það er vitað að:

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

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

Þyngdarhröðun (g) = 10 m/s²

Spurði: Kuat medan listrik yang menahan debu

Svar:

Rumus berat :

w = mg

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

Rétta svarið er C.

10. Dua buah muatan masing-masing q₁ = 32 μC og 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 cm

B. 30 cm

Um það bil 40 cm

Þvermál 50 cm

E. 60 cm

Umræða

Það er vitað að:

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

Spurði: x

Svar:

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.

Notaðu ABC formúluna:

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

Umræða

Það er vitað að:

Gaya listrik (F) = 0,05 Newton

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

Spurði: besar medan listrik di titik P

Svar:

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

Rétta svarið er E.

Lögmál Coulombs

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 til C hleðsla
B. 09 x 10¹ N til að hlaða A
C. 18 x 10¹ N til C hleðsla
Þvermál 18 x 10¹ N til að hlaða A
E. 36 x 10¹ N til C hleðsla

Umræða
Það er vitað :
q_A = 10 µC = 10 x 10^-6 C = 10^-5 Coulomb
q_B = 10 µC = 10 x 10^-6 = 10^-5 Coulomb
q_C = 20 µC = 20 x 10^-6 = 2 x 10^-5 Coulomb
r_AB = 0,1 metrar = 10^-1 metra
r_BC = 0,1 metrar = 10^-1 metra
k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Spurði Coulomb-kraftur sem hleðsla B verður fyrir
Jawab :

Terdapat dua gaya Coulomb atau gaya listrik yang bekerja pada muatan B, yakni gaya Coulomb antara muatan A dan B (F_AB) sem og Coulomb-krafturinn milli hleðslna B og C (F_BCCoulomb-krafturinn sem hleðsla B verður fyrir er afleiðing F_AB og F_BC.

Coulomb-kraftur milli hleðslna A og B:
Hleðsla A hefur jákvætt form og hleðsla B hefur jákvætt form, þannig að F_AB gagnvart ákæru C.

Coulomb-kraftur milli hleðslna B og C:
Hleðsla B er jákvæð og hleðsla C er jákvæð þannig að F_BC gagnvart ákæru A.

Coulomb-kraftur sem hleðsla B upplifir:
F_B =F_BC - F_AB = 180 – 90 = 90 N
Stærð Coulomb-kraftsins sem hleðslan B (F) verður fyrir_B) er 90 Newton. Stefna F_B sama og stefna F_BC þ.e. gagnvart ákæru A.
Rétta svarið er 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 þúsund Q² r^-2 til vinstri
B. 2,5 þúsund Q² r^-2 til hægri
C. 2 k Q² r^-2 til vinstri
D. 2 k Q² r^-2 til hægri
E. 1 k Q² r^-2 til vinstri

Umræða
Það er vitað :
Hleðsla A (q_A) = +Q
Hleðsla B (q_B) = -2Q
Hleðsla C (q_C) = -Q
Fjarlægðin milli hleðslna A og B (r_AB) = r
Fjarlægðin milli hleðslna B og C (r_BC) = 2r
k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Spurði stærð og stefna Coulomb-kraftsins á hleðslu B
Jawab :
Coulomb-kraftur milli hleðslu A og hleðslu B:
Hleðsla A er jákvæð og hleðsla B er neikvæð, þannig að stefnan er F_AB gagnvart ákæru A
  
Coulomb-kraftur milli hleðslu B og hleðslu C:
Hleðsla B er neikvæð og hleðsla C er neikvæð, þannig að stefna F er_BC gagnvart ákæru A

Afleiðandi krafturinn sem verkar á hleðslu B:
F = F_AB +F_BC  = 2 k Q²/r² + 0,5 k Q²/r² = 2,5 k Q²/r² = 2,5 k Q² r^-2
Stefna Coulomb-kraftsins er í átt að hleðslu A eða til vinstri.
Rétta svarið er A.

Rafsvið
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. rétt í miðri Q₁ og Q₂
B. 6 cm til hægri við Q₂
C. 6 cm vinstra megin við Q₁
D. 2 cm til hægri við Q₂
E. 2 cm vinstra megin við Q₁
Umræða
Til að reikna út rafsviðsstyrkinn í punktinum P, gerum ráð fyrir að það sé jákvæð prófunarhleðsla í punktinum P. Q₁ jákvætt og Q₂ neikvætt, því verður punkturinn P að vera hægra megin við Q₂ eða vinstra megin við Q₁. Ef punkturinn P er vinstra megin við Q₁Rafsviðið sem myndast við punktinn Q₁ Í punktinum P er stefnan til vinstri (frá Q)₁) og rafsviðið sem myndast Q₂ Í punktinum P er stefnan til hægri (í átt að Q)₁Þar sem stefna rafmagnssviðsins er gagnstæð, þá jafna þau hvort annað út þannig að styrkur rafmagnssviðsins í punktinum P er núll.
Það er vitað :
Q₁ = +9 μC = +9 x 10^-6 C
Q₂ = -4 μC = -4 x 10^-6 C
k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Fjarlægðin milli hleðslu 1 og hleðslu 2 = 3 cm
Fjarlægðin milli Q₁ og punktur P (r_1P) = a
Fjarlægðin milli Q₂ og punktur P (r_2P) = 3 + a
Spurði : Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?
Jawab :
Punktur P er vinstra megin við Q₁.
Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q₁ við punkt P :
Muatan uji positif dan Q₁ positif sehingga arah medan listrik ke kiri.
Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q₂ við punkt P :
Muatan uji positif dan Q₂ negatif sehingga arah medan listrik ke kanan.
Rafsvið sem myndast við punkt A :
E₁ og E₂ gagnstæða átt.
E₁ - E₂ = 0
E₁ =E₂
Notaðu ABC formúluna til að ákvarða gildi a.
a = -1,25, b = -13,5, c = -20,25
Tidak mungkin a negatif.
Fjarlægðin milli Q₂ og punktur P (r_2P) = 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 sett í 5 cm fjarlægð frá q₂, þá er rafsviðsstyrkurinn við hleðslu q₃ er… (1 µC = 10^-6 C)

A. 4,6  x 10⁷ Norður-Karólína^-1
B. 3,6 x 10⁷ Norður-Karólína^-1
C. 1,6 x 10⁷ Norður-Karólína^-1
Þvermál 1,4 x 10⁷ Norður-Karólína^-1
E. 1,3 x 10⁷ Norður-Karólína^-1

Umræða

Hleðsla q₃ sett í 5 cm fjarlægð frá q₂, sem þýðir ekki vinstra megin við q₂ en hægra megin q₂Ef á vinstri hlið q₂ þá er rafsviðið sem myndast núll. Þetta er vegna þess að fjarlægðin milli hleðslnanna q₃ með hleðslu q₁ og q₂ er 5 cm og stærð hleðslunnar er q₁ jafnt og hleðslu q₂.

Vegna þess að hleðslan q₃ jákvætt, þá stefna rafsvið við hleðslu q₃ í átt að neikvæðu hleðslunni q₂ (E₂) og frá jákvæðu hleðslunni q₁ (E₁). Rafsviðið sem myndast er summa rafsviðsstyrkanna E₁ og E₂.

Það er vitað :
Hleðsla q₁ = 5 µC = 5 x 10^-6 Coulomb
Hleðsla q₂ = 5 µC = -5 x 10^-6 Coulomb
Fjarlægðin milli hleðslna q₁ og hleðsla q₃ (r₁) = 15 cm = 0,15 m = 15 x 10^-2 metra
Fjarlægðin milli hleðslna q₂ og hleðsla q₃ (r₂) = 5 cm = 0,05 m = 5 x 10^-2 metra
k = 9 x 10⁹ Nm² C^-2
Spurði : Kuat medan listrik við hleðslu q₃
Jawab :

Rafsviðsstyrkur 1
E₁ = kq₁ /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
Rafsviðsstyrkur 2
E₂ = kq₂ /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
Styrkur rafsviðs sem afleiddur er
Styrkur rafsviðs við hleðslu q₃ er:
E = E₂ - E₁ = (1,8 x 10⁷)– (0,2 x 10⁷) = 1,6 x 10⁷ N / C
Rafsviðið stefnir til vinstri eða í átt að E₂.
Rétta svarið er C.

16. Dua muatan listrik terpisah seperti pada gambar. Kuat medan pada titik P adalah… (k = 9 x 10⁹ Nm² C^-2)

A. 9,0 x 10⁹ Norður-Karólína^-1
B. 4,5 x 10⁹ Norður-Karólína^-1
C. 3,6 x 10⁹ Norður-Karólína^-1
Þvermál 5,4 x 10⁹ Norður-Karólína^-1
E. 4,5 x 10⁹ Norður-Karólína^-1

Umræða

Það er vitað :
Hleðsla q_A = +2,5°C
Hleðsla q_B = -2°C
Fjarlægðin milli hleðslna q_A og punktur P (r_A) = 5 m
Fjarlægðin milli hleðslna q_B og punktur P (r_B) = 2 m
k = 9 x 10⁹ Nm² C^-2
Spurði Rafsviðsstyrkur í punktinum P
Jawab :
Rafsviðsstyrkur A
E_A = kq_A /r_A²
E_A = (9 x 10⁹)(2,5) / (5)²
E_A = (22,5 x 10⁹) / 25
E_A = 0,9 x 10⁹ N / C
Rafsviðsstyrkur B
E_B = kq_B /r_B²
E_B = (9 x 10⁹)(2) / (2)²
E_B = (18 x 10⁹) / 4
E_B = 4,5 x 10⁹ N / C
Styrkur rafsviðs sem afleiddur er
Styrkur rafsviðsins sem myndast við punktinn P er:
E = E_B - E_A = (4,5 – 0,9) x 10⁹ = 3,6 x 10⁹ N / C
Rafsviðið stefnir til vinstri eða í átt að E_B.
Rétta svarið er C.

17. Dua muatan listrik masing-masing bermuatan Q₁ = -40 µC og Q₂ = +5 µC er staðsett á þeim stað sem sýnt er á myndinni (k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2 og 1 µC = 10^-6 C), er styrkur rafsviðsins í punktinum P…
A. 2,25 x 10⁶ Norður-Karólína^-1
B. 2,45 x 10⁶ Norður-Karólína^-1
C. 5,25 x 10⁶ Norður-Karólína^-1
Þvermál 6,75 x 10⁶ Norður-Karólína^-1
E. 9,00 x 10⁶ Norður-Karólína^-1
Umræða

Það er vitað :
Hleðsla q₁ = -40 µC = -40 x 10^-6 C
Hleðsla q₂ = +5 µC = +5 x 10^-6 C
Fjarlægðin milli hleðslna q₁ og punktur P (r₁) = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10^-1 m
Fjarlægðin milli hleðslna q₂ og punktur P (r₂) = 10 cm = 0,1 = 1 x 10^-1 m
k = 9 x 10⁹ Nm² C^-2
Spurði Rafsviðsstyrkur í punktinum P
Jawab :
Rafsviðsstyrkur 1
E₁ = kq₁ /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
Rafsviðsstyrkur 2
E₂ = kq₂ /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
Styrkur rafsviðs sem afleiddur er
Styrkur rafsviðsins sem myndast við punktinn P er:
E = E₂ - E₁ = (45 – 22,5) x 10⁵ = 22,5 x 10⁵ N / C
E = 2,25 x 10⁶ N / C
Rafsviðið stefnir til hægri eða í átt að E₂.
Rétta svarið er 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, þá er aðdráttarkrafturinn sem verkar á hleðslurnar tvær ...

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

Umræða
Það er vitað :
Rafhleðslan við A (q_A) = 8 µC = 8 x 10^-6 Coulomb
Rafkrafturinn milli tveggja hleðslna (F) = 45 Newton
Fjarlægðin milli hleðslnanna tveggja (r_AB) = 4 cm = 0,04 metrar = 4 x 10^-2 metra
Fasti (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2
Spurði : Gaya listrik antara kedua muatan jika muatan A digeser ke kanan sejauh 1 cm atau 0,01 meter
Jawab :

Reiknið fyrst rafhleðsluna við B, og síðan rafkraftinn milli rafhleðslunnar tveggja, ef rafhleðslan við A hliðrast til hægri um 1 cm.
Rafhleðsla við B :
Formúla Coulombs-lögmálsins :
F = k (q_A)(q_B) / r²
F r² = k (q_A)(q_B)
q_B = Fr² / k (q_A)
Rafhleðsla við B :
q_B = (45)(4 x 10^-2)² / (9 x 10⁹)(8 x 10^-6)
q_B = (45)(16 x 10^-4) / 72 x 10³
q_B = (720 x 10^-4) / (72 x 10³)
q_B = 10 x 10^-7 Coulomb
Rafkrafturinn milli rafhleðslna A og B :
Ef hleðslan við punkt A færist til hægri um 1 cm, verður fjarlægðin milli hleðslnanna tveggja 3 cm = 0,03 metrar = 3 x 10^-2 metra
F = k (q_A)(q_B) / 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
Rétta svarið er 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 og k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2), þá er rafkrafturinn sem myndast...

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

Umræða
Það er vitað :
Fjarlægðin milli hleðslna P og Q (r_PQ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x 10^-1 m
Rafkrafturinn milli hleðslna P og Q (F) = 8 N
Rafhleðsla Q (q_Q) = 40 µC = 40 x 10^-6 C
Fasti (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2
Spurði Rafkrafturinn milli hleðslna P og Q ef hleðsla Q færist 5 cm í átt að hleðslu P
Jawab :
Reiknið fyrst rafhleðsluna P, og síðan rafkraftinn milli rafhleðslunnar tveggja, ef rafhleðslan Q færist 5 cm í átt að hleðslunni P.
Rafhleðsla P :
q_P = Fr² / k (q_Q)
q_P = (8)(1 x 10^-1)² / (9 x 10⁹)(40 x 10^-6)
q_P = (8)(1 x 10^-2) / 360 x 10³
q_P = (8 x 10^-2) / (36 x 10⁴)
q_P = (1 x 10^-2) / (4,5 x 10⁴)
q_P = (1/4,5) x 10^-6 Coulomb
Rafkrafturinn milli rafhleðslna P og Q :
Ef hleðslan við Q færist til vinstri um 5 cm, verður fjarlægðin milli hleðslnanna tveggja 5 cm = 0,05 metrar = 5 x 10^-2 metra
F = k (q_P)(q_Q) / 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
Rétta svarið er C.

20. Perhatikan gambar muatan listrik berikut. Gaya listrik yang dialami muatan q_B er 8 N (1 µC = 10^-6 C) og (k = 9.10⁹ Nm².C^-2Ef hleðslan q_B færist um 4 cm frá A, þá er rafkrafturinn sem verður fyrir q_B nú er…
A. 2 N
B. 4 N
C. 6 N
D. 8 N
A. 10 N
Umræða
Það er vitað :
Fjarlægðin milli hleðslna A og B (r_AB) = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10^-2 m
Rafkrafturinn milli hleðslna A og B (F) = 8 N
Rafhleðsla A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 C
Fasti (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2
Spurði Rafkrafturinn milli hleðslna A og B ef fjarlægðin milli hleðslnanna tveggja er 4 cm
Jawab :
Reiknið fyrst rafhleðsluna B, og síðan rafkraftinn milli rafhleðslunnar tveggja ef fjarlægðin milli þeirra er 4 cm = 0,04 metrar = 4 x 10^-2 metra.
Rafhleðsla B :
q_B = Fr² / k (q_A)
q_B = (8)(2 x 10^-2)² / (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)
q_B = (8)(4 x 10^-4)/ (18 x 10³)
q_B = (32 x 10^-4) / (18 x 10³)
q_B = (32/18) x 10^-7
q_B = (16/9) x 10^-7 Coulomb
Rafkrafturinn milli hleðslna A og B :
F = k (q_A)(q_B) / 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
Rétta svarið er A.

Heimild spurningar:

Eðlisfræðispurningar fyrir framhaldsskóla/starfsmenntaskóla á landsvísu