Listrik statis – UN fisika SMA/MA 2012

Hukum Coulomb

1. Soal UN 2011/2012 A81 No.32

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 CListrik statis - UN fisika SMA MA 2012 - 1
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 :
Listrik statis - UN fisika SMA MA 2012 - 2Muatan A bertanda positif dan muatan B bertanda positif sehingga FAB menuju muatan C.

Gaya Coulomb antara muatan B dan C :
Listrik statis - UN fisika SMA MA 2012 - 3Muatan 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.

2. Soal UN 2011/2012 C61 No.32

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 kiriListrik statis - UN fisika SMA MA 2012 - 4
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 :
Listrik statis - UN fisika SMA MA 2012 - 5Muatan A positif dan muatan B negatif sehingga arah FAB menuju muatan A
  
Gaya Coulomb antara muatan B dan muatan C :
Listrik statis - UN fisika SMA MA 2012 - 6Muatan 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
3. Soal UN 2011/2012 A81 No.31
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 :
Listrik statis - UN fisika SMA MA 2012 - 8Muatan uji positif dan Q1 positif sehingga arah medan listrik ke kiri.
Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q2 pada titik P :
Listrik statis - UN fisika SMA MA 2012 - 9Muatan 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
Listrik statis - UN fisika SMA MA 2012 - 10Gunakan rumus ABC untuk menentukan nilai a.
a = -1,25, b = -13,5, c = -20,25
Listrik statis - UN fisika SMA MA 2012 - 11Tidak 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.

Jumlah halaman : 29

Materi Pembahasan Soal :

  1. Pengukuran
  2. Vektor
  3. Gerak Lurus
  4. Gerak Melingkar Beraturan
  5. Hukum Newton
  6. Dinamika Rotasi
  7. Usaha dan Energi
  8. Elastisitas
  9. Momentum, Impuls dan Tumbukan
  10. Fluida Dinamis
  11. Suhu, Kalor dan Perpindahan Kalor
  12. Termodinamika
  13. Gelombang Mekanik
  14. Alat Optik
  15. Gelombang Cahaya
  16. Gelombang Bunyi
  17. Listrik Statis
  18. Listrik Dinamis
  19. Gaya Magnet
  20. Listrik Arus Bolak Balik
  21. Efek fotolistrik
  22. Relativitas Khusus
  23. Fisika Inti
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

Penulis, Netpreneur, Guru. Dari Lembata/Flores Timur, Nusa Tenggara Timur.