He tauira o ngā raruraru hiko pateko

20 Contoh soal listrik statis

Te Mana Hiko

1. Titik A terletak dalam mara hiko. 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 kāhua Coulomb rite te rahi ki…

A. 0,125 N

B. 0,25 N

C. 0,35 N

D. 0,40 N

E. 0,70 N

Kōrero

E mōhiotia ana:

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

Muatan listrik di titik A = 0,25 C

I pātaihia: Gaya Coulomb yang bekerja pada benda bermuatan listrik

Whakautu:

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 = 0,125N

Ko te whakautu tika ko 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

Kōrero

E mōhiotia ana:

Utu 1 (q₁) = 5 C

Utu 2 (q₂) = 4 C

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

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

I pātaihia: Besar gaya Coulomb (F)

Whakautu:

Ko te whakautu tika ko 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 ko…

A. +2,5 µC

B. –2,5 μC

C. +25 μC

D. –25 μC

E. +4 μC

Kōrero

E mōhiotia ana:

Utu 1 (q₁) = 10 μC = 10 x 10^-6 C

Utu 2 (q₂) = 20 μC = 20 x 10^-6 C

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

Whakautu:

Ada dua gaya yang bekerja pada +q₂.

Gaya pertama adalah gaya tolak antara muatan +q₁ me te utu +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.

Ko te whakautu tika ko 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

Kōrero

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.

Ko te whakautu tika ko 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

Kōrero

E mōhiotia ana :

Te tawhiti i waenganui i te q₁ me te q₂ =x

Te tawhiti i waenganui i te q₂ me te q₃ = 2/3 x

I pātaihia : F₂ : F₁ = …. ?

Whakautu :

Te tauira ture a Coulomb:

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

Perbandingan besar gaya Coulomb

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

Ko te whakautu tika ko 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)

A. 7,5 N ki te taha q₁

B. 7,5 N ki te taha q₂

C. 15 N ki te taha q₁

D. 22,5 N ki te taha q₁

E. 22,5 N ki te taha q₂

Kōrero

E mōhiotia ana:

Utu 1 (q₁) = 30 μC = 30 x 10^-6 C

Utu 2 (q₂) = 60 μC = 60 x 10^-6 C

Muatan 3 (q) = 5 μC = 5 x 10^-6 C

Te tawhiti i waenganui i te q₁ dan q = d

Te tawhiti i waenganui i te q₂ dan q = 2d

d = 30 cm = 0,3 meter

d² = (0,3)² = 0,09

Te pūmau o Coulomb (k) = 9 x 10⁹ N m² C^-2

I pātaihia: Besar dan arah gaya listrik yang bekerja pada muatan listrik

Whakautu:

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 me F₂.

Te kaha hua:

ΣF = 15 – 7,5 = 7,5

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

Ko te whakautu tika ko B.

Papa Hiko

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, pai

B. 5,0 C, kino

C. 3,0 C, pai

D. 2,5 C, kino

E. 2,5 C, pai

Kōrero

E mōhiotia ana:

Gaya listrik (F) = 0,05 N

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

I pātaihia: Besar dan jenis muatan yang menimbulkan medan

Whakautu:

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 Coulombs

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

Ko te whakautu tika ko 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 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

Kōrero

E mōhiotia ana:

Te tawhiti i waenganui i ngā utu A me B (r_AB) = 4 mita

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

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

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

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

Konstanta (k) = 9 × 10⁹ N m² C^-2

I pātaihia: kuat medan listrik di titik C

Whakautu:

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 me E_B searah sehingga dijumlahkan.

E = E_A Ā,_B

E = (27 x 10⁵) + (6 x 10⁵)

E = 33 x 10⁵ N / C

Ko te ahunga o te papa hiko e anga ana ki te utunga A, ā, e matara atu ana i te utunga B (ki te taha mauī).

Ko te whakautu tika ko 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

Kōrero

E mōhiotia ana:

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

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

Te whakaterenga nā te kaha ā-papa (g) = 10 m/s²

I pātaihia: Kuat medan listrik yang menahan debu

Whakautu:

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 = mg = (1 x 10^-6 kg)(10 m/s²) = 10 x 10^-6 kg m/s² = 10x10^-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

Ko te whakautu tika ko C.

10. Dua buah muatan masing-masing q₁ = 32 μC me 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 henemita

B. 30 henemita

C. 40 henimita

D. 50 henimita

E. 60 henimita

Kōrero

E mōhiotia ana:

Muatan 1 (Q₁) = 32 µC

Muatan 2 (Q₂) = -214 μC

Jarak titik p dari q₁ = x + 10 henemita

Jarak titik p dari q₂ = 10cm

I pātaihia: x

Whakautu:

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.

Whakamahia te tātai ABC:

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

Kōrero

E mōhiotia ana:

Gaya listrik (F) = 0,05 Newton

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

I pātaihia: besar medan listrik di titik P

Whakautu:

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

Ko te whakautu tika ko E.

Te Ture a 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 Utu N ki C
B. 09 x 10¹ N hei utu i a A
C. 18 x 10¹ Utu N ki C
D. 18 x 10¹ N hei utu i a A
E. 36 x 10¹ Utu N ki C

Kōrero
E mōhiotia ana :
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 = 2x10^-5 Coulomb
r_AB = 0,1 mita = 10^-1 mita
r_BC = 0,1 mita = 10^-1 mita
k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
I pātaihia Te kaha Coulomb e pāngia ana e te utu B
Whakautu :

Terdapat dua gaya Coulomb atau gaya listrik yang bekerja pada muatan B, yakni gaya Coulomb antara muatan A dan B (F_AB) me te kaha Coulomb i waenganui i ngā utu B me C (F_BCKo te kaha Coulomb e pāngia ana e te utu B ko te hua o F_AB me F_BC.

Te kaha Coulomb i waenganui i ngā utu A me B:
He tohu pai tō te utunga A, ā, he tohu pai tō te utunga B, nō reira ko F_AB ki te utu C.

Te kaha Coulomb i waenganui i ngā utu B me C:
He pai te utu B, ā, he pai te utu C, nō reira ko F_BC ki te utu A.

Te kaha Coulomb e pāngia ana e te utu B:
F_B =F_BC - F_AB = 180 – 90 = 90 N
Te rahi o te kaha Coulomb e pāngia ana e te utunga B (F_B) he 90 Newton. Ko te ahunga o F_B rite tonu ki te ahunga F_BC arā, e anga ana ki te utu A.
Ko te whakautu tika ko 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 ki te taha maui
B. 2,5 k Q² r^-2 ki te taha matau
C. 2 k Q² r^-2 ki te taha maui
D. 2 k Q² r^-2 ki te taha matau
E. 1 k Q² r^-2 ki te taha maui

Kōrero
E mōhiotia ana :
Utu A (q_A) = +Q
Utu B (q_B) = -2Q
Utu C (q_C) = -Q
Te tawhiti i waenganui i ngā utu A me B (r_AB) = r
Te tawhiti i waenganui i ngā utu B me C (r_BC) = 2r
k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
I pātaihia : te rahi me te ahunga o te kaha Coulomb i runga i te utu B
Whakautu :
Te kaha Coulomb i waenganui i te utu A me te utu B:
He pai te utu A, ā, he kino te utu B, nō reira ko te ahunga ko F_AB ki te utu A
  
Te kaha Coulomb i waenganui i te utu B me te utu C:
He kino te utu B, ā, he kino te utu C, nō reira ko te ahunga o F_BC ki te utu A

Ko te kaha hua e pā ana ki te utu 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
Ko te ahunga o te kaha Coulomb e anga ana ki te utunga A, ki maui rānei.
Ko te whakautu tika ko A.

Papa Hiko
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. kei waenganui tonu o Q₁ me te Q₂
B. 6 cm ki te taha matau o Q₂
C. 6 cm ki te taha maui o Q₁
D. 2 cm ki te taha matau o Q₂
E. 2 cm ki te taha maui o Q₁
Kōrero
Hei tatau i te kaha o te papa hiko i te pūwāhi P, me kī he utu whakamātautau pai kei te pūwāhi P. Q₁ pai me te Q₂ tōraro, nō reira me noho te pūwāhi P ki te taha matau o Q₂ ki te taha maui rānei o Q₁. Mena kei te taha maui o Q te pūwāhi P₁; te papa hiko i hangaia i te pūwāhi Q₁ kei te pūwāhi P kei te taha mauī te ahunga (kei tawhiti atu i a Q₁) me te mara hiko i hangaia e Q₂ kei te pūwāhi P te ahunga kei te taha matau (ki Q)₁Nā te mea he rerekē te ahunga o te mara hiko, ka whakakorea e ngā mea e rua tetahi i tetahi kia kore ai te kaha o te mara hiko i te pūwāhi P.
E mōhiotia ana :
Q₁ = +9 μC = +9 x 10^-6 C
Q₂ = -4 μC = -4 x 10^-6 C
k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Ko te tawhiti i waenganui i te utu 1 me te utu 2 = 3 cm
Te tawhiti i waenganui i a Q₁ me te pūwāhi P (r_1P) = a
Te tawhiti i waenganui i a Q₂ me te pūwāhi P (r_2P) = 3 + a
I pātaihia : Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?
Whakautu :
Kei te taha maui o Q te Pūwāhi P₁.
Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q₁ i te pūwāhi P :
Muatan uji positif dan Q₁ positif sehingga arah medan listrik ke kiri.
Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q₂ i te pūwāhi P :
Muatan uji positif dan Q₂ negatif sehingga arah medan listrik ke kanan.
Te hua o te mara hiko i te pūwāhi A :
E₁ me E₂ te taha whakamuri.
E₁ - E₂ = 0
E₁ =E₂
Whakamahia te tātai ABC hei whakatau i te uara o te a.
a = -1,25, b = -13,5, c = -20,25
Tidak mungkin a negatif.
Te tawhiti i waenganui i a Q₂ me te pūwāhi P (r_2P) = 3 + a = 3 – 1,8 = 1,2 henemita.
Titik P berada pada jarak 1,2 cm di sebelah kanan Q₂.

15. Perhatikan gambar berikut! Muatan q₃ whakatakotoria ki te tawhiti o te 5 cm mai i te q₂, kātahi ka te kaha o te papa hiko i te utunga q₃ ko… (1 µC = 10^-6 C)

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

Kōrero

Utu q₃ whakatakotoria ki te tawhiti o te 5 cm mai i te q₂, ko te tikanga kāore i te taha maui o q₂ engari i te taha matau q₂. Ki te mea kei te taha maui q₂ kātahi ka kore te hua o te mara hiko. Nā te mea ko te tawhiti i waenga i ngā utu q₃ me te utu q₁ me te q₂ he 5 cm te roa, ā, ko te rahi o te utu he q₁ he ōrite ki te utu q₂.

Nā te mea ko te utu q₃ te ahunga pai, kātahi ka mara hiko i te utu q₃ ki te utu kino q₂ (E₂) ā, kei tawhiti atu i te utu pai q₁ (E₁Ko te hua o te mara hiko ko te tapeke o ngā kaha o te mara hiko E₁ me E₂.

E mōhiotia ana :
Utu q₁ = 5 µC = 5 x 10^-6 Coulomb
Utu q₂ = 5 µC = -5 x 10^-6 Coulomb
Te tawhiti i waenga i ngā utu q₁ me te utu q₃ (r₁) = 15 henimita = 0,15 m = 15 x 10^-2 mita
Te tawhiti i waenga i ngā utu q₂ me te utu q₃ (r₂) = 5 henimita = 0,05 m = 5 x 10^-2 mita
k = 9 x 10⁹ N m² C^-2
I pātaihia : Kuat medan listrik i te utu q₃
Whakautu :

Te kaha o te mara hiko 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 = 0,2x10⁷ N / C
Te kaha o te mara hiko 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 = 1,8x10⁷ N / C
Te kaha o te mara hiko e puta mai ana
Te kaha o te mara hiko i te utu q₃ ko:
E = E₂ - E₁ = (1,8 x 10⁷)– (0,2 x 10⁷) = 1,6 x 10⁷ N / C
Kei te taha mauī, kei te taha E rānei te ahunga o te papa hiko₂.
Ko te whakautu tika ko C.

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

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

Kōrero

E mōhiotia ana :
Utu q_A = +2,5 C
Utu q_B = -2 C
Te tawhiti i waenga i ngā utu q_A me te pūwāhi P (r_A) = 5 mita
Te tawhiti i waenga i ngā utu q_B me te pūwāhi P (r_B) = 2 mita
k = 9 x 10⁹ N m² C^-2
I pātaihia Te kaha o te papa hiko i te pūwāhi P
Whakautu :
Te kaha o te mara hiko 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 = 0,9x10⁹ N / C
Te kaha o te mara hiko B
E_B = kq_B /r_B²
E_B = (9 x 10⁹)(2) / (2)²
E_B = (18 x 10⁹) / 4
E_B = 4,5x10⁹ N / C
Te kaha o te mara hiko e puta mai ana
Ko te kaha o te mara hiko i puta mai i te pūwāhi P ko:
E = E_B - E_A = (4,5 – 0,9) x 10⁹ = 3,6x10⁹ N / C
Kei te taha mauī, kei te taha E rānei te ahunga o te papa hiko_B.
Ko te whakautu tika ko C.

17. Dua muatan listrik masing-masing bermuatan Q₁ = -40 µC me te Q₂ = Kei te tūranga e whakaaturia ana i te pikitia te +5 µC (k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2 ā, 1 µC = 10^-6 C), ko te kaha o te papa hiko i te pūwāhi P ko…
A. 2,25 x 10⁶ NC^-1
B. 2,45 x 10⁶ NC^-1
C. 5,25 x 10⁶ NC^-1
D. 6,75 x 10⁶ NC^-1
E. 9,00 x 10⁶ NC^-1
Kōrero

E mōhiotia ana :
Utu q₁ = -40 µC = -40 x 10^-6 C
Utu q₂ = +5 µC = +5 x 10^-6 C
Te tawhiti i waenga i ngā utu q₁ me te pūwāhi P (r₁) = 40 henimita = 0,4 m = 4 x 10^-1 m
Te tawhiti i waenga i ngā utu q₂ me te pūwāhi P (r₂) = 10 henimita = 0,1 = 1 x 10^-1 m
k = 9 x 10⁹ N m² C^-2
I pātaihia Te kaha o te papa hiko i te pūwāhi P
Whakautu :
Te kaha o te mara hiko 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 = 22,5x10⁵ N / C
Te kaha o te mara hiko 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 = 45x10⁵ N / C
Te kaha o te mara hiko e puta mai ana
Ko te kaha o te mara hiko i puta mai i te pūwāhi P ko:
E = E₂ - E₁ = (45 – 22,5) x 10⁵ = 22,5x10⁵ N / C
E = 2,25 x 10⁶ N / C
Kei te taha matau, kei te taha rānei o E te ahunga o te mara hiko₂.
Ko te whakautu tika ko 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, kātahi ko te kaha kukume e pā ana ki ngā utu e rua ko...

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

Kōrero
E mōhiotia ana :
Ko te utu hiko i A (q_A) = 8 µC = 8 x 10^-6 Coulomb
Ko te kaha hiko i waenganui i ngā utu e rua (F) = 45 Newton
Ko te tawhiti i waenganui i ngā utu e rua (r_AB) = 4 henimita = 0,04 mita = 4 x 10^-2 mita
Pūmau (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2
I pātaihia : Te kaha hiko antara kedua muatan jika muatan A digeser ke kanan sejauh 1 cm atau 0,01 meter
Whakautu :

Tuatahi, tatauhia te utu hiko i B, kātahi ka tatau i te kaha hiko i waenganui i ngā utu hiko e rua, mēnā ka nekehia te utu hiko i A ki te taha matau mā te 1 cm.
Utu hiko i B :
Te tātai ture a Coulomb :
F = k (q_A)(q_B) / r²
F r² = k (q_A)(q_B)
q_B = F r² /k (q_A)
Utu hiko i 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 = 10x10^-7 Coulomb
Te kaha hiko i waenganui i ngā utu hiko A me B :
Ki te nekehia te utu i A ki te taha matau mā te 1 cm, ka noho te tawhiti i waenganui i ngā utu e rua hei 3 cm = 0,03 mita = 3 x 10^-2 mita
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
Ko te whakautu tika ko 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 me k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2), kātahi ko te kaha hiko e puta ana ko...

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

Kōrero
E mōhiotia ana :
Te tawhiti i waenganui i ngā utu P me Q (r_PQ) = 10 henimita = 0,1 m = 1 x 10^-1 m
Ko te kaha hiko i waenganui i ngā utu P me Q (F) = 8 N
Utu hiko Q (q_Q) = 40 µC = 40 x 10^-6 C
Pūmau (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2
I pātaihia Ko te kaha hiko i waenganui i ngā utu P me Q mēnā ka nekehia te utu Q kia 5 cm te anga atu ki te utu P
Whakautu :
Tuatahi, tatauhia te utu hiko P, kātahi ka tatauhia te kaha hiko i waenganui i ngā utu hiko e rua, mēnā ka nekehia te utu hiko Q kia 5 cm te anga atu ki te utu P.
Utu hiko P :
q_P = F r² /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
Te kaha hiko i waenganui i ngā utu hiko P me Q :
Ki te nekehia te utu i Q ki te taha mauī mā te 5 cm, ka noho te tawhiti i waenganui i ngā utu e rua hei 5 cm = 0,05 mita = 5 x 10^-2 mita
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
Ko te whakautu tika ko C.

20. Perhatikan gambar muatan listrik berikut. Gaya listrik yang dialami muatan q_B ko 8 N (1 µC = 10^-6 C) me (k = 9.10⁹ Nm².C^-2). Mēnā ko te utu q_B nekehia ki te 4 cm mai i A, kātahi ko te kaha hiko e pāngia ana ko q_B inaianei ko…
A. 2 N
B. 4 N
C. 6 N
D. 8 N
E. 10 N
Kōrero
E mōhiotia ana :
Te tawhiti i waenganui i ngā utu A me B (r_AB) = 2 henimita = 0,02 m = 2 x 10^-2 m
Ko te kaha hiko i waenganui i ngā utu A me B (F) = 8 N
Utu hiko A (q)_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 C
Pūmau (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2
I pātaihia Ko te kaha hiko i waenganui i ngā utu A me B mēnā he 4 cm te tawhiti i waenganui i ngā utu e rua
Whakautu :
Tuatahi, tatauhia te utu hiko B, kātahi ka tatauhia te kaha hiko i waenganui i ngā utu hiko e rua mēnā ko te tawhiti i waenganui i ngā utu hiko e rua he 4 cm = 0,04 mita = 4 x 10^-2 mita.
Utu hiko B :
q_B = F r² /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
Te kaha hiko i waenganui i ngā utu A me 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
Ko te whakautu tika ko A.

Pūtake pātai:

Ngā Pātai Ahupūngao Whakamātautau ā-Motu mō te Kura Tuarua/Kura Tuarua Mahi-ā-ringa