Soalan Contoh Daya Coulomb

9 Contoh Soalan Daya Coulomb

1. Tiga beban disusun seperti dalam gambar di bawah. Daya Coulomb yang dialami oleh cas B ialah …. (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 µC = 10^-6 C)

A. 09 x 10 ¹ N untuk mengecas C

B. 09 x 10 ¹ N untuk mengecas A

C. 18 x 10 ¹ N untuk mengecas C

D. 18 x 10 ¹ N untuk mengecas A

E. 36 x 10 ¹ N untuk mengecas C

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa :

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 meter = 10 ^-1 meter

r _BC = 0,1 meter = 10 ^-1 meter

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

Ditanya : Daya Coulomb yang dialami oleh cas B

Jawapan :

Terdapat dua daya Coulomb atau daya elektrik yang bertindak pada cas B, iaitu daya Coulomb antara cas A dan B (F _AB ) dan daya Coulomb antara cas B dan C (F _BC ). Daya Coulomb yang dialami oleh cas B ialah paduan bagi F _AB dan F _BC.

Daya Coulomb antara cas A dan B:

Cas A adalah positif dan cas B adalah positif supaya F _AB menuju ke arah cas C.

Daya Coulomb antara cas B dan C:

Cas B adalah positif dan cas C adalah positif supaya F _BC menuju ke arah cas A.

Daya Coulomb yang dialami oleh cas B:

F _B = F _BC – F _AB = 180-90 = 90 N

Magnitud daya Coulomb yang dialami oleh cas B (F₂B₃ ₎ ialah 90 Newton. Arah F₂B₃ _adalah sama dengan arah F₂BC _, iaitu menuju cas A.

Jawapan yang betul ialah B.

2. Magnitud dan arah daya Coulomb pada cas B ialah... ( k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻² , 1 μC = 10 ⁻⁶ C)

A. 2,5 k Q ² r ^-2 ke kiri

B. 2,5 k Q ² r ^-2 ke kanan

C. 2 k Q ² r ^-2 ke kiri

D. 2 k Q ² r ^-2 ke kanan

E. 1 k Q ² r ^-2 ke kiri

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa :

Cas A (q _A ) = +Q

Cas B (qB ₎ = -2Q

Cas C (qC ₎ = -Q

Jarak antara cas A dan B (r _AB ) = r

Jarak antara cas B dan C (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

Ditanya : magnitud dan arah daya Coulomb pada cas B

Jawapan :

Daya Coulomb antara cas A dan cas B:

Cas A adalah positif dan cas B adalah negatif supaya arah F _AB adalah ke arah cas A

Daya Coulomb antara cas B dan cas C:

Cas B adalah negatif dan cas C adalah negatif jadi arah F _BC adalah menuju ke cas A

Daya paduan yang bertindak pada cas B:

F = F _AB + F _BC = 2 k Q ² /r ² + 0,5 k Q 2 /r 2 = 2,5 k Q ² /r ² = 2,5 k Q ² /r ² = 2.5 k Q ² r ^-2

Arah daya Coulomb adalah menuju cas A atau ke kiri.

Jawapan yang betul ialah A.

3. Dua cas elektrik diletakkan secara berasingan seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Cas di A ialah 8 µC dan daya tarikan yang bertindak pada kedua-dua cas ialah 45 N. Jika cas A dialihkan ke kanan sebanyak 1 cm dan k = 9.10 ⁹ Nm ² .C ^-2 , maka daya tarikan yang bertindak pada kedua-dua cas ialah…

A. 45 U

B. 60 U

C. 80 U

D. 90 U

E. 120 U

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa :

Cas elektrik pada A (q _A ) = 8 µC = 8 x 10 ^-6 Coulomb

Daya elektrik antara dua cas (F) = 45 Newton

Jarak antara dua cas (r _AB ) = 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10 ^-2 meter

Pemalar (k) = 9 x 10 ⁹ Nm ² .C ^-2

Soalan : Daya elektrik antara dua cas jika cas A dialihkan ke kanan sebanyak 1 cm atau 0,01 meter

Jawapan :

Mula-mula kira cas elektrik di B, kemudian kira daya elektrik antara dua cas elektrik, jika cas elektrik di A dialihkan ke kanan sebanyak 1 cm.

Cas elektrik di B :

Formula Hukum Coulomb :

F = k (qA ₎ (qB ₎ / ^r2

Fr ² = k (q _A )(q _B )

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

Cas elektrik di B :

q _B = (45)(4 x 10 ^-2 ) ² / (9 x 10 ⁹ )(8 x 10 ^-6 )

q _B = (45)(16 x 10 ^-4 ) / 72 x 10 ³

qB ₌ (720 x 10 ^-4 ) / (72 x 10 ³ )

q _B = 10 x 10 ^-7 Coulomb

Daya elektrik antara cas elektrik A dan B :

Jika cas di A dialihkan ke kanan sebanyak 1 cm, jarak antara kedua-dua cas tersebut menjadi 3 cm = 0,03 meter = 3 x 10 ^-2 meter

F = k (qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F = (9 x 10 ⁹ )(8 x 10 ^-6 )(10 x 10 ^-7 ) / (3 x 10 ^-2 ) ²

F = (9 x 10 ⁹ )(80 x 10 ^-13 ) / (9 x 10 ^-4 )

F = (1 x 10 ⁹ )(80 x 10 ^-13 ) / (1 x 10 ^-4 )

F = (80 x 10 ^-4 ) / (1 x 10 ^-4 )

F = 80 Newton

Jawapan yang betul ialah C.

4. Dua cas elektrik P dan Q yang berjarak 10 cm antara satu sama lain mengalami daya tarikan 8 N. Jika cas Q dialihkan 5 cm ke arah cas P (1 µC = 10 ^-6 C dan k = 9 x 10 ⁹ Nm² ^.C -2 ⁾ , maka daya elektrik yang berlaku ialah...

A. 8 U

B. 16 U

C. 32 U

D. 40 U

E. 56 U

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa :

Jarak antara cas P dan Q (r _PQ ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x 10 ^-1 m

Daya elektrik antara cas P dan Q (F) = 8 N

Cas elektrik Q (q _Q ) = 40 µC = 40 x 10 ^-6 C

Pemalar (k) = 9 x 10 ⁹ Nm ² .C ^-2

Soalan : Daya elektrik antara cas P dan Q jika cas Q dialihkan 5 cm ke arah cas P

Jawapan :

Mula-mula kira cas elektrik P, selepas itu kira daya elektrik antara dua cas elektrik, jika cas elektrik Q dialihkan 5 cm ke arah cas P.

Cas elektrik P :

qP = Fr² ^/ k _{( qQ} )

q _P = (8)(1 x 10 ^-1 ) ² / (9 x 10 ⁹ )(40 x 10 ^-6 )

qP ₌ (8)(1 x 10 ^-2 ) / 360 x 10 ³

qP ₌ (8 x 10 ^-2 ) / (36 x 10 ⁴ )

qP ₌ (1 x 10 ^-2 ) / (4,5 x 10 ⁴ )

q _P = (1/4,5) x 10 ^-6 Coulomb

Daya elektrik antara cas elektrik P dan Q :

Jika cas di Q dialihkan ke kiri sebanyak 5 cm, jarak antara kedua-dua cas menjadi 5 cm = 0,05 meter = 5 x 10 ^-2 meter

F = k (qP ₎ (qQ ₎ / ^r2

F = (9 x 10 ⁹ )( (1/4,5) x 10 ^-6 )(40 x 10 ^-6 ) / (5 x 10 ^-2 ) ²

F = (2 x 10 ³ )(40 x 10 ^-6 ) / (25 x 10 ^-4 )

F = (80 x 10 ^-3 ) / (25 x 10 ^-4 )

F = 3,2 x 10 ¹

F = 32 Newton

Jawapan yang betul ialah C.

5. Lihat imej cas elektrik berikut. Daya elektrik yang dialami oleh cas q _B ialah 8 N (1 µC = 10 ^-6 C) dan (k = 9.10 ⁹ Nm² .C ^{-2 )} . Jika cas q _B dialihkan kepada 4 cm dari A, maka daya elektrik yang dialami oleh q _B kini ialah…

A. 2 U

B. 4 U

C. 6 U

D. 8 U

E. 10 U

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa :

Jarak antara cas A dan B (r _AB ) = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10 ^-2 m

Daya elektrik antara cas A dan B (F) = 8 N

Cas elektrik A (q _A ) = 2 µC = 2 x 10 ^-6 C

Pemalar (k) = 9 x 10 ⁹ Nm ² .C ^-2

Soalan : Daya elektrik antara cas A dan B jika jarak antara kedua-dua cas ialah 4 cm

Jawapan :

Mula-mula kira cas elektrik B, selepas itu kira daya elektrik antara dua cas elektrik jika jarak antara dua cas elektrik ialah 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10 ^-2 meter.

Cas elektrik B :

qB = Fr² ^/ k _{( qA} )

q _B = (8)(2 x 10 ^-2 ) ² / (9 x 10 ⁹ )(2 x 10 ^-6 )

q _B = (8)(4 x 10 ^-4 ) / (18 x 10 ³ )

qB ₌ (32 x 10 ^-4 ) / (18 x 10 ³ )

qB = ₍ 32/18) x 10 ^-7

q _B = (16/9) x 10 ^-7 Coulomb

Daya elektrik antara cas A dan B :

F = k (qA ₎ (qB ₎ / ^r2

F = (9 x 10 ⁹ )(2 x 10 ^-6 )( (16/9) x 10 ^-7 ) / (4 x 10 ^-2 ) ²

F = (18 x 10 ³ )( (16/9) x 10 ^-7 ) / (16 x 10 ^-4 )

F = (2 x 10 ³ )(16 x 10 ^-7 ) / (16 x 10 ^-4 )

F = (2 x 10 ³ )(1 x 10 ^-7 ) / (1 x 10 ^-4 )

F = (2 x 10 ^-4 ) / (1 x 10 ^-4 )

F = 2 Newton

Jawapan yang betul ialah A.

6. Tiga cas elektrik diletakkan di titik bucu segitiga ABC dengan panjang sisi AB = BC = 20 cm dan magnitud cas yang sama (q = 2µC) seperti dalam gambar di sisi (k = 9.10 ⁹ Nm² ^.C -2 ^, 1 µ = 10 ^-6 ). Magnitud daya elektrik yang bertindak pada titik B ialah….

A. 0,9√3 N

B. 0,9√2 N

C. 0,9 U

D. 0,81 U

E. 0,4 U

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Cas pada titik A (q _A ) = 2 µC = 2 x 10 ^-6 Coulomb

Cas pada titik B (q _B ) = 2 µC = 2 x 10 ^-6 Coulomb

Cas pada titik C (q _C ) = 2 µC = 2 x 10 ^-6 Coulomb

Jarak B ke C (r _BC ) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10 ^-1 meter

Jarak B ke A (r _BA ) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10 ^-1 meter

^k = 9.10 ⁹ Nm2 .C ^-2

Soalan: Magnitud daya elektrik yang bertindak pada titik B

Jawapan:

Daya elektrik antara cas pada titik B dan C:

F _BC = k (q _B )(q _C ) / r _BC ²

F _BC = (9 x 10 ⁹ )(2 x 10 ^-6 )(2 x 10 ^-6 ) / (2 x 10 ^-1 ) ²

F _BC = (9 x 10 ⁹ )(4 x 10 ^-12 ) / (4 x 10 ^-2 )

F _BC = (36 x 10 ^-3 ) / (4 x 10 ^-2 )

F _BC = 9 x 10 ^-1

F _BC = 0,9 Newton

Cas elektrik pada titik B dan C adalah positif, oleh itu arah daya elektrik F _BC adalah ke kiri, menjauhi titik C.

Daya elektrik antara cas pada titik B dan A:

F _BA = k (q _B )(q _A ) / r _BA ²

F _BA = (9 x 10 ⁹ )(2 x 10 ^-6 )(2 x 10 ^-6 ) / (2 x 10 ^-1 ) ²

F _BA = (9 x 10 ⁹ )(4 x 10 ^-12 ) / (4 x 10 ^-2 )

F _BA = (36 x 10 ^-3 ) / (4 x 10 ^-2 )

F _BA = 9 x 10 ^-1

F _BA = 0,9 Newton

Cas elektrik pada titik B dan A adalah positif, oleh itu arah daya elektrik F _BA adalah ke bawah, menjauhi titik A.

Kedua-dua daya elektrik membentuk sudut tegak, oleh itu daya elektrik yang terhasil yang bertindak pada titik B dikira menggunakan formula Pythagoras.

Jawapan yang betul ialah B.

7. Lihat gambar berikut!

^Tiga cas _Q1 , Q2 _, dan Q3 _diletakkan di hujung segi tiga bersudut tepat ABC. Panjang AB = BC = 30 cm. Diberi k = 9.10 ⁹ Nm2.C ^-2 dan 1 µ = 10 ^-6 , maka daya Coulomb yang terhasil pada cas Q1 _ialah ….

A. 1 U

B. 5 U

C. 7 U

D. 10 U

E. 12 U

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Cas pada titik A (q _A ) = 3 µC = 3 x 10 ^-6 Coulomb

Cas pada titik B (q _B ) = -10 µC = -10 x 10 ^-6 Coulomb

Cas pada titik C (q _C ) = 4 µC = 4 x 10 ^-6 Coulomb

Jarak B ke C (r _BC ) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10 ^-1 meter

Jarak B ke A (r _BA ) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10 ^-1 meter

^k = 9.10 ⁹ Nm2 .C ^-2

Soalan: Daya Coulomb yang terhasil pada titik B

Jawapan:

Daya elektrik antara cas pada titik B dan C:

F _BC = k (q _B )(q _C ) / r _BC ²

F _BC = (9 x 10 ⁹ )(10 x 10 ^-6 )(4 x 10 ^-6 ) / (3 x 10 ^-1 ) ²

F _BC = (9 x 10 ⁹ )(40 x 10 ^-12 ) / (9 x 10 ^-2 )

F _BC = (360 x 10 ^-3 ) / (9 x 10 ^-2 )

F _BC = 40 x 10 ^-1

F _BC = 4 Newton

Cas elektrik di titik B adalah negatif dan cas elektrik pada titik C adalah positif, oleh itu arah daya elektrik F _BC adalah ke kanan menuju titik C.

Daya elektrik antara cas pada titik B dan A:

F _BA = k (q _B )(q _A ) / r _BA ²

F _BA = (9 x 10 ⁹ )(10 x 10 ^-6 )(3 x 10 ^-6 ) / (3 x 10 ^-1 ) ²

F _BA = (9 x 10 ⁹ )(30 x 10 ^-12 ) / (9 x 10 ^-2 )

F _BA = (270 x 10 ^-3 ) / (9 x 10 ^-2 )

F _BA = 30 x 10 ^-1

F _BA = 3 Newton

Cas elektrik di titik B adalah negatif dan cas elektrik di titik A adalah positif, oleh itu arah daya elektrik F _BA adalah ke atas menuju titik A.

Kedua-dua daya elektrik membentuk sudut tegak, oleh itu daya elektrik yang terhasil yang bertindak pada titik B dikira menggunakan formula Pythagoras.

Jawapan yang betul ialah B.

8. Tiga cas elektrik diletakkan di titik bucu segi tiga ABC dengan panjang sisi AB = BC = 20 cm dan saiz cas yang sama (q = 2µC) seperti dalam gambar di sisi (k = 9.10⁹ Nm².C^-2, 1 µ = 10^-6). Magnitud daya elektrik yang bekerja di titik B ialah….

1. 0,9√3 N
2. 0,9√2 N
3. 0,9 N
4. 0,81 N
5. 0,4 N

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:
Cas pada titik A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Cas pada titik B (q_B) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Cas pada titik C (q_C) = 2 µC = 2 x 10^-6 Coulomb
Jarak dari B ke C (r_BC) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10^-1 meter
Jarak dari B ke A (r_BA) = 20 cm = 0,2 meter = 2 x 10^-1 meter
k = 9.10⁹ Nm².C^-2
Ditanya: Magnitud daya elektrik yang bertindak pada titik B
Jawapan:

Daya elektrik antara cas pada titik B dan C:
F_BC = k (q_B)(q_C) / r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)
F_BC = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)
F_BC = 9 x 10^-1
F_BC = 0,9 Newton
Cas elektrik pada titik B dan C adalah positif, oleh itu arah daya elektrik F ialah_BC ke kiri, menjauhi titik C.

Daya elektrik antara cas pada titik B dan A:
F_BA = k (q_B)(q_A) / r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(2 x 10^-6)(2 x 10^-6) / (2 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(4 x 10^-12) / (4 x 10^-2)
F_BA = (36 x 10^-3) / (4 x 10^-2)
F_BA = 9 x 10^-1
F_BA = 0,9 Newton
Cas elektrik pada titik B dan A adalah positif, oleh itu arah daya elektrik F ialah_BA ke bawah, menjauhi titik A.

Kedua-dua daya elektrik membentuk sudut tegak, oleh itu daya elektrik yang terhasil yang bertindak pada titik B dikira menggunakan formula Pythagoras.
Jawapan yang betul ialah B.

9. Lihat gambar berikut!
Tiga cas Q₁,Q₂, dan Q₃ berada di hujung segi tiga tepat ABC. Panjang AB = BC = 30 cm. Diketahui bahawa k = 9.10⁹ Nm².C^-2 dan 1 µ = 10^-6 maka daya Coulomb yang terhasil pada cas Q₁ ialah….

1. 1 N
2. 5 N
3. 7 N
4. 10 N
5. 12 N

Perbincangan
Adalah diketahui bahawa:
Cas pada titik A (q_A) = 3 µC = 3 x 10^-6 Coulomb
Cas pada titik B (q_B) = -10 µC = -10 x 10^-6 Coulomb
Cas pada titik C (q_C) = 4 µC = 4 x 10^-6 Coulomb
Jarak dari B ke C (r_BC) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10^-1 meter
Jarak dari B ke A (r_BA) = 30 cm = 0,3 meter = 3 x 10^-1 meter
k = 9.10⁹ Nm².C^-2
Ditanya: Daya Coulomb yang terhasil pada titik B
Jawapan:
Daya elektrik antara cas pada titik B dan C:
F_BC = k (q_B)(q_C) / r_BC²
F_BC = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(4 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²
F_BC = (9 x 10⁹)(40 x 10^-12) / (9 x 10^-2)
F_BC = (360 x 10^-3) / (9 x 10^-2)
F_BC = 40 x 10^-1
F_BC = 4 Newton
Cas elektrik pada titik B adalah negatif dan cas elektrik pada titik C adalah positif, oleh itu arah daya elektrik F ialah_BC ke kanan menuju titik C.

Daya elektrik antara cas pada titik B dan A:
F_BA = k (q_B)(q_A) / r_BA²
F_BA = (9 x 10⁹)(10 x 10^-6)(3 x 10^-6) / (3 x 10^-1)²
F_BA = (9 x 10⁹)(30 x 10^-12) / (9 x 10^-2)
F_BA = (270 x 10^-3) / (9 x 10^-2)
F_BA = 30 x 10^-1
F_BA = 3 Newton
Cas elektrik di titik B adalah negatif dan cas elektrik di titik A adalah positif, oleh itu arah daya elektrik F ialah_BA ke atas menuju ke titik A.
 
Kedua-dua daya elektrik membentuk sudut tegak, oleh itu daya elektrik yang terhasil yang bertindak pada titik B dikira menggunakan formula Pythagoras.
Jawapan yang betul ialah B.

Sumber soalan:

Soalan Fizik Peperiksaan Kebangsaan untuk Sekolah Menengah Atas/Sekolah Menengah Vokasional