Contoh soalan elektrik statik

20 Contoh soalan elektrik statik

Daya Elektrik

1. Titik A terletak di medan elektrikKekuatan medan elektrik pada titik A = 0,5 NC^-1Jika suatu objek dengan cas elektrik 0,25 C diletakkan pada titik A, maka kerja akan dilakukan pada objek tersebut. gaya Coulomb sebesar…

A. 0,125 U

B. 0,25 U

C. 0,35 U

D. 0,40 U

E. 0,70 U

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Kekuatan medan elektrik pada titik A = 0,5 NC^-1

Cas elektrik pada titik A = 0,25 C

Ditanya: Daya Coulomb yang bertindak ke atas objek bercas elektrik

Jawapan:

Formula yang menyatakan hubungan antara daya elektrik (F), medan elektrik (E) dan cas elektrik (q) ialah:

F = qE

F = (0,25 C)(0,5 NC)^-1)

F = 0,125N

Jawapan yang betul ialah A.

2. Dua cas 5 C dan 4 C berjarak 3 m antara satu sama lain. Jika k = 9 × 10⁹ Nm² C^-2 , maka magnitud daya Coulomb yang dialami oleh kedua-dua cas tersebut ialah...

A. 2 × 10⁹ N

B. 60 × 10⁹ N

C. 2 × 10¹⁰ N

D. 6 × 10¹⁰ N

E. 20 × 10¹⁰ N

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Cas 1 (q₁) = 5 C

Cas 2 (q₂) = 4 C

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

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

Ditanya: Magnitud daya Coulomb (F)

Jawapan:

Jawapan yang betul ialah C.

3. Cas elektrik +q₁ = 10 µC; +q₂ = 20 μC; dan q₃ dipisahkan seperti dalam imej di bawah. Supaya daya Coulomb yang bertindak ke atas cas q₂ = sifar; maka cas q₃ ialah…

A. +2,5 µC

B. –2,5 μC

C. +25 μC

D. –25 μC

E. +4 μC

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Cas 1 (q₁) = 10 µC = 10 x 10^-6 C

Cas 2 (q₂) = 20 µC = 20 x 10^-6 C

Ditanya: Berapakah caj q?₃ supaya daya Coulomb yang bertindak ke atas cas q₂ sama dengan sifar (F₂ = 0).

Jawapan:

Terdapat dua daya yang bertindak pada +q₂.

Daya pertama ialah daya tolakan antara cas +q₁ dan cas +q₂ iaitu F₁₂ yang berada di sebelah kanan.

Supaya daya elektrik yang terhasil bertindak ke atas q₂ sama dengan sifar maka q₃ mesti bercas negatifJadi daya kedua ialah tarikan antara cas +q₂ dan -q₃ iaitu F₂₃ yang berada di sebelah kiri. Kedua-dua daya ini bertindak ke atas q₂, mempunyai magnitud yang sama tetapi arah yang bertentangan.

Daya paduan pada +q₂ sama dengan sifar.

Jawapan yang betul ialah B.

4. Titik A dan B mempunyai cas elektrik masing-masing sebanyak −10 μC dan +40 μC. Pada mulanya, kedua-dua cas diletakkan pada jarak 0,5 meter supaya daya Coulomb F Newton timbul. Jika jarak antara A dan B diubah kepada 1,5 meter, maka daya Coulomb yang timbul ialah...

A. ¹/₉ F

B. ¹/₃ F

C. ³/₂ F

D. 3 F

E. 9 F

Perbincangan

Bandingkan perbincangan soalan nombor 9.

Jarak antara A dan B diubah kepada 1,5 meter atau 3 kali ganda jarak asal.

Daya berkadar songsang dengan kuasa dua jarak:

Daya Coulomb yang timbul ialah 1/9 F.

Jawapan yang betul ialah A.

5. Satu sistem dengan 3 cas bebas yang sama saiz diletakkan supaya ia seimbang seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Jika Q₃ beralih 1/3 x lebih dekat kepada Q₂, maka nisbah magnitud daya Coulomb F₂ : F₁ menjadi….

A.1 : 3

B.2 : 3

C.3 : 4

D.9 : 1

E.9 : 4

Perbincangan

Dikenali :

Jarak antara q₁ dan q₂ =x

Jarak antara q₂ dan q₃ = 2/3 x

Ditanya : F₂ : F₁ = …. ?

Jawab :

Formula hukum Coulomb:

Penerangan: k = pemalar, q₁ = cas 1, q₂ = cas 2, r = jarak antara cas 1 dan cas 2

Perbandingan magnitud daya Coulomb

q₁, q₂ dan q₃ sama saiz jadi ia dihapuskan daripada persamaan. k dan x² juga sama saiz dan berada di sebelah kiri dan kanan jadi ia dihapuskan daripada persamaan.

Jawapan yang betul ialah E.

6. Lihat gambar di bawah. Tiga cas elektrik q₁, q, dan q₂ berada dalam garis lurus. Jika q = 5,0 μC dan d = 30 cm, maka magnitud dan arah daya elektrik yang bertindak ke atas cas q ialah… (k = 9 x 10⁹ Tidak m² C^-2)

A. 7,5 U ke arah q₁

B. 7,5 U ke arah q₂

C. 15 U ke arah q₁

D. 22,5 U ke arah q₁

E. 22,5 U ke arah q₂

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Cas 1 (q₁) = 30 µC = 30 x 10^-6 C

Cas 2 (q₂) = 60 µC = 60 x 10^-6 C

Cas 3 (q) = 5 μC = 5 x 10^-6 C

Jarak antara q₁ dan q = d

Jarak antara q₂ dan q = 2d

d = 30 cm = 0,3 meter

d² = (0,3)² = 0,09

Pemalar Coulomb (k) = 9 x 10⁹ Tidak m² C^-2

Ditanya: Magnitud dan arah daya elektrik yang bertindak ke atas cas elektrik

Jawapan:

Terdapat dua daya yang bertindak ke atas q, iaitu F₁ arahnya ke kanan (q dan q₁ bercas positif supaya F₁ jauhi q dan q₁) dan F₂ arahnya ke kiri (q dan q₂ bercas positif supaya F₂ jauhi q dan q₂). Mula-mula kira F₁ dan F₂.

Daya paduan:

ΣF = 15 – 7,5 = 7,5

Daya yang terhasil ialah 7,5 Newton. Arahnya sama dengan F₁ iaitu ke kanan menuju q₂.

Jawapan yang betul ialah B.

Medan Elektrik

7. Satu titik dengan cas q berada pada titik P dalam medan elektrik yang dijana oleh cas (+) supaya ia mengalami daya 0,05 N dalam arah menuju cas tersebut. Jika kekuatan medan pada titik P ialah 2 x 10 ^-2 NC ^-1, maka saiz dan jenis cas yang menyebabkan medan tersebut ialah...

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

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Daya elektrik (F) = 0,05 N

Kekuatan medan elektrik (E) = 2 x 10 ^-2 NC ^-1 = 0,02 NC ^-1

Ditanya: Saiz dan jenis cas yang mewujudkan medan

Jawapan:

Cas elektrik dikira menggunakan formula yang menyatakan hubungan antara daya elektrik (F), medan elektrik (E) dan cas elektrik (q):

F = qE

q = F / E = 0,05 N / 0,02 NC ^-1 = 2,5 Coulomb

Cas q mengalami daya elektrik dalam arah ke arah cas (+) yang menghasilkan medan elektrik, jadi cas q mempunyai tanda negatif.

Jawapan yang betul ialah D.

8. Jarak antara dua cas A dan B ialah 4 m. Titik C berada di antara dua cas dan 1 m dari A. Jika Q_A = –300 μC, Q_B = 600 μC. 1/4 π ε₀ = 9 × 10⁹ Tidak m² C^-2 , maka kekuatan medan elektrik pada titik C akibat pengaruh kedua-dua cas tersebut ialah...

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

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Jarak antara cas A dan B (r_AB) = 4 meter

Jarak antara titik C dan cas A (r_AC) = 1 meter

Jarak antara titik C dan cas B (r_BC) = 3 meter

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

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

Pemalar (k) = 9 × 10⁹ Tidak m² C^-2

Ditanya: kekuatan medan elektrik pada titik C

Jawapan:

Medan elektrik yang dihasilkan oleh cas A pada titik C:

Cas A adalah negatif jadi arah medan elektrik adalah ke arah cas A dan menjauhi cas B (ke kiri).

Medan elektrik yang dihasilkan oleh cas B pada titik C:

Cas B adalah positif jadi arah medan elektrik adalah menjauhi cas B dan menuju ke cas A (ke kiri).

Medan elektrik yang terhasil pada titik A:

E_A dan E_B dalam arah yang sama supaya ia dijumlahkan bersama.

E = E_A +E_B

E = (27 x 10⁵) + (6 x 10⁵)

E = 33 x 10⁵ N / C

Arah medan elektrik adalah ke arah cas A dan menjauhi cas B (ke kiri).

Jawapan yang betul ialah C.

9. Zarah debu seberat 1 miligram boleh terapung di udara kerana kehadiran medan elektrik yang menahannya di tempatnya. Jika cas zarah ialah 0,5 μC dan pecutan graviti Bumi ialah 10 m/s² , tentukan magnitud kekuatan medan elektrik yang boleh menahan habuk.

A. 5 Tidak Berkuasa

B. 10 N/C

C. 20 N/C

D. 25 N/C

E. 40 N/C

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Jisim habuk (m) = 1 miligram = 1 x 10^-6 kg

Cas habuk (q) = 0,5 μC = 0,5 x 10^-6 C

Pecutan akibat graviti (g) = 10 m/s²

Ditanya: Medan elektrik yang kuat yang menahan habuk

Jawapan:

Formula berat:

w = mg

Penerangan: w = berat habuk, m = jisim habuk, g = pecutan akibat graviti

Daya graviti yang bertindak ke atas habuk atau berat habuk dikira menggunakan formula berat:

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

Formula kekuatan medan elektrik:

E = F/q

Penerangan: E = kekuatan medan elektrik, F = daya elektrik, q = cas elektrik

Habuk terapung di udara, jadi daya paduan yang bertindak ke atas debu mestilah sifar. Graviti debu diarahkan ke bawah, jadi daya elektrik mesti diarahkan ke atas, dan magnitud graviti debu mestilah sama dengan magnitud daya elektrik, supaya daya paduan ke atas debu adalah sifar. Oleh itu, F dalam formula kekuatan medan elektrik boleh digantikan dengan w dalam formula 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

Jawapan yang betul ialah C.

10. Dua cas q setiap satu₁ = 32 μC dan q₂ = -214 μC dipisahkan oleh jarak x antara satu sama lain seperti yang ditunjukkan dalam rajah di atas. Jika pada titik p yang berjarak 10 cm dari q₂ Kekuatan medan elektrik yang terhasil ialah sifar. Jadi magnitud x ialah….

A. 20 cm

B. 30 cm

C. 40 cm

D. 50 cm

E. 60 cm

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Caj 1 (Q₁) = 32 µC

Caj 2 (Q₂) = -214 µC

Jarak titik p dari q₁ = x + 10 cm

Jarak titik p dari q₂ = 10 cm

Ditanya: x

Jawapan:

E₁ ialah medan elektrik yang dihasilkan oleh cas Q₁Arah medan elektrik adalah menjauhi Q₁ kerana Q₁ bercas positif. E₂ ialah medan elektrik yang dihasilkan oleh cas Q₂Arah medan elektrik adalah ke arah Q₂ kerana Q₂ bercas negatif.

Pada titik p yang berada 10 cm dari Q₂, kekuatan medan elektrik yang terhasil ialah sifar.

Gunakan formula ABC:

11. Satu titik dengan cas q berada pada titik P dalam medan elektrik yang dihasilkan oleh cas (+), jadi ia mengalami daya 0,05 N. Jika magnitud cas ialah +5 × l0^-6 Coulomb, maka magnitud medan elektrik pada titik P ialah…

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

Perbincangan

Adalah diketahui bahawa:

Daya elektrik (F) = 0,05 Newton

Cas elektrik (Q) = +5 × l0^-6 Coulomb = 0,000005

Ditanya: magnitud medan elektrik pada titik P

Jawapan:

Formula yang menyatakan hubungan antara medan elektrik, daya elektrik dan cas elektrik:

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

Jawapan yang betul ialah E.

Hukum Coulomb

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

A. 09 x 10¹ Caj N ke C
B. 09 x 10¹ N untuk mengecas A
C. 18 x 10¹ Caj N ke C
D. 18 x 10¹ N untuk mengecas A
E. 36 x 10¹ Caj N ke C

Perbincangan
Dikenali :
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 10⁹ Nm²C^-2
Ditanya Daya Coulomb yang dialami oleh cas B
Jawab :

Terdapat dua daya Coulomb atau daya elektrik yang bertindak pada cas B, iaitu daya Coulomb antara cas A dan B (F_AB) serta daya Coulomb antara cas B dan C (F_BCDaya Coulomb yang dialami oleh cas B ialah paduan bagi F_AB dan F_BC.

Daya Coulomb antara cas A dan B:
Cas A mempunyai tanda positif dan cas B mempunyai tanda positif jadi F_AB ke arah cas C.

Daya Coulomb antara cas B dan C:
Cas B adalah positif dan cas C adalah positif supaya F_BC 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 (F_B) ialah 90 Newton. Arah F_B sama seperti arah F_BC iaitu ke arah cas A.
Jawapan yang betul ialah B.

13. Magnitud dan arah daya Coulomb pada cas B ialah... (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 µC = 10^-6 C)

A. 2,5 k Q² r^-2 ke kiri
B. 2,5k 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

Perbincangan
Dikenali :
Cas A (q_A) = +Q
Cas B (q_B) = -2Q
Cas C (q_C) = -Q
Jarak antara cas A dan B (r_AB) = r
Jarak antara cas B dan C (r_BC) = 2r
k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Ditanya : magnitud dan arah daya Coulomb pada cas B
Jawab :
Daya Coulomb antara cas A dan cas B:
Cas A adalah positif dan cas B adalah negatif jadi arahnya ialah F_AB ke arah cas A
  
Daya Coulomb antara cas B dan cas C:
Cas B adalah negatif dan cas C adalah negatif jadi arah F ialah_BC ke arah cas A

Daya paduan yang bertindak pada cas B:
F = F_AB +F_BC  = 2k Q²/r² + 0,5 k Q²/r² = 2,5k Q²/r² = 2,5k Q² r^-2
Arah daya Coulomb adalah menuju cas A atau ke kiri.
Jawapan yang betul ialah A.

Medan Elektrik
14. Lihat gambar dua cas titik di bawah! Di manakah titik P terletak supaya kekuatan medan elektrik pada titik P bersamaan dengan sifar? (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 µC = 10^-6 C)
A. betul-betul di tengah-tengah Q₁ dan Q₂
B. 6 cm di sebelah kanan Q₂
C. 6 cm di sebelah kiri Q₁
D. 2 cm di sebelah kanan Q₂
E. 2 cm di sebelah kiri Q₁
Perbincangan
Untuk mengira kekuatan medan elektrik pada titik P, andaikan terdapat cas ujian positif pada titik P. Q₁ positif dan Q₂ negatif, oleh itu titik P mestilah di sebelah kanan Q₂ atau di sebelah kiri Q₁. Jika titik P berada di sebelah kiri Q₁; medan elektrik yang dihasilkan oleh titik Q₁ pada titik P arahnya ke kiri (menjauhi Q₁) dan medan elektrik yang dihasilkan Q₂ pada titik P arahnya ke kanan (ke arah Q)₁Oleh kerana arah medan elektrik adalah bertentangan, kedua-duanya saling membatalkan supaya kekuatan medan elektrik pada titik P adalah sifar.
Dikenali :
Q₁ = +9 µC = +9 x 10^-6 C
Q₂ = -4 µC = -4 x 10^-6 C
k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Jarak antara cas 1 dan cas 2 = 3 cm
Jarak antara Q₁ dan titik P (r_1P) = a
Jarak antara Q₂ dan titik P (r_2P) = 3 + satu
Ditanya Di manakah titik P terletak supaya kekuatan medan elektrik pada titik P bersamaan dengan sifar?
Jawab :
Titik P berada di sebelah kiri Q₁.
Medan elektrik yang dihasilkan oleh Q₁ pada titik P :
Caj ujian positif dan Q₁ positif supaya arah medan elektrik adalah ke kiri.
Medan elektrik yang dihasilkan oleh Q₂ pada titik P :
Caj ujian positif dan Q₂ negatif supaya arah medan elektrik adalah ke kanan.
Medan elektrik yang terhasil pada titik A :
E₁ dan E₂ arah yang bertentangan.
E₁ - E₂ = 0
E₁ = E₂
Gunakan formula ABC untuk menentukan nilai a.
a = -1,25, b = -13,5, c = -20,25
Ia tidak boleh menjadi negatif.
Jarak antara Q₂ dan titik P (r_2P) = 3 + a = 3 – 1,8 = 1,2 cm.
Titik P berada pada jarak 1,2 cm di sebelah kanan Q.₂.

15. Lihat gambar berikut! Cas q₃ diletakkan pada jarak 5 cm dari q₂, maka kekuatan medan elektrik pada cas q₃ ialah… (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

Perbincangan

Cas q₃ diletakkan pada jarak 5 cm dari q₂, bermaksud bukan di sebelah kiri q₂ tetapi di sebelah kanan q₂Jika di sebelah kiri q₂ maka medan elektrik yang terhasil adalah sifar. Ini kerana jarak antara cas q₃ dengan cas q₁ dan q₂ ialah 5 cm dan magnitud cas ialah q₁ sama dengan cas q₂.

Kerana cas q₃ positif kemudian arah medan elektrik pada cas q₃ ke arah cas negatif q₂ (E₂) dan menjauhi cas positif q₁ (E₁Medan elektrik yang terhasil ialah jumlah kekuatan medan elektrik E₁ dan E₂.

Dikenali :
Cas q₁ = 5 µC = 5 x 10^-6 Coulomb
Cas q₂ = 5 µC = -5 x 10^-6 Coulomb
Jarak antara cas q₁ dan cas q₃ (r₁) = 15 cm = 0,15 m = 15 x 10^-2 meter
Jarak antara cas q₂ dan cas q₃ (r₂) = 5 cm = 0,05 m = 5 x 10^-2 meter
k = 9 x 10⁹ Tidak m² C^-2
Ditanya : Kekuatan medan elektrik pada cas q₃
Jawab :

Kekuatan medan elektrik 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
Kekuatan medan elektrik 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
Kekuatan medan elektrik yang terhasil
Kekuatan medan elektrik yang terhasil pada cas q₃ adalah :
E = E₂ - E₁ = (1,8 x 10⁷)– (0,2 x 10⁷) = 1,6 x 10⁷ N / C
Arah medan elektrik adalah ke kiri atau dalam arah E₂.
Jawapan yang betul ialah C.

16. Dua cas elektrik dipisahkan seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Kekuatan medan pada titik P ialah… (k = 9 x 10⁹ Tidak 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

Perbincangan

Dikenali :
Cas q_A = +2,5°C
Cas q_B = -2 C
Jarak antara cas q_A dan titik P (r_A) = 5m
Jarak antara cas q_B dan titik P (r_B) = 2m
k = 9 x 10⁹ Tidak m² C^-2
Ditanya Kekuatan medan elektrik pada titik P
Jawab :
Kekuatan medan elektrik 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
Kekuatan medan elektrik 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
Kekuatan medan elektrik yang terhasil
Kekuatan medan elektrik yang terhasil pada titik P ialah:
E = E_B - E_A = (4,5 – 0,9) x 10⁹ = 3,6 x 10⁹ N / C
Arah medan elektrik adalah ke kiri atau dalam arah E_B.
Jawapan yang betul ialah C.

17. Dua cas elektrik setiap satu mempunyai cas Q.₁ = -40 µC dan Q₂ = +5 µC terletak pada kedudukan seperti yang ditunjukkan dalam rajah (k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2 dan 1 µC = 10^-6 C), kekuatan medan elektrik pada titik P ialah…
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
Perbincangan

Dikenali :
Cas q₁ = -40 µC = -40 x 10^-6 C
Cas q₂ = +5 µC = +5 x 10^-6 C
Jarak antara cas q₁ dan titik P (r₁) = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10^-1 m
Jarak antara cas q₂ dan titik P (r₂) = 10 cm = 0,1 = 1 x 10^-1 m
k = 9 x 10⁹ Tidak m² C^-2
Ditanya Kekuatan medan elektrik pada titik P
Jawab :
Kekuatan medan elektrik 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
Kekuatan medan elektrik 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
Kekuatan medan elektrik yang terhasil
Kekuatan medan elektrik yang terhasil pada titik P ialah:
E = E₂ - E₁ = (45 – 22,5) x 10⁵ = 22,5 x 10⁵ N / C
E = 2,25 x 10⁶ N / C
Arah medan elektrik adalah ke kanan atau dalam arah E₂.
Jawapan yang betul ialah A.

18. 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 = 9.10⁹ Nm².C^-2, maka daya tarikan yang bertindak pada kedua-dua cas tersebut ialah...

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

Perbincangan
Dikenali :
Cas elektrik pada A (q_A) = 8 µC = 8 x 10^-6 Coulomb
Daya elektrik antara dua cas (F) = 45 Newton
Jarak antara kedua-dua cas (r_AB) = 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10^-2 meter
Pemalar (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2
Ditanya : Daya elektrik antara dua cas jika cas A dialihkan ke kanan sebanyak 1 cm atau 0,01 meter
Jawab :

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 (q_A)(q_B) / r²
F r² = k (q_A)(q_B)
q_B = F r² / k (q_A)
Cas elektrik di B :
q_B = (45)(4 x 10^-2)² / (9x10⁹)(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
Daya elektrik antara cas elektrik A dan B :
Jika cas di A dialihkan ke kanan sebanyak 1 cm, jarak antara kedua-dua cas menjadi 3 cm = 0,03 meter = 3 x 10^-2 meter
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
Jawapan yang betul ialah C.

19. 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 10⁹ 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
Dikenali :
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 10⁹ Nm².C^-2
Ditanya Daya elektrik antara cas P dan Q jika cas Q dialihkan 5 cm ke arah cas P
Jawab :
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 :
q_P = F r² / k (q_Q)
q_P = (8)(1 x 10^-1)² / (9x10⁹)(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
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 (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
Jawapan yang betul ialah C.

20. Lihat imej cas elektrik berikut. Daya elektrik yang dialami oleh cas q ialah_B ialah 8 N (1 µC = 10^-6 C) dan (k = 9.10⁹ Nm².C^-2). Jika cas q_B beralih kepada 4 cm dari A, maka daya elektrik yang dialami ialah q_B sekarang ialah…
A. 2 U
B. 4 U
C. 6 U
D. 8 U
E. 10 U
Perbincangan
Dikenali :
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 10⁹ Nm².C^-2
Ditanya Daya elektrik antara cas A dan B jika jarak antara kedua-dua cas ialah 4 cm
Jawab :
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 :
q_B = F r² / k (q_A)
q_B = (8)(2 x 10^-2)² / (9x10⁹)(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
Daya elektrik antara cas A dan 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
Jawapan yang betul ialah A.

Sumber soalan:

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