Eksempel på spørsmål om elektrisk felt

1. Titik A berada pada jarak 5 cm dari muatan +10 mikro Coulomb. Besar dan arah medan listrik pada titik A adalah… (k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2, 1 mikro-Coulomb = 10^-6 C)
Diskusjon
Det er kjent :

Spurt : Besar dan arah medan listrik pada titik A
Jawab :

Arah medan listrik di titik A :
Muatan listrik positif karenanya arah medan listrik menjauhi muatan listrik dan menjauhi titik A.

2. Jarak antara titik P dan muatan -20 mikro Coulomb adalah 10 cm. Tentukan kuat medan listrik dan arah medan listrik pada titik P.
Diskusjon
Det er kjent :

Spurt : Besar dan arah medan listrik pada titik P
Jawab :

Arah medan listrik di titik A :
Muatan listrik negatif karenanya arah medan listrik menuju muatan listrik dan menjauhi titik P.

3. Dua muatan listrik terpisah sejauh 40 cm. Kuat medan listrik dan arah medan listrik pada titik yang terletak di tengah-tengah kedua muatan adalah…

Diskusjon
Andaikan titik yang terletak di tengah-tengah kedua muatan adalah titik P.
Det er kjent :

Spurt : besar dan arah medan listrik pada titik yang terletak di tengah-tengah kedua muatan (titik P)
Jawab :
Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan A pada titik P :

Muatan A negatif sehingga arah medan listrik menuju muatan A (ke kiri).
Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan B pada titik P :

Muatan B positif sehingga arah medan listrik menjauhi muatan B (ke kiri).
Resulterende elektrisk felt ved punkt A :
E_A og E_B searah karenanya dijumlahkan.
E = E_A + E_B
E = (4,5 x 10⁵) + (9 x 10⁵)
E = 13,5 x 10⁵ N / C
Retningen på det elektriske feltet er mot ladning A og vekk fra ladning B (mot venstre).

4. Kuat medan listrik nol terletak pada titik yang berjarak…

Diskusjon
Muatan A positif dan muatan B positif sehingga kuat medan listrik nol terletak di tengah kedua muatan tersebut. Andaikan titik di mana kuat medan listriknya nol adalah titik P.
Det er kjent :

Spurt : kuat medan listrik nol terletak pada titik yang berjarak…
Jawab :
Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan A pada titik P :

Muatan A positif sehingga arah medan listrik yang ditimbulkan muatan A pada titik P adalah menjauhi muatan A (ke kanan).
Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan B pada titik P :

Muatan B positif sehingga arah medan listrik yang ditimbulkan muatan B pada titik P adalah menjauhi muatan B (ke kiri).
Resultan medan listrik pada titik P = 0 :
E_A og E_B motsatt retning.
E_A - E_B = 0
E_A = E_B

Bruk ABC-formelen til å bestemme verdien av a.

Kuat medan listrik nol terletak pada titik yang berjarak 8 cm dari muatan A atau 12 cm dari muatan B.

5. Jarak dua muatan A dan B adalah 3 meter. Titik O berada di antara kedua muatan berjarak 2 meter dari muatan B. q_A = –300 μC dan q_B = 600 μC. k = 9 × 10⁹ N m² C^-2. Kuat medan listrik di titik O pengaruh muatan q_A og q_B er…
A. 9 × 10⁵ N / C
B. 18 × 10⁵ N / C
C. 52 × 10⁵ N / C
D. 60 × 10⁵ N / C
Ø. 81 × 10⁵ N / C

Diskusjon:
Det er kjent :
q_A = –300 μC, q_B = 600 μC, k = k = 9 × 10⁹ N m² C^-2
Spurt :
Kuat medan listrik (E) di titik O ?
Jawab :
Kuat medan resultan :
E = E_A + E_B
E = (2700 x 10³ N/C) + (5400 x 10³ N/A)
E = 8100 x 10³ N / C
E = 81 x 10⁵ N / C
Det riktige svaret er E.

6. Dua buah muatan masing-masing q₁ = -20 μC dan q₂ = -40 μC. Bila pada titik P yang berjarak 20 cm dari q₂ resultan kuat medan listrik bernilai nol maka nilai x er…
A. 11 cm
B. 12 cm
Ca. 13 cm
D. 14 cm
Ø. 15 cm

Diskusjon:
Det er kjent :
q₁ = -20 μC, q₂ = -40 μC, r₂ = 0,2 m, r₁ =x
Spurt :
Jarak titik P dari q₁ (x) ?
Jawab :
Resultan kuat medan listrik bernilai nol pada titik P :
Det riktige svaret er D.

7. Titik A terletak di tengah-tengah dua buah muatan yang sama besar tetapi berlainan jenis yang terpisah sejauh a. Besar kuat medan listrik di titik A saat itu 36 NC^-1. Jika titik A tersebut digeser ¼ a mendekati salah satu muatan, maka besar kuat medan listrik titik A setelah digeser adalah ….

A. 100 NC^-1

B. 96 NC^-1

C. 80 NC^-1

D. 60 NC^-1

E. 16 NC^-1

Diskusjon

Det er kjent :

Ladning 1 (q₁) = +Q

Ladning 2 (q₂) = -Q

Jarak antara muatan 1 dan titik A (r_1A) = ½ a

Jarak antara muatan 2 dan titik A (r_2A) = ½ a

Kuat medan listrik di titik A (E_A) = 36 NC^-1

Spurt : Jika titik A digeser ¼ a mendekati salah satu muatan, maka kuat medan listrik titik A adalah…

Jawab :

Fase 1.

Untuk menghitung kuat medan listrik pada titik A, diandaikan terdapat sebuah muatan uji positif yang terdapat pada titik tersebut. Adanya muatan uji positif mempengaruhi arah medan listrik.

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan +Q pada titik A :

Muatan uji positif dan muatan 1 positif sehingga arah medan listrik menuju muatan 2.

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan -Q pada titik A :

Muatan uji positif dan muatan 2 negatif sehingga arah medan listrik menuju muatan 2

Resulterende elektrisk felt ved punkt A :

Tahap 2.

Jika titik A digeser mendekati muatan 1 maka :

Jarak antara muatan 1 dan titik A (r_1A) = ¼ a

Jarak antara muatan 2 dan titik A (r_2A) = ¾ a

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan +Q pada titik A :

Muatan uji positif dan muatan 1 positif sehingga arah medan listrik menuju muatan 2.

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan -Q pada titik A :

Muatan uji positif dan muatan 2 negatif sehingga arah medan listrik menuju muatan 2

Resulterende elektrisk felt ved punkt A :

Det riktige svaret er C.

8. Dua partikel masing-masing bermuatan q_A = 1 μC og q_B = 4 μC diletakkan terpisah sejauh 4 cm (k = 9 x 10⁹ N m² C^-2). Kuat medan listrik di tengah-tengah q_A og q_B er…

A. 6,75 x 10⁷ NC^-1

B. 4,50 x 10⁷ NC^-1

C. 4,20 x 10⁷ NC^-1

D. 3,60 x 10⁷ NC^-1

E. 2,25 x 10⁷ NC^-1

Diskusjon

Det er kjent :

Ladning A (q_A) = 1 μC = 1 x 10^-6 C

Ladning B (q_B) = 4 μC = 4 x 10^-6 C

k = 9 x 10⁹ N m² C^-2

Avstanden mellom ladningene A og B (r_AB) = 4 cm = 0,04 meter

Jarak antara muatan A dan titik tengah (r_A) = 0,02 meter

Jarak antara muatan B dan titik tengah (r_B) = 0,02 meter

Spurt : Kuat medan listrik di tengah-tengah q_A og q_B er…

Jawab :

Untuk menghitung kuat medan listrik di tengah-tengah q_A og q_B , diandaikan terdapat sebuah muatan uji positif yang terdapat di tengah-tengah kedua muatan tersebut. Adanya muatan uji positif mempengaruhi arah medan listrik.

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan A pada titik tengah :

Muatan uji positif dan muatan A positif sehingga arah medan listrik menuju muatan B.

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan B pada titik tengah :

Muatan uji positif dan muatan B positif sehingga arah medan listrik menuju muatan A.

Resultan medan listrik pada titik tengah :

E_A og E_B motsatt retning.

E = E_B - E_A = 9 x 10⁷ - 2,25 x 10⁷ = 6,75 x 10⁷ NC^-1

Det riktige svaret er A.

9. 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. midt i Q₁ og Q₂

B. 6 cm til høyre for Q₂

C. 6 cm til venstre for Q₁

D. 2 cm til høyre for Q₂

Ø. 2 cm til venstre for Q₁

Diskusjon

For å beregne den elektriske feltstyrken i punkt P, anta at det er en positiv testladning i punkt P. Q₁ positiv og Q₂ negativ, derfor må punkt P være til høyre for Q₂ eller til venstre for Q₁. Hvis punkt P er til venstre for Q₁det elektriske feltet generert av punkt Q₁ ved punkt P er retningen til venstre (vekk fra Q₁) og det elektriske feltet som genereres Q₂ i punkt P er retningen til høyre (mot Q)₁Fordi retningen på det elektriske feltet er motsatt, kansellerer de to hverandre ut slik at den elektriske feltstyrken i punkt P er null.

Det er kjent :

Q₁ = +9 μC = +9 x 10^-6 C

Q₂ = -4 μC = -4 x 10^-6 C

k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2

Avstanden mellom ladning 1 og ladning 2 = 3 cm

Avstanden mellom Q₁ og punkt P (r_1P) = a

Avstanden mellom Q₂ og punkt P (r_2P) = 3 cm + a

Spurt : Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?

Jawab :

Punkt P er til venstre for Q₁.

Resulterende elektrisk felt ved punkt A :

Bruk ABC-formelen til å bestemme verdien av a.

10. Perhatikan gambar berikut! Muatan q₃ plassert i en avstand på 5 cm fra q₂, så er det elektriske feltstyrken ved ladning q₃ er… (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

Diskusjon

Ladning q₃ plassert i en avstand på 5 cm fra q₂, som betyr ikke til venstre for q₂ men på høyre side q₂Hvis på venstre side q₂ da er det resulterende elektriske feltet null. Dette er fordi avstanden mellom ladningene q₃ med ladning q₁ og q₂ er 5 cm og ladningens størrelse er q₁ lik ladning q₂.

Fordi ladningen q₃ positiv, deretter retning elektrisk felt ved lading q₃ mot den negative ladningen q₂ (E₂) og vekk fra den positive ladningen q₁ (E₁Det resulterende elektriske feltet er summen av de elektriske feltstyrkene E₁ og E₂.

Det er kjent :

Ladning q₁ = 5 µC = 5 x 10^-6 Coulomb

Ladning q₂ = 5 µC = -5 x 10^-6 Coulomb

Avstanden mellom ladningene q₁ og ladning q₃ (r₁) = 15 cm = 0,15 m = 15 x 10^-2 meter

Avstanden mellom ladningene q₂ og ladning q₃ (r₂) = 5 cm = 0,05 m = 5 x 10^-2 meter

k = 9 x 10⁹ N m² C^-2

Spurt : Kuat medan listrik pada muatan q₃

Jawab :

Elektrisk feltstyrke 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

Elektrisk feltstyrke 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

Resulterende elektrisk feltstyrke

Resulterende elektrisk feltstyrke ved ladning q₃ er:

E = E₂ - E₁ = (1,8 x 10⁷) – (0,2 x 10⁷) = 1,6 x 10⁷ N / C

Retningen på det elektriske feltet er til venstre eller i retning E₂.

Det riktige svaret er C.

11. 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

Diskusjon

Det er kjent :

Ladning q_A = +2,5 °C

Ladning q_B = -2 °C

Avstanden mellom ladningene q_A og punkt P (r_A) = 5 meter

Avstanden mellom ladningene q_B og punkt P (r_B) = 2 meter

k = 9 x 10⁹ N m² C^-2

Spurt Elektrisk feltstyrke ved punkt P

Jawab :

Elektrisk feltstyrke 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

Elektrisk feltstyrke 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

Resulterende elektrisk feltstyrke

Den resulterende elektriske feltstyrken i punkt P er:

E = E_B - E_A = (4,5 – 0,9) x 10⁹ = 3,6 x 10⁹ N / C

Retningen på det elektriske feltet er til venstre eller i retning E_B.

Det riktige svaret er C.

12. Dua muatan listrik masing-masing bermuatan Q₁ = -40 µC og Q₂ = +5 µC er plassert på posisjonen som vist i figuren (k = 9 x 10⁹ nm².C^-2 og 1 µC = 10^-6 C), er den elektriske feltstyrken i punkt P…

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

Diskusjon

Det er kjent :

Ladning q₁ = -40 µC = -40 x 10^-6 C

Ladning q₂ = +5 µC = +5 x 10^-6 C

Avstanden mellom ladningene q₁ og punkt P (r₁) = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10^-1 m

Avstanden mellom ladningene q₂ og punkt P (r₂) = 10 cm = 0,1 = 1 x 10^-1 m

k = 9 x 10⁹ N m² C^-2

Spurt Elektrisk feltstyrke ved punkt P

Jawab :

Elektrisk feltstyrke 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

Elektrisk feltstyrke 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

Resulterende elektrisk feltstyrke

Den resulterende elektriske feltstyrken i punkt P er:

E = E₂ - E₁ = (45 – 22,5) x 10⁵ = 22,5 x 10⁵ N / C

E = 2,25 x 10⁶ N / C

Retningen på det elektriske feltet er til høyre eller i retning E₂.

Det riktige svaret er A.

13. Dari gambar muatan berikut, yang menunjukkan garis-garis gaya pada dua muatan saling berdekatan adalah…

Diskusjon

Garis medan listrik atau garis gaya listrik digambarkan keluar dari muatan positif menuju muatan negatif. Jika terdapat muatan positif dan negatif didekatkan maka garis gaya listrik tampak seperti pada jawaban A.

Det riktige svaret er A.

8. Dua muatan listrik didekatkan satu sama lain dalam satu garis hubung sehingga akan menghasilkan garis-garis gaya listrik. Gambar yang benar adalah…

Diskusjon

Det riktige svaret er D.

9. Garis-garis gaya yang benar antara dua muatan adalah…

Diskusjon

Det riktige svaret er D.

14. Perhatikan gambar dua muatan titik berikut!

Di mana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?

(k = 9.10⁹ Nm².C^-2, 1 µC = 10^-6 C)

A. 1 cm di kanan q₁

B. 1 cm di kanan q₂

C. ½ cm di kanan q₂

D. ½ cm di kiri q₁

E. ½ cm di kanan q₁

Diskusjon

Det er kjent at:

Ladning 1 (q₁) = -9 µC = -9.10^-6 Coulomb

Ladning 2 (q₂) = 1 µC = 1.10^-6 Coulomb

Avstanden mellom q₁ og q₂ (r₁₂) = 1 cm

k = 9.10⁹ Nm².C^-2

Spurte: Di mana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?

Jawab:

E₁ = kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh q₁ ved punkt P

Arah E₁ menuju q₁ karena q₁ bertanda negatif

E₂ = kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh q₂ ved punkt P

Arah E₂ menjauhi q₂ karena q₂ bertanda positif

r₁ = jarak antara P dan q₁ = x + 1

r₂ = jarak antara P dan q₂ =x

Kuat medan listrik pada titik P sama dengan nol :

Bruk ABC-formelen:

Jarak antara P dan q₂ = x = 0,5 cm.

Titik P berada pada 0,5 cm di kanan q₂ atau pada 0,25 cm di kiri q₁.

Det riktige svaret er C.

15. Perhatikan dua buah muatan yang terletak pada jarak a berikut ini!

Jika kuat medan listrik di titik P adalah k Q/x², maka nilai x adalah….

A. 1/3 a

B. 2/3 a

C. til

D. 3/2 a

E. 2a

Diskusjon

Det er kjent at:

E_P = kQ / x²

Spurte: nilai x

Jawab:

Bruk ABC-formelen:

Det riktige svaret er A.

16. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.27

Perhatikan gambar dua muatan titik berikut!

Di mana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?
(k = 9.10⁹ Nm².C^-2, 1 µC = 10^-6 C)

1. 1 cm di kanan q₁
2. 1 cm di kanan q₂
3. ½ cm di kanan q₂
4. ½ cm di kiri q₁
5. ½ cm di kanan q₁

Diskusjon
Det er kjent at:
Ladning 1 (q₁) = -9 µC = -9.10^-6 Coulomb
Ladning 2 (q₂) = 1 µC = 1.10^-6 Coulomb
Avstanden mellom q₁ og q₂ (r₁₂) = 1 cm
k = 9.10⁹ Nm².C^-2
Spurte: Di mana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?
Jawab:

E₁ = kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh q₁ ved punkt P
Arah E₁ menuju q₁ karena q₁ bertanda negatif
E₂ = kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh q₂ ved punkt P
Arah E₂ menjauhi q₂ karena q₂ bertanda positif
r₁ = jarak antara P dan q₁ = x + 1
r₂ = jarak antara P dan q₂ =x

Kuat medan listrik 1 :
Kuat medan listrik 2 :

Kuat medan listrik pada titik P sama dengan nol :
a = 8, b = -2, c = -1
Bruk ABC-formelen:

Jarak antara P dan q₂ = x = 0,5 cm.
Titik P berada pada 0,5 cm di kanan q₂ atau pada 0,25 cm di kiri q₁.

Det riktige svaret er C.

17. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.27

Perhatikan dua buah muatan yang terletak pada jarak a berikut ini!
Jika kuat medan listrik di titik P adalah k Q/x², maka nilai x adalah….

1. 1/3 a
2. 2/3 a
3. a
4. 3/2 a
5. 2a

Diskusjon
Det er kjent at:
E_P = kQ / x²
Spurte: nilai x
Jawab:
E₁ = kuat medan listrik di titik P oleh muatan -Q
r₁ = jarak antara muatan –Q dan titik P = x
E₂ = kuat medan listrik di titik P oleh muatan +32Q
r₂ = jarak antara muatan +32Q dan titik P = a + x

Bruk ABC-formelen:

Det riktige svaret er A.