Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten/kota – Muatan listrik, gaya listrik

Muatan listrik

1. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.57
Dua buah muatan identik masing-masing dengan massa m = 9√3 x 10-4 kg digantung pada satu titik yang sama menggunakan tali yang panjangnya l = 1 meter. Jika kedua muatan tersebut terpisah sejauh a = 1 meter maka besar masing-masing muatan adalah….

A. 4 mikrocoulomb
B. 2 mikrocoulomb
C. 1 mikrocoulomb
D. 0,5 mikrocoulomb

Pembahasan
Diketahui :
Dua buah muatan identik artinya dua buah muatan sejenis, di mana muatan sejenis saling tolak menolak.
Panjang tali (l) = 1 meter
Jarak antara kedua muatan (r) = 1 meter
Massa muatan (m) = 9√3 x 10-4 kg
Percepatan gravitasi (g) = 10 m/s2
Gaya berat (w) = m g = (9√3 x 10-4 kg)(10 m/s2) = 9√3 x 10-3 Newton
Ditanya : Besar masing-masing muatan (q)
Jawab :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota- Muatan listrik, gaya listrik 6Keterangan gambar :
F = Gaya listrik tolak menolak antara beban 1 dan 2
w1 = Gaya berat bola 1
w2 = Gaya berat bola 2
T1 = Gaya tegangan tali 1
T1x = Komponen gaya tegangan tali 1 pada sumbu x
T1y = Komponen gaya tegangan tali 1 pada sumbu y
T2 = Gaya tegangan tali 2
T2x = Komponen gaya tegangan tali 2 pada sumbu x
T2y = Komponen gaya tegangan tali 2 pada sumbu y
l1 = panjang tali 1
l1x = komponen panjang tali pada sumbu x
l1y = komponen panjang tali pada sumbu y

Hitung nilai cos θ :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupatenkota - Muatan listrik, gaya listrik 7

Hitung gaya tegangan tali (T1) :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupatenkota - Muatan listrik, gaya listrik 8

Hitung nilai sin θ :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupatenkota - Muatan listrik, gaya listrik 9

Hitung komponen gaya tegangan tali pada sumbu x (T1x) :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupatenkota - Muatan listrik, gaya listrik 10

Kedua bola setimbang sehingga T1x = F = 9 x 10-3 Newton

Hitung muatan masing-masing bola menggunakan rumus hukum Coulomb :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupatenkota - Muatan listrik, gaya listrik 11

Besar masing-masing muatan adalah 1 x 10-6 Coulomb atau 1 mikroCoulomb.
Jawaban yang benar adalah C.

Menjadikan benda bermuatan listrik

1. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.50
Dua cara pemberian muatan listrik pada suatu benda adalah….
A. Gosokan dan elektromagnetisasi
B. Induksi dan elektromagnetisasi
C. Gosokan dan induksi
D. Induksi dan magnetisasi
Pembahasan
Dua cara pemberian muatan listrik pada suatu benda adalah gosokan dan induksi.
Gosokan adalah cara menjadikan suatu benda bermuatan listrik positif atau bermuatan listrik negatif dengan menggosokkan benda tersebut dengan benda lainnya, misalnya menggosokan batang kaca dengan kain wol atau menggosokan sisir plastik dengan rambut kering. Selama bergesekan, elektron berpindah dari suatu benda ke benda lainnya sehingga salah satu benda berkelebihan elektron (berkekurangan proton) lalu menjadi bermuatan negatif dan benda lainnya berkekurangan elektron (berkelebihan proton) lalu menjadi bermuatan positif.
Induksi adalah cara menjadikan suatu benda bermuatan dengan mendekatkan benda bermuatan listrik dengan bola logam netral tetapi keduanya tidak saling bersentuhan. Benda yang dijadikan bermuatan listrik harus mempunyai elektron bebas karena elektron bebas-elektron bebas tersebut dapat berpindah tempat ketika diinduksi oleh benda bermuatan listrik. Benda-benda yang terbuat dari logam pada umumnya mempunyai elektron bebas. Benda seperti kaca, plastik atau kayu tidak bisa dijadikan bermuatan listrik dengan cara induksi karena benda-benda seperti ini tidak mempunyai elektron bebas.
Jawaban yang benar adalah C.

Jenis muatan listrik

2. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.49
Empat buah benda bermuatan (P, Q, R dan S) berkelakuan sebagai berikut. P dan Q saling menolak, P dan R saling menarik, R dan S saling menolak. Pernyataan berikut ini yang benar adalah….
A. jika P bermuatan negatif, maka S bermuatan negatif
B. jika Q bermuatan negatif, maka S bermuatan negatif
C. jika R bermuatan negatif, maka P bermuatan negatif
D. jika S bermuatan negatif, maka P bermuatan positif
Pembahasan
P dan Q saling menolak karenanya P dan Q mempunyai muatan sejenis
P dan R saling menarik karenanya P dan R mempunyai muatan tak sejenis
R dan S saling menolak karenanya R dan S mempunyai muatan sejenis

Jadi jika P dan Q bermuatan positif maka R dan S bermuatan negatif atau jika P dan Q bermuatan negatif maka R dan S bermuatan positif.
Jawaban yang benar adalah D.

3. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.59
Sebuah benda dikatakan bermuatan positif apabila….
A. Benda menerima proton
B. Benda melepaskan proton
C. Benda menerima elektron
D. Benda melepaskan elektron
Pembahasan
Proton bermuatan positif sedangkan elektron bermuatan negatif. Proton berada di pusat atom sehingga proton tidak bisa berpindah dari suatu benda ke benda lainnya, sebaliknya elektron berada di permukaan atom sehingga bisa berpindah dari suatu benda ke benda lainnya. Benda menjadi bermuatan listrik karena benda melepaskan elektron atau benda menerima elektron. Apabila suatu benda menerima elektron maka benda berkelebihan elektron (kekurangan proton) sehingga benda bermuatan negatif. Jika suatu benda melepaskan elektron maka benda berkekurangan elektron (kelebihan proton) sehingga benda bermuatan positif.
Jadi berdasarkan soal di atas, sebuah benda dikatakan bermuatan positif apabila benda melepaskan elektron.
Jawaban yang benar adalah D.

Gaya listrik

4. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2010 No.48
Dua buah muatan listrik masing-masing Q1 dan Q2 berada pada jarak R memiliki gaya tolak menolak sebesar 100 N. Jika jarak antara kedua muatan diperkecil menjadi 1/3 R, maka gaya tolak-menolak muatan listrik menjadi….
A. 33,33 N
B. 100 N
C. 300 N
D. 900 N
Pembahasan
Diketahui :
Muatan listrik 1 = Q1
Muatan listrik 2 = Q2
Jarak antara kedua muatan = R
Gaya tolak menolak antara kedua muatan (F) = 100 Newton
Gaya tolak menolak artinya kedua muatan listrik berjenis sama, keduanya positif atau keduanya negatif.
Ditanya : Apabila jarak antara kedua muatan diperkecil menjadi 1/3 R, maka gaya tolak menolak muatan listrik menjadi…..
Jawab :
Rumus hukum Coulomb :
F = k Q1 Q2 / R2
Misalkan R = 1 maka nilai Q1.Q2 dapat dihitung :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Muatan listrik, gaya listrik 1

Apabila jarak antara kedua muatan diperkecil menjadi 1/3 R, maka gaya tolak menolak muatan listrik (F) menjadi :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Muatan listrik, gaya listrik 2

Jawaban yang benar adalah D.

5. Soal Olimpiade Sains Nasional SMP Tingkat Kabupaten/Kota Tahun 2011 No.53
Muatan titik Q1 = +4e dan muatan titik Q2 = -3e ditahan tetap pada jarak 0,3 m satu sama lain, seperti pada gambar di bawah ini. Agar gaya listrik yang bekerja pada muatan Q2 adalah nol, muatan titik Q3 = +16e harus diletakkan di….
Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Muatan listrik, gaya listrik 3A. 0,3 m di sebelah kiri Q1
B. 0,6 m di sebelah kanan Q1
C. 0,6 m di sebelah kanan Q2
D. 0,9 m di sebelah kiri Q2
Pembahasan
Diketahui :
Muatan sebuah elektron (-e) atau proton (+e) = 1,60 x 10-19 Coulomb
Muatan titik Q1 = +4e
Muatan titik Q2 = -3e
Muatan titik Q3 = +16e
Jarak antara muatan titik Q1 dan muatan titik Q2 = 0,3 meter
Ditanya : Agar gaya listrik yang bekerja pada muatan Q2 adalah nol, muatan titik Q3 = +16e harus diletakkan di….
Jawab :
Gaya listrik antara muatan Q1 dan muatan Q2 :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Muatan listrik, gaya listrik 4

Muatan Q1 positif dan muatan Q2 negatif sehingga arah gaya listrik F12 ke kiri (menuju muatan Q1).

Agar resultan gaya listrik yang bekerja pada muatan Q2 adalah nol maka besar gaya listrik antara muatan Q2 dan muatan Q3 (F32) = besar gaya listrik antara muatan Q1 dan muatan Q2 (F12) dan arah F32 harus berlawanan dengan arah F12. Arah F12 ke kiri karenanya arah F32 harus ke kanan. Mengingat Q3 adalah positif dan Q2 adalah muatan negatif, agar arah F32 ke kanan maka muatan Q3 harus diletakkan sebelah kanan Q2

Jarak antara muatan Q2 dan muatan Q3 dihitung menggunakan rumus hukum Coulomb :

Pembahasan soal OSN fisika SMP tingkat kabupaten kota - Muatan listrik, gaya listrik 5

Jawaban yang benar adalah C.

Ukuran Kertas : F4, Jumlah halaman : 74

Materi Pembahasan Soal :

  • Besaran, satuan, dimensi, pengukuran dan angka penting
  • Resultan vektor, besaran vektor dan skalar
  • Hukum Gerak Newton
  • Gerak Lurus
  • Usaha dan Energi Mekanik, Pesawat Sederhana
  • Fluida Statis
  • Gelombang Bunyi
  • Osilasi
  • Gelombang Mekanik
  • Alat Optik Cermin dan Lensa
  • Alat Optik Mata, Kacamata dan Teropong
  • Gelombang Cahaya
  • Pemuaian
  • Skala Suhu, Kalibrasi termometer
  • Kalor, Perubahan Wujud, Perpindahan Kalor, Asas Black
  • Muatan listrik, Gaya listrik
  • Rangkaian listrik, Hambatan listrik
  • Energi dan Daya listrik, Gerak Partikel Bermuatan
  • Hukum Ampere, GGL induksi, Transformator
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

error: