Exempelfrågor om statisk elektricitet

20 Contoh soal listrik statis

Elektrisk kraft

1. Titik A terletak dalam elektriskt fält. 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 gaya Coulomb sebesar …

A. 0,125 N

B. 0,25 N

C. 0,35 N

D. 0,40 N

Ö. 0,70 N

Diskussion

Det är känt att:

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

Muatan listrik di titik A = 0,25 C

Frågade: Gaya Coulomb yang bekerja pada benda bermuatan listrik

Jawab:

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

Det rätta svaret är 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

Ö. 20 × 10¹⁰ N

Diskussion

Det är känt att:

Laddning 1 (q₁) = 5 C

Laddning 2 (q₂) = 4 C

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

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

Frågade: Besar gaya Coulomb (F)

Jawab:

Det rätta svaret är 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 är…

A. +2,5 μC

B. –2,5 μC

C. +25 μC

D. –25 μC

E. +4 μC

Diskussion

Det är känt att:

Laddning 1 (q₁) = 10 μC = 10 x 10^-6 C

Laddning 2 (q₂) = 20 μC = 20 x 10^-6 C

Frågade: Berapa muatan q₃ agar gaya Coulomb yang bekerja di muatan q₂ sama dengan nol (F₂ =

Jawab:

Ada dua gaya yang bekerja pada +q₂.

Gaya pertama adalah gaya tolak antara muatan +q₁ dan muatan +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.

Det rätta svaret är 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

Diskussion

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.

Det rätta svaret är 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

Diskussion

Det är känt :

Avståndet mellan q₁ och q₂ =x

Avståndet mellan q₂ och q₃ = 2/3 ×

Frågade : F₂ : F₁ = …. ?

Jawab :

Rumus hukum Coulomb :

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

Perbandingan besar gaya Coulomb

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

Det rätta svaret är 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 Nej. m² C^-2)

A. 7,5 N mot q₁

B. 7,5 N mot q₂

C. 15 N mot q₁

D. 22,5 N mot q₁

Ö. 22,5 N mot q₂

Diskussion

Det är känt att:

Laddning 1 (q₁) = 30 μC = 30 x 10^-6 C

Laddning 2 (q₂) = 60 μC = 60 x 10^-6 C

Muatan 3 (q) = 5 μC = 5 x 10^-6 C

Avståndet mellan q₁ dan q = d

Avståndet mellan q₂ dan q = 2d

d = 30 cm = 0,3 meter

d² = (0,3)² = 0,09

Coulombs konstant (k) = 9 x 10⁹ Nej. m² C^-2

Frågade: Besar dan arah gaya listrik yang bekerja pada muatan listrik

Jawab:

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 och F₂.

Resulterande kraft:

ΣF = 15 – 7,5 = 7,5

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

Det rätta svaret är B.

Elektriskt fält

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, positif

B. 5,0 C, negatif

C. 3,0 C, positif

D. 2,5 C, negatif

E. 2,5 C, positif

Diskussion

Det är känt att:

Gaya listrik (F) = 0,05 N

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

Frågade: Besar dan jenis muatan yang menimbulkan medan

Jawab:

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 Coulomb

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

Det rätta svaret är 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 Nej. m² C^-2 , maka kuat medan listrik di titik C pengaruh dari kedua muatan adalah…

A. 9 × 10⁵ NC ^-1

B. 18 × 10⁵ NC ^-1

C. 33 × 10⁵ NC ^-1

D. 45 × 10⁵ NC ^-1

Ö. 54 × 10⁵ NC ^-1

Diskussion

Det är känt att:

Avståndet mellan laddningarna A och B (r_AB) = 4 meter

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

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

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

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

Konstanta (k) = 9 × 10⁹ Nej. m² C^-2

Frågade: kuat medan listrik di titik C

Jawab:

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 och E_B searah sehingga dijumlahkan.

E = E_A + E_B

E = (27 x 10⁵) + (6 x 10⁵)

E = 33 x 10⁵ N / C

Det elektriska fältet är riktat mot laddning A och bort från laddning B (åt vänster).

Det rätta svaret är 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

Diskussion

Det är känt att:

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

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

Tyngdacceleration (g) = 10 m/s²

Frågade: Kuat medan listrik yang menahan debu

Jawab:

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

Det rätta svaret är C.

10. Dua buah muatan masing-masing q₁ = 32 μC och 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 cm

B. 30 cm

Ca 40 cm

Djup 50 cm

Övre 60 cm

Diskussion

Det är känt att:

Muatan 1 (Q₁) = 32 μC

Muatan 2 (Q₂) = -214 μC

Jarak titik p dari q₁ = x + 10 cm

Jarak titik p dari q₂ = 10 cm

Frågade: x

Jawab:

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.

Använd ABC-formeln:

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

Diskussion

Det är känt att:

Gaya listrik (F) = 0,05 Newton

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

Frågade: besar medan listrik di titik P

Jawab:

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

Det rätta svaret är E.

Coulombs lag

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 N ke muatan C
B. 09 x 10¹ N ke muatan A
C. 18 x 10¹ N ke muatan C
D. 18 x 10¹ N ke muatan A
E. 36 x 10¹ N ke muatan C

Diskussion
Det är känt :
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 Mätaren
r_BC = 0,1 meter = 10^-1 Mätaren
k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Frågade : Gaya Coulomb yang dialami muatan B
Jawab :

Terdapat dua gaya Coulomb atau gaya listrik yang bekerja pada muatan B, yakni gaya Coulomb antara muatan A dan B (F_AB) serta gaya Coulomb antara muatan B dan C (F_BC). Gaya Coulomb yang dialami oleh muatan B merupakan resultan dari F_AB och F_BC.

Gaya Coulomb antara muatan A dan B :
Muatan A bertanda positif dan muatan B bertanda positif sehingga F_AB menuju muatan C.

Gaya Coulomb antara muatan B dan C :
Muatan B bertanda positif dan muatan C bertanda positif sehingga F_BC menuju muatan A.

Gaya Coulomb yang dialami muatan B :
F_B =F_BC - F_AB = 180 – 90 = 90 N
Besar gaya Coulomb yang dialami oleh muatan B (F_B) adalah 90 Newton. Arah F_B sama dengan arah F_BC yakni menuju muatan A.
Det rätta svaret är 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 ke kiri
B. 2,5 k 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

Diskussion
Det är känt :
Laddning A (q_A) = +Q
Laddning B (q_B) = -2Q
Laddning C (q_C) = -Q
Avståndet mellan laddningarna A och B (r_AB) = r
Jarak antara muatan B dan C (r_BC) = 2r
k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Frågade : besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B
Jawab :
Gaya Coulomb antara muatan A dan muatan B :
Muatan A positif dan muatan B negatif sehingga arah F_AB menuju muatan A
  
Gaya Coulomb antara muatan B dan muatan C :
Muatan B negatif dan muatan C negatif sehingga arah F_BC menuju muatan A

Resultan gaya yang bekerja pada muatan B :
F = F_AB + F_BC  = 2 k Q²/r² + 0,5 kQ²/r² = 2,5 k Q²/r² = 2,5 k Q² r^-2
Arah gaya Coulomb menuju muatan A atau ke kiri.
Det rätta svaret är A.

Elektriskt fält
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. mitt i Q₁ och Q₂
B. 6 cm till höger om Q₂
C. 6 cm till vänster om Q₁
D. 2 cm till höger om Q₂
Ö. 2 cm till vänster om Q₁
Diskussion
För att beräkna den elektriska fältstyrkan vid punkt P, anta att det finns en positiv testladdning vid punkt P. Q₁ positiv och Q₂ negativ, därför måste punkt P vara till höger om Q₂ eller till vänster om Q₁. Om punkten P ligger till vänster om Q₁det elektriska fältet som genereras vid punkten Q₁ vid punkt P är riktningen åt vänster (bort från Q₁) och det genererade elektriska fältet Q₂ vid punkt P är riktningen åt höger (mot Q)₁Eftersom det elektriska fältet har motsatt riktning, tar de två ut varandra så att den elektriska fältstyrkan vid punkten P är noll.
Det är känt :
Q₁ = +9 μC = +9 x 10^-6 C
Q₂ = -4 μC = -4 x 10^-6 C
k = 9 x 10⁹ Nm²C^-2
Avståndet mellan laddning 1 och laddning 2 = 3 cm
Avståndet mellan Q₁ och punkt P (r_1P) = a
Avståndet mellan Q₂ och punkt P (r_2P) = 3 + a
Frågade : Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?
Jawab :
Punkt P är till vänster om Q₁.
Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q₁ vid punkt P :
Muatan uji positif dan Q₁ positif sehingga arah medan listrik ke kiri.
Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q₂ vid punkt P :
Muatan uji positif dan Q₂ negatif sehingga arah medan listrik ke kanan.
Resulterande elektriskt fält vid punkt A :
E₁ och E₂ motsatt riktning.
E₁ - E₂ = 0
E₁ = E₂
Använd ABC-formeln för att bestämma värdet på a.
a = -1,25, b = -13,5, c = -20,25
Tidak mungkin a negatif.
Avståndet mellan Q₂ och punkt P (r_2P) = 3 + a = 3 – 1,8 = 1,2 cm.
Titik P berada pada jarak 1,2 cm di sebelah kanan Q₂.

15. Perhatikan gambar berikut! Muatan q₃ placerad på ett avstånd av 5 cm från q₂, då den elektriska fältstyrkan vid laddning q₃ är… (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

Diskussion

Laddning q₃ placerad på ett avstånd av 5 cm från q₂, vilket betyder inte till vänster om q₂ men på höger sida q₂Om på vänster sida q₂ då är det resulterande elektriska fältet noll. Detta beror på att avståndet mellan laddningarna q₃ med laddning q₁ och q₂ är 5 cm och laddningens storlek är q₁ lika med laddning q₂.

Eftersom laddningen q₃ positiv sedan riktning elektriskt fält vid laddning q₃ mot den negativa laddningen q₂ (E₂) och bort från den positiva laddningen q₁ (E₁Det resulterande elektriska fältet är summan av de elektriska fältstyrkorna E₁ och E₂.

Det är känt :
Laddning q₁ = 5 µC = 5 x 10^-6 Coulomb
Laddning q₂ = 5 µC = -5 x 10^-6 Coulomb
Avståndet mellan laddningarna q₁ och laddning q₃ (r₁) = 15 cm = 0,15 m = 15 x 10^-2 Mätaren
Avståndet mellan laddningarna q₂ och laddning q₃ (r₂) = 5 cm = 0,05 m = 5 x 10^-2 Mätaren
k = 9 x 10⁹ Nej. m² C^-2
Frågade : Kuat medan listrik vid laddning q₃
Jawab :

Elektrisk fältstyrka 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 fältstyrka 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
Resulterande elektrisk fältstyrka
Resulterande elektrisk fältstyrka vid laddning q₃ adalah:
E = E₂ - E₁ = (1,8 x 10⁷)– (0,2 x 10⁷) = 1,6 x 10⁷ N / C
Det elektriska fältets riktning är åt vänster eller i riktningen E₂.
Det rätta svaret är C.

16. Dua muatan listrik terpisah seperti pada gambar. Kuat medan pada titik P adalah… (k = 9 x 10⁹ Nej. 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

Diskussion

Det är känt :
Laddning q_A = +2,5°C
Laddning q_B = -2°C
Avståndet mellan laddningarna q_A och punkt P (r_A) = 5 m
Avståndet mellan laddningarna q_B och punkt P (r_B) = 2 m
k = 9 x 10⁹ Nej. m² C^-2
Frågade Elektrisk fältstyrka vid punkt P
Jawab :
Elektrisk fältstyrka 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 fältstyrka 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
Resulterande elektrisk fältstyrka
Den resulterande elektriska fältstyrkan vid punkt P är:
E = E_B - E_A = (4,5 – 0,9) x 10⁹ = 3,6 x 10⁹ N / C
Det elektriska fältets riktning är åt vänster eller i riktningen E_B.
Det rätta svaret är C.

17. Dua muatan listrik masing-masing bermuatan Q₁ = -40 µC och Q₂ = +5 µC är belägen vid den position som visas i figuren (k = 9 x 10⁹ nm².C^-2 och 1 µC = 10^-6 C), den elektriska fältstyrkan vid punkt P är…
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
Diskussion

Det är känt :
Laddning q₁ = -40 µC = -40 x 10^-6 C
Laddning q₂ = +5 µC = +5 x 10^-6 C
Avståndet mellan laddningarna q₁ och punkt P (r₁) = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10^-1 m
Avståndet mellan laddningarna q₂ och punkt P (r₂) = 10 cm = 0,1 = 1 x 10^-1 m
k = 9 x 10⁹ Nej. m² C^-2
Frågade Elektrisk fältstyrka vid punkt P
Jawab :
Elektrisk fältstyrka 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 fältstyrka 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
Resulterande elektrisk fältstyrka
Den resulterande elektriska fältstyrkan vid punkt P är:
E = E₂ - E₁ = (45 – 22,5) x 10⁵ = 22,5 x 10⁵ N / C
E = 2,25 x 10⁶ N / C
Det elektriska fältets riktning är åt höger eller i riktningen E₂.
Det rätta svaret är 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, maka gaya tarik menarik yang bekerja pada kedua muatan adalah…

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

Diskussion
Det är känt :
Muatan listrik di A (q_A) = 8 µC = 8 x 10^-6 Coulomb
Gaya listrik antara kedua muatan (F) = 45 Newton
Jarak antara kedua muatan (r_AB) = 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10^-2 Mätaren
Konstant (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2
Frågade : Gaya listrik antara kedua muatan jika muatan A digeser ke kanan sejauh 1 cm atau 0,01 meter
Jawab :

Terlebih dahulu menghitung muatan listrik di B, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik, jika muatan listrik di A digeser ke kanan sejauh 1 cm.
Muatan listrik di B :
Coulombs lagformel :
F = k (q_A)(q_B)/r²
Fr² = k (q_A)(q_B)
q_B = F r² / k (q_A)
Muatan listrik di 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 = 10 x 10^-7 Coulomb
Gaya listrik antar muatan listrik A dan B :
Jika muatan di A digeser ke kanan sejauh 1 cm maka jarak antara kedua muatan menjadi 3 cm = 0,03 meter = 3 x 10^-2 Mätaren
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
Det rätta svaret är 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 dan k = 9 x 10⁹ Nm².C^-2), maka gaya listrik yang terjadi adalah…

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

Diskussion
Det är känt :
Jarak antara muatan P dan Q (r_PQ) = 10 cm = 0,1 m = 1 x 10^-1 m
Gaya listrik antara muatan P dan Q (F) = 8 N
Muatan listrik Q (q_Q) = 40 µC = 40 x 10^-6 C
Konstant (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2
Frågade : Gaya listrik antara muatan P dan Q jika muatan Q digeser 5 cm menuju muatan P
Jawab :
Terlebih dahulu menghitung muatan listrik P, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik, jika muatan listrik Q digeser 5 cm menuju muatan P.
Muatan listrik 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
Gaya listrik antar muatan listrik P dan Q :
Jika muatan di Q digeser ke kiri 5 cm maka jarak antara kedua muatan menjadi 5 cm = 0,05 meter = 5 x 10^-2 Mätaren
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
Det rätta svaret är C.

20. Perhatikan gambar muatan listrik berikut. Gaya listrik yang dialami muatan q_B adalah 8 N (1 µC = 10^-6 C) dan (k = 9.10⁹ nm².C^-2). Jika muatan q_B digeser menjadi 4 cm dari A, maka gaya listrik yang dialami q_B sekarang adalah…
A. 2 N
B. 4 N
C. 6 N
D. 8 N
Ö. 10 N
Diskussion
Det är känt :
Avståndet mellan laddningarna A och B (r_AB) = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10^-2 m
Gaya listrik antara muatan A dan B (F) = 8 N
Muatan listrik A (q_A) = 2 µC = 2 x 10^-6 C
Konstant (k) = 9 x 10⁹ Nm².C^-2
Frågade : Gaya listrik antara muatan A dan B jika jarak antara kedua muatan menjadi 4 cm
Jawab :
Terlebih dahulu menghitung muatan listrik B, setelah itu menghitung gaya listrik antara kedua muatan listrik jika jarak kedua muatan listrik menjadi 4 cm = 0,04 meter = 4 x 10^-2 meter.
Muatan listrik 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
Den elektriska kraften mellan laddningarna A och 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
Det rätta svaret är A.

Frågekälla:

Nationella fysikfrågor för gymnasiet/yrkesgymnasiet