20 Contoh soal listrik statis
แรงไฟฟ้า
1. Titik A terletak dalam สนามไฟฟ้า. 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 คูลอมบ์ ใหญ่เท่ากับ…
ก. 0,125 เอ็น
บี. 0,25 เอ็น
ซี. 0,35 เอ็น
ง. 0,40 เอ็น
ตะวันออก 0,70 เหนือ
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
Kuat medan listrik di titik A = 0,5 NC-1
Muatan listrik di titik A = 0,25 C
ถาม: Gaya Coulomb yang bekerja pada benda bermuatan listrik
คำตอบ :
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 = 0,125 น
คำตอบที่ถูกต้องคือ 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 …
ก. 2 × 109 N
B. 60 × 109 N
C. 2 × 1010 N
ง. 6 × 1010 N
E. 20 × 1010 N
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ประจุ 1 (q1) = 5 องศาเซลเซียส
ประจุ 2 (q2) = 4 องศาเซลเซียส
Jarak antara muatan 1 dan 2 (r) = 3 meter.
Konstanta Coulomb (k) = 9 × 109 Nm2 C-2
ถาม: Besar gaya Coulomb (F)
คำตอบ :
คำตอบที่ถูกต้องคือ 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 เป็น…
ก. +2,5 μC
B. –2,5 μC
C. +25 μC
ง. –25 μC
E. +4 μC
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ประจุ 1 (q1) = 10 μC = 10 x 10-6 C
ประจุ 2 (q2) = 20 μC = 20 x 10-6 C
ถาม: Berapa muatan q3 agar gaya Coulomb yang bekerja di muatan q2 sama dengan nol (F2 = 0)
คำตอบ :
Ada dua gaya yang bekerja pada +q2.
Gaya pertama adalah gaya tolak antara muatan +q1 และประจุ +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.
คำตอบที่ถูกต้องคือ 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
ง. 3 ฟ.
อี. 9 เอฟ
การอภิปราย
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.
คำตอบที่ถูกต้องคือ 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 :1 menjadi….
ก. 1 : 3
B. 2 : 3
C. 3 : 4
ง. 9 : 1
E. 9 : 4
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ระยะห่างระหว่าง q1 และ q2 =x
ระยะห่างระหว่าง q2 และ q3 = 2/3 x
ถาม :2 :1 = … ?
จาวาบ :
สูตรกฎของคูลอมบ์:
Keterangan : k = konstanta, q1 = muatan 1, q2 = muatan 2, r = jarak antara muatan 1 dan muatan 2
Perbandingan besar gaya Coulomb
q1, คิว2 และ q3 sama besar sehingga dilenyapkan dari persamaan. k dan x2 juga sama besar dan berada di ruas kiri dan kanan sehingga dilenyapkan dari persamaan.
คำตอบที่ถูกต้องคือ 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 N ม2 C-2)
A. 7,5 N ไปทาง q1
B. 7,5 N ไปทาง q2
C. 15 N ไปทาง q1
D. 22,5 N ไปทาง q1
ทิศตะวันออก 22,5 เหนือ ไปทาง q2
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ประจุ 1 (q1) = 30 μC = 30 x 10-6 C
ประจุ 2 (q2) = 60 μC = 60 x 10-6 C
Muatan 3 (q) = 5 μC = 5 x 10-6 C
ระยะห่างระหว่าง q1 dan q = d
ระยะห่างระหว่าง q2 dan q = 2d
d = 30 cm = 0,3 meter
d2 = (0,3)2 = 0,09
ค่าคงที่ของคูลอมบ์ (k) = 9 x 109 N ม2 C-2
ถาม: Besar dan arah gaya listrik yang bekerja pada muatan listrik
คำตอบ :
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 และเอฟ2.
แรงลัพธ์:
ΣF = 15 – 7,5 = 7,5
Resultan gaya adalah 7,5 Newton. Arahnya sama dengan F1 yakni ke kanan menuju q2.
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.
สนามไฟฟ้า
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, บวก
B. 5,0 C, ลบ
C. 3,0 C, บวก
ง. 2,5 องศาเซลเซียส, ค่าลบ
E. 2,5 C, บวก
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
Gaya listrik (F) = 0,05 N
Kuat medan listrik (E) = 2 x 10 -2 NC -1 = 0,02 NC -1
ถาม: Besar dan jenis muatan yang menimbulkan medan
คำตอบ :
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 คูลอมบ์
Muatan q mengalami gaya listrik dalam arah menuju muatan (+) yang menimbulkan medan listrik, sehingga muatan q bertanda negatif.
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.
8. Jarak dua muatan A dan B adalah 4 m. Titik C berada di antara kedua muatan berjarak 1 m dari A. Jika QA = –300 μC, QB = 600 μC. 1/4 π ε0 = 9 × 109 N ม2 C-2 , maka kuat medan listrik di titik C pengaruh dari kedua muatan adalah…
ก. 9 × 105 NC -1
B. 18 × 105 NC -1
C. 33 × 105 NC -1
ง. 45 × 105 NC -1
E. 54 × 105 NC -1
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ระยะห่างระหว่างประจุ A และ B (r)AB) = 4 เมตร
Jarak antara titik C dan muatan A (rAC) = 1 เมตร
Jarak antara titik C dan muatan B (rBC) = 3 เมตร
ประจุ A (qA) = –300 μC = -300 x 10-6 C = -3 x 10-4 คูลอมบ์
ประจุ B (qB) = 600 μC = 600 x 10-6 C = 6 x 10-4 คูลอมบ์
Konstanta (k) = 9 × 109 N ม2 C-2
ถาม: kuat medan listrik di titik C
คำตอบ :
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 :
EA และอีB searah sehingga dijumlahkan.
อี = อีA + EB
E = (27 x 105) + (6 x 105)
จ = 33 x 105 N / C
ทิศทางของสนามไฟฟ้าพุ่งเข้าหาประจุ A และห่างจากประจุ B (ไปทางซ้าย)
คำตอบที่ถูกต้องคือ 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
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
Massa debu (m) = 1 miligram = 1 x 10-6 kg
Muatan debu (q) = 0,5 μC = 0,5 x 10-6 C
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s²2
ถาม: Kuat medan listrik yang menahan debu
คำตอบ :
Rumus berat :
w = มก.
Keterangan : w = berat debu, m = massa debu, g = percepatan gravitasi
Gaya gravitasi yang bekerja pada debu atau berat debu dihitung menggunakan rumus berat :
w = mg = (1 x 10-6 กก.)(10 ม/วินาที2) = 10 x 10-6 กก. ม/วินาที2 = 10x10-6 นิวตัน
Rumus kuat medan listrik :
อี = เอฟ/คิว
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 นิวตัน/องศาเซลเซียส
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
10. Dua buah muatan masing-masing q1 = 32 μC และ 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….
ก. 20 ซม.
ข. 30 ซม.
ค. 40 ซม.
ด. 50 ซม.
E. 60 ซม.
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
Muatan 1 (Q1) = 32 μC
Muatan 2 (Q2) = -214 μC
Jarak titik p dari q1 = x + 10 ซม.
Jarak titik p dari q2 = 10 ซม
ถาม: x
คำตอบ :
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.
ใช้สูตร ABC:
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…
ก. 2,5 × 103 NC-1
B. 3.0 × 103 NC-1
C. 4,5 × l03 NC-1
ง. 8,0 × 103 NC-1
จ. 104 NC-1
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
Gaya listrik (F) = 0,05 Newton
Muatan listrik (Q) = +5 × l0-6 คูลอมบ์ = 0,000005
ถาม: besar medan listrik di titik P
คำตอบ :
Rumus yang menyatakan hubungan antara medan listrik, gaya listrik dan muatan listrik :
อี = เอฟ / คิว
E = 0,05 นิวตัน / 0,000005 คูลอมบ์
E = 5 นิวตัน / 0,0005 คูลอมบ์
E = 10.000 นิวตัน/คูลอมบ์
E = 104 N / C
E = 104 NC-1
คำตอบที่ถูกต้องคือ E.
12. Tiga buah muatan disusun seperti pada gambar di bawah ini. Gaya Coulomb yang dialami muatan B sebesar …. (k = 9 x 109 Nm2C-21 μC = 10-6 C)
ก. 09 x 101 ประจุ N ถึง C
ข. 09 x 101 N เรียกเก็บเงินจาก A
ค. 18 x 101 ประจุ N ถึง C
ง. 18 x 101 N เรียกเก็บเงินจาก A
E. 36 x 101 ประจุ N ถึง C
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
qA = 10 µC = 10 x 10-6 C = 10-5 คูลอมบ์
qB = 10 µC = 10 x 10-6 = 10-5 คูลอมบ์
qC = 20 µC = 20 x 10-6 = 2x10-5 คูลอมบ์
rAB = 0,1 เมตร = 10-1 เมตร
rBC = 0,1 เมตร = 10-1 เมตร
k = 9 x 109 Nm2C-2
ถาม แรงคูลอมบ์ที่กระทำต่อประจุ B
จาวาบ :
Terdapat dua gaya Coulomb atau gaya listrik yang bekerja pada muatan B, yakni gaya Coulomb antara muatan A dan B (FAB) รวมถึงแรงคูลอมบ์ระหว่างประจุ B และ C (F)BCแรงคูลอมบ์ที่กระทำต่อประจุ B คือผลลัพธ์ของ FAB และเอฟBC.
แรงคูลอมบ์ระหว่างประจุ A และ B:
ประจุ A มีเครื่องหมายบวก และประจุ B ก็มีเครื่องหมายบวก ดังนั้น FAB ต่อไปยังประจุ C.
แรงคูลอมบ์ระหว่างประจุ B และ C:
ประจุ B เป็นบวก และประจุ C เป็นบวก ดังนั้น FBC ต่อข้อกล่าวหา A.
แรงคูลอมบ์ที่กระทำต่อประจุ B:
FB = ฉBC - ฉAB = 180 – 90 = 90 นิวตัน
ขนาดของแรงคูลอมบ์ที่กระทำต่อประจุ B (F)B) คือ 90 นิวตัน ทิศทางของ FB เหมือนกับทิศทาง FBC กล่าวคือ ต่อข้อกล่าวหา A.
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.
13. Besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B adalah… (k = 9 x 109 Nm2C-21 μC = 10-6 C)
ก. 2,5 กิโลจูล2 r-2 ไปทางซ้าย
B. 2,5 kQ2 r-2 ไปทางขวา
C. 2 k Q2 r-2 ไปทางซ้าย
ง. 2 กิโลคิว2 r-2 ไปทางขวา
อี. 1 กิโลคิว2 r-2 ไปทางซ้าย
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ประจุ A (qA) = +Q
ประจุ B (qB) = -2Q
ประจุ C (qC) = -Q
ระยะห่างระหว่างประจุ A และ B (r)AB) = r
ระยะห่างระหว่างประจุ B และ C (r)BC) = 2r
k = 9 x 109 Nm2C-2
ถาม : ขนาดและทิศทางของแรงคูลอมบ์ที่กระทำต่อประจุ B
จาวาบ :
แรงคูลอมบ์ระหว่างประจุ A และประจุ B:
ประจุ A เป็นบวกและประจุ B เป็นลบ ดังนั้นทิศทางคือ FAB ต่อข้อกล่าวหา A
แรงคูลอมบ์ระหว่างประจุ B และประจุ C:
ประจุ B เป็นลบ และประจุ C เป็นลบ ดังนั้นทิศทางของ F คือBC ต่อข้อกล่าวหา A
แรงลัพธ์ที่กระทำต่อประจุ B:
เอฟ = เอฟAB + FBC = 2 kQ2/r2 + 0,5 kQ2/r2 = 2,5 kQ2/r2 = 2,5 kQ2 r-2
ทิศทางของแรงคูลอมบ์จะพุ่งเข้าหาประจุ A หรือไปทางซ้าย
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
สนามไฟฟ้า
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-21 μC = 10-6 C)
A. ตรงกลางของ Q พอดี1 และคิว2
B. อยู่ห่างจาก Q ไปทางขวา 6 ซม.2
C. อยู่ห่างจาก Q ไปทางซ้าย 6 ซม.1
D. อยู่ห่างจาก Q ไปทางขวา 2 ซม.2
E. อยู่ห่างจาก Q ไปทางซ้าย 2 ซม.1
การอภิปราย
ในการคำนวณความแรงของสนามไฟฟ้า ณ จุด P ให้สมมติว่ามีประจุทดสอบบวกอยู่ที่จุด P Q1 บวกและ Q2 เป็นค่าลบ ดังนั้นจุด P ต้องอยู่ทางขวาของจุด Q2 หรือทางซ้ายของ Q1. ถ้าจุด P อยู่ทางซ้ายของจุด Q1สนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้น ณ จุด Q1 ที่จุด P ทิศทางจะไปทางซ้าย (ห่างจาก Q)1) และสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้น Q2 ณ จุด P ทิศทางคือไปทางขวา (ไปทาง Q)1เนื่องจากทิศทางของสนามไฟฟ้ามีทิศทางตรงกันข้าม สนามไฟฟ้าทั้งสองจึงหักล้างกัน ทำให้ความแรงของสนามไฟฟ้าที่จุด P เป็นศูนย์
เป็นที่รู้จัก :
Q1 = +9 μC = +9 x 10-6 C
Q2 = -4 μC = -4 x 10-6 C
k = 9 x 109 Nm2C-2
ระยะห่างระหว่างประจุที่ 1 และประจุที่ 2 = 3 ซม.
ระยะห่างระหว่าง Q1 และจุด P (r1P) = เอ
ระยะห่างระหว่าง Q2 และจุด P (r2P) = 3 + a
ถาม : Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?
จาวาบ :
จุด P อยู่ทางซ้ายของจุด Q1.
Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q1 ณ จุด P :
Muatan uji positif dan Q1 positif sehingga arah medan listrik ke kiri.
Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q2 ณ จุด P :
Muatan uji positif dan Q2 negatif sehingga arah medan listrik ke kanan.
สนามไฟฟ้าลัพธ์ ณ จุด A :
E1 และอี2 ทิศทางตรงกันข้าม
E1 - จ2 = 0
E1 = E2
ใช้สูตร ABC ในการหาค่าของ a
a = -1,25, b = -13,5, c = -20,25
Tidak mungkin a negatif.
ระยะห่างระหว่าง Q2 และจุด P (r2P) = 3 + a = 3 – 1,8 = 1,2 ซม.
Titik P berada pada jarak 1,2 cm di sebelah kanan Q2.
15. Perhatikan gambar berikut! Muatan q3 วางห่างจาก q เป็นระยะ 5 ซม.2จากนั้นความแรงของสนามไฟฟ้าที่ประจุ q3 คือ… (1 µC = 10-6 C)
A. 4,6 x 107 เอ็นซี-1
ข. 3,6 x 107 เอ็นซี-1
ค. 1,6 x 107 เอ็นซี-1
ง. 1,4 x 107 เอ็นซี-1
E. 1,3 x 107 เอ็นซี-1
การอภิปราย
ชาร์จ q3 วางห่างจาก q เป็นระยะ 5 ซม.2หมายความว่าไม่อยู่ทางซ้ายของ q2 แต่ทางด้านขวา q2ถ้าอยู่ทางด้านซ้าย q2 ดังนั้นสนามไฟฟ้าลัพธ์จึงเป็นศูนย์ เนื่องจากระยะห่างระหว่างประจุ q มีค่าเป็นศูนย์3 พร้อมประจุ q1 และ q2 ระยะห่างคือ 5 ซม. และขนาดของประจุคือ q1 เท่ากับประจุ q2.
เนื่องจากประจุ q3 ทิศทางบวก สนามไฟฟ้า ที่ชาร์จ q3 มุ่งไปยังประจุลบ q2 (E2) และห่างจากประจุบวก q1 (E1สนามไฟฟ้าลัพธ์คือผลรวมของความแรงสนามไฟฟ้า E1 และอี2.
เป็นที่รู้จัก :
ชาร์จ q1 = 5 µC = 5 x 10-6 คูลอมบ์
ชาร์จ q2 = 5 µC = -5 x 10-6 คูลอมบ์
ระยะห่างระหว่างประจุ q1 และชาร์จ q3 (r1) = 15 ซม. = 0,15 ม. = 15 x 10-2 เมตร
ระยะห่างระหว่างประจุ q2 และชาร์จ q3 (r2) = 5 ซม. = 0,05 ม. = 5 x 10-2 เมตร
k = 9 x 109 N ม2 C-2
ถาม : Kuat medan listrik ที่ชาร์จ q3
จาวาบ :
ความแรงของสนามไฟฟ้า 1
E1 = kq1 / r12
E1 = (9 x 10 .)9)(5 x 10-6) / (15 x 10-2)2
E1 = (45 x 10 .)3) / (225 x 10-4)
E1 = 0,2x107 N / C
ความแรงของสนามไฟฟ้า 2
E2 = kq2 / r22
E2 = (9 x 10 .)9)(5 x 10-6) / (5 x 10-2)2
E2 = (45 x 10 .)3) / (25 x 10-4)
E2 = 1,8x107 N / C
ความแรงของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้น
ความแรงของสนามไฟฟ้าลัพธ์ที่ประจุ q3 อดาลาห์ :
อี = อี2 - จ1 = (1,8 x 10 .)7)– (0,2 x 107) = 1,6 x 107 N / C
ทิศทางของสนามไฟฟ้าจะอยู่ทางซ้ายหรือในทิศทางของ E2.
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
16. Dua muatan listrik terpisah seperti pada gambar. Kuat medan pada titik P adalah… (k = 9 x 109 N ม2 C-2)
ก. 9,0 x 109 เอ็นซี-1
ข. 4,5 x 109 เอ็นซี-1
ค. 3,6 x 109 เอ็นซี-1
ง. 5,4 x 109 เอ็นซี-1
E. 4,5 x 109 เอ็นซี-1
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ชาร์จ qA = +2,5 องศาเซลเซียส
ชาร์จ qB = -2 องศาเซลเซียส
ระยะห่างระหว่างประจุ qA และจุด P (rA) = 5 ม.
ระยะห่างระหว่างประจุ qB และจุด P (rB) = 2 ม.
k = 9 x 109 N ม2 C-2
ถาม : ความแรงของสนามไฟฟ้า ณ จุด P
จาวาบ :
ความแรงของสนามไฟฟ้า A
EA = kqA / rA2
EA = (9 x 10 .)9)(2,5) / (5)2
EA = (22,5 x 10 .)9) / 25
EA = 0,9x109 N / C
ความแรงสนามไฟฟ้า B
EB = kqB / rB2
EB = (9 x 10 .)9)(2) / (2)2
EB = (18 x 10 .)9) / 4
EB = 4,5x109 N / C
ความแรงของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้น
ความแรงของสนามไฟฟ้าลัพธ์ ณ จุด P คือ:
อี = อีB - จA = (4,5 – 0,9) x 109 = 3,6x109 N / C
ทิศทางของสนามไฟฟ้าจะอยู่ทางซ้ายหรือในทิศทางของ EB.
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
17. Dua muatan listrik masing-masing bermuatan Q1 = -40 µC และ Q2 = +5 µC ตั้งอยู่ที่ตำแหน่งดังแสดงในรูป (k = 9 x 10)9 นิวตันเมตร2.C-2 และ 1 µC = 10-6 C) ความแรงของสนามไฟฟ้า ณ จุด P คือ…
ก. 2,25 x 106 เอ็นซี-1
ข. 2,45 x 106 เอ็นซี-1
ค. 5,25 x 106 เอ็นซี-1
ง. 6,75 x 106 เอ็นซี-1
E. 9,00 x 106 เอ็นซี-1
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ชาร์จ q1 = -40 µC = -40 x 10-6 C
ชาร์จ q2 = +5 µC = +5 x 10-6 C
ระยะห่างระหว่างประจุ q1 และจุด P (r1) = 40 ซม. = 0,4 ม. = 4 x 10-1 m
ระยะห่างระหว่างประจุ q2 และจุด P (r2) = 10 ซม. = 0,1 = 1 x 10-1 m
k = 9 x 109 N ม2 C-2
ถาม : ความแรงของสนามไฟฟ้า ณ จุด P
จาวาบ :
ความแรงของสนามไฟฟ้า 1
E1 = kq1 / r12
E1 = (9 x 10 .)9)(40 x 10-6) / (4 x 10-1)2
E1 = (360 x 10 .)3) / (16 x 10-2)
E1 = 22,5x105 N / C
ความแรงของสนามไฟฟ้า 2
E2 = kq2 / r22
E2 = (9 x 10 .)9)(5 x 10-6) / (1 x 10-1)2
E2 = (45 x 10 .)3) / 1 x 10-2
E2 = 45x105 N / C
ความแรงของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้น
ความแรงของสนามไฟฟ้าลัพธ์ ณ จุด P คือ:
อี = อี2 - จ1 = (45 – 22,5) x 105 = 22,5x105 N / C
จ = 2,25 x 106 N / C
ทิศทางของสนามไฟฟ้าจะอยู่ทางขวาหรือในทิศทางของ E2.
คำตอบที่ถูกต้องคือ 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-2ดังนั้น แรงดึงดูดที่กระทำต่อประจุทั้งสองคือ...
ก. 45 เอ็น
บี. 60 เอ็น
ซี. 80 เอ็น
ง. 90 เอ็น
ตะวันออก 120 เหนือ
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ประจุไฟฟ้าที่ A (q)A) = 8 µC = 8 x 10-6 คูลอมบ์
แรงไฟฟ้าที่กระทำระหว่างประจุทั้งสอง (ฟารัด) = 45 นิวตัน
ระยะห่างระหว่างประจุทั้งสอง (r)AB) = 4 ซม. = 0,04 เมตร = 4 x 10-2 เมตร
ค่าคงที่ (k) = 9 x 109 Nm2.C-2
ถาม : แรงไฟฟ้า antara kedua muatan jika muatan A digeser ke kanan sejauh 1 cm atau 0,01 meter
จาวาบ :
ขั้นแรก คำนวณประจุไฟฟ้าที่จุด B จากนั้นคำนวณแรงไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างประจุไฟฟ้าทั้งสอง หากประจุไฟฟ้าที่จุด A เลื่อนไปทางขวา 1 เซนติเมตร
ประจุไฟฟ้าที่จุด B :
สูตรกฎของคูลอมบ์ :
F = k (qA)(qB) / ร2
เอฟ อาร์2 = k (qA)(qB)
qB = เอฟอาร์2 / k (qA)
ประจุไฟฟ้าที่จุด B :
qB = (45)(4 x 10-2)2 / (9 x 109)(8 x 10-6)
qB = (45)(16 x 10-4) / 72 x 103
qB = (720 x 10 .)-4) / (72 x 103)
qB = 10x10-7 คูลอมบ์
แรงไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างประจุไฟฟ้า A และ B :
ถ้าประจุที่จุด A เลื่อนไปทางขวา 1 เซนติเมตร ระยะห่างระหว่างประจุทั้งสองจะกลายเป็น 3 เซนติเมตร = 0,03 เมตร = 3 x 10⁻⁶ เมตร-2 เมตร
F = k (qA)(qB) / ร2
ฉ = (9 x 109)(8 x 10-6)(10 x 10-7) / (3 x 10-2)2
ฉ = (9 x 109)(80 x 10-13) / (9 x 10-4)
ฉ = (1 x 109)(80 x 10-13) / (1 x 10-4)
ฉ = (80 x 10-4) / (1 x 10-4)
F = 80 นิวตัน
คำตอบที่ถูกต้องคือ 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 และ k = 9 x 109 Nm2.C-2) ดังนั้นแรงไฟฟ้าที่เกิดขึ้นคือ...
ก. 8 เอ็น
บี. 16 เอ็น
ซี. 32 เอ็น
ง. 40 เอ็น
ตะวันออก 56 เหนือ
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ระยะห่างระหว่างประจุ P และ Q (r)PQ) = 10 ซม. = 0,1 ม. = 1 x 10-1 m
แรงไฟฟ้าที่กระทำระหว่างประจุ P และ Q (F) = 8 N
ประจุไฟฟ้า Q (qQ) = 40 µC = 40 x 10-6 C
ค่าคงที่ (k) = 9 x 109 Nm2.C-2
ถาม แรงทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างประจุ P และ Q หากประจุ Q ถูกเลื่อนไปทางด้านประจุ P เป็นระยะ 5 ซม.
จาวาบ :
ขั้นแรกให้คำนวณประจุไฟฟ้า P ก่อน จากนั้นให้คำนวณแรงไฟฟ้าที่กระทำระหว่างประจุไฟฟ้าทั้งสอง หากประจุไฟฟ้า Q ถูกเลื่อนไป 5 ซม. เข้าหาประจุ P
ประจุไฟฟ้า P :
qP = เอฟอาร์2 / k (qQ)
qP = (8)(1 x 10-1)2 / (9 x 109)(40 x 10-6)
qP = (8)(1 x 10-2) / 360 x 103
qP = (8 x 10 .)-2) / (36 x 104)
qP = (1 x 10 .)-2) / (4,5 x 104)
qP = (1/4,5) x 10-6 คูลอมบ์
แรงไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างประจุไฟฟ้า P และ Q :
ถ้าประจุที่จุด Q ถูกเลื่อนไปทางซ้าย 5 ซม. ระยะห่างระหว่างประจุทั้งสองจะกลายเป็น 5 ซม. = 0,05 เมตร = 5 x 10⁻⁴ เมตร-2 เมตร
F = k (qP)(qQ) / ร2
ฉ = (9 x 109)( (1/4,5) x 10-6)(40 x 10-6) / (5 x 10-2)2
ฉ = (2 x 103)(40 x 10-6) / (25 x 10-4)
ฉ = (80 x 10-3) / (25 x 10-4)
F = 3,2 x 101
F = 32 นิวตัน
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.
20. Perhatikan gambar muatan listrik berikut. Gaya listrik yang dialami muatan qB คือ 8 N (1 µC = 10-6 C) และ (k = 9.109 นิวตันเมตร2.C-2ถ้าประจุ qB ถ้าเลื่อนตำแหน่งไปที่ 4 ซม. จากจุด A แรงไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะเป็น qB ตอนนี้คือ…
ก. 2 เอ็น
บี. 4 เอ็น
ซี. 6 เอ็น
ง. 8 เอ็น
ตะวันออก 10 เหนือ
การอภิปราย
เป็นที่รู้จัก :
ระยะห่างระหว่างประจุ A และ B (r)AB) = 2 ซม. = 0,02 ม. = 2 x 10-2 m
แรงไฟฟ้าที่กระทำระหว่างประจุ A และ B (F) = 8 N
ประจุไฟฟ้า A (q)A) = 2 µC = 2 x 10-6 C
ค่าคงที่ (k) = 9 x 109 Nm2.C-2
ถาม แรงทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างประจุ A และ B หากระยะห่างระหว่างประจุทั้งสองคือ 4 เซนติเมตร
จาวาบ :
ขั้นแรกให้คำนวณประจุไฟฟ้า B จากนั้นคำนวณแรงไฟฟ้าที่กระทำระหว่างประจุไฟฟ้าทั้งสอง ถ้าระยะห่างระหว่างประจุไฟฟ้าทั้งสองคือ 4 ซม. = 0,04 เมตร = 4 x 10⁻⁴ เมตร-2 เมตร.
ประจุไฟฟ้า B :
qB = เอฟอาร์2 / k (qA)
qB = (8)(2 x 10-2)2 / (9 x 109)(2 x 10-6)
qB = (8)(4 x 10-4)/ (18 x 103)
qB = (32 x 10 .)-4) / (18 x 103)
qB = (32/18) x 10-7
qB = (16/9) x 10-7 คูลอมบ์
แรงไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างประจุ A และ B :
F = k (qA)(qB) / ร2
ฉ = (9 x 109)(2 x 10-6)( (16/9) x 10-7) / (4 x 10-2)2
ฉ = (18 x 103)( (16/9) x 10-7) / (16 x 10-4)
ฉ = (2 x 103)(16 x 10-7) / (16 x 10-4)
ฉ = (2 x 103)(1 x 10-7) / (1 x 10-4)
ฉ = (2 x 10-4) / (1 x 10-4)
F = 2 นิวตัน
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.
ที่มาของคำถาม:
ข้อสอบวิชาฟิสิกส์ระดับชาติ สำหรับนักเรียนมัธยมปลาย/อาชีวศึกษา
