Kuat medan listrik pada suatu titik yang berjarak 3 cm dari sebuah muatan sebesar 3 x 10 C adalah

Soal No.1Jika diketahui dua buah muatan listrik yang nilainya adalah : 3×10-6 C dan 6×10-6 C dan terpisah pada jarak 3 cm. Hitunglah nilai atau besarnya gaya listrik yang bekerja pada masing-masing muatan tersebut ?

Pembahasan

F = k

q1 . q2 / r2

F = 9x109

3x10-6 . 6x10-6 / [3x10-2]2

F = 9x109

18x10-12 / 9x10-4

F = 1,8x102 N

Soal No.2Berapakah kuat medan listrik di titik A yang memiliki jarak sebesar 3cm dari muatan yang bernilai +8x10-9 C ?Pembahasan

EP = k

q / r2

EP = 9x109

8x10-9 / [3x10-2]2

EP = 8x104 N/C

Soal No.3Jika kuat medan listrik pada sebuah titik yang memiliki jarah sebesar 3 cm dari muatan positif adalah 100 N/C. Hitunglah kuat medan lisrik pada titik lain yang memiliki jarak sebesar 6 cm dari muatan tersebut ?

Pembahasan

r1 = 3 cmr2 = 6 cmE1 = 100 N/CPerbandingan medan listrik :

E2 / E1

= [

r1 / r2

E2 / 100

= [

3 / 6

E2 / 100

9 / 36

E2 =

9 / 36

100 = 25 N/C
Jadi kuat medan lisrik pada titik lain yang memiliki jarak sebesar 6 cm dari muatan tersebut adalah :25 N/C

Soal No.4Jika diketahui muatan q1 = -20µC dan muatan q2 = = -40µC. Jika pada titik P yang jaraknya 20 cm dari q2, resultan kuat medan listrik bernilai nol. Berapakah jarak titik P dari muatan q1 ?Pembahasan

q1 = -20µCq2 = = -40µCr2 = 20 cm = 0,2 mResultan kuat medan listrik bernilai nol pada titik P, maka :E1 = E2

q1 / r12

= k

q2 / r22

20x10-6 / r12

40x10-6 / [0,2]2

r12 =

0,8x10-6 / 40x10-6

r12 = 0,02r1 = 0,14 meterr1 = 14 cm

Jadi jarak titik P dari muatan q1 adalah 14 cm

Soal No.5Dua buah muatan masing-masing qA bernilai 2µC dan qB bernilai -4µC. Jika titik C berada diantara kedua muatan tersebut dan berjarak 10 cm dari muatan qA, hitunglah kuat medan listrik di titik C akibat pengaruh kedua muatan tersebut ?Pembahasan

qA = 2µC = 2x10-6 CqB = -4µC = -4x10-6 CrCA = 10 cm = 0,1 mrCB = 20 Cm = 0,2 mEC = EA + EB

EC = k[

qA / rCA2

qB / rCb2

]
EC = 9x109[

2x10-6 / [0,1]2

4x10-6 / [0,2]2

]EC = 9x109[2x10-4 + 10-4]EC = [18+9] x 105 = 27x105 N/C

Soal No.6Dua buah muatan masing-masing qA bernilai -1µC dan qB bernilai -4µC. Jika jarak kedua muatan tersebut adalah 9 cm. Maka letak titik yang kuat medannya nol adalah....?PembahasanAgar menghasilkan kuat medan listrik nol, maka arah medan listriknya berlawanan diantara kedau muatan.

EA = EA
k

qA / rA2

= k

qB / rB2

10-6 / x2

4x10-6 / [9-x]2

[9-x]2 / x2

= 4

[9-x] / x

= √4 =29 - x = 2x9 = 2x + x9 = 3xx = 3 cm

Jadi letak titik yang kuat medannya nol adalah 3 cm di kanan A

Soal No.7Jika dua buah titik berjarak 4 meter bermuatan masing-masing +q1 dan +q2. Berapa perbandingan antara q1 dan q2 jika medan listrik pada titik yang berjarak 1 meter dari q1 bernilai nolPembahasan

Karena pada titik A medan listriknya sama dengan nol maka E1-E2 = 0E1 = E2. Kita mendapatkan persamaan :EA = EA

q1 / r12

= k

q2 / r22

q1 / 12

q2 / 32

q2 = 9q1

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]Pembahasan

Diketahui :

Titik A berada di dalam bola

EA= 0 [ karena seluruh muatan tersebar di permukaan bola ]

Titik B berada di kulit bola

Titik C berada di luar bola

Keterangan :

EA= kuat medan listrik dititik A [ N/C ]

EB= kuat medan listrik dititik B [ N/C ]

EC= kuat medan listrik dititik C [ N/C ]

R = jari-jari bola konduktor [ m ]

r = Jarak antara pusat bola dengan titik C[ m ]

contoh soal :

1. Ada sebuah konduktor bola berongga, bola konduktor tersebut diberi muatan negative sebesar - 400μC, jika diameter bola 8 cm, tentukan kuat medan listrik pada :

a. titik A yang terletak 2 cm dari pusat bola

b. titik B yang terletak 4 cm dari pusat bola

c. titik C yang terletak 8 cm dari pusat bola

Jawab :

Potensial Listrik [ V ]

Potensial listrik merupakan besaran scalar

Bila muatan positif [ + ]

titik P merupakan muatan uji

Hubungan antara potensial listrik [ V ] dan kuat medan listrik [ E ]

Bila muatan sumber lebih dari satu :

Exp : muatan sumber ada 4, maka besar potensial di titik P adalah:

Contoh Soal :

1. Terdapat empat muatan sumber dengan muatanq1= + 2μC, q2= + 2μC , q3= + 2μC dan q4= - 2μC seperti terlihat pada gambar, tentukan potensial listrik di titik P

Potensial Listrik Pada konduktor Bola berongga maupun bola pejal

[ muatannya mempunyai ukuran lebih besar ]

Keterangan :

VA= Potensial listrik dititik A [Volt ]

VB= Potensial listrik dititik B [Volt]

VC= potensial listrik dititik C [ Volt ]

R = jari-jari bola konduktor [ m ]

r = Jarak antara pusat bola dengan titik C

contoh soal :

1. Ada sebuah konduktor bola berongga, bola konduktor tersebut diberi muatan negative sebesar - 800μC, jika diameter bola 20 cm, tentukan potensial listrik pada :

a. titik A yang terletak 4 cm dari pusat bola

b. titik B yang terletak 10 cm dari pusat bola

c. titik C yang terletak 16 cm dari pusat bola

2. Potensial listrik pada suatu titik yang jaraknya 8 cm dari pusat konduktor bola berongga bermuatan yang memiliki diameter 24 cm adalah 90 Volt, tentukan :

a. muatan konduktor bola tersebut

b. kuat medan listrik di titik yang berjarak 20 cm dari permukaan bola

mulai tugas 12

Energi Potensial Listrik[ EP]

Energi Potensial Listrik merupakan besaran skalar

Usaha [ W ] yang dilakukan untuk memindahkan muatan uji dari titik 1 ke titik 2 adalah :

W =ΔEP

W = EP2– EP1

Hubungan Usaha [ W ] dan beda potensial listrik [ΔV ]

Keterangan :

W = usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan uji dari titik 1 ke titik 2 [J]

V1=potensial listrik titik 1 [ volt ]

V2= potensial listrik titik 2[ volt ]

ΔV = beda potensial listrik [ volt ]

q1= q = muatan sumber [ C ]

q2= q’= muatan uji [ muatan yang dapat dipindahkan ][ C ]

r1= jarak awal q’ke q [m]

r2= jarak akhir q’ke q [m]

EP = energi potensial listrik [ Joule ]

Tentukan besar dan arah medan listrik di titik P!

KOMPAS.com: Berita Terpercaya

Baca Berita Terbaru Tanpa Terganggu Banyak Iklan

KOMPAS.com/RISYA FAUZIYYAH Ilustrasi titik P yang berada di antara muatan 1 dan muatan 2

Dilansir dari Encyclopedia Britannica, medan listrik merupakan suatu sifat listrik yang diasosiasikan dengan setiap titik dalam ruang saat muatan ada dalam bentuk apapun

Besar dan arah medan listrik dinyatakan dengan nilai E, disebut kuat medan listrik atau intensitas medan listrik atau secara sederhana dsiebut medan listrik.

SMA AL HIKMAH MUNCAR - Berikut ini ditampilkan beberapa soal dan pembahasan materi Listrik Statis yang dibahas di kelas XII SMA.

Menentukan besaran-besaran yang terjadi akibat interaksi muatan-muatan listrik diantaranya seperti gaya coulomb, kuat medan listrik dengan beberapa variasi posisi dan jumlah muatan yang terlibat dalam interaksi tersebut.

Menentukan letak posisi titik nol akibat pada gaya maupun kuat medan listrik.

Membedakan penggunaan besaran skalar ataupun besaran vektor saat mengerjakan soal-soal listrik statis.

Berikut contoh-contoh:

Soal No. 1
Dua buah partikel bermuatan berjarak R satu sama lain dan terjadi gaya tarik-menarik sebesar F.

Jika jarak antara kedua muatan dijadikan 4 R, tentukan nilai perbandingan besar gaya tarik-menarik yang terjadi antara kedua partikel terhadap kondisi awalnya!

Pembahasan

sehingga

Soal No. 2

Tiga buah muatan A, B dan C tersusun seperti gambar berikut!

Jika QA = + 1 μC, QB = − 2 μC ,QC = + 4 μC dan k = 9 x 109 N m2 C− 2 tentukan besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B !

Pembahasan

Pada muatan B bekerja 2 buah gaya, yaitu hasil interaksi antara muatan A dan B sebut saja FBA yang berarah ke kiri dan hasil interaksi antara muatan B dan C sebut saja FBCyang berarah ke kanan. Ilustrasi seperti gambar berikut:

Karena kedua gaya segaris namun berlawanan arah maka untuk mencari resultan gaya cukup dengan mengurangkan kedua gaya, misalkan resultannya kasih nama Ftotal :

F total = FBC - FBA

F total = 72 X 10 - 3 - 18 x 10 -3 = 54 x 10 -3 N

Arah sesuai dengan FBC yaitu ke kanan.

Soal No. 3Dua buah muatan tersusun seperti gambar berikut!

Jika Q1 = + 1 μC, Q2 = − 2 μC dan k = 9 x 109 N m2 C− 2 tentukan besar dan arah kuat medan listrik pada titik P yang terletak 4 cm di kanan Q1 !

Pembahasan

Rumus dasar yang dipakai untuk soal ini adalah

dimana E adalah kuat medan listrik yang dihasilkan suatu muatan, dan r adalah jarak titik dari muatan sumber. Harap diingat lagi untuk menentukan arah E : "keluar dari muatan positif" dan "masuk ke muatan negatif"

Perhatikan ilustrasi pada gambar!

Langkah berikutnya adalah menghitung masing-masing besar kuat medan magnet E1 dan E2 kemudian mencari resultannya jangan lupa ubah satuan centimeter menjadi meter. Supaya lebih mudah hitung secara terpisah satu persatu saja,..

Arah ke arah kanan.

Soal No. 4Gambar berikut adalah susunan tiga buah muatan A, B dan C yang membentuk suatu segitiga dengan sudut siku-siku di A.

Jika gaya tarik-menarik antara muatan A dan B sama besar dengan gaya tarik-menarik antara muatan A dan C masing-masing sebesar 5 F, tentukan resultan gaya pada muatan A !

Pembahasan

Karena kedua gaya membentuk sudut 90°cari dengan rumus vektor biasa :

Soal No. 5

Tiga buah muatan membentuk segitiga sama sisi seperti gambar berikut. Jarak antar ketiga muatan masing-masing adalah 10 cm.

Jika Q1 = + 1 C, Q2= Q3 = − 2 C dan k = 9 x 109 N m2 C− 2 tentukan besar resultan gaya Coulomb pada muatan Q1 !

Pembahasan

Tipe soal mirip soal nomor 4, dengan sudut 60° dan nilai masing-masing gaya harus dicari terlebih dahulu.

Angka 18 x 1011 N namakan saja X untuk mempermudah perhitungan selanjutnya.

Soal No. 6

Dua buah muatan masing - masing Q1 = 1 μC dan Q2 = 4 μC terpisah sejauh 10 cm.

Tentukan letak titik yang memiliki kuat medan listrik nol !(Tipikal Soal UN)

Pembahasan

Letak titik belum diketahui sehingga ada tiga kemungkinan yaitu di seblah kiri Q1, di sebelah kanan Q2 atau diantara Q1 dan Q2. Untuk memilih posisinya secara benar perhatikan ilustrasi berikut ini dan ingat kembali bahwa kuat medan listrik "keluar untuk muatan positif" dan "masuk untuk muatan negatif". Namakan saja titik yang akan dicari sebagai titik P.

Ada 2 tempat dimana E1 dan E2 saling berlawanan, ambil saja titik yang lebih dekat dengan muatan yang nilai mutlaknya lebih kecil yaitu disebelah kiri Q 1 dan namakan jaraknya sebagai x.

Soal No. 7
Sebuah muatan listrik negatif sebesar Q yang berada pada suatu medan listrik E yang berarah ke selatan. Tentukan besar dan arah gaya listrik pada muatan tersebut!

Pembahasan

Hubungan antara kuat medan listrik E dan gaya listrik F yang terjadi pada suatu muatan q adalah

F = QE

dengan perjanjian tanda sebagai berikut:

Untuk muatan positif, F searah dengan arah E
Untuk muatan negatif, F berlawanan arah dengan arah E

Pada soal diatas E berarah ke selatan sehingga arah F adalah ke utara, karena muatannya adalah negatif.

Soal No. 8
Perhatikan gambar tiga buah muatan yang berada di sekitar titik P berikut!

Jika k = 9 x 109 N m2 C− 2 , Q1 = + 10−12 C, Q2 = + 2 x 10−12 C dan Q3 = - 10−12 C, tentukan besar potensial listrik pada titik P !

Pembahasan

Soal No. 9

8 buah muatan listrik 4 diantaranya sebesar + 5 C dan 4 lainnya adalah − 5 C tersusun hingga membentuk suatu kubus yang memiliki sisi sepanjang r.

Tentukan besar potensial listrik di titik P yang merupakan titik berat kubus !

Pembahasan

Kenapa nol? Jarak masing-masing muatan ke titik P adalah sama dan besar muatan juga sama, separuh positif dan separuh lagi negatif sehingga jika dimasukkan angkanya hasilnya adalah nol.

Soal No. 10
Dua buah partikel dengan besar muatan yang sama digantung dengan seutas tali sehingga tersusun seperti gambar berikut!

Jika tan θ = 0,75 dan besar tegangan pada masing-masing tali adalah 0,01 N, tentukan besar gaya tolak - menolak antara kedua partikel!

Pembahasan

Perhatikan uraian gaya pada Q2 berikut !

Karena nilai gaya tali sudah diketahui, maka dengan prinsip keseimbangan biasa didapat:

FC = T sin Θ

FC = 0,01 x 0,6 = 0,006 Newton

Soal No. 11
Sebuah partikel yang bermuatan negatif sebesar 5 Coulomb diletakkan diantara dua buah keping yang memiliki muatan berlawanan.

Jika muatan tersebut mengalami gaya sebesar 0,4 N ke arah keping B, tentukan besar kuat medan listrik dan jenis muatan pada keping A !

Pembahasan

F = QE

E = F / Q = 0,4 / 5 = 0,08 N/C

Untuk muatan negatif arah E berlawanan dengan F sehingga E berarah ke kiri dan dengan demikian keping B positif, keping A negatif.

Soal No. 12
Sebuah bola berongga memiliki muatan sebesar Q Coulomb dan berjari-jari 10 cm.

Jika besar potensial listrik pada titik P adalah (kQ / x ) volt, tentukan nilai x !

Pembahasan

Untuk mencari potensial suatu titik yang berada di luar bola, V = (kq)/r dimana r adalah jarak titik tersebut ke pusat bola atau x = (0,1 + 0,2) = 0,3 meter.

Soal No. 13
Tentukan besarnya usaha untuk memindahkan muatan sebesar positif sebesar 10 μC dari beda potensial 230 kilovolt ke 330 kilovolt !

Pembahasan

W = q ΔV

W = 10μC x 100 kvolt = 1 joule

Soal No. 14
Perhatikan gambar berikut ! E adalah kuat medan listrik pada suatu titik yang ditimbulkan oleh bola berongga yang bermuatan listrik + q.

Tentukan besar kuat medan listrik di titik P, Q dan R jika jari-jari bola adalah x dan titik R berada sejauh h dari permukaan bola!

Pembahasan

Titik P di dalam bola sehingga EP = 0
Titik Q di permukaan bola sehingga EQ = (kq)/x2
Titik R di luar bola sehingga ER = (kq)/(x + h)2

Soal No. 15
Sebuah partikel bermassa m dan bermuatan negatif diam melayang diantara dua keping sejajar yang berlawanan muatan.

Jika g adalah percepatan gravitasi bumi dan Q adalah muatan partikel tentukan nilai kuat medan listrik E antara kedua keping dan jenis muatan pada keping Q !

Pembahasan

Jika ditinjau gaya-gaya yang bekerja pada partikel maka ada gaya gravitasi/ gaya berat yang arahnya ke bawah. Karena partikel melayang yang berarti terjadi keseimbangan gaya-gaya, maka pastilah arah gaya listriknya ke atas untuk mengimbangi gaya berat. Muatan negatif berarti arah medan listrik E berlawanan dengan arah gaya listrik F sehingga arah E adalah ke bawah dan keping P adalah positif (E "keluar dari positif, masuk ke negatif"), keping Q negatif.

Untuk mencari besar E :

F listrik = W

qE = mg

E = (mg)/q

Soal No. 16
Sebuah elektron dengan massa 9,11 × 10−31 kg dan muatan listrik − 1,6 × 10−19 C, lepas dari katode menuju ke anode yang jaraknya 2 cm. Jika kecepatan awal elektron 0 dan beda potensial antara anode dan katode 200 V, maka elektron akan sampai di anode dengan kecepatan....
A. 2,3 × 105 m/s
B. 8,4 × 106 m/s
C. 2,3 × 107 m/s
D. 3 × 107 m/s
E. 2,4 × 108 m/s(UMPTN 1994)

Pembahasan

Data dari soal:

me = 9,11 × 10−31 kg

Qe = − 1,6 × 10−19 C
ν1 = 0 m/s ΔV = 200 volt

ν2 = ....... !?

Dengan hukum kekekalan energi mekanik, energi mekanik elektron saat di anode sama dengan energi mekanik saat di katode:

Asal mula rumusnya dari sini,

Soal ini dalam mode non kalkulator, tak boleh pake kalkulator dalam mengerjakan, alternatif berhitungnya seperti ini:

sumber : http://fisikastudycenter.com/