Melayani siapa saja untuk belajar fisika kapan saja dan dimana saja

Friday, March 12, 2021

10 Soal listrik statis dan penyelesaiannya

Sahabat fisioner, untuk lebih memahami materi fisika serta untuk mempersiapkan diri untuk menghadapi ulangan harian (UH), ulangan akhir semester (UAS), ujian sekolah (US), seleksi nasional masuk perguruan tinggi negeri (SNMPTN), berikut akan diberikan contoh soal beserta tips dan trik pembahasannya. Bagaimana sudah siap? Ayo kita mulai!

Topik: Listrik statis

1. Ada empat buah muatan A, B, C, dan D. A menolak B, A menarik C, C menolak D, dan D bermuatan positif. Tentukan jenis muatan-muatan lainnya!

Jawab:
C menolak D berarti C sejenis dengan D. Karen D bermuatan positif maka C bermuatan positif. A menarik C berarti A tak sejenis dengan C. Karena C bermuatan positif maka tentu A bermuatan negatif. A menolak B berarti A sejenis dengan B. Karena A bermuatan negatif maka tentu B bermuatan negatif.
--------------------------------------------------------fisika online------------------------------------------------------
2. Dua buah muatan masing-masing 20 μC dan 24 μC terpisah pada jarak 12 cm. Hitung besar gaya yang bekerja pada kedua muatan tersebut bila:
a. kedua muatan diletakkan di udara
b. kedua muatan diletakkan dalam bahan yang memiliki permitivitas relatif 3.
Penyelesaian
Diketahui:
q1 = 20 μC = 20 x 10-6 C
q2 = 24 μC = 24 x 10-6 C
r = 12 cm = 12 x 10-2 m
k = 9 x 109 Nm2C-2
εr = 3
Ditanyakan:
a. Fudara = ..............?
b. Fbahan = ..............?
Jawab:
--------------------------------------------------------fisika online------------------------------------------------------
3. Sebuah partikel bermuatan +5 μC diletakkan pada garis hubung diantara partikel-partikel bermuatan -9 μC dan -4 μC yang berjarak 0,5 m.
a. Tentukan besar dan arah gaya pada partikel bermuatan +5 μC jika diletakkan di tengah-tengah kedua partikel bermuatan negatif!
b. Dimana partikel bermuatan +5 μC harus diletakkan agar partikel tersebut tidak merasakan gaya Coulomb yang disebabkan oleh kedua partikel bermuatan negatif?
Penyelesaian
Diketahui:
q1 = -9 μC = -9 x 10-6 C
q2 = -4 μC = -4 x 10-6 C
q3 = 5 μC = 5 x 10-6 C
k = 9 x 109 Nm2C-2
Ditanyakan:
a. F = ....? jika r31 = r32
b. r = ..........? jika F = 0
Jawab:

Tanda negatif menyatakan bahwa arah resultan gaya pada q3 berarah ke kiri atau mendekati q1

--------------------------------------------------------fisika online------------------------------------------------------

4. Tentukan  kuat medan listrik dan arahnya pada jarak 1 cm dari sebuah muatan positif 10-6 C!

Penyelesaian

Diketahui:

r = 1 cm = 1 . 10-2 m

q = 10-6 C

Ditanyakan: E = ....?

Jawab:

Karena muatan sumber bermuatan positif maka medan listrik di titik tersebut menjauhi muatan sumber.

--------------------------------------------------------fisika online------------------------------------------------------

5. Sebuah muatan uji +3 x 10-5 C diletakkan dalam suatu medan listrik. Gaya yang bekerja pada muatan uji tersebut adalah 0,45 N. Berapa besar kuat medan listrik pada muatan uji?

Penyelesaian

Diketahui:

qo = +3 x 10-5 C

F = 0,45 N

Ditanyakan: E = .... ?

Jawab:

--------------------------------------------------------fisika online------------------------------------------------------

6. Perhatikan gambar di bawah ini!

 Jika r1 = r2 = 5 cm tentukanlah:

a. kuat medan listrik di titik P

b. gaya pada muatan -4 x 10-8 C yang diletakkan di P

c. letak titik yang kuat medannya nol

Penyelesaian

Dik:     q1 = +20 x 10-8C

            q2 = -5 x 10-8 C

            qp = -4 x 10-8 C

            r1 = r2 = 5 cm = 5 x 10-2 m

Dit:      a. Ep = .... ?

      b. Fp = .... ?

      c. r = .... ? (Ep = 0)

Jawab:
Dengan memperhatikan gambar di atas maka letak titik yang kuat medannya nol harus merupakan perpanjangan garis yang menghubungkan kedua muatan sumber (sebut saja garis AB) karena di sepanjang garis AB kuat medan listrik memiliki arah yang sama sehingga merupakan resultan dari keduanya (tidak mungkin nol). Titik C (titik sembarang yang kuat medannya dianggap nol) harus diletakkan di sebelah kanan muatan q2 karena muatan q2 lebih kecil daripada q1. jadi, letak titik C harus lebih jauh dari q1 tetapi lebih dekat ke q2.
Misal jarak BC = d, maka jarak AC = 0,1 + d dengan d dalam satuan meter. Kuat medan listrik di c oleh muatan positif q1 (E1) berarah ke kanan, dan oleh muatan negatif q2 (E2) berarah ke kiri. Karena E1 dan E2 berlawanan arah maka resultan kuat medan listrik di C akan sama dengan nol jika  E1 sama dengan E2.

--------------------------------------------------------fisika online------------------------------------------------------

7. Hitung jumlah garis medan yang menembus suatu bidang persegi panjang yang panjangnya 30 cm dan lebarnya 20 cm, bila kuat medan listrik homogen sebesar 200 N/C dan arahnya:

a. searah dengan bidang

b. membentuk sudut 30o terhadap bidang

c. tegak lurus terhadap bidang

Penyelesaian

Diketahui:

p = 30 cm = 0,3 m

l = 20 cm = 0,2 m

E = 200 N/C

Ditanyakan: Ф = ....? (untuk tiga kondisi)

Jawab:
-------------------------------------------------------fisika online----------------------------------------------------
8. Sebuah konduktor dua keping sejajar yang tiap kepingnya berbentuk persegi panjang (panjang 5 cm dan lebar 4 cm) diberi muatan 1,77 μC yang berlawanan jenis. Hitung:
a. rapat muatan listrik masing-masing keping
b. besar kuat medan listrik dalam ruang di antara kedua keping
Penyelesaian
Diketahui: 
A = p x l = 5 x 4 = 20 cm2 = 20 x 10-4 m2
q = 1,77 μC = 1,77 x 10-6 C
εo = 8,85 x 10-12 C2N-1m2
Ditanyakan: 
a. σ = ....?
b. E = ....?
Jawab:

-------------------------------------------------------fisika online----------------------------------------------------

9. Tentukan kapasitas kapasitor keping sejajar yang mempunyai luas keping 2 cm2 dan jarak antarkepingnya 0,4 cm , bila muatan tiap-tiap keping sebesar 10-6 μC dan εo = 8,85 x 10-12 C2/Nm2. Di antara keping ada medium dengan permitivitas relatif 2!

Penyelesaian

Diketahui:

A = 2 cm2 = 2 x 10-4 m2

d = 0,4 cm = 4 x 10-3 m

q = 10-6 μC = 10-12 C

εo = 8,85 x 10-12 C2/Nm2

εr = 2

Ditanyakan: C = .... ?

-------------------------------------------------------fisika online----------------------------------------------------

10. Dua buah kapasitor masing-masing kapasitasnya 2 μF dan 3 μF dipasang secara seri. Beda potensial antara ujung-ujung gabungannya 10 volt. Tentukanlah:

a. kapasitas gabungannya

b. muatan tiap-tiap kapasitor

c. beda potensial tiap-tiap kapasitor

Penyelesaian

Diketahui:

susunan seri → q sama di tiap-tiap kapasitor

C1 = 2 μF = 2 x 10-6 F

C2 = 3 μF = 3 x 10-6 F

Vg = 10 V

Ditanyakan:

a. Cg = .... ?

b. C1 = .... ? dan C2 = .... ?

c. V1 = .... ? dan V2 = .... ?

Jawab:

--------------------------------------------------------fisika online------------------------------------------------------
18 Topik Latihan soal fisika lainnya:
--------------------------------------------------------fisika online------------------------------------------------------

No comments:

Post a Comment