Soal No. 1Dalam waktu dua menit arus listrik sebesar 2 A mengalir sepanjang kawat penghantar. Tentukan:a) muatan yang berpindah b) jumlah elektron

PembahasanHubungan kuat arus listrik, muatan listrik dan waktu adalah:

I = Q / tQ = I x t

Dengan demikian :a) Q = I x tQ = 2 x 120Q = 240 Coulomb

b) menentukan jumlah elektron dalam muatann = Q/Qe

dimana:n = jumlah elektron

Qe = muatan satu elektron (1,6 x 10−19 Coulomb)Q = muatan yang akan dihitung jumlah elektronnya

sehingga:

n = Q/Qe

n = 240 / (1,6 x 10−19)n = 150 x 1019

n = 1,5 x 1021 buah elektron

Soal No. 5Sebuah kawat penghantar memiliki panjang L dan luas penampang A dan memiliki hambatan sebesar 120 Ω. Jika kawat dengan bahan yang sama memiliki panjang 2 L dan luas penampang 3 A, tentukan hambatan kawat kedua ini!

PembahasanRumus untuk menghitung hambatan suatu kawat penghantar adalah:

R = ρL/ A

dimana R = hambatan kawat (Ω)

L = panjang kawat (m)A = luas penampang kawat (m2)ρ = hambat jenis kawat

Kawat yang berbahan sama memiliki hambat jenis yang sama, sehingga R2 / R1 = (L2/A2) / (L1/A1)

R2 = (L2/L1) x (A1/A2) x R1

R2 = (2L/L) x (A/3A) x 120 R2 = (2/1) x(1/3) R2 = (2/3) x 120 = 80 Ω

Soal No. 2Muatan sebesar 360 C mengalir dalam dua menit dalam suatu rangkaian. Tentukan Kuat arus rangkaian listrik tersebut!

PembahasanI = Q/t I = 360 coulomb / 120 sekonI = 3 Ampere

Soal No. 3Konversikan satuan berikut:a) 5 μ C = ........Cb) 100 mC = .........Cc) 5000 nC = .........C

Pembahasana) 5 μC = 5 x 10−6 = 0,000005 Cb) 100 mC = 100 x 10−3 = 0,1 Cc) 5000 nC = 5000 x 10−9 = 5 x 10−6 = 0,000005 C

Soal No. 4Konversikan satuan berikut :a) 5 kΩ = ....... Ωb) 0,3 kΩ = .....Ωc) 5 MΩ = .........Ω

Pembahasana) 5 kΩ = 5 x 1000 = 5000 Ωb) 0,3 kΩ = 0,3 x 1000 = 300 Ωc) 5 MΩ = 5 x 1000000 = 5000000 Ω

Soal No. 6

Sebuah kawat penghantar dengan panjang 10 meter memiliki hambatan sebesar 100 Ω Jika kawat dipotong menjadi 2 bagian yang sama panjang, tentukan hambatan yang dimiliki oleh masing-masing potongan kawat!

PembahasanData dari soal:L1 = LL2 = 1/2 LA1 = A2

R1 = 100 Ω

R2 / R1 = (L2/L1) x R1

(luas penampang dan hambat jenis kedua kawat adalah sama!!)

R2 = ( 0,5 L / L) x 100 Ω:R2 = 50 Ω (Thanks to nasha atas masukannya,..)

Soal No. 7Ubah satuan berikut:a) 300 mA = .........Ab) 12 mA = ..........A

Pembahasana) 300 mA = 300 : 1000 = 0,3 Ab) 12 mA = 12 : 1000 = 0,012 A

Soal No. 8Diberikan sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari tiga buah lampu, dua buah saklar dan sebuah sumber arus listrik. Manakah lampu-lampu yang menyala jika:a) saklar 1 tertutup, saklar 2 terbukab) saklar 2 tertutup, saklar 1 terbukac) saklar 1 tertutup, saklar 2 tertutupd) saklar 1 terbuka, saklar 2 terbuka

Pembahasan

Arus listrik akan mengalir jika terdapat beban dan rangkaian yang tertutup, sehingga:a) saklar 1 tertutup, saklar 2 terbukalampu 2 dan 3 menyala, lampu 1 matib) saklar 2 tertutup, saklar 1 terbukasemua lampu akan matic) saklar 1 tertutup, saklar 2 tertutupsemua lampu menyalad) saklar 1 terbuka, saklar 2 terbukasemua lampu mati

Soal No. 9X dan Y adalah dua buah alat ukur listrik yang berbeda. Manakah posisi pemasangan voltmeter dan amperemeter jika yang diukur adalah tegangan pada lampu 3 dan kuat arus pada lampu 3?

PembahasanVoltmeter untuk mengukur tegangan antara dua titik, dalam hal ini adalah tegangan pada lampu 3, voltmeter harus dipasang secara paralel dengan beban yang hendak diukur, posisi yang benar adalah X.Amperemeter untuk mengukur kuat arus yang mengalir melalui suatu beban dalam hal ini adalah lampu 3, ampermeter harus dipasang secara seri dengan alat yang hendak diukur besar kuat arusnya, so, kabelnya dipotong dulu trus sambungin ke kaki Amperemeter, posisi yang benar adalah Y.

Soal No. 10Perhatikan gambar berikut

Tentukan hambatan pengganti antara titik A dan B jika R1, R2 dan R3 berturut-turut besarnya adalah 5 Ω, 10 Ω dan 15 Ω!

Pembahasan

Rangkaian diatas adalah tersusun seri, sehingga hambatan penggantinya adalah:

Rt = R1 + R2 + R3

= 5 + 10 + 15 = 30 Ω

Soal No. 11Pada rangkaian berikut jika R1 = 9 Ω dan hambatan pengganti antara titik AB adalah 6 Ω tentukan besar hambatan R2 !

PembahasanRangkaian diatas adalah hambatan yang disusun secara paralal. Hambatan total untuk paralel adalah

1/ Rt = 1/R1 + 1/R2 1/ 6 = 1/9 + 1/R2

1/R2 = 1/6 − 1/91/R2 = 3/18 − 2/181/R2 = 1/18R2 = 18 Ohm

Soal No. 12Dari rangkaian hambatan berikut R1 = 10 ΩR2 = 9 ΩR3 = 18 ΩTentukan hambatan pengganti antara titik A dan B!

PembahasanRangkaian campuran, selesaikan paralel antara R2 dan R3 terlebih dahulu1/ Rp = 1/R2 + 1/R3

1/ Rp = 1/9 + 1/181/ Rp = 2/18 + 1/18

1/ Rp = 3/18 Rp = 18/3 = 6 Ω

Hasil ini kemudian diserikan dengan R1

Rt = 10 + 6 = 16 Ω

Soal No. 1Dua 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. 2Tiga 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. 5Tiga 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. 6Dua 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. 7Sebuah 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, arah F searah (sama arah) dengan arah E Untuk muatan negatif, arah 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. 8Perhatikan 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. 98 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. 10Dua 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. 11Sebuah 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. 12Sebuah 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. 13Tentukan 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. 14Perhatikan 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. 15Sebuah 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. 16Sebuah 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/sB. 8,4 × 106 m/sC. 2,3 × 107 m/sD. 3 × 107 m/sE. 2,4 × 108 m/s(UMPTN 1994)

PembahasanData dari soal:me = 9,11 × 10−31 kgQe = − 1,6 × 10−19 Cν1 = 0 m/sΔV = 200 voltν2 = ....... !?

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:

Soal No. 13Berikut ini adalah sebuah rangkaian listrik sederhana yang terdiri sebuah baterai sebagai sumber tegangan listrik ε dan sebuah beban resistor R.

Jika ε adalah 12 volt dan R adalah 3 Ω tentukan:a) kuat arus yang mengalirb) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit

Pembahasana) kuat arus yang mengalirUntuk rangkaian sederhana seperti di atas cukup gunakan:I = ε / RI = 12 / 3I = 4 A

b) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit

Q = I x tQ = 4 A x 60 detikQ = 240 Coulomb

Soal No. 14Sebuah rangkaian terdiri dari sebuah sumber tegangan dan sebuah hambatan seperti ditunjukan gambar berikut!

Tentukan:a) kuat arus Ib) tegangan jepit AB

Pembahasana) Berbeda dengan nomor 14, soal ini pada baterai terdapat hambatan dalam yaitu r, sehingga untuk mencari kuat arus rangkaian

I = ε / R + rI = 12 / (8,5 + 0,5)I = 12 / 9I = 4/3 Ampere

b) Tegangan antara titik A dan B bisa ditemukan melalui 2 cara, yaitupertama VAB = I x R = (4/3) x 8,5 = 11,33 voltkedua VAB = ε − I x r = 12 − (4/3)x(0,5) = 11,33 volt

Soal No. 15Sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari sebuah baterai 12 volt, dan tiga buah hambatan masing-masing:R1 = 40 Ω R2 = 60 Ω R3 = 6 Ω

Tentukan:a) hambatan total pada rangkaianb) kuat arus rangkaian (I)c) kuat arus pada hambatan R1

d) kuat arus pada hambatan R2

e) apakah Itotal, I1 dan I2 memenuhi hukum kirchoff arus?

Pembahasana) seperti nomor 12, adik akan mendapatkan jawaban Rtotal= 30 Ωb) Kuat arus rangkaianI = 12 volt / 30 ΩI = 0,4 Ac) kuat arus pada hambatan R1

I1 = Itotal x (R2 / (R1 + R2)

I1 = 0,4 x (60 / (40 + 60)I1 = 0,4 x (60 / (100) = 0,24 Ad) kuat arus pada hambatan R2 I2 = Itotal x (R

1 / (R1 + R2) I2 = 0,4 x (40 / (40 + 60)I2 = 0,4 x (40 / (100) = 0,16 A e) apakah Itotal, I1 dan I2 memenuhi hukum kirchoff arus?Menurut hukum kirchoff arus,ΣImasuk = ΣIkeluar

Jadi jumlah I1 dan I2 harus sama dengan Itotal = 0,4 AItotal = I1 + I2 Itotal = 0,24 + 0,16 = 0,40 A, sesuai hasil perhitungan point b diatas.

Soal No. 16Sebuah lampu dipasang pada tegangan 220 volt dan menghasilkan kuat arus listrik sebesar 0,25 A. Tentukan :a) daya lampub) energi yang digunakan lampu dalam 12 jam

PembahasanRumus daya listrik:P = V x Ia) daya lampuP = V x I = 220 x 0,25 = 55 watt

b) energi dalam 12 jam = 12 x 60 x 60 detik = 43200 detikW = P x t = 55 x 43200 = 2376000 Joule

Soal No. 17Budi membeli lampu bertuliskan 220 volt, 100 watt, perkirakan hambatan yang dimiliki lampu tersebut!

PembahasanMencari hambatan dari daya lampu yang diketahui:P = V2/ RR = V2/ PR = 2202 / 100R = 484 Ω

Soal No. 18Anto membeli lampu dengan spesifikasi 220 volt, 100 watt. Jika lampu dipasang Anto pada tegangan 110 volt, berapakah daya lampu saat menyala?

PembahasanHambatan lampu saat dipasang pada tegangan 220 volt maupun 110 adalah tetapR2 = R1

V22/ P2 = V12/ P1P2 = (V1/V2)2 x P1P2 = (110/220) 2 x 100 = 1/4 x 100 watt = 25 watt

Soal No. 19 Pemanas air dengan spesifikasi 200 watt digunakan untuk memasak air bersuhu 30°C sebanyak 0,5 kg. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg°C tentukan berapa lama waktu yang diperlukan hingga air mencapai suhu 100°C !

PembahasanEnergi listrik diubah menjadi kalor untuk memanaskan airData soal:P = 200 wattΔ T = 100 − 30 = 70 °Cm = 0,5 kgc = 4200 J/kg°Ct = ..........

P x t = m x c x ΔT200 x t = 0,5 x 4200 x 70t = 147000 / 200 t = 735 detikt = 735 / 60 menit = 12,25 menit

Soal No. 20Sebuah rumah memasang 5 lampu 20 watt dan menyala 12 jam sehari, 2 lampu 60 watt menyala 5 jam sehari, sebuah kulkas 125 watt menyala 24 jam sehari, pesawat TV 200 watt menyala 6 jam sehari dan sebuah setrika listrik 250 watt yang dipakai 2 jam sehari. Jika tarif listrik adalah Rp 750 / kwh, perkirakan biaya listrik rumah tersebut dalam satu hari, satu minggu

(7 hari) dan satu bulan (30 hari)!

PembahasanCara menghitung tarif listrik :Pola:(watt alat)x(jumlah alat)x(lama pemakaian)

Lampu → 20 watt x 5 x 12 jam = 1200 whLampu → 60 watt x 2 x 5 jam = 600 whKulkas → 125 watt x 1 x 24 jam = 3000 whTV 200 → watt x 1 x 6 jam = 1200 whSetrika → 250 watt x `1 x 2 jam = 500 wh---------------------------------------- +Energi dipakai dalam sehari = 6500 wh = 6,5 kwhTarif listrik dalam satu hari = Rp 750 x 6,5 = Rp 4875Tarif listrik dalam satu minggu = Rp 4875 x 7 = Rp 34125Tarif listrik dalam satu bulan = Rp 4875 x 30 = 146250

Soal No. 21 Perhatikan gambar rangkaian listrik di samping ini!Jika R1 = R2 = 10 Ω R3 = R4 = 8 Ω

Berapakah besarnya kuat arus (I) yang mengalir?A. 0,5 AB. 2 AC. 36 AD. 288 A(Dari Soal UN IPA 2008/2009)

PembahasanTentukan hambatan pengganti atau hambatan totalnya terlebih dulu:R1 dan R2 susunan seri, tinggal dijumlahkan sajaR12 = 10 + 10 = 20 Ω

R3 dan R4 susunan paralel, pakai seper-seper terus dibalik:1/R34 = 1/8 + 1/8 = 2/8

R34 = 8/2 = 4 Ω

R12 dan R34 lantas diseri lagi biar jadi Rtotal

Rtotal = 20 + 4 = 24 Ω

Terakhir menghitung arus rangkaian:I = V/R = 12/24 = 0,5 A

Gurumuda.Net » UN Fisika SMA » Listrik statis – UN fisika SMA/MA 2012

Listrik statis – UN fisika SMA/MA 2012Hukum Coulomb1. Soal UN 2011/2012 A81 No.32Tiga buah muatan disusun seperti pada gambar di bawah ini. Gaya Coulomb yang dialami muatan B sebesar …. (k = 9 x 109 Nm2 C−2 , 1 μC = 10−6 C)

A. 09 x 101 N ke muatan CB. 09 x 101 N ke muatan AC. 18 x 101 N ke muatan CD. 18 x 101 N ke muatan AE. 36 x 101 N ke muatan CPembahasanDiketahui :qA = 10 µC = 10 x 10-6 C = 10-5 CoulombqB = 10 µC = 10 x 10-6 = 10-5 CoulombqC = 20 µC = 20 x 10-6 = 2 x 10-5 CoulombrAB = 0,1 meter = 10-1 meterrBC = 0,1 meter = 10-1 meterk = 9 x 109 Nm2 C−2 Ditanya : Gaya Coulomb yang dialami muatan BJawab :Terdapat dua gaya Coulomb atau gaya listrik yang bekerja pada muatan B, yakni gaya Coulomb antara muatan A dan B (FAB) serta gaya Coulomb antara muatan B dan C (FBC). Gaya Coulomb yang dialami oleh muatan B merupakan resultan dari FAB dan FBC.

Gaya Coulomb antara muatan A dan B :

Muatan A bertanda positif dan muatan B bertanda positif sehingga FAB menuju muatan C.

Gaya Coulomb antara muatan B dan C :

Muatan B bertanda positif dan muatan C bertanda positif sehingga FBC menuju muatan A.

Gaya Coulomb yang dialami muatan B :FB = FBC – FAB = 180 – 90 = 90 NBesar gaya Coulomb yang dialami oleh muatan B (FB) adalah 90 Newton. Arah FB sama dengan arah FBC yakni menuju muatan A.Jawaban yang benar adalah B.2. Soal UN 2011/2012 C61 No.32Besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B adalah… (k = 9 x 109 Nm2 C−2 , 1 μC = 10−6 C)

A. 2,5 k Q2 r-2 ke kiriB. 2,5 k Q2 r-2 ke kananC. 2 k Q2 r-2 ke kiriD. 2 k Q2 r-2 ke kananE. 1 k Q2 r-2 ke kiriPembahasanDiketahui :Muatan A (qA) = +QMuatan B (qB) = -2QMuatan C (qC) = -QJarak antara muatan A dan B (rAB) = rJarak antara muatan B dan C (rBC) = 2rk = 9 x 109 Nm2 C−2

Ditanya : besar dan arah gaya Coulomb pada muatan BJawab :Gaya Coulomb antara muatan A dan muatan B :

Muatan A positif dan muatan B negatif sehingga arah FAB menuju muatan A

Gaya Coulomb antara muatan B dan muatan C :

Muatan B negatif dan muatan C negatif sehingga arah FBC menuju muatan A

Resultan gaya yang bekerja pada muatan B :F = FAB + FBC = 2 k Q2 /r2 + 0,5 k Q2 /r2 = 2,5 k Q2 /r2 = 2,5 k Q2 r-2 Arah gaya Coulomb menuju muatan A atau ke kiri.Jawaban yang benar adalah A.

Medan Listrik3. Soal UN 2011/2012 A81 No.31Perhatikan gambar dua muatan titik berikut! Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ? (k = 9 x 109 Nm2 C−2 , 1 μC = 10−6 C)

A. tepat di tengah Q1 dan Q2

B. 6 cm di kanan Q2

C. 6 cm di kiri Q1

D. 2 cm di kanan Q2

E. 2 cm di kiri Q1

PembahasanUntuk menghitung kuat medan listrik di titik P, diandaikan pada titik P terdapat sebuah muatan uji positif. Q1 positif dan Q2 negatif, karenanya titik P harus berada di sebelah kanan Q2 atau sebelah kiri Q1. Jika titik P berada di sebelah kiri Q1; medan listrik yang ditimbulkan titik Q1 pada titik P arahnya ke kiri (menjauhi Q1) dan medan listrik yang ditimbulkan Q2 pada titik P arahnya ke kanan (menuju Q1). Karena arah medan listrik berlawanan maka keduanya saling menghilangkan sehingga kuat medan listrik pada titik P bernilai nol.Diketahui :Q1 = +9 μC = +9 x 10−6 CQ2 = -4 μC = -4 x 10−6 Ck = 9 x 109 Nm2 C−2 Jarak antara muatan 1 dan muatan 2 = 3 cmJarak antara Q1 dan titik P (r1P) = aJarak antara Q2 dan titik P (r2P) = 3 + aDitanya : Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?

Jawab :Titik P berada di sebelah kiri Q1.Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q1 pada titik P :

Muatan uji positif dan Q1 positif sehingga arah medan listrik ke kiri.Medan listrik yang ditimbulkan oleh Q2 pada titik P :

Muatan uji positif dan Q2 negatif sehingga arah medan listrik ke kanan.Resultan medan listrik pada titik A :E1 dan E2 berlawanan arah.E1 – E2 = 0E1 = E2

Gunakan rumus ABC untuk menentukan nilai a.a = -1,25, b = -13,5, c = -20,25

Tidak mungkin a negatif.Jarak antara Q2 dan titik P (r2P) = 3 + a = 3 – 1,8 = 1,2 cm.Titik P berada pada jarak 1,2 cm di sebelah kanan Q2.

1. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.27Perhatikan gambar berikut! Muatan q3 diletakkan pada jarak 5 cm dari q2, maka kuat medan listrik pada muatan q3 adalah… (1 µC = 10-6 C)

A. 4,6 x 107 N.C-1

B. 3,6 x 107 N.C-1

C. 1,6 x 107 N.C-1

D. 1,4 x 107 N.C-1

E. 1,3 x 107 N.C-1

Pembahasan

Muatan q3 diletakkan pada jarak 5 cm dari q2, maksudnya bukan di sebelah kiri q2 tetapi di sebelah kanan q2. Jika di sebelah kiri q2 maka resultan medan listrik bernilai nol. Hal ini dikarenakan jarak antara muatan q3 dengan muatan q1 dan q2 adalah 5 cm dan besar muatan q1 sama dengan muatan q2.

Karena muatan q3 positif maka arah medan listrik pada muatan q3 menuju muatan negatif q2 (E2) dan menjauhi muatan positif q1 (E1). Resultan medan listrik adalah penjumlahan kuat medan listrik E1 dan E2.Diketahui :Muatan q1 = 5 µC = 5 x 10-6 CoulombMuatan q2 = 5 µC = -5 x 10-6 CoulombJarak antara muatan q1 dan muatan q3 (r1) = 15 cm = 0,15 m = 15 x 10-2 meterJarak antara muatan q2 dan muatan q3 (r2) = 5 cm = 0,05 m = 5 x 10-2 meterk = 9 x 109 N m2 C-2

Ditanya : Kuat medan listrik pada muatan q3

Jawab :Kuat medan listrik 1pp…./…/E1 = k q1 / r1

2

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/CKuat medan listrik 2E2 = k q2 / r2

2

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/CResultan kuat medan listrikResultan kuat medan listrik di muatan q3 adalah :E = E2 – E1 = (1,8 x 107)– (0,2 x 107) = 1,6 x 107 N/CArah medan listrik ke kiri atau searah E2.Jawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.27Dua muatan listrik terpisah seperti pada gambar. Kuat medan pada titik P adalah… (k = 9 x 109 N m2 C-2)

A. 9,0 x 109 N.C-1

B. 4,5 x 109 N.C-1

C. 3,6 x 109 N.C-1

D. 5,4 x 109 N.C-1

E. 4,5 x 109 N.C-1

Pembahasan

Diketahui :Muatan qA = +2,5 CMuatan qB = -2 CJarak antara muatan qA dan titik P (rA) = 5 mJarak antara muatan qB dan titik P (rB) = 2 mk = 9 x 109 N m2 C-2

Ditanya : Kuat medan listrik di titik PJawab :Kuat medan listrik AEA = k qA / rA

2

EA = (9 x 109)(2,5) / (5)2

EA = (22,5 x 109) / 25EA = 0,9 x 109 N/CKuat medan listrik BEB = k qB / rB

2

EB = (9 x 109)(2) / (2)2

EB = (18 x 109) / 4EB = 4,5 x 109 N/CResultan kuat medan listrikResultan kuat medan listrik di titik P adalah :E = EB – EA = (4,5 – 0,9) x 109 = 3,6 x 109 N/CArah medan listrik ke kiri atau searah EB.Jawaban yang benar adalah C.

3. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.27Dua muatan listrik masing-masing bermuatan Q1 = -40 µC dan Q2 = +5 µC terletak pada posisi seperti pada gambar (k = 9 x 109 N.m2.C-2 dan 1 µC = 10-6 C), kuat medan listrik di titik P adalah…

A. 2,25 x 106 N.C-1

B. 2,45 x 106 N.C-1

C. 5,25 x 106 N.C-1

D. 6,75 x 106 N.C-1

E. 9,00 x 106 N.C-1

Pembahasan

Diketahui :Muatan q1 = -40 µC = -40 x 10-6 CMuatan q2 = +5 µC = +5 x 10-6 CJarak antara muatan q1 dan titik P (r1) = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10-1 mJarak antara muatan q2 dan titik P (r2) = 10 cm = 0,1 = 1 x 10-1 mk = 9 x 109 N m2 C-2

Ditanya : Kuat medan listrik di titik PJawab :Kuat medan listrik 1E1 = k q1 / r1

2

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/CKuat medan listrik 2E2 = k q2 / r2

2

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/CResultan kuat medan listrikResultan kuat medan listrik di titik P adalah :E = E2 – E1 = (45 – 22,5) x 105 = 22,5 x 105 N/CE = 2,25 x 106 N/CArah medan listrik ke kanan atau searah E2.Jawaban yang benar adalah A.