Kuat Medan Listrik Di Titik C Sebesar

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. i



Dua buah partikel bermuatan berjarak R satu sama lain dan terjadi gaya tarik-menarik sebesar F.

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

Pembahasan

F
_total
= F_BC
– F_BA

F
_total
=  72 X 10
^{– iii}
– 18 x 10
^-3
= 54 10 x
^-3
Due north

Arah sesuai dengan F_BC
yaitu ke kanan.

Soal No. 3



Dua buah muatan  tersusun seperti gambar berikut!

Rumus dasar yang dipakai untuk soal ini adalah

dimana  Due east 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 E_two
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. 4



Gambar berikut adalah susunan tiga buah muatan A, B dan C yang membentuk suatu segitiga dengan sudut siku-siku di A.

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

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

Angka 18 x ten^eleven
North namakan saja  10  untuk mempermudah perhitungan selanjutnya.

Letak titik belum diketahui sehingga ada tiga kemungkinan yaitu di seblah kiri Q₁, di sebelah kanan Q₂
atau diantara Q_i
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 ii 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 East 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 Due east

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

Soal No. viii



Perhatikan gambar tiga buah muatan yang berada di sekitar titik P berikut!

Jika k = 9 x ten⁹
Due north one thousand²
C^{− 2}
, Q_one
= + 10⁻¹²
C, Q_two
= + two 10 10⁻¹²
C  dan Q_three
= – 10⁻¹²
C, tentukan besar  potensial listrik pada titik P !

Pembahasan

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 Q_two
berikut !

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

F_C
= T sin Θ

F_C
= 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 Due north ke arah keping B, tentukan  besar kuat medan listrik dan jenis muatan pada keping A !

Pembahasan

F = QE

Due east = F / Q = 0,4 / five = 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 / ten ) 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. thirteen



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. fourteen



Perhatikan gambar berikut ! East  adalah kuat medan listrik  pada suatu titik yang ditimbulkan oleh bola berongga yang bermuatan listrik + q.

• Titik P di dalam bola sehingga            E_P
  = 0
• Titik Q di permukaan bola sehingga
  Eastward_Q
  = (kq)/ten²
  
• Titik R di luar bola sehingga
  East_R
  = (kq)/(10 + h)ⁱⁱ
  

Jika grand adalah percepatan gravitasi bumi dan Q adalah muatan partikel tentukan nilai kuat medan listrik Eastward 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 East berlawanan dengan arah gaya listrik F sehingga arah Eastward adalah ke bawah dan keping P adalah positif (Eastward “keluar dari positif, masuk ke negatif”), keping Q negatif.

Untuk mencari besar Eastward :

F
_listrik
= Westward

qE = mg

Eastward = (mg)/q