Dimanakah letak medan listrik dan gaya coulomb yang bernilai nol

Soal No. 1 tentang gaya coulomb

1. Dua buah muatan P dan Q masing – masing bermuatan +3µC dan -4µC terpisah sejauh 2 cm. gaya tarik menarik kedua muatan listrik tersebut adalah.... a. 27 N b. 90 N c. 180 N d. 270 N e. 900 N

Kunci Jawaban: D

Penyelesaian / pembahasan:

 F = 270 N

2. dua buah muatan sejenis saat terpisah sejauh R bekerja gaya Coulomb sebesar 80 N, jika muatan yang sama tersebut jaraknya dijauhkan menjadi 2R, berapakah besar gaya tolak menolak kedua muatan tersebut sekarang....
a. 10 N
b. 20 N
c. 30 N
d. 40 N
e. 50 N

kunci jawaban: B
pembahasan:

berdasarkan rumus gaya coulomb yaitu gaya (F) berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (r²)

F2 = 80/4 = 20 N

3. dua buah muatan sejenis saat berada di udara terpisah sejauh R bekerja gaya Coulomb sebesar 80 N, jika muatan yang sama tersebut jaraknya dijauhkan menjadi 2R dan diletakkan di dalam zat dengan permitivitas listrik relatif sebesar 2, berapakah besar gaya tolak menolak kedua muatan tersebut sekarang....

      F2 = 80 / 8 = 10 N

soal No. 4 tentang gaya dan medan listrik yang bernilai nol

4. muatan listrik A dan B terpisah sejauh r seperti pada gambar berikut

Dimakah letak medan listrik dan gaya coulomb yang bernilai nol, jika QA = 4 µC dan QB = 9 µC dan besar jarak r adalah 10 cm.

a. 6 cm dikanan A
b. 6 cm dikiri A
c. 4 cm di kanan A
d. 4 cm di kiri A
e. 4 cm dikiri B
kunci jawaban: C

Penyelesaian dan pembahasan:
untuk dua muatan yang sejenis letak medan listrik yang bernilai nol adalah di antara dua muatan tersebut.
RA = x
RB = 10 - x

3x = 20 – 2x

5x = 20

x = 4 cm

jadi, gaya dan medan listrik bernilai nol pada jarak 4 cm dari A (rA = 4 cm)

atau dari B sejauh 6 cm (rB = 10 – 4 = 6 cm)

5. muatan listrik A dan B terpisah sejauh r seperti pada gambar berikut

jika QA = -18 µC dan QB = +8 µC dan besar jarak r adalah 10 cm. Dimakah sebuah muatan uji yang bermuatan harus diletakkan pada daerah yang memiliki medan listrik dan gaya coulomb bernilai nol. ....
a. 20 cm dikanan A
b. 20 cm dikiri A
c. 20 cm dikanan B
d. 20 cm dikiri B
e. 10 cm di kanan B
kunci jawaban:C
penyelesaian / pembahasan: pada muatan yang berbeda jenis (+) dan (-) letak medan listrik dan gaya coulomb yang bernilai nol terletak pada sebelah luar dikanan atau dikiri dari muatan yang kecil, pada soal ini berarti berada pada titik di sebelah kanan B karena QB < QB RB = x

RA = 10 + x

3x = 20 + 2x

X = 20 cm

jadi, gaya dan medan listrik bernilai nol pada jarak 20 cm dari B (rB = 20 cm)

atau dari A sejauh 30 cm (rA = 10 + 20 = 30 cm)

6. tiga buah muatan sejenis yang nilainya sama sebesar 2 µC terletak pada sudut – sudut segitiga sama sisi dengan panjang sisi 10 cm, besar medan listrik pada muatan yang terletak di salah satu sudut segitiga tersebut adalah...

a. 3,6 √3 N
b. 36 √3 N
c. 72 √3 N
d. 72 √3 N

Penyelesaian / pembahasan:

karena gaya coulumb termasuk vektor maka besar gaya total dapat kita selesaikan dengan rumus cosinus resultan vektor

ΣF = √3F2

ΣF = F √3

====0===0====0=======0

F = 3,6 N

Sehingga besar resultannya adalah

ΣF = 3,6 √3 N

soal No.7 tentang Energi potensial Listrik

7. tiga buah muatan sejenis yang nilainya sama sebesar 2 µC terletak pada sudut – sudut segitiga sama sisi dengan panjang sisi 10 cm, besar gaya listrik dan potensial pada pusat segitiga tersebut sebesar...

a. F = 0 ; Ep = 0,36 J b. F = 3,6 N ; Ep = 0 c. F = 0 ; Ep = 0 d. F = 3,6 N ; Ep = 3,6 J

kunci jawaban: A

Penyelesaian / pembahasan:

Ep = 0,36 Joule

8. perhatikan gambar muatan listrik berikut

QA = 2µC , QB = -1µC dan Qc = - 3µC. Jarak a = 2 cm dan jarak b =3 cm. Besar gaya Coulomb pada muatan C sebesar.....

Penyelesaian / pembahasan:

Ditanya gaya coulomb pada muatan C

- FCA : muatan C tarik menarik dengan muatan A ke kiri karena berbeda jenis yaitu (+) dan (-)

FCA = 28,8 N ke kiri

- FCB : muatan C tolak menolak dengan muatan B ke kanan karena sejenis yaitu (-) dan (-)

Sehingga, besar resultan gaya coulombnya adalah

ΣF = 40 – 28,8 = 11,2 N ke kanan

9. perhatikan gambar berikut

QA = 2µC , QB = -1µC dan Qc = - 3µC. Jarak a = 2 cm dan jarak b =3 cm. Besar Energi potensial pada muatan C sebesar.....

Penyelesaian / pembahasan:

EPCA = 1,44 Joule

oo======0=====0====oo

EPCB = 1,2 Joule

Karena Ep adalah besaran skalar maka Ep tidak punya arah, maka besar Ep hanya cukup dijumlahkan

ΣEp = 1,44 + 1,2 = 2,64 Joule