Letak titik yang kuat medannya sama dengan nol adalah dari qb

Listrik Statis: Bola Konduktor

Dua partikel masing-masing bermuatan qA = 1μC dan qB = 3 μC diletakkan terpisah sejauh 4 cm (k = 9 × 109 Nm2/C2). Besar kuat medan listrik di tengah-tengah qA dan qB adalah ….

A.   6,75 × 107 N/C

Perhatikan arah medan listrik yang terjadi di tengah-tengah kedua muatan tersebut.

rA = rB = 2 cm

Medan listrik di tengah-tengah kedua muatan merupakan resultan dari kuat medan listrik yang disebabkan oleh muatan A (EA) dan muatan B (EB).

Karena EA dan EB berlawanan arah maka resultannya merupakan hasil pengurangan dari kedua medan listrik tersebut.

E = EB − EA 

Jadi, kuat medan listrik di tengah-tengah kedua muatan tersebut adalah 4,50 × 107 N/C (B).

Perhatikan gambar di bawah ini!

A.   5,0 × 109 NC−1

Perhatikan arah medan listrik di titik C berikut ini!

EC = EA + EB 

Jadi, kuat medan listrik di titik C adalah 3,1 × 1010 NC−1 (D).

Perhatikan gambar muatan-muatan berikut!

A.   2 cm di sebelah kiri q2

Pada soal di atas, tidak ada opsi jawaban yang menyatakan titik tersebut berada di sebelah kiri q1. Sehingga dapat dipastikan titik yang dimaksud berada di sebelah kanan q2.

Perhatikan arah medan listrik yang terjadi di sebelah kanan q2 berikut ini!

        E1 = E2

Jadi, titik yang kuat medan listriknya sama dengan nol berada pada 6 cm di sebelah kanan q2 (E).

Sebuah konduktor berbentuk bola berongga dengan jari-jari 6 cm seperti pada gambar.

A.   2.105 volt

Q = 7 μC

Jarak titik Q dari pusat bola adalah 

r = (6 + 3) cm

  = 9.10−2 m

Potensial listrik di titik Q yang berjarak r dari pusat bola adalah

Jadi, besar potensial listrik di titik Q adalah 7.105 volt (B).

Sebuah bola konduktor berongga berjari-jari R cm pada kulitnya diberi muatan listrik. Jika besar potensial listrik pada jarak 1/4 R dari pusat bola konduktor adalah P1 dan pada jarak 1/2 R adalah P2 maka hubungan P1 dan P2 yang benar adalah ....

A.   P1 = 1/4 P2

Karena P1 dan P2 berada di dalam bola konduktor maka besar potensial listrik di P2 sama dengan potensial di listrik di P2.

Jadi, hubungan yang benar antara P1 dan P1 adalah P1 = P2 (C).

Pembahasan Fisika UN 2014 No. 27 dan 28

Pembahasan Fisika UN: Gaya Coulomb

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.

1. Soal UN 2009/2010 P70 No.27

Titik A terletak di tengah-tengah dua buah muatan yang sama besar tetapi berlainan jenis yang terpisah sejauh a. Besar kuat medan listrik di titik A saat itu 36 NC-1. Jika titik A tersebut digeser ¼ a mendekati salah satu muatan, maka besar kuat medan listrik titik A setelah digeser adalah ….

A. 100 NC-1

B. 96 NC-1

C. 80 NC-1

D. 60 NC-1

E. 16 NC-1

Pembahasan

Diketahui :

Muatan 1 (q1) = +Q

Muatan 2 (q2) = -Q

Jarak antara muatan 1 dan titik A (r1A) = ½ a

Jarak antara muatan 2 dan titik A (r2A) = ½ a

Kuat medan listrik di titik A (EA) = 36 NC-1

Ditanya : Jika titik A digeser ¼ a mendekati salah satu muatan, maka kuat medan listrik titik A adalah…

Jawab :

Tahap 1.

Untuk menghitung kuat medan listrik pada titik A, diandaikan terdapat sebuah muatan uji positif yang terdapat pada titik tersebut. Adanya muatan uji positif mempengaruhi arah medan listrik.

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan +Q pada titik A :

Muatan uji positif dan muatan 1 positif sehingga arah medan listrik menuju muatan 2.

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan -Q pada titik A :

Muatan uji positif dan muatan 2 negatif sehingga arah medan listrik menuju muatan 2

Resultan medan listrik pada titik A :

Tahap 2.

Jika titik A digeser mendekati muatan 1 maka :

Jarak antara muatan 1 dan titik A (r1A) = ¼ a

Jarak antara muatan 2 dan titik A (r2A) = ¾ a

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan +Q pada titik A :

Muatan uji positif dan muatan 1 positif sehingga arah medan listrik menuju muatan 2.

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan -Q pada titik A :

Muatan uji positif dan muatan 2 negatif sehingga arah medan listrik menuju muatan 2

Resultan medan listrik pada titik A :

Jawaban yang benar adalah C.

2. Soal UN 2010/2011 P12 No.29

Dua partikel masing-masing bermuatan qA = 1 μC dan qB = 4 μC diletakkan terpisah sejauh 4 cm (k = 9 x 109 N m2 C−2). Kuat medan listrik di tengah-tengah qA dan qB adalah…

A. 6,75 x 107 NC−1

B. 4,50 x 107 NC−1

C. 4,20 x 107 NC−1

D. 3,60 x 107 NC−1

E. 2,25 x 107 NC−1

Pembahasan

Diketahui :

Muatan A (qA) = 1 μC = 1 x 10−6 C

Muatan B (qB) = 4 μC = 4 x 10−6 C

k = 9 x 109 N m2 C−2

Jarak antara muatan A dan B (rAB) = 4 cm = 0,04 meter

Jarak antara muatan A dan titik tengah (rA) = 0,02 meter

Jarak antara muatan B dan titik tengah (rB) = 0,02 meter

Ditanya : Kuat medan listrik di tengah-tengah qA dan qB adalah…

Jawab :

Untuk menghitung kuat medan listrik di tengah-tengah qA dan qB , diandaikan terdapat sebuah muatan uji positif yang terdapat di tengah-tengah kedua muatan tersebut. Adanya muatan uji positif mempengaruhi arah medan listrik.

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan A pada titik tengah :

Muatan uji positif dan muatan A positif sehingga arah medan listrik menuju muatan B.

Medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan B pada titik tengah :

Muatan uji positif dan muatan B positif sehingga arah medan listrik menuju muatan A.

Resultan medan listrik pada titik tengah :

EA dan EB berlawanan arah.

E = EB – EA = 9 x 107 – 2,25 x 107 = 6,75 x 107 NC-1

Jawaban yang benar adalah A.

3. Soal UN 2011/2012 A81 No.31

Perhatikan gambar dua muatan titik berikut! Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ? (k = 9 x 109 Nm2C−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

Pembahasan

Untuk 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 C

Q2 = -4 μC = -4 x 10−6 C

k = 9 x 109 Nm2C−2

Jarak antara muatan 1 dan muatan 2 = 3 cm

Jarak antara Q1 dan titik P (r1P) = a

Jarak antara Q2 dan titik P (r2P) = 3 cm + a

Ditanya : Dimana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?

Jawab :

Titik P berada di sebelah kiri Q1.

Resultan medan listrik pada titik A :

Gunakan rumus ABC untuk menentukan nilai a.

4. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.27

Perhatikan 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 Coulomb

Muatan q2 = 5 µC = -5 x 10-6 Coulomb

Jarak antara muatan q1 dan muatan q3 (r1) = 15 cm = 0,15 m = 15 x 10-2 meter

Jarak antara muatan q2 dan muatan q3 (r2) = 5 cm = 0,05 m = 5 x 10-2 meter

k = 9 x 109 N m2 C-2

Ditanya : Kuat medan listrik pada muatan q3

Jawab :

Kuat medan listrik 1

E1 = k q1 / r12

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/C

Kuat medan listrik 2

E2 = k q2 / r22

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/C

Resultan kuat medan listrik

Resultan kuat medan listrik di muatan q3 adalah :

E = E2 – E1 = (1,8 x 107) – (0,2 x 107) = 1,6 x 107 N/C

Arah medan listrik ke kiri atau searah E2.

Jawaban yang benar adalah C.

5. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.27

Dua 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 C

Muatan qB = -2 C

Jarak antara muatan qA dan titik P (rA) = 5 m

Jarak antara muatan qB dan titik P (rB) = 2 m

k = 9 x 109 N m2 C-2

Ditanya : Kuat medan listrik di titik P

Jawab :

Kuat medan listrik A

EA = k qA / rA2

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

EA = (22,5 x 109) / 25

EA = 0,9 x 109 N/C

Kuat medan listrik B

EB = k qB / rB2

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

EB = (18 x 109) / 4

EB = 4,5 x 109 N/C

Resultan kuat medan listrik

Resultan kuat medan listrik di titik P adalah :

E = EB – EA = (4,5 – 0,9) x 109 = 3,6 x 109 N/C

Arah medan listrik ke kiri atau searah EB.

Jawaban yang benar adalah C.

6. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 67 No.27

Dua 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 C

Muatan q2 = +5 µC = +5 x 10-6 C

Jarak antara muatan q1 dan titik P (r1) = 40 cm = 0,4 m = 4 x 10-1 m

Jarak antara muatan q2 dan titik P (r2) = 10 cm = 0,1 = 1 x 10-1 m

k = 9 x 109 N m2 C-2

Ditanya : Kuat medan listrik di titik P

Jawab :

Kuat medan listrik 1

E1 = k q1 / r12

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/C

Kuat medan listrik 2

E2 = k q2 / r22

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/C

Resultan kuat medan listrik

Resultan kuat medan listrik di titik P adalah :

E = E2 – E1 = (45 – 22,5) x 105 = 22,5 x 105 N/C

E = 2,25 x 106 N/C

Arah medan listrik ke kanan atau searah E2.

Jawaban yang benar adalah A.

7. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.28

Dari gambar muatan berikut, yang menunjukkan garis-garis gaya pada dua muatan saling berdekatan adalah…

Pembahasan

Garis medan listrik atau garis gaya listrik digambarkan keluar dari muatan positif menuju muatan negatif. Jika terdapat muatan positif dan negatif didekatkan maka garis gaya listrik tampak seperti pada jawaban A.

Jawaban yang benar adalah A.

8. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 60 No.28

Dua muatan listrik didekatkan satu sama lain dalam satu garis hubung sehingga akan menghasilkan garis-garis gaya listrik. Gambar yang benar adalah…

Pembahasan

Jawaban yang benar adalah D.

9. Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 65 No.28

Garis-garis gaya yang benar antara dua muatan adalah…

Pembahasan

Jawaban yang benar adalah D.

10. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.27

Perhatikan gambar dua muatan titik berikut!

Di mana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?

(k = 9.109 Nm2.C-2, 1 µC = 10-6 C)

A. 1 cm di kanan q1

B. 1 cm di kanan q2

C. ½ cm di kanan q2

D. ½ cm di kiri q1

E. ½ cm di kanan q1

Pembahasan

Diketahui :

Muatan 1 (q1) = -9 µC = -9.10-6 Coulomb

Muatan 2 (q2) = 1 µC = 1.10-6 Coulomb

Jarak antara q1 dan q2 (r12) = 1 cm

k = 9.109 Nm2.C-2

Ditanya : Di mana letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol ?

Jawab :

E1 = kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh q1 pada titik P

Arah E1 menuju q1 karena q1 bertanda negatif

E2 = kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh q2 pada titik P

Arah E2 menjauhi q2 karena q2 bertanda positif

r1 = jarak antara P dan q1 = x + 1

r2 = jarak antara P dan q2 = x

Kuat medan listrik pada titik P sama dengan nol :

Gunakan rumus ABC :

Jarak antara P dan q2 = x = 0,5 cm.

Titik P berada pada 0,5 cm di kanan q2 atau pada 0,25 cm di kiri q1.

Jawaban yang benar adalah C.

11. Soal UN Fisika SMA/MA U-ZC-2013/2014 No.27

Perhatikan dua buah muatan yang terletak pada jarak a berikut ini!

Jika kuat medan listrik di titik P adalah k Q/x2, maka nilai x adalah….

A. 1/3 a

B. 2/3 a

C. a

D. 3/2 a

E. 2a

Pembahasan

Diketahui :

EP = k Q / x2

Ditanya : nilai x

Jawab :

Gunakan rumus ABC :

Jawaban yang benar adalah A.