Soal dan pembahasan listrik statis

Sebelum lanjut pada Soal dan pembahasan listrik statis Anda perlu mengetahui sedikit tentang partikel terkecil penyusun Atom. Proton, neutron dan elektron yang sangat berbeda satu sama lain. Mereka memiliki sifat mereka sendiri, atau karakteristik. Salah satu sifat ini disebut muatan listrik. Proton memiliki apa yang kita sebut muatan “positif” (+).

Elektron memiliki muatan “negatif” (-). Neutron tidak memiliki muatan, mereka netral. Muatan satu proton adalah sama dalam dengan muatan satu elektron. Ketika jumlah proton dalam atom sama dengan jumlah elektron, atom itu sendiri tidak memiliki muatan keseluruhan, itu adalah netral. Lebih lanjut simak Soal dan pembahasan listrik statis berikut ini.

1. Perhatikan gambar di bawah ini!

Pada gambar di dibawah, dua buah muatan titik +Q dan –2Q terletak di udara dan terpisah pada jarak x. Letak titik yang mungkin kuat medan listriknya sama dengan nol adalah di titik….

1. B
2. C
3. D
4. E
5. Tidak ada

Jawaban: A

Titik yang memiliki kuat medan listriknya nol adalah titik B. Dikarenakan yang sebelah kanan memiliki kekuatan -2Q sedangkan di sebelah kiri ada +Q, maka untuk memperoleh nilai nol harus berada di sebelah kiri +Q yaitu titik B.

2. Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika VAB = 3 volt, maka energi potensial total pada rangkaian kapasitor dalam mikrojoule

adalah….

1. 15
2. 12
3. 9
4. 6
5. 3

Jawaban: C

Diketahui: C1 = 2 μF; C2 = 3 μF; C3 = 6 μF; C1 = 1 μF; VAB = 3 volt

Ditanyakan: Energi potensial total pada rangkaian kapasitor dalam mikrojoule (Ep)?

Jawab:

3. Perhatikan rangkaian kapasitor berikut ini!

Yang memiliki kapasitas gabungan yang sama adalah rangkaian….

1. (1), (2) dan (3)
2. (1), (2), (3) dan (4)
3. (1) dan (3)
4. (2) dan (4)
5. tidak ada yang sama

Jawaban: E

4. Bila sebuah partikel bermuatan 4 × 10^-19 C ditempatkan dalam medan listrik homogen yang kuat medannya 1,2 × 10⁵ N/C, maka par­tikel tersebut akan mengalami gaya sebesar….

1. 4,8 × 10^-14 N
2. 5,2 × 10^-14 N
3. 3,0 × 10^-23 N
4. 3,3 × 10^-24 N
5. 4,8 × 10^-24 N

Jawaban: A

Diketahui: q = 4 × 10^-19 C

E = 1,2 × 10⁵ N/C

Ditanyakan: Besar gaya listrik (F)?

Jawab:

F = q.E = (4.10¹⁹C).1,2.10⁵ N/C= 4,8.10^-14 N

5. Dua buah kapasitor masing-masing kapasitasnya 2 μF dan 3 μF dirangkai seri. Bila beda potensial antara ujung-ujung gabungannya 10 volt, maka perbandingan muatan kapasitor 2 μF terhadap 3 μF adalah….

1. 1 : 1
2. 1 : 2
3. 1 : 3
4. 2 : 1
5. 3 : 2

Jawaban: A

Ciri kapasitor yang disusun seri adalah:

• Muatan yang tersimpan pada setiap kapasitor sama besar.
• Tegangan pada setiap kapasitor berbeda.

Jadi, perbandingan muatan kapasitor tersebut adalah sama besar yaitu 1 : 1.

6. Dua kapasitor masing-masing dengan kapasitansi 2 μF dan 3 μF dipasang secara seri. Beda potensial antara ujung-ujung gabungan 10 volt. Besar muatan pada kapasitor 2μF adalah….

1. 1,2 μC
2. 12 μC
3. 21 μC
4. 30 μC
5. 50 μC

Jawaban: B

Diketahui: C1 = 2 μF

C2 = 3

C1 dan C2 dipasang seri

VAB = 10 V

Ditanyakan: Besar muatan pada kapasitor 2μF (q)?

7. Dua titik A dan B berjarak ½ m satu dengan yang lain, masing-masing bermuatan listrik: qA = –4 × 10-6 C; qB = +9 × 10-6 C. Titik C terletak 1 m di kiri A dan segaris dengan A dan B, maka kuat medan listrik di C adalah…. (k = 9 × 10⁹ N.m²/C²)

1. nol
2. 1,6 × 10⁵ N/C
3. 3,6 × 10⁵ N/C
4. 7,2 × 10⁵ N/C
5. 8,1 × 10⁵ N/C

Jawaban: A

Diketahui: qA = –4 × 10^-6 C

qB = 9 × 10^-6 C

rAC = 1 m

rBC = 1,5 m

Ditanyakan: Kuat medan listrik di C (E)?

Jawab:

8. Sebuah kapasitor mempunyai kapasitas 4 μFarad. Jika beda potensial antara keping-kepingnya 100 volt, maka kapasitor menyimpan energi listrik sebesar….

1. 10^-2 Joule
2. 2 × 10^-2 Joule
3. 4 × 10^-2 Joule
4. 4 × 10^-6 Joule
5. 6 × 10^-2 Joule

Jawaban: B

Diketahui: C = 4μF = 4 × 10^-6 F

V = 100 V

Ditanyakan: Energi listrik (W)

Jawab:

W = ½ CV² = ½ (4.10^-6) (100)² = 2×10^-2J

9. Sebuah titik bermuatan q berada di titik P dalam medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan (–), sehingga mengalami gaya 1 N dalam arah menuju muatan tersebut. Jika medan di titik P besarnya 0,2 N/C, maka besar dan jenis muatan pada titik P adalah….

1. 5 C positif
2. 5 C negatif
3. 5 mC positif
4. 5 mC negatif
5. 2 mC positif

Jawaban: A

Diketahui: F = 1 N

E = 0,2 N/C

Ditanyakan: Muatan (q) dan jenisnya?

Jawab:

q = F/E = 1/0,2 = 5C

10. Tiga buah muatan disusun seperti pada gambar di bawah ini.

Gaya Coulomb yang dialami muatan B sebesar (k = 9 × 10⁹ N.m²/C²)

1. 9 × 10¹ N ke muatan C
2. 9 × 10¹ N ke muatan A
3. 18 × 10¹ N ke muatan C
4. 18 × 10¹ N ke muatan A
5. 36 × 10¹ N ke muatan C

Jawaban: B

Diketahui: qA, qB = 10μC

qC = 20 μC

rBA, rBC = 0,1 m

Ditanyakan: Gaya Coulomb yang dialami B (FB)?

Jawab:

11. Perhatikan gambar dua muatan titik berikut!

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

(k = 9 × 10⁹ N.m²/C²)

1. tepat di tengah Q1 dan Q2
2. 6 cm di kanan Q2
3. 6 cm di kiri Q1
4. 2 cm di kanan Q2
5. 2 cm di kiri Q1

Jawaban: B

Diketahui: q1 = +9 μC

q2 = –4 μC

r12 = 3 cm

Ditanyakan: Letak titik P agar kuat medan listrik di titik P tersebut sama dengan nol?

Jawab:

12. Perhatikan gambar di bawah. Ketiga muatan listrik q1, q, dan q2 adalah segaris.

Bila q = 5,0 μC dan d = 30 cm, maka besar dan arah gaya listrik yang bekerja pada muatan q adalah…. (k = 9 × 10⁹ N.m²/C²)

1. 7,5 N menuju q1
2. 7,5 N menuju q2
3. 15 N menuju q1
4. 22,5 N menuju q1
5. 22,5 N menuju q2

Jawaban: B

Diketahui: q1 = 30 μC

q = 5,0 μC

q2 = 60 μC

d = 30 cm

Ditanyakan: Besar gaya listrik (F) yang bekerja pada muatan q dan arahnya?

Jawab:

13. Dua partikel masing-masing bermuatan qA = 1 μC dan qB = 4 μC diletakkan terpisah sejauh 4 cm (k = 9 × 10⁹ N.m²/C²). Besar kuat medan listrik di tengah-tengah qA dan qB adalah….

1. 6,75 × 107 N/C
2. 4,50 × 107 N/C
3. 4,20 × 107 N/C
4. 3,60 × 107 N/C
5. 2,25 × 107 N/C

Jawaban: A

Diketahui: qA = 1 μC

qB = 4 μC

rAB = 4 cm

Ditanyakan: Besar kuat medan listrik (E) di tengah-tengah qA dan qB?

Ep = 6,75 × 10⁷ N/C

14. Perhatikan gambar di bawah ini!

Tiga muatan titik dalam kesetimbangan seperti pada gambar (x1 = x2 = x). Jika Q3 digeser 14 x mendekati Q2, maka perbandingan besar gaya Coulomb F1 : F2 menjadi….

1. 1 : 4
2. 4 : 9
3. 9 : 4
4. 9 : 16
5. 16 : 9

Jawaban: D

Diketahui: q1 = Q1

q2 = Q2

q3 = Q3

r12 = x1

r23= x2

Ditanyakan: Jika Q3 digeser ¼ x mendekati Q2, maka perbandingan besar gaya Coulomb F1 : F2?

15. Dua muatan listrik Q1 dan Q2 diletakkan ber­jarak R, sehingga kuat medan yang dialami Q2 sebesar Eo. Jika Q2 digeser sehingga jarak kedua muatan menjadi ½ R maka kuat medan yang dialami Q2 muatan menjadi E. Perbandingan antara Eo dan E adalah….

1. 1 : 4
2. 1 : 2
3. 1 : 1
4. 2 : 1
5. 4 : 1

Jawaban: A

Diketahui: q1 = Q1

q2 = Q2

E = Eo

r = R

r’= 1R2

E’= E

Ditanyakan: Jika jarak kedua muatan menjadi ½ R, perbandingan antara Eo dan E adalah….