Soal dan pembahasan tentang listrik statis

1.   Dua buah muatan saat jaraknya 10 cm mempunyai gaya interaksi 20 N. Jika jaraknya di perbesar menjadi 20 cm, maka besar gaya interaksi yang terjadi adalah ...
a.      5 N
b.     10 N
c.      15 N
d.     20 N
e.      30 N
Pembahasan :
D1 : r1 = 10 cm
        F1 = 20 N
        r2 = 20 cm
D2 : F2 ...?
D3: Gaya elektrostatis dirumuskan dengan F berbanding terbalik dengan r2 sehingga :
F1  =    ( r1)2
F2         (r2)2

 F2  =     102
 20        202

F2  =   100 x 20   =   5  N
                400
2.        Duah buah muatan listrik masing-masing QA =  4 μC dan QB =  9 μC berada di udara pada jarak 20 cm, dimanakah letak sebuah muatan sehingga resultan gaya yang bekerja padanya sama dengan nol ...
      a.      8 cm
      b.     45 cm
      c.      31 cm
      d.     2 cm
      e.      9 cm
Pembahasan :
D1  : qA =  4 x 10 -6 C
qB =  9 x 10 -6 C
D2 : Letak sebuah muatan misal muatan C supaya resultan pada muatan = nol
D3 : Supaya muatan elektrostatis yang bekerja pada muatan C sama dengan nol maka :
 FCA = FCB
k  qA qB   =  k  qB qC
       r2                r2
4 x 10 -6 =  9 x 10 -6
    x2           (20 – x) 2
x              =   8 cm
jadi, letak muatan C terhadap muatan A adalah 8 cm di kiri A
3.   Jika AB=BC= 3 cm dan q = 2 x 10-7 C, maka tentukan gaya yang bekerja pada muatan di titik B.
a a.       0,3√2 N
   b.     0,2√2 N
c c.      0,4√2 N
d d.     0,5√2 N
e e.      0,7√2 N
Pembahasan :
D1 : AB=BC= 3 cm
q = 2 x 10-7 C
D2 : Gaya pada B akibat tiap-tiap muatan...?
D3 : FBC   =     k    q1 q2 
                                  r2                                            
        =     (9x109) .  (2x10-7) (2x10-7)  =    0,4 N
          (3x10-2)                    


FBA = FBC =  0,4 N
Resultan gaya di titk B sebesar :
FB = √FBA2 + FBC2 + 2 FBA FBC cos θ
= √ (0,4)2 + (0,4)2 + 2 (0,4). (0,4).Cos 90
=  √0,32 = 0,4√2 N
4.   Perhatikan gambar tiga buah muatan yang berada di sekitar titik 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 !
a.      0,1 volt
b.     0,3 volt
c.      0,6 volt
d.     0,9 volt
e.      1 volt
Pembahasan :
D1 :  k = 9 x 109 N m2 C− 2 
Q1 = + 10−12 C
Q2 = + 2 x 10−12 C
Q3 = - 10−12 C,
D2 : Beda potensial listrik pada titik P ....?
D3 :

5.   Sebuah 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/s
B. 8,4 × 106 m/s
C. 2,3 × 107 m/s
D. 3 × 107 m/s
E. 2,4 × 108 m/s
Pembahasan :
D1 : me = 9,11 × 10−31 kg
Qe = − 1,6 × 10−19 C
ν1 = 0 m/s
ΔV = 200 volt
D2 : ν2 = ....... !?
D3 : 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:
6.   Perhatikan gambar dua pasang kapasitor keping sejajar berikut!

Jika A1 = ½ A2 dan d2 = 3d1 maka perbandingan kapasitas kapasitor keping sejajar antara gambar (2) dan gambar (1) adalah ….
a.      2/5
b.     2/3
c.      ¾
d.     3/2
e.      4/3
Pembahasan :
D1 : A1 = ½ A2 
d2 = 3d1 
D2 : perbandingan kapasitas kapasitor keping sejajar antara gambar (2) dan gambar (1) .....?
D3 :

7.    Dua keping penghantar seluas 1 m2 diletakan sejajar satu sama lain pada jarak 10 cm. Penghantar yang satu diberi potensial +20 Volt dan penghantar yang lain -40 Volt. Besar gaya yang dialami sebuah muatan q = 5 x 10-2 C yang berada diantara kedua bidang tersebut adalah ….
a.      10 N
b.     20 N
c.      30 N
d.     80 N
e.      160 N
Pembahasan :
D1 : L = 1 m2 
r = 10 cm
v1 = +20 Volt
v2 =  -40 Volt
q = 5 x 10-2 C
D2 : Besar gaya ...?
D3 :

8.                                
Dua buah muatan listrik QA 3 C dan QB = -12C berjarak 18 cm. Jika konstanta k = 9 x 109 Nm2C-2 maka muatan uji QC = 1C agar tidak mengalami gaya listrik harus diletakan pada jarak ….
a.      18 cm di kiri A
b.     18 cm di kanan B
c.      12 cm di kanan A
d.     12 cm di kanan B
e.      6 cm di kiri B
Pembahasan :
D1 = QA =3 C
QB = -12C
a = 18 cm
k = 9 x 109 Nm2C-2 
QC = 1C
D2 = X ....?
D3 =

9.   Sebuah kapasitor 50 F dihubungkan dengan sumber tegangan hingga dapat menyimpan energi sebesar 0,36 J. Besar muatan listrik yang tersimpan dalam kapasitor adalah ….
Pembahasan :
D1 = kapasitor=50 F
E = 0,36 J.
D2 = muatan listrik....?
D3 =

10. Sebuah elektron dengan massa 9,11x10 –31 kg dan muatan listrik –1,6 x10-19 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 dianode dengan kecepatan ....

Pembahasan :
D1 = M= 9,11x10 –31 kg
          Q= –1,6 x10-19 C
          V= 200 V
          R = 2 cm
D2= V2 ....?
D3 =W = V.q
W = ΔEk
V.q = ΔEk
200.1,6.10-19 = ½ m. V2
3,2.10-17 = ½ . 9,11.10-31 . v2

V = 8,4 . 106

Comments

Post a Comment

Popular Posts