Pembahasan Soal Listrik Statis

Pro Blogger Templates
www.solusifisika.com

Solusi Soal Listrik Statis
1. Soal

Dua buah muatan q=+2×106C terpisah sejauh d = 2 cm sebagaimana ditunjukkan pada gambar. Hitunglah potensial listrik di titik C. (UM UGM 2017)

A. 3,25×106V

B.  2,57×106V

C.  3,25×105V

D.  2,57×105V

E.  0V

Pembahasan

Diketahui

q=+2×106C

r=12+12=2cm=2×102m

Vtotal=V1+V2Vtotal=2VVtotal=2kqrVtotal=2.(9.109)2.1062.102Vtotal=2,57×106volt

Jawaban B

2. Soal
Dua buah muatan A dan B masing - masing besarnya 36μC  dan 9μC  ditempatkan pada sumbu X pada jarak r. Muatan C diletakkan di antara muatan A dan muatan B sedemikian sehingga ketiga muatan dalam keadaan setimbang, besarnya muatan .... ( UM UNDIP 2010)
A. 8μC
B. 4μC
C. 2μC
D. +4μC
E.  +4μC
Pembahasan
Karena kedua muatan awal negatif, maka muatan ke -3 harus beda jenis yaitu positif
Gaya di muatan Q3 , karena keadaan seimbang, maka:
F31=F32kQ3Q1r312=kQ3Q2r322Q1(rx)2=Q2x236(rx)2=9x26rx=3x2rx=1xx=13r
Gaya di muatan  Q1
F12=F13kQ1Q2r122=kQ1Q3r132Q2r2=Q3(rx)29r2=Q3(rx)29r2=Q3(r12r)29r2=Q349r2Q3=4μC
Jawaban D
3. Soal






Pada gambar adalah bola - bola konduktor berjari - jari r1=1cm dan r2=2cm . Sebelum kedua bola dihubungkan dengan kawat, bola kecil diberi muatan 2×107C, sedangkan bola besar tidak diberi muatan. Kedua bola akhirnya dihubungkan dengan kawat. Pernyataan berikut yang benar adalah?

(1) Medan listrik di dalam bola pertama adalah  2×102N/C
(2) Muatan pada bola kedua adalah 43×107C 
(3) Rapat muatan pada bola pertama adalah 0,08C/m2
(4) Potensial listrik pada bola kedua adalah 6×104volt

Pembahasan
(1) Kuat medan listrik di dalam konduktor nol (E=0N/C)
(2) Dua bola konduktor dihubungkan dengan tali maka
V1=V2kq1r1=kq2r2q1r1=q2r2q1q2=12q1=12q2
dan
q1+q2=q1+q2q1+q2=12q2+q2(2×107)+0=32q2q2=43×107Cmakaq1=23×107C
(3) Rapat muatan 1
σ1=q1Aσ1=23×1074πr12σ1=23×1074π(1×102)2σ1=5,3×105C/m2
(4) Potensial Listrik pada kedua bola
V=kq1r1V=(9×109)23×1071×102V=6×104volt
Pilihan 2 dan 4 benar
Jawaban C
4. Soal
Lempeng konduktor memiliki kerapatan muatan +σ dan bola konduktor bermassa m dan bermuatan $+q$ digantungkan pada lempeng tersebut dengan benang sutera panjang $l .Sudut\theta$ yang terbentuk kecil sekali seperti tampak pada gambar. Nilai x adalah...(SIMAK UI 2011)
A. x=mgεoLqσ
B. x=mgεoqσL
C. x=qσmgεoL
D. x=σLmgεoq
E. x=qσLmgεo
Pembahasan

tanθ=Fmg
karena sudut yang dibentuk kecil 
tanθ≈=sinθ=xL
maka:
xL=FmgxL=qEmgxL=qσ2εomgx=qσL2mgεo
Jawaban tidak ada
5. Soal

Sepasang benda bermassa m dan bermuatan Q digantung seperti pada gambar. Massa tali dan semua jenis gesekan diabaikan. Jika konstanta kelistrikan adalah k dan percepatan gravitasi bumi adalah g, maka pernyataan yang benar dinyatakan dalam m,θ,L dan d adalah.... (SBMPTN 2013)
A. Q=d2mgttanθk
B. d=kQ2cosθmg
C. tanθ=kQd2mg
D. θ=arc.sin(d2mgk)
E. Q=d2mgsinθ2kL2d2L2

Pembahasan
Dua benda identik maka akan terjadi gaya elektrostatis tolak menolak.
F=kQ2d2
Keadaan seimbang berlaku 
ΣF=0
Sumbu x
ΣFx=0
Tsinθ=F
Sumbu y
ΣFy=0
Tcosθ=mg
dua persamaan di atas disubtitusikan:
tanθ=Fmgtanθ=kQ2d2mgQ=d2mgtanθk
Jika ditanyakan tegangan tali (T)
T=Tx2+Ty2T=(Tsinθ)2+(Tcosθ)2T=F2+(mg)2
Jawaban A
6. Soal
Sebuah dipol listrik tampak seperti gambar di bawah ini.

 Jika diketahui q=1C,L=6cm danxo=4cm , maka besar dan arah medan listrik di titik A adalah?
(k=9×109Nm2/C2) (SNMPTN 2009)
A. 8,64×108N/C dan arahnya ke atas
B. 5,62×1011N/C  dan arahnya menjauhi muatan +q
C. 4,32×1012N/C dan arahnya ke bawah
D. 1,84×1010N/C  dan arahnya ke bawah
E. 2,86×1014N/C dan arahnya menuju -q
Pembahasan

maka
E=kqr2E=9×1091(5×102)2E=925×1013N/C
Nilai E total
Etotal=Esinα+EsinαEtotal=2EsinαEtotal=2×925×1013×35Etotal=4,32×1012N/C
Arah E total ke bawah
Jawaban C
7. Soal
Potensial listrik di suatu titik yang berjarak r dari muatan Q adalah 600 V. Intensitas medan di titik tersebut 400 N/C jika (k=9×109Nm2/C2), maka besar muatan Q adalah? (Sipenmaru 1987)
A. 2,25×109C
B. 4,4×109C
C. 7,0×109C
D. 1,0×107C
E. 1,5×109C
Pembahasan
Diketahui
E = 400 N/C
V = 600 V
Hubungan medan listrik dan potensial listrik
E=Vrr=VEr=600400r=32m
Potensial Listrik
V=kQrQ=VrkQ=(600)329×109Q=1×107C
Jawaban D
8. Soal
Selembar plat dengan luas A memiliki muatan senilai Q yang tersebar merata. Kuat medan listrik di titik yang sangant dekat dengan permukaan plat itu dan jauh dari sisi - sisinya adalah (UM UGM 2016)
A. 2πkQ/A
B. 2πkQ/A
C. πkQ/A
D. πkQ/A
E. kQ/A
Pembahasan
Hukum Gauss
2 keping sejajar
E=σε
1 keping (selembar plat)
E=σε karena k=14πεo maka ε=14πk
dari beberapa rumus di atas
E=Q2AεoE=Q2A14πkE=2πkQA
Jawaban A
10. Soal
Kapasitor plat paralel dengan jarak kedua platnya d dan kapasitasnya C, diisi muatan Q  sehingga potensialnya V. Muatan titik q yang diletakkan di dalam kapasitor tersebut mengalamai gaya elektrostatis sebesar? (UM UGM 2016)
A. qQ/d2
B. 2qV/d
C. qV/C
D. qCV
E. qQ2/C
Pembahasan
Hubungan gaya listrik dan medan Listrik
F=qE
Hubungan medan listrik dan potensial listrik
E=Vd
maka
F=Vd
Jawaban B
11. Soal
Perhatikan wilayah tertutup dalam ruang yang dbatasi oleh suatu permukaan tertutup. Jika garis - garis gaya medan listrik yang menembus masuk pada permukaan itu sama dengan yang menembus keluar, maka... (UTUL UGM 2019)
A. kuat medan listrik pada permukaan itu nol
B. kuat medan listrik pada permukaan itu tetap
C. potensial listrik pada permukaan itu nol
D. potensial listrik  pada permukaan itu tetap
E. muatan listrik di dalam permukaan itu nol
Pembahasan
Diketahui
Garis - garis gaya medan listrik menembus masuk pada permukaan sama dengan yang menembus keluar
maka nilai kuat medan listrik pada permukaan itu tetap.
Jawaban B
12. Soal
Dalam sebuah awan mendung, bagian atas awan bermuatan positif dan bagian awan bawah bermuatan negatif karena induksi oleh muatan bumi. Bagian atas awan bisa bermuatan sebesar +40 C sedangkan bagian bawah bermuatan -40 C. Bila muatan - muatan tersebut terpisah sejauh 2 km, berapakah gaya elektrostatik antara keduanya? (UTUL UGM 2019)
A. 3,6×104N
B. 3,6×105N
C. 3,6×106N
D. 3,6×107N
E. 3,6×108N
Pembahasan
Diketahui
Q1=+40C
Q2=40C
r=2×103m
Gaya elektrostatis yang terjadi?
F=kQ1Q2r2F=9×10940×40(2×103)2F=3,6×106N
Jawaban C
13. Soal
Dua buah bola masing - masing bermassa 1 gram diberi muatan yang sama besar lalu diletakkan sejauh  3  cm satu dengan yang lain. Ketika dilepaskan, masing - masing bola mengalami percepatan sebesar 144m/s2 .Berapakah besar muatan yang diberikan pada masing - masing bola? (UTUL UGM 2019)
A. 6,4×107C
B. 3,6×107C
C. 2,5×107C
D. 1,2×107C
E. 8,0×108C
Pembahasan
Diketahui
m=1gram=1×103kg
r=3cm=3×102m
a=144m/s2 
Muatan masing - masing bola

maka:
F=makQ2r2=maQ=rmakQ=3×103(1.103).1449.109Q=1,2×107 
Jawaban D
14. Soal
Dua buah partikel bermuatan diletakkan pada sudut segitigas siku - siku seperti pada gambar berikut ini.
Besar kuat medan listrik total pada titik P adalah ....
A. kQr2
B. kQ2r2
C. kQ5r2
D. 2kQr2
E. 5kQr2
Pembahasan
Diketahui

Listrik Statis-Medan Listrik
Medan Listrik muatan 1 dan muatan 2
Q1=3Q
Q2=4Q
r12=r2=r
maka
E1=kQ1r12=k3Qr2=3kQr2
E2=kQ2r22=k4Qr2=4kQr2


2 vektor membentuk sudut tegak lurus
Etotal=E12+E22Etotal=(4kQr2)2+(3kQr2)2Etotal=5kQr2
Jawaban E
15. Soal
Perhatikan grafik gaya listrik F terhadap jarak r antar dua muatan  Q1 dan Q2  berikut ini!
Konstanta Coulomb k=9×109N.m.C2, dan besar muatan Q2=2Q1, maka besar muatan  Q1 dan Q2  adalah
A. Q1=2C dan Q2=4C
B. Q1=1C dan Q2=2C
C. Q1=1/2C dan Q2=1C
D. Q1=1/4C dan Q2=1/2C
E. Q1=1/8C dan Q2=1/4C
Pembahasan
Diketahui
Gambar
Listrik Statis
ambil
F=18×109
r=1m
maka:
F=kQ1Q2r218×109=9×109Q1(2Q1121=Q12Q1=1C
untuk nilai
Q2=2Q1=2(1)=2C
Jawaban B

16. Soal

Muatan titik A=1μC berada di x=0cm dan muatan titik B=4μC berada di x=60cm. Di titik x=30cm diletakkan muatan titik C. Jika energi potensial sistem sama dengan nol, muatan titik C sama dengan . . . . μC
A. -1/5
B.  1/5
C. -2/5
D. 2/5
E. -3/5

Pembahasan

Diketahui


Ep(total)=Ep12+Ep13+Ep23
Energi potensial sistem sama dengan nol maka nilai  Qc :
0=kQ1Q2r12+kQ1Q3r13+kQ2Q3r230=kQAQBrAB+kQAQBrAC+kQBQCrBC0=k(1)(4)60+k(1)QC30+k(4)QC30k(1)(4)60=k(1)QC30+k(4)QC30460=QC30+4QC30460=5QC30QC=25Coulomb
Jawaban C

17. Soal

Muatan A 1µC berada di x = 0 cm dan muatan titik B 16µC berada di x=60cm. Besaran medan listrik di titik C sama dengan nol. Rasio jarak AC terhadap BC sama dengan?
A. 1 : 4
B. 4 : 1
C. 2 : 3
D. 3 : 2
E. 1 : 5

Pembahasan

Diketahui

maka:
QArA2=QBrB2rA2rB2=QAQBrArB=QAQBrArB=116rArB=14
Jawaban A

17. Soal

Dua buah elektron masing - masing dengan muatan e=1,6×1019C dan m=9,1×1031kg dilepaskan dari keadaan diam pada saat berjarak 2×1014m. Kecepatan elektron itu ketika keduanya berjarak 5×1014m adalah (108m/s)
A. 0,02
B. 0,2
C. 0,3
D. 0,50
E. 0,87

Pembahasan

Diketahui
q1=q2=e=1,6×1019C
m=9,1×1031kg
r1=2×1014m
r2=5×1014m
maka
Emawal=EmakhirEpo=Ept+Ek1+Ek22Ek=EpoEptmv2=kq2r12kq2r22mv2=kq2(1r11r2)v=kq2m(r2r1r1.r2)v=(9.109).(1,6.1019)29,1.1031(5.10142.1014(2.1014).(5.1014))v=0,87×108m/s

Jawaban E

Pro Blogger Templates