Soal-Soal 1. Suatu batang plastik digosok dengan kain wool, sehingga menerima muatan sebesar -0,8 µC. Berapa jumlah elektron yang dipindahkan dari kain wool ke batang palstik. Jawab : Jumlah elektron diterima = jumlah elektron dipindakan = 0,8µC. 2. Muatan yang besarnya sama dengan muatan sejumlah bilangan Avogadro dari proton disebut satu faraday . Hitung jumlah Coulomb dalam satu faraday.
6,02 × 10
=
Dik : e = 1,602 x 10-19 NA = 6,02 x 1023 Dit : F ….. ?
Jawab :
= . − =1,602 × 10 .6,02 ×10 = 96,6 96,644 4400
3. Berapa Coulomb dari muatan positif yang ada di dalam 1 kg karbon ? 12 gram carbon mengandung atom sebanyak bilangan Avogadro, di mana setiap atom mengandung enam proton dan enam elektron. Dik : qr = 1000 Ar = 12 Bilangan avogadro = 6,02 x 10 23 Dit : Q ……?
Jawab :
= × = ×6,02 ×10 =5,01 × 10 atom Q=N.Z.e = 5,01 x 1026 . 12
4. Jelaskan setiap langkah, bagaimana suatu batang isolator yang bermuatan positif dapat digunakan untuk memberikan kepada suatu bola logam (a) menjadi suatu muatan negatif (b) menjadi suatu muatan positif. (c) untuk batang yang sama , dapatkah batang tersebut memberikan muatan positif pada suatu bola logam dan muatan negatif pada logam lainnya tanpa memberi muatan lagi pada batang ? Jawab : (a)ketika sebuah batang bermuatan di bawa mendekati salah satu dari kedua bola dari kedua bola tersebut , terjadi terj adi aliran elektron dari satu bola ke bola yang lain . Jika batang bermuatan positif , batang akan menarik elektron yang bermuatan negatif . (b). bola yang berada dekat batang akan menerima elektron dari bola konduktor lainnya. Hal ini menyebabkan bola di sebelah kiri bermuatan negatif dan bola di sebelah kanan bermuatan positif .
(C ) .Tidak , karena tidak terjadi muatan lagi pada batang tersebut . 5. Dua bola konduktor yang tidak bermuatan terletak pada meja kayu y ang besar dengan kaki-kaki meja diberi isolasi dan kedua bola dalam keadaan bergesekan . suatu batang bermuatan positif dibawa mendekat kepada permukaan salah satu bola yang berada pada sisi berlawanan dari titik kontak dari kedua bola . (a) Gambarkan muatan induksi pada kedua bola dan gambarkan pula penyebaran muatannya. (b) Kedua bola di pisahkan jauh dan batang dijauhkan dari keduanya . Gambarkan penyebaran muatan pada kedua bola yang sudah terpisah tersebut . Jawab :
6. Dik : k = 9 x 109 Q 1 = 4 µC = 4 x 10-6 Q 2 = 6 µC = 6 x 10-6 Dit : (a) : F21 …? (b) : F12 …? (C ) : Bagaimana jawaban saudara akan berbeda untuk bagian (a) dan (b) jika q2 = -6 µC. Jawab :
= =9×10 × × = 24 ×10− (b) = = 24 ×10− (a)
Berlawanan F21 / Kearah sebelah negatif
(c) + Q 1 Q 2 -3 F21 = - F21 = - 24 x 10 Ke arah sebelah negatif -3 F12 = 24 x 10 kearah sebelah positif
7. Dik : Q 1 = -6,0 µC , X = -3,0 m Q 2 = 4,0 µC , X = 0 m Q 3 = -6,0 µC , X = 3,0 m Dit : FQ 1 .................? Jawab :
= − − = 9 ×10 6 ×10 34 ×10 = × − =24 ×10 = − .6 × 10− 6 × 10 =9 × 10 6 − = 324 ×3610 =9 × 10− F1 – F2 = 0 24 x 10 -3 – 9 x 10 -3 0,024 – 0,009 = 0,015
8. Dik : Q 1 : 3,0 µC Q 2 : 3,0 µC Q 3 : 2 µC Dit : R……………..?
Pusat -6 m (y) 8m(x)
Jawab :
∶ ∶ × × : 9 ×10 ∶9 × 10 × × : 54 x 10 ∶ × − : 5,4 x 10 ∶0,84 × 10 = + + −2 = 0,84 ×10 + 5,4 ×10 − + 2 0,84 ×10−5,4 ×10−cos45 = 0,71 ×10− +29,16 ×10− + 9,07 ×10−(12 √ 2) − +64,4 ×10− = 71 ×10− +29,16 ×10 = 164,56 ×10− -5
-4
9. Dik :Q 1 = + 3 nC Q 2 = + 3 x 10 -9 C Q 3 = -3 x 10 -9 C Dit : F – F34………..? Jawab :
= =9 × 10 ×× × − = × 10 m.s = X = √ + = √2 = √ 2 = √ 2 × 10−
= √ × 10− . × 10−
10. Dik : Q 1 = 5 µC Q 2 = 5 µC Q 3 = 2 µC Dit : FQ 3 ….? Jawab :
= √ 81 × 10− − − = , × 10 =2,962 × 10 y = 3 cm = 3 x 10 -2 y = -3 cm = -3 x 10-2 x = 8 cm = 8 x 10 -2
√ 3 + 8 = √ 73 =8,54 = ×10−2 ×10− =9×10 5 8,5 ×10− =1,25 ×10 = − 2 ×10− 5 ×10 =9 × 10 8,5 ×10− =1,25 ×10 Sisi miring =
= + +2 cos =1,25 ×10 +1,25 ×10 +2.1,25 ×10 .1,25 ×10 cos90 =1,5625 × 10 +1,5625 × 10 =3,125 ×10 =312,5
11. suatu muatan sebesar 4 terletak pada pusat koordinat, tentukan bsar dan arah dari medan listrik pada titik yang terletak pada sumbu x pada :a) x = 6m b)x = -10m c) gambarkan fungsi Ex sebagai f(x) untuk kedua harga yang positif dan negative. Jawab: Dik: q =
4 = 4 x 10 C -6
Penyelesaian:
= = 10 / E = = = 360 /
a) E = b)
c)
12. dua muatan masing-masing sebesar +4 berada pada sumbu x, satu terletak pada x = 0 dan lainnya pada x = 8m, carilah medan listrik pada sumbu x pada : a) x = -2 b) x= 2 c) x=6 d) x=10 e) pada titik mana medan listriknya nol. Dik : q =+4
Penyelesain: a) E1 = E2 = E
= = 9 . 10 / = 9000 N/C = = 36 . 10 / = 360 N/C = E1 + E2 = 9000 + 360 = 9360 N/C (kekiri)
b) E1 = E2 = E
= = 9 . 10 / = 9000 N/C = = 10 / = 1000 N/C = E1 - E2 = 9000 - 1000
= 8000 N/C (kekiri) c)
E1 = E2 =
= = 10 / = 1000 N/C = = 9 .10 / = 9000 N/C
E
= E1 - E2 = 1000 - 9000 = - 8000 N/C (kekiri)
d) E1 = E2 =
= = 36 .10 / = 360 N/C = = 9 .10 / = 9000 N/C
E
= E1 + E2 = 360 - 9000 = 9360 N/C (kekiri)
e) E1 = E2
=
−
8 = x
2
8
= x2 + x2
8
= 2 x2
X2
=4
X
=
X
=2m
√ 4
13. Dua muatan positif yang sama besar, q 1 = q2 = 6 nC berada pada sumbu y pada y = +3cm dan y2= -3cm , tentukan besar a)besar dan arah medan listrik pada titik yang terletak pada sumbu x dengan x = 4cm. b) berapa besar gaya pada muatan uji q0 di 2nC yang terletak pada sumbu x dengan x = 4cm. Jawab:
Dik : , q1 = q2 = 6 nC Penyelesaian : a) tan
=
=37
0
=74
0
= . 10 N/C = √ + + 2 cos
E1 = E2 =
4
E
√ 2 + 2 +cos = √2.55 = √255 .10− =
=
. 10 . 1,6 4
= 3,34 x 104 N/C
b) F
=
F
= E. q0 = 3,46 x 104 . 2 x 10-9 = 6,9 . 10-5 N
14. suatu muatan uji q 0 = 2 nC yang terletak pada pusat koordinat mengaami gaya 8 x 10 -4 N pada arah sumbu y positif. a) berapa esar medan listrik pada pusat koordinat tersebut. B) berapa besar gayanya jika muatan -4nC diletkkan pada pusat koordinat? C) jika gaya ini akibat suatu muatan yang terletak pada sumbu y dengan y = 3cm, berapakah besarnya muatan te rsebut. Jawab: Dik:
q0 = 2nC = 2x10-9c F = 8 x 10-4
Penyelesaian: a) F = q . E
=
E=
= 4 x 105 N/C
b) F = q . E = -4 x 10-9 . 4 x 105 = - 16 x 10-4 (ekiri atau ke y negative) c)
. .− . . = .
F
=
-16 x 10 -4
= -4 x 10-8
q2
15. suatu tetes minya mempunyai massa 4x10 -14 kg dan muatan sebesar 4,8 x 10 -19 C, gaya listrik bekerja pada tetes minyak untuk mengimbangi gaya grafitasinya, sehingga tetes minyak tersebut dalam keadaan setimbang. Tentukan arah dan besar dari medan listriknya. Jawab: Dik:
m = 4x10-14 kg q = 4,8 x 1019 C
penyelesaian : q.E
=w
q.E
=m.g
q. E
= 4x10 -14 kg . 10
q.E
= 40 x 10-14
E
=
x − , x
= 0,83 x 10 5 N/C
16. medan listrk yang berada dekat permukaan bumi mempunyai arah kebawah yang besarnya y = 150N/C. a) bandingkan gaya yang bekerja pada electron akibat medan tersebut dengan gaya grafitasi yang bekerja padanya b) berapakah besar muatan yang harus diberikan kepada uang logam yang beratnya 3 gram agar gaya listrik yang bekerja padanya dapat mengimbangi gaya grafitasinya Jawab : a) F q.E
=w =m.g
1,6 x 10-19 . 150 = 9,1x 10-30 24
= 9,1 x 10-12
= 9,1x 10-30
b) q . E q . 150
= 9,1 x 10-30
q
= 0,06 x 10-30
q
= 6 x 10-32 C
17. gambarlah 18 – 26 menunjukan garis-garis medan listrik untuk system dua muatan. A) berapa besar relative dari kedua muatan? B) apa tanda dari kedua muatan C) daerah mana didalam ruang yang menunjukkan kuat medan listrik besar, dan pada daerah mana yang lemah.
Jawab : a) b) c) d)
Partikel dikiri memiliki muatan 4 kali lebih besar Partikel dikiri positif dan dikanan negative Medannya kuat diatas dan dibawah partikel pada sisi kiri Medannya lemah di sebelah kanan dan disebelah kiri dari kedua partikel tersebut
18. dua muatan +q dan -3q dipisahkan dengn jarak yang kecil, gambarkan garis-garis medan listrik untuk system muatan ini . Jawab:
19. tiga muatan titik masing masing diletakkan pada titik titik sudut suatu segitiga sama sisi. Gambarkan garis-garis medan listrik pada bidang segitiga tersebut. Jawab:
