Contoh Soal Gaya Listrik dan Medan Listrik Beserta Pembahasanya

Contoh Soal Gaya Listrik dan Medan Listrik Beserta Pembahasanya


1.

Tiga muatan tersusun seperti pada gambar di atas jarak antar muatan 3 cm, muatan negatif terletak ditengah-tengah muatan satu dan muatan tiga, besar muatan sudah tertulis pada gambar. Besar gaya yang dialami oleh muatan 2 adalah ?





Jawab

Langkah pertama untuk menjawab soal ini kita harus tentukan arah gaya yang dialami oleh muatan 2, muatan dua mengalami gaya tarikan oleh muatan 1, lihat gambar di bawah arah gaya warna hijau ke arah kiri. Muatan 2 juga mengalami gaya tarikan dari muatan 3, lihat gambar di bawah arah gaya warna hijau ke arah kanan. Muatan 2 mengalami dipengaruhi oleh dua gaya dengan arah berlawanan, maka untuk menghitung besar gaya pada muatan dua gunakan oprasi vektor.

Besar gaya pada muatan 2 adalah

2. Dua muatan positif terpisah pada jarak 4 cm muatan mengalami gaya tolak-menolak sebesar 2 N

 Besar gaya yang timbul pada muatan jika sekarang jarak antar muatan menjadi 1 cm adalah ?

Jawab

Kita bisa buat perbandingan dari rumus gaya listrik, karena hanya besar jarak saja yang berubah

Besar gaya listrik pada jarak 1 cm adalah

3.

Dua buah muatan positif terpisah pada jarak 12 cm seperti tampak pada gambar. tentukan posisi dari muatan pertama yang memiliki medan listrik sama dengan nol ?


Jawab

Langkah pertama kita harus perkirakan dulu posisi yang memungkinkan medan listrik yang memiliki medan listrik sama dengan nol. Pada gambar di bawah posisi yang memungkin memiliki medan listrik sama dengan nol adalah di titik p yang terletak diantara kedua muatan karena di posisi tersebut medan listrik yang dihasilkan oleh muatan satu dan muatan dua arahnya berlawanan.

Jika medan listrik di posisi P sama dengan nol maka pasti besar medan listrik yang dihasilkan oleh muatan pertama dan muatan kedua besarnya sama

Karena besar k sama maka k bisa kita hilangkan

Kemuadian ruas kiri dan ruas kanan bisa kita akarkan

Lakukan perhitungan matematik biasa

Posisi dari muatan pertama yang memiliki medan listrik sama dengan nol adalah

4.

Dua buah muatan positif dan negatif  terpisah pada jarak 12 cm seperti tampak pada gambar. tentukan posisi dari muatan pertama yang memiliki medan listrik sama dengan nol ?


Jawab

Langkah pertama kita harus perkirakan dulu posisi yang memungkinkan medan listrik yang memiliki medan listrik sama dengan nol. Pada gambar di bawah posisi yang memungkin memiliki medan listrik sama dengan nol adalah di titik p yang terletakdi sebelah kiri muatan pertama, pada posisi ini medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan pertama dan muatan kedua arahnya berlawanan.

Soal ini mirip dengan soal nomor tiga hanya pada soal ini muatan dua bermuatan negatif

Posisi dari muatan pertama yang memiliki medan listrik sama dengan nol adalah

5.

Tiga buah muatan besarnya sama, muatan pertama dan kedua bermuatan positif muatan ketiga bermuatan negatif seperti terlihat pada gambar. Ketiga muatan tersusun  membentuk segitiga sama sisi dengan panjang sisi 3 cm seperti terlihat pada gambar soal. Besar gaya yang dialami oleh muatan ke tiga adalah ?

Jawab

Langkah pertama tentukan dulu arah gaya yang dialami oleh muatan 3 akibat pengaruh tarikan dari muatan pertama dan muatan kedua

Gaya listrik antara muatan tiga dan muatan pertama

 Gaya listrik antara muatan tiga dan muatankedua

Karena besar muatan dan jarak sama maka besar gaya listrik antara muatan pertana dan ketiga akan sama dengan gaya listrik antara muatan ketiga dan muatan kedua besarnya adalah

Muatan ketiga mengalami dua gaya listrik maka besar gaya total yang bekerja adalah

Besar gaya listrik yang dialami muatan tiga adalah

6.

Dua buah muatan jenis dan besarnya sama memiliki posisi seperti pada gambar. Titik P berjarak 3 cm dari muatan pertama dan kedua. Besar medan listrik di titik P adalah ?

Jawab


Tentukan dulu arah medan listrik di titik p yang dihasilkan oleh muatan 1 dan muatan 2

Besar medan listrik di titik P dari muatan pertama dan muatan kedua karena muatan dan jaraknya sama, maka besar medan listrik dari muatan pertama dan kedua akan sama

Besar medan listrik yang dihasilkan muatan pertama adalah

Menghitung besar medan listrik di titik P karena terdapat dua medan di titik tersebut gunakan oprasi hitung vektor untuk benentukan besar resultan medan listrik di titik P.

Besar medan listrik di titik P adalah