Contoh soal dan pembahasan listrik statis

Listrik statis adalah ketidakseimbangan muatan listrik dalam atau pada permukaan benda, berikut ini akan disajikan contoh soal dan pembahasan listrik statis. Semoga contoh soal dan pembahasan listrik statis ini bermanfaat banyak.

Soal No. 1) 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)?
Jawaban:

Soal No. 2)  Perhatikan rangkaian kapasitor berikut ini!

Yang memiliki kapasitas gabungan yang sama adalah rangkaian ….
A. (1), (2) dan (3)
B. B(1), (2), (3) dan (4)
C. (1) dan (3)
D. (2) dan (4)
E. tidak ada yang sama
Jawaban: E

Soal No. 3) 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 ….
A. 4,8 × 10^-14 N
B. 5,2 × 10^-14 N
C. 3,0 × 10^-23 N
D. 3,3 × 10^-24 N
E. 4,8 × 10^-24 N
Jawaban: A

Diketahui: q = 4 × 10^-19 C
E = 1,2 × 10⁵ N/C
Ditanyakan: Besar gaya listrik (F)?
Jawaban:
F = q.E = (4.10¹⁹C).1,2.10⁵ N/C= 4,8.10^-14 N

Soal No. 4) 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 ….

A. B
B. C
C. D
D. E
E. 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.

Soal No. 5) Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika VAB = 3 volt, maka energi potensial total pada rangkaian kapasitor dalam mikrojoule adalah ….
A. 15
B. 12
C. 9
D. 6
E. 3
Jawaban: C

Soal No. 6) 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 ….
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 3
D. 2 : 1
E. 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.

Soal No. 7) 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 ….
A. 1,2 μC
B. 12 μC
C. 21 μC
D. 30 μC
E. 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)?

Soal No. 8) 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 ….
A. 5 C positif
B. 5 C negatif
C. 5 mC positif
D. 5 mC negatif
E. 2 mC positif
Jawaban: A

Diketahui: F = 1 N
E = 0,2 N/C
Ditanyakan: Muatan (q) dan jenisnya?
Jawaban:
q = F/E = 1/0,2 = 5C

Soal No. 9) Tiga buah muatan disusun seperti pada gambar di bawah ini.

Gaya Coulomb yang dialami muatan B sebesar (k = 9 × 10⁹ N.m²/C²)
A. 9 × 10¹ N ke muatan C
B. 9 × 10¹ N ke muatan A
C. 18 × 10¹ N ke muatan C
D. 18 × 10¹ N ke muatan A
E. 36 × 10¹ N ke muatan C
Jawaban: B

Diketahui: qA, qB = 10μC
qC = 20μC
rBA, rBC = 0,1 m
Ditanyakan: Gaya Coulomb yang dialami B (FB)?
Jawaban:

Soal No. 10) 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)
A. tepat di tengah Q1 dan Q2
B. 6 cm di kanan Q2
C. 6 cm di kiri Q1
D. 2 cm di kanan Q2
E. 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?
Jawaban:

Soal No. 11) 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)
A. 7,5 N menuju q1
B. 7,5 N menuju q2
C. 15 N menuju q1
D. 22,5 N menuju q1
E. 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?
Jawaban:

Soal No. 12) 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)
A. nol
B. 1,6 × 10⁵ N/C
C. 3,6 × 10⁵ N/C
D. 7,2 × 10⁵ N/C
E. 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)?
Jawaban:

Soal No. 13) Sebuah kapasitor mempunyai kapasitas 4 μFarad. Jika beda potensial antara keping-kepingnya 100 volt, maka kapasitor menyimpan energi listrik sebesar…
A. 10^-2 Joule
B. 2 × 10^-2 Joule
C. 4 × 10^-2 Joule
D. 4 × 10^-6 Joule
E. 6 × 10^-2 Joule
Jawaban: B

Diketahui: C = 4μF = 4 × 10^-6 F
V = 100 V
Ditanyakan: Energi listrik (W)
Jawaban:
W = ½ CV² = ½ (4.10^-6) (100)² = 2×10^-2J

Soal No. 14) 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 ….
A. 6,75 × 107 N/C
B. 4,50 × 107 N/C
C. 4,20 × 107 N/C
D. 3,60 × 107 N/C
E. 2,25 × 17 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

Soal No. 15) 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…
A. 1 : 4
B. 4 : 9
C. 9 : 4
D. 9 : 16
E. 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?

Soal No. 16) 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 ….
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : 1
D. 2 : 1
E. 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 ….