Listrik Statis

Tipe Soal Mudah

F=k.q₁.q₂.r^-2

F =gaya listrik (N)

k = 9x10⁹ (Nm²/C²)

q1&q2 =muatan (C)

1.        Besarnya gaya listrik statis antara dua muatan yang saling tolak/saling tarik berbanding terbalik dengan...

A.       besar muatan, massa partikel, permitivitas medium

B.        jarak dan massa partikel

C.       besar muatan dan kuadrat jarak

D.       kuadrat jarak

E.       akar pangkat dua jarak

                                                                                       

2.        Ada empat buah muatan P, Q, R, S. Jika Q menolak P, P menarik S dan R menolak S, sedangkan S bermuatan negatif, maka:

A.       muatan Q negatif, R negatif

B.       muatan Q positif, R positif

C.       muatan Q positif, R negatif

D.       muatan Q negatif, R positif

E.       muatan P negatif, Q negatif

                                                                                       

3.        Dua muatan listrik sejenis dan sama besar q_a = q_b = 0,02 mC. Berada pada jarak 20 cm satu sama lain. k = 9 x 10⁹, maka besarnya gaya tolak adalah...

A.       9 x 10^-14 N                                               D.            9 x 10^-9 N

B.       9 x 10³ N                                                 E.             9 x 10⁷ N

C.       9 x 10^-5 N                                                               

4.        Dua buah pertikel A dan B masing-masing bermuatan  +20mC dan +80mC terpisah sejauh 30 cm. jika C adalah titik di antara A dan B sehingga besar gaya di C adalah 0, maka jarak C dari A adalah

A.       2 cm

B.       3 cm

C.       4 cm

D.       6 cm

E.       10 cm                                                                      

5.        Dua buah titik bermuatan +Q₁ dan +Q₂ yang berjarak   4 m satu sama lain. Di antara Q₁ dan Q₂ terletak -Q₃ yang jaraknya 1 meter dari Q­₂. Agar besarnya gaya di Q₃ adalah 0, maka perbandingan Q₁ dan Q₂ adalah

A.       1/3                                                                           D.            1/9

B.       ­3                                                                              E.             1/4

C.       9

Tipe Soal Tidak Sulit

6.        Dua bola identik yang masing-masing bermuatan q dan bermassa 0,017gram digantung denga tali ringan yang panjangnya sama di tempat yang sama. Karena sejenis maka keduanya akan talk-menolak sehingga terpisah pada jarak 1 m membentuk segitiga sama sisi. Besar muatan masing-masing dalam mikrocoulomb adalah…( g=10 m/s²)

Petunjuk:perhatian gambar gaya-gaya yang berkerja pada tiap partikel. Lalu…….

 

       

MEDAN LISTRIK

E= k.q.r^-2  atau F=E.q  (kuat medan adalah vector)

1.        Berapakah kuat medan di titik yang berjarak 1 m dari sebuah muatan 1/9 C?

2.        Dua buah muatan masing-masing 2 C dan 4 C terpisah pada jarak 2 m. berapakah kuat medan di tengah-tengah keduanya?

3.        Muatan +q ditempatkan di x = -1m dan muatan -2q di x=+1m. dimanakah letak titik yang kuat medannya (resultan gayanya) sama dengan nol?

POTENSIAL LISTRIK

V= E.r  atau V= kq/r

1.        Berapakah potensial listrik titik yang berjarak 1 m dari sebuah muatan 1/9 C?

2.        Titik A berjarak 1 m di sebelah kiri dari sebuah muatan +q. dan titik B berada di sebelah kanannya dengan jarak 2 m. berapakah beda potensial antara titik A dan B?

3.        Sebuah kubus memiliki panjang rusuk 20 cm. bila muatan +100 mC menempati pusat kubus, maka berapakah potensial listrik di tiap sudutnya? Dan berapakah beda potensial antara dua sudut?

4.        Pada setiap sudut sebuah segitiga sama sisi terdapat muatan +q. berapakah kuat medan dan potensial listrik di pusat segi tiga tersebut?

USAHA

W= q(V₂-V₁)

1.        Potensial listrik titik A adalah 100 volt dan potensial titik B adalah 200 volt. Berapakah usaha untuk memindahkan muatan 1 C dari A ke B?

2.        Sebuah segitiga siku-siku ABC (dengan salah satu sudutnya 37⁰), di titik A diletakkan muatan +2q. berapakah uasaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan +1q dari titik B ke C?

KEPING SEJAJAR

Potensial listrik di antara plat

V = E.a

V : Potensial listrik (volt)

E : medan listrik (N/C)

a : jarak titik yang diamati dari plat (m)

contoh:

1.        Dua buah plat sejajar terpisah sejauh 10 cm dan masing-masing diberi muatan + dab –, sehingga kuat medan antara keduanya adalah 100 N/C. berapakah besar medan listrik dan potensial listrik pada titik yang berjarak 3 cm dari plat +?

2.        Dua buah plat sejajar dalam posisi horizontal dalam tabung vakum masing-masing terpisah sejauh 2 cm dan memiliki beda potensial 120 V. Besarnya medan listrik antara kedua plat adalah …

Potensial listrik di luar plat

V = E.d

d : jarak antar plat (m)

contoh:

1.        Dua buah plat terpisah sejauh 10 cm masing-masing diberi muatan + dan –, sehingga kuat medan antara keduanya adalah 10 N/C. berapakah potensial listrik di titik yang berjarak 5 cm dari plat –q (atau 15 cm dari plat +q)?

2.         

 BOLA BERONGGA

·         Medan listrik di dalam bola adalah nol

·         Potensial listrik di dalam dan kulit bola adalah  V = k.q/R  (R : jari-jari bola)

·         Potensial listrik di luar bola   V = k.q/x  (x:jarak titik ke muatan)

Contoh:

1.        Sebuah bola berjari-jari 10 cm bermuatan listrik 10-9 C. Berapakah kuat medan listrik dan potensial listrik di titik yang berjarak 9 cm dari pusat bola?

2.        Sebuah bola konduktor berjari-jari 1 cm bermuatan 2x10-7 C. berapakah potensial listrik di titik yang berjarak 2 cm dari pusat bola?

3.        Sebuah bola konduktor berjari-jari 2 cm memiliki potensial listrik di permukaannya sebesar 6x104 V. berapakah besar muatan bola itu? Dan berapakah rapat muatannya?

4.        Sebuah bola berjari-jari 10 cm diudara memiliki potensial 1000 V. Jika bola berada di dalam air yang memiliki konstanta dielektrik 5/2, potensialnya menjadi…

KAPASITOR

C = Q/V

C: kapasitansi (F)
Q: mutan yang tersimpan (C)

V :beda potensiallistirk (V)

Contoh:

1.        Kapasitas suatu kapasitor adalah 50 mF. Jika kapasitor ini dihubungkan dengan batere 10 volt, maka muatan yang tersimpan adalah?

2.        Sebuah kapasitor 20 mF menyimpan muatan 4 C. ini berarti kapasitor tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar….

C = n. ε₀. A / d

C: kapasitansi (F)

N : konstanta dielektrik

ε₀ : permmitivitas ruang hampa

A :luas keeping sejajar (m²)

D : jarak kesua keeping (m)

Contoh:

1.        Berikut ini adalah data 5 macam kapasitor yang sejajar

Kapasitor Keping	Luas Antar Keping	Jarak Dielektrik	Permisivitas
C1 C2 C3 C4 C5	A 2 A 2 A 2 A 2 A	2 d 2 d d ½ d ½ d	e e ½ e 2 e ½ e

Dari data tersebut yang memiliki kapasitas terbesar adalah kapasitor

2.        Sebuah kapasitor mempunyai kapasitas sebesar 5mF bila di antara keping-kepingnya diisi udara dan 30mF bila di antara keping-kepingnya ditempatkan lembaran porselen. Permitivitas relatif porselen sama dengan

RANGKAIAN KAPASITOR

Untuk menceri kapasitor pengganti adalah kebalikan dari resistor.

Contoh:

1.        Tiga buah kapasitor 10 mF, 5 mF, dan 4 mF disusun seri dan ujung-ujungnya dihubungkan ke sumber tegangan 22 volt. Tentukan kapasitas ekivalen

2.        Untuk menyimpan muatan sebesar 1 C digunakan kapasitor yang masing-masing berkapasitas 2,5 mF yang dihubungkan paralel pada beda potensial 200 V. Jumlah kapasitor yang diperlukan adalah....

ENERGI YANG TERSIMPAN DALAM KAPASITOR

W= ½ QV = ½ C V² 

Contoh:

1.        Besar energi potensial listrik dipengaruhi oleh hal-hal berikut, kecuali

A.       besarnya muatan

B.       jarak

C.       jenis muatan

D.       lintasan

E.       jenis medium

2.        Besarnya energi yang mampu disimpan pada rangkaian tersebut  .....joule

 

3.        Di dalam tabung dioda, elektron yang keluar dari katoda dipercepat oleh anoda yang berada pada potensial 300 volt. Berapa kecepatan elektron (q = -1,6 x 10^-19 C) saat sampai di anoda jika massa elektron 10^-27 gr, dan kecepatan awalnya 0. (Catatan: gunakan hukum kekekalan energi mekanik)

4.        Kapasitor 2200 , 12 Volt dipasang pada sumber tegangan 12 Volt. Berapa energi maksimal yang dapat di simpan oleh kapasitor tersebut ?

5.        Dua buah kapasitor masing-masing besarnya 10 mF disusun pararel dan dihubungkan dengan sumber tegangan 10 Volt. Bila kemudian kedua kapasitor dihubungkan seri, maka tegangan yang diperlukan agar energi listrik yang tersimpan dalam kedua kapasitor tidak berubah adalah….

6.        Jarak pisah antar keping dari sebuah kapasitor bermuatan diubah sehingga kapasitansinya menjadi setengah dari semula. Jika dalam kapasitor tidak terjadi kebocoran muatan, maka energi yang tersimpan dalam medan listrik disekitar keping akan menjadi …

7.        Jika energi yang tersimpan dalam kapasitor 100 mF dengan beda potensial 6000 volt seluruhnya  digunakan untuk mengangkat benda 50 kg, maka tinggi maksimum yang dapat dicapai benda adalah …

8.        Tiga buah kapasitor masing-masing besarnya 2 mF,     2 mF dan 3 mF dihubungkan seri dan diberi tegangan total E volt. Maka…

(1)     Masing-masing kapasitor akan memilki muatan listrik yang sama

(2)     Kapasitor 1 memiliki energi listrik yang paling besar

(3)     Pada kapasitor 3 bekerja tegangan yang paling kecil

(4)     Muatan total pada ketiga kapasitor adalah  mC

9.        Tiga buah kapasitor masing-masing C₁ = 3 mF, C₂ = 2 mF dan C₃ = 4 mF disusun seri. Kedua ujung rangkaian dihubungkan dengan sumber tegangan 300 Volt, maka:

(1)     Kapasitor C₁ menyimpan muatan 600 mC

(2)     Beda potensial ujung-ujung C₁ 200 V

(3)     Muatan pada C₂ adalah 200 mC

(4)     Energi yang tersimpan pada C₃ adalah 0,02 joule

10.     Dua buah bola dipasang pada dua pegas horizontal yang identik terletak di atas meja yang licin seperti pada gambar. Ketika kedua bola tidak bermuatan, jarak keduanya adalah 15 cm dan kedua pegas dalam keadaan tidak meregang. Jika kedua bola diberi muatan masing-masing 1 mC, jarak keduanya menjadi dua kali semula. Anggaplah bola sebagai muatan titik. Berapa besar konstanta gaya pegas?