Latihan Soal Hukum Coulomb [PDF]

Citation preview

AFB SOAL LATIHAN HUKUM COULOMB 1. Dua Buah muatan listrik masing-masing Q1 = +8C dan Q2 = -12C terpisah pada jarak 10 cm. Tentukan



2. 3.



4. 5.



berapa besarnya gaya coulomb yang dialami oleh muatan Q3 = + 4C yang terletak 4 cm dari Q1 dan 6 cm dari Q2. Dua muatan listrik Q1 = +4 x 10–8 C dan Q2 = + 1 x 10–8 C terpisah pada jarak 12 cm. Tentukan di mana muatan Q3 harus diletakkan agar gaya Coulomb pada muatan tersebut sama dengan nol! Sebuah segitiga ABC pada koordinat A (0,0), B (3,0), C(1.5, 3). Apabila pada masing-masing titik sudut segitiga terdapat muatan listrik berturut-turut sebesar QA = -2 x 10-6 C, QB =+2 x 10-6 C, dan QC = +3 x 10-6 C, tentukan besarnya gaya Coulomb pada titik sudut C! Tiga buah muatan titik (Q1 = 2C, Q2 = -3C, dan Q3 = C) berturut diletakan pada titik koordinat Cartesius (0,4),(3,0) dan (3,4). Tentukanlah medan listrik yang terjadi pada pusat koordinat! Tiga buah partikel bermuatan listrik terdapat pada satu garis lurus, seperti tampak pada gambar. Hitunglah gaya Coulomb pada muatan Q3 = - 4 µC akibat dua muatan lainnya! Tentukanlah medan listrik yang dirasakan oleh Q2!



JAWABAN: 1.



Q3 = +4 C



Q1 =+8 C 4 cm



Q2 = -12 C 6 cm



F13 F23



 Q .Q 8.4 F13  k . 1 2 3 .rˆ13  9.10 9. r13 4.10  2  Q .Q 12.4 F23  k . 2 2 3 .rˆ23  9.10 9. r23 4.10  2











iˆ  18.1013 iˆ











iˆ  12.1013 iˆ



2



N



2



N



Besarnya Gaya Coulomb yang dialami oleh Q3 =    F3  F13  F23  18.1013 iˆ  12.1013 iˆ  30.1013 iˆ



2.



N



Q1 =+4.10-8 C



Q2=+1.10-8 C



-Q3 x cm



12 - x cm



F13



F23



Agar gaya Coulomb pada Q3 =0, maka F13 harus sama dengan F23:   F13  F23



k.



Q1 .Q3 Q .Q  k. 2 2 3 2 r13 r23



Q1 Q2  r132 r232 4.10 8



12  x 2







1.10 8 x2



AFB 4



12  x 



2







1 x2



2 1  12  x x



2x  12  x



3x  12 x  4 cm Sehingga supaya gaya Coulomb pada Q3 =0, maka Q3 dapat diletakan pada jarak 4 cm dari Q2 atau 8 cm dari Q1. FBC



3.



+Qc (1.5, 3) rAC  rBC  3 2  1,5 2  11,25



FAC



+QB (3,0)



-QA (0, 0)



rˆAC 



0  1,5i  0  3 j 0  1,52  0  32



 1,5i  3 j







11,25



 Q .Q 2.10 6.3.10 6  1,5i  3 j 7,2 14,4 FAC  k . A 2 C rˆAC  9.109. rˆAC  4,8.10 3.  i j 2 rAC 11,25 11,25 11,25 11,25







rˆBC 



1,5  3i  3  0 j 1,5  32  3  02











 1,5i  3 j 11,25



6 6  QB .QC  1,5i  3 j 7,2 14,4 9 2.10 .3.10 ˆ FBC  k . 2 rBC  9.10 . rˆBC  4,8.10 3.  i j 2 rBC 11,25 11,25 11,25 11,25











Besar gaya Coulomb pada titik C adalah:



   FC  FAC  FBC   7,2 14,4 FC    i 11,25 11,25 



  7,2 14,4 j     i 11,25 11,25  



 14,4 j    i 11,25 



AFB 4. Q3 = +C



Q1 = +2C 4 3 2 1



Q2 = -3C 1



E3



rˆ1 



0  0i  0  4 j 0  02  0  42



E2



2



3



E1



4j j 4







 Q 2 9 E1  k . 21 .rˆ1  9.10 9. 2 . j    10 9 j 8 r1 4



rˆ2 



3  0i  0  0 j 3  02  0  02







3i i 3



 Q 3 E2  k . 22 .rˆ2  9.10 9. 2 .i  3.10 9 i r2 3



rˆ3 



0  3i  0  4 j 0  32  0  42







 3i  4 j 3 4  i j 5 5 5



 Q 1  3 4  27 9 36 9 E3  k. 23 .rˆ3  9.109. 2 .  i  j    10 i  10 j 125 125 r3 5  5 5  Medan listrik yang terjadi pada pusat koordinat adalah:     Etot  E1  E2  E3  36 9   9   27 9 Etot    10 9 j   3.10 9 i    10 i  10 j  125  8   125   27 9   9 9 36 9   Etot   3.10 9  10 i    10  10  j 125 125    8   348 9 1413 9 Etot  10 i  10 j 125 1000  2784 9 1413 9 Etot  10 i  10 j 1000 1000  Etot  2784.10 6 i  1413.10 6 j











4



AFB



E1



E3



0,2 m



5. Q1= -8 µC



 Q 8.10 6 E1  k . 21 rˆ1  9.10 9. . i   18.10 5 i r1 0,2 2



 Q 4.10 6 E3  k . 23 rˆ3  9.10 9. .i   36.10 5 i 2 r3 0,1 Medan listrik yang dirasakan oleh Q2 adalah    Etotal  E1  E3  18.105 i  36.105 i  18.105 i



0,1 m



Q2= +3 µC



Q3= -4 µC