15 Contoh Soal Listrik Statis beserta Jawabannya Lengkap Kelas 12 SMA

SOAL NO 5

Ada dua bola konduktor yang sampai persis, yakni A dan B. Kedua konduktor ini mempunyai muatan yang sama besar dan terpisahkan pada jarak yang tidak bisa dihitung.

Jarak tersebut jauh lebih besar jika dibandingkan dengan diameter kedua bola dan menimbulkan gaya listrik.

Gaya listrik yang dihasilkan oleh dua bola ini adalah sebesar F. Sementara untuk bola konduktor yang ketiga atau C juga sama persis dengan A atau B, namun tidak bermuatan.

Bola C mula-mula didekatkan ke bola A lalu ke bola B dan akhirnya dipisahkan. Lalu, berapa besar gaya listrik yang ada antara bola A dan B?

A. F/2
B. F/16
C. 0
D. F/4
E. 3F/8

Pembahasan :

Situasi awal sebelum bola C muncul, antara bola A dan B terdapat gaya listrik yang secara matematis bisa ditulis dengan rumus :

Ketika bola C didekatkan ke A maka ada perpindahan muatan yang terjadi di antara keduanya hingga potensial yang dihasilkan sama.

Saat potensial di antara kedua bola ini setelah saling bersentuhan, maka muatan yang ada antara bola C dan A pun juga sama.

Maka dari itu, secara matematis bisa dihitung besar muatan yang ada di kedua bola setelah didekatkan yakni :

Gaya listrik yang terjadi antara bola A dan B berubah menjadi :

Bisa disimpulkan gaya listrik yang terjadi antara bola A dan B saat ini adalah 3F/8 sehingga jawaban yang benar dari soal ini adalah E.

Soal Uraian

SOAL NO 1

Ada titik X yang muncul ke dalam medan listrik. Besar kekuatan dari medan listrik yang ada di titik X sendiri adalah 0,7 NC-1.

Jika ada benda dengan muatan listrik 0,35 C diletakkan di titik X, berapa  gaya Coulomb yang akan bekerja di benda itu?

Diketahui bahwa E adalah 0,7 NC-1

Sementara q adalah 0,35 C

Pembahasan :

F nilainya adalah q E

F adalah (0,35 C) yang kemudian dikalikan dengan (0,7 NC-1)

Hasilnya adalah 0,245 N

Maka dari itu, gaya Coulomb pada benda yang berada di titik X adalah 0,245 N.

SOAL NO 2

Ada 2 buah benda dengan muatan yang masing-masing memiliki nilai sebesar 8,1 C lalu satunya adalah 10 C.

Dua buah ini saling terpisah oleh jarak 9 meter. Jika  k adalah 9×109 Nm2 C–2, berapakah besar gaya Coulomb di dua buah muatan tersebut?

Pembahasan :

q1 diketahui adalah 8,1 C

q2 diketahui bernilai 10 C

Jarak di antara muatan dibagi r adalah  9 meter.

Konstanta Coulomb (k) adalah 9×109 Nm2 C–2

Cara menyelesaikan :

F adalah k.q1 q2 : r2 

F adalah (9×109 Nm2 C–2 ) x (8,1C) x (10C) :  (9 meter)2

F adalah (9×109 Nm2 C–2 ) x (81 C2) : (81m2)

F adalah 9×109 N

Maka dari itu, besar dari gaya Coulomb yang ada pada dua muatan tersebut adalah 9×109 N.

SOAL NO 3

Diketahui bahwa ada sebuah titik memiliki muatan q dan letaknya ada di titik X.

Adapun titik X sendiri berada dalam sebuah medan listrik yang kehadirannya muncul karena muatan positif sehingga gaya yang dihasilkan adalah 0,07 N. 

Pertanyaannya, jika  besar kuatnya medan yang ada di titik X bernilai 2×10 ^–2NC^–1, berapakah besar dari muatan q?

Pembahasan :

Gaya listrik dibagi F adalah  0,07 N

Kuat pada medan listrik yang ada : E adalah 2x 10–2 NC–1 dan hasilnya  0,02 NC –1

Cara penyelesaian :

F adalah q E

q adalah F : E 

0,07 N : 0,02 NC–1 adalah 3,5 C

Maka dari itu, besar dari muatan q yang dihasilkan adalah 3,5 Coulomb.

SOAL NO 4

Ada sebuah titik dengan muatan q berada di titik Y. Titik Y sendiri berada persis di medan listrik dengan muatan positif sehingga gaya yang dimiliki adalah 0,03 N.

Jika muatan yang dimiliki adalah +5xl0–6 Coulomb, maka berapa kira-kira besar dari medan listrik yang ada di titik Y?

Gaya listrik atau F adalah  0,03 N

Muatan listrik atau q yang ada adalah +5xl0–6C 

Hasilnya  0,000005 C

Pembahasan :

E adalah F / q

E adalah 0,03 N dibagi 0,000005C

E menghasilkan 6.000 N/C

E adalah 6×103 NC-1

Maka dari itu, besar dari medan listrik yang ada pada titik Y diketahui adalah 6×103 NC-1.