SOAL LISTRIK STATIS

(1) Dua buah muatan masing – masing 20 C dan 24 C terpisah pada jarak 12 cm. Hitung besar gaya yang bekerja pada kedua muatan tersebut bila:

       a.  Kedua muatan diletakkan di udara

       b.  Kedua muatan diletakkan dalam bahan yang memiliki permivitas relative 3

(2) Sebuah partikel bermuatan +5 μC diletakkan pada garis hubung dan diantara partikel – partikel bermuatan -9 μC dan -4 μC yang berjarak 0,5 m.

    a. Tentukan besar dan arah gaya pada partikel bermuatan + 5 μC, jika diletakkan ditengah – tengah antara kedua partikel bermuatan negative

    b. Dimana partikel bermuatan + 5 μC harus diletakkan agar partikel tersebut tidak merasakan gaya Coulomb yang disebabkan oleh kedua partikel bermuatan negative.

(3) Dua bola bermuatan listrik sejenis dan sama besar diikatkan pada ujung seutas tali sangat ringan yang panjangnya 9 cm. Bagian tengah tali kemudian digantung pada suatu titik tetap. Akibat gaya tolak menolak antara kedua muatan, kedua tali membentuk sudut 60^o pada saat setimbang. Tentukan muatan partikel – partikel tersebut.

(4) Pada keempat titik sudut sebuah persegi yang panjang sisinya 30 cm terdapat muatan berturut – turut +5 μC, ­+ 5 μC, -5 μC dan – 5 μC. Tentukan besar dan arah gaya yang bekerja pada muatan uji + 5 μC yang diletakkan di pusat persegi.

(5) Kuat medan listrik dimana dua keping sejajar yang terpisah 5 cm adalah 2,5 × 10⁵ N/C. Setetes minyak bermuatan negaif dengan massa 4,5 × 10^-11 gram masuk ke dalam keping dan mencapai keseimbangan ketika minyak berada di tengah – tengah keping.

       a.  Keping mana yang positif

       b.  Hitung besar muatan minyak

       c. Berapa besar gaya elektrostatik pada minyak sewaktu minyak berada 1 cm dari keping bawah

(6) Dua buah muatan +1,8 × 10^-7 C dan -1,8 × 10^-7 C terpisah sejauh 60 cm. Tentukan besar dan arah kuat medan listrik di tengah – tengah kedua muatan ini.

(7) Dua buah muatan listrik A = 4q dan B = q terpisah sejauh 1 dm. Dimana letak titik yang kuat medan listriknya nol. Jika :

 a.   Muatan A positif dan B negatif

 b.   Muatan A positif dan B positif

(8) Bola bermassa 0,6 gram di masukkan ke dalam ruang di mana terdapat kuat medan  listrik 900 N/C dengan arah horizontal. Bola berada dalam keadaan setimbang pada posisi seperti ditunjukkan pada gambar. Apa jenis muatan bola dan berapa besarnya?

(9) Dalam atom hidrogen terdapat sebuah proton pada inti atom dan sebuah elektron yang bergerak mengitari inti atom pada jarak 4 × 10^-10 cm. Hitung:

 a.  Kelajuan elektron mengitari inti atom

 b.  Frekuensi elektron

(10) Sebuah keping sejajar dengan luas 200 cm² diberi muatan yang berlawanan. Besar dari muatan ini adalah q = 9 × 10^-7 C. Hitung kuat medan keping tersebut jika diantara keping diisi mika ( ε_r = 5,4).

(11) Pada titik sudut suatu segitiga sama sisi (sisi 8 cm) masing – masing terletak 3 muatan (seperti gambar). Hitung:

 a.  Potensial di titik E dan F

 b.  Usaha untuk memindahkan muatan 4 μC dari titik C ke titik F

(12) Dalam suatu tabung hampa yang mempunyai elektroda negatif (katoda) dan elektroda positif (anoda) bergerak elektron – elektron yang dipanaskan oleh katoda yang dipanaskan. Hitung kecepatan elektron tiba di anoda, jika kecepatan awal elektron di katoda nol. Beda potensial anoda dan katoda 340 V dan massa elektron 9,1 × 10^-31 kg, muatan elektron -1,6 × 10^-19 C.

(13) Dua keping logam dipisahkan pada jarak 10 cm. Keping tersebut diberi muatan yang berlawanan sedemikian sehingga kuat medan listrik yang timbul antara dua keping 2500 N/C. Sebuah elektron dilepaskan dari keeping negatif. Hitung waktu yang dibutuhkan dan kecepatan elektron tiba di keping positif. (massa elektron 9,1 × 10^-31 kg, muatan elektron -1,6 × 10^-19 C).

(14) Analog soal no di atas, tetapi yang dilepaskan proton. (massa elektron 9,1 × 10^-31 kg, muatan proton +1,6 × 10^-19 C)

(15) Sebuah elektron ditembakkan dengan kecepatan awal 5 × 10⁶ m/s searah medan listrik yang kekuatannya 10³ N/C. Kapan dan dimana elektron berhenti?

(16) Dua keping logam yang sejajar dan jaraknya 0,5 cm atau dari yang lain diberi muatan listrik yang berlawanan (lihat gambar) hingga beda potensial 10⁴ V. Bila muatan elektron adalah 1,6 × 10^-19 C, maka besar dan arah gaya Coulomb pada sebuah elektron yang ada di antara kedua keping sebesar?

(17) Sebuah elektron diarahkan dengan sudut 45^o dengan kecepatan awal 3 × 10⁸ m/s dalam medan listrik vertikal E = 10³ N/C yang berasal dari 2 keping elektroda. Jika jarak keping d = 2 cm, dan panjang keping l = 10 cm, apakah elektron akan menumbuk keping atas? Jelaskan dengan perhitungan. (massa elektron 9,1 × 10^-31 kg, muatan elektron -1,6 × 10^-19 C).

(18) Sebuah partikel bermuatan negatif (q = -1,8 × 10^-19 C, massa 9 × 10^-31 kg) ditembakkan dari sebuah lubang (titik A) pada keping bawah dua buah pelat sejajar dengan kecepatan awal v dan sudut elevasi 60^o (seperti gambar). Partikel tepat mendatar ketika menyentuh keping atas dan masuk ke lubang pada titik B. Jika keping bagia atas diberi potensial -100 V, dan bagian bawah 100 V serta jarak antar keping 2 cm. Hitunglah :

       a.   Besar energi kinetik yang diperlukan untuk menembakkan partikel

       b.   Percepatan yang dialami partikel

       c.    Kecepatan awal v partikel

       d.   Waktu yang diperlukan partikel menempuh jarak AB

(19) Kapasitas keping sejajar, luas tiap kepingnya 2000 cm², kedua keping terpisah 1 cm. Kapasitor dihubungkan dengan sumber listrik yag bertegangan 12 V. Tentukan:

a.      Kapasitas kapasitor

b.      Rapat muatan keping

c.       Kuat medan dalam kapasitor

d.      Muatan listrik pada kapasitor setlah disisipi bahan dielektrik dengan ε_r = 5!

(20) Kapasitor keping sejajar dengan luas keping 200 cm² dan jarak antara kepingnya 0,5 cm. Kapasitor berisi bahan dielektrik dengan permitivitas relative 5. Jika kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan 12 V, hitung:

a.      Energi yang tersimpan dalam kapasitor

b.      Rapat energi dalam medan listrik

 (21) Kapasitor sejajar luas tiap kepingnya 20 cm² dipisahkan dengan kertas 3,54 mm. Jika kutub – kutub kapasitor dihubungkan dengan baterai 12 volt, tentukan:

a.      Kapasitas kapasitor

b.      Muatan yang tersimpan dalam kapasitor

c.       Energi yang tersimpan dalam kapasitor

(22) Kapasitas keping sejajar kapasitasnya 20 μF saat diantara kedua keping kosong tanpa bahan dielektrik. Kapasitor dimuati dengan menghubungkan ke sumber tegangan 6 volt, dan setelah penuh terisi muatan baterai di lepas kemudian disisipkan bahan dielektrik dengan ε_r = 5. Tentukan :

a.      Kapasitas kapasitor setelah disisipkan bahan dielektrik

b.      Perubahan beda potensial antara ujung – ujung kapasitor

c.       Energi yang tersimpan setelah disisipkan bahan dielektrik

(23) Kapasitas kapasitor saat diantara kedua kepingnya kosong sebesar 50 pF. Kapasitor kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 9 volt. Tanpa melepas baterai, diantara kedua keping kemudian disisipkan bahan dielektrik ε_r = 4. Tentukan :

a.      Kapasitas kapasitor setelah disisipkan bahan dielektrik

b.      Perubahan muatan yang tersimpan dalam kapasitor

c.       Perubahan energi yang tersimpan setelah disisipkan bahan dielektrik

(24) Saat kapasitor sejajar berisi kertas, energi yang tersimpan sebesar 20 joule. Jika kertas dilepas tanpa melepaskan baterai, energi yang tersimpan menjadi 5 joule. Jika kapasitas saat kosong 5 F. Tentukan:

a.      Permitivitas relative bahan dielektrik

b.      Persentase perubahan muatan yang tersimpan

(25) Tiga kapasitor masing – masing 2 μF, 3 μF, dan 6 μF di susun  secara seri. Jika beda potensial pada kapasitor 2 μF sebesar 6 volt. Tentukan :

a.      Beda potensial pada kapasitor 3 μF dan 6 μF

b.      Beda potensial total pada ujung – ujung rangkaian

(26) Tiga kapasitor  masing – masing 2 μF, 5 μF, dan 8 μF disusun secara paralel. Jika muatan yang tersimpan pada kapasitor 2 μF sebesar 6 μC, tentukan :

a.      Muatan pada kapasitor 5 μF dan 8 μF

b.      Muatan total pada rangkaian

Share this post