Contoh Soal Kuat Medan Listrik akibat Sebuah Muatan Titik dan Beberapa Muatan

Contoh Soal Kuat Medan Listrik akibat Sebuah Muatan Titik dan Beberapa Muatan - Pada topik sebelumnya kalian telah belajar tentang resultan gaya Coulomb pada sebuah muatan akibat beberapa muatan. Pada topik ini kalian akan belajar tentang kuat medan listrik akibat sebuah muatan titik dan beberapa muatan. Apakah sebuah muatan listrik dapat menghasilkan medan listrik? Bagaimana jika muatan tersebut lebih dari satu, adakah resultan medan listriknya? Nah jangan bingung berikut ini analoginya.

Pernahkah kalian bermain magnet? magnet biasa digunakan untuk menarik benda-benda yang terbuat dari logam. Coba kalian ambil sebuah magnet bekas yang sudah tidak terpakai. Kemudian dekatkan dengan jarum atau paku, lihat apa yang terjadi? pasti jarum atau paku akan tertarik oleh magnet.

        Lalu sekarang coba jauhkan magnet dari jarum atau paku, apa yang terjadi? Semakin lama, pasti paku akan terlepas dari magnet. Mengapa terjadi keadaan demikian? Karena jarum yang masih berada di daerah medan magnet, akan mendapat gaya magnet. Ternyata hal itu juga terjadi pada sebuah muatan yang berada di daerah medan listrik. Muatan yang berada di daerah medan listrik akan mendapatkan pengaruh gaya listrik. Nah kalian mau tahu lebih jauh tentang kuat medan listrik akibat muatan listrik dan beberapa muatan? Simak ulasan berikut.

A. Kuat Medan Listrik Akibat Sebuah Muatan Titik

Apakah medan listrik itu? medan listrik adalah daerah di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi gaya listrik. Apabila sebuah muatan uji q diletakkan dalam pengaruh medan listrik muatan sumber Q, maka muatan uji tersebut akan mendapat gaya Coulomb. Besar gaya yang dialami oleh muatan uji pada jarak r dari muatan sumber per satuan muatan uji sama dengan besar medan listrik yang dihasilkan muatan sumber tersebut, seperti yang tampak pada Gambar 1. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

E=Fq $E=\frac{F}{q}$

Jadi, besar kuat medan listrik akibat sebuah muatan titik dirumuskan sebagai berikut.

E=kQr2=14πε∘Qr2 $E=k\frac{Q}{r^2}=\frac{1}{4\pi {\epsilon }_{\circ }}\frac{Q}{r^2}$

Keterangan:
r = jarak titik terhadap muatan sumber (m);
Q = muatan sumber (C); dan
E = besar kuat medan listrik (N/C).

Dua hal yang perlu diperhatikan untuk menggambar vektor kuat medan listrik di suatu titik adalah sebagai berikut.

1. Vektor E menjauhi muatan sumber positif (+Q) dan gaya (F) mengarah ke kanan karena saling tolak-menolak, muatan Q dan q sejenis (lihat Gambar 1.a)
2. Vektor E mendekati muatan sumber negatif (-Q) dan gaya (F) mengarah ke kiri karena saling tarik-menarik, muatan Q dan q tak sejenis (lihat Gambar 1.b)
3. Vektor E memiliki garis kerja sepanjang garis hubung antara muatan sumber dengan titik yang akan dilukis vektor kuat medannya.

B. Kuat Medan Listrik di Suatu Titik Akibat Beberapa Muatan

Perhatikan Gambar 2, kuat medan listrik termasuk besaran vektor seperti halnya gaya Coulomb. Oleh karena itu, besar kuat medan listrik di suatu titik akibat beberapa muatan sumber adalah jumlah vektor dari vektor-vektor kuat medan listrik yang dihasilkan oleh tiap muatan sumber pada titik tersebut.

        Misalkan ada dua buah muatan sumber q1, dan q2, masing-masing menghasilkan kuat medan listrik E1, dan E2 pada muatan uji di titik P. Kuat medan listrik di titik P merupakan resultan dari kedua vektor kuat medan listrik tersebut. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.

EP=E1+E2+... 

SOAL 1

Sebuah muatan uji negatif S berada di dekat sebuah muatan sumber positif R. Gambar berikut yang menunjukkan arah gaya Coulomb dan medan listrik yang terjadi pada muatan uji adalah ....

SOAL 2

Sebuah elektron berada pada jarak 0,3 cm di sebelah selatan muatan +32 mC. Besar kuat medan dan arah medan listrik yang dialami oleh elektron tersebut adalah ....

SOAL 3

Sebuah inti atom 2 × 10-12 C berada di dalam ruang hampa. Jika k = 9 × 109 Nm2/C2, maka besar kuat medan pada suatu titik yang berada pada jarak 4 mm dari inti tersebut adalah ...

SOAL 4

Sebuah proton (q = 1,6 x 10-19 C) berada di dalam medan listrik homogen 35 N/C. Gaya listrik yang dialami oleh proton tersebut sebesar ... N.

SOAL 5

Faktor-faktor yang mempengaruhi besar kuat medan listrik di titik tertentu akibat sebuah muatan titik adalah ....

SOAL 6

Dua buah muatan tersusun seperti gambar berikut.

Jika q1 = + 1 μC, q2 = − 2 μC, dan k = 9 x 109 N m2/C2 , maka besar dan arah kuat medan listrik pada titik P yang terletak 2 cm di kanan q1adalah ....

SOAL 7

Sebuah muatan listrik negatif sebesar Q berada pada suatu medan listrik E yang mengarah ke selatan. Besar dan arah gaya listrik pada muatan tersebut adalah ....

SOAL 8

Sebuah partikel yang bermuatan +6 C, diletakkan di antara dua buah keping yang memiliki muatan berlawanan.

Jika muatan tersebut mengalami gaya sebesar 0,4 N ke arah keping Q, maka besar kuat medan listrik dan jenis muatan pada keping P adalah ..

SOAL 9

Dua buah muatan Q1 dan Q2, masing-masing besarnya +9 C dan -36 C terpisah sejauh 30 cm. Agar resultan kuat medan listrik pada titik P sama dengan nol, titik P harus diletakkan ....

SOAL 10

Dua buah partikel A dan B memiliki muatan +4μC dan B = +6 μC dan terletak pada sudut-sudut segitiga seperti pada gambar berikut.

Besar kuat medan di titik P yang terletak di sudut siku-siku segitiga adalah ... N/C.

Share this post