SOAL DAN PEMBAHASAN MAPEL FISIKA ELASTISITAS DAN HUKUM HOOKE

SOAL DAN PEMBAHASAN LISTRIK STATIS

 1. Diketahui muatan listrik Q1 positif dan Q2 negatif :

• (1) muatan Q1 menarik muatan Q2
• (2) gaya coulomb sebanding dengan Q1 dan Q2
• (3) gaya coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara Q1 dan Q2
• (4) kuat medan listrik di tengah-tengah antara Q1 dan Q2 nol

      yang benar adalah ….

a. 1, 2, 3 dan 4    

b. 1, 2 dan 3        

c. 1 dan 3

d. 2 dan 4

e. 4

Jawaban : B

Pembahasan 

Q1 = +q

Q2 = – q

Persamaan umum

F = k Q1Q2 / r²

• Muatan Q1 yang positif menarik muatan Q2
• Gaya coulumb (F) sebanding dengan Q1 dan Q2
• Gaya coulum (F) berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (r²) antara Q1 dan Q2
• Kuat medan listrik ditengah2 bernilai tidak sama dengab nol.

Jawabannya 1, 2, dan 3

2. Dua muatan titik yang sejenis dan sama besar qA = qB =10 –2C pada jarak 10 cm satu dari yang lain. Gaya tolak yang dialami kedua muatan itu (dalam Newton) adalah ….

a. 9.10–14                             

b. 9.10–9 

c. 9.10–5

d. 9.103

e. 9.107

Jawaban : E

Pembahasan :

3. Sebuah benda bermassa 20 gram dan bermuatan q = + 0,5 μC digantungkan pada seutas tali ringan yang massanya dapat diabaikan.

Tepat di sebelah kanan benda pada jarak 15 cm diletakkan muatan  q’ = -1 μC yang menyebabkan posisi benda menjadi seperti gambar di bawah. Jika g = 10 ms–2dan k = 9.109 Nm²C, tegangan pada tali dekat pada harga (dalam newton )

a. 0,20

b. 0,24

c. 0,28

d. 0,32

e. 0,40

Jawaban : C

Pembahasan :

4. Kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan listrik pada sebuah titik bergantung pada :

• (1) besarnya muatan
• (2) jaraknya dari muatan
• (3) jenis muatan
• (4) jenis medium antara muatan dan titik

yang benar adalah ….

a. 1, 2, 3 dan 4    

b. 1, 2 dan 3        

c. 1 dan 3

d. 2 dan 4

e. 4

Jawaban : A

Pembahasan :

Rumus Kuat Medan Listrik (E)

E = k q/r²

jadi bergantung pada:

q atau muatan listriknya, besar dan jenis muatannya

dan

r² = kuadrat jarak antar muatan

5. Dua muatan titik berjarak 5 cm terlihat seperti gambar.

Besar medan listrik di titik P adalah….

a. 27 N/C              

b. 72 N/C              

c. 270 N/C

d. 360 N/C

e. 720 N/C

Jawaban : C

Pembahasan :

6. Sebuah partikel bermassa 0,3 gr diikat dengan benang tak bermassa. Kemudian dimasukkan ke dalam daerah bermedan listrik 500 N/C dan digantungkan ternyata membentuk sudut seperti pada gambar di bawah. Keadaan ini bisa terjadi apabila partikel itu bermuatan (dalam μC) sebesar

a. 1

b. 3

c. 3√ 2

d. 6

e. 6√ 2

Jawaban : E

Pembahasan :

7. Dua buah partikel A dan B masingmasing bermuatan +20 μC dan +45 μC terpisah dengan jarak 15 cm. Jika C adalah titik yang terletak di antara A dan B sedemikian sehingga kuat medan di C sama dengan nol. letak C dari A (dalam cm) adalah….

a. 2         

b. 3        

c. 4        

d. 6     

e. 9

Jawaban : D

Pembahasan :

8. Pada setiap titik sudut sebuah segi tiga sama sisi dengan sisi 2√3 terdapat muatan positif q coloumb. Kuat medan dan potensial listrik di pusat segitiga ini, dengan k sebagai tetapan, berturut-turut adalah?

a. 1/2 k q dan 0

b. 1/2 k q dan 3/2 k q

c. 2/3 k q dan 3/2 k q

d. 0 dan 3/2 k q

e. 0 dan 2/3 k q

Jawaban : D

Pembahasan :

Jarak O ke A = Jarak O ke B = Jarak O ke C = 2 satuan panjang. Akibatnya Medan Magnet yang ditumbulkan sama besar dan resultan medan magnet oleh ke-3 muatan tsb akan saling meniadakan sehingga dapat dituliskan :
Eₒ = 0

Karena Potensial Listrik adalah besaran skalar , maka kita cukup menjumlahkan saja besar potensial listrik yg ditimbulkan oleh setiap muatan. Karena muatan dan jaraknya sama, kita coba hitung saja dulu satu muatan (a)

Vₒₐ = kqₐ/rₒₐ
= kq/2

Maka :
Vₒ = 3(kq/2)
= ³/₂ (kq/r)

9. Sebuah bola konduktor berjari – jari 9 cm diberi muatan 6 mC. Besar kuat medan listrik dan potensial listrik pada titik yang berjarak 3 cm dari pusat bola adalah ….

a. sama – sama nol

b. E = nol, V = 6. 105volt

c. E = 6. 107N/C, V = nol

d. E = 6. 107N/C, V = 6. 105volt

e. E = 6. 107N/C, V = 18. 105volt

Jawaban : B

Pembahasan :

10. Sebuah bola konduktor diberi muatan Q = 3 μC. Diameter bola 20 cm. Jika muatan kecil q = 2 μC ingin dipindahkan dari permukaan bola ke titik yang berjarak 5 cm dari pusat bola maka diperlukan usaha sebesar….

a. 2500 joule        

b. 1300 joule        

c. 500 joule

d. 25 joule

e. nol

Jawaban : E

11. Dua keping logam yang sejajar dan jaraknya 0,5 cm satudari yang lain diberi muatan listrik yang berlawanan hingga beda potensial 10000 Volt. Bila muatan elektron adalah 1,6 x 10-19 C maka besar dan arah gaya coulomb pada sebuah elektron yang ada diantara kedua keping adalah .…

a. 0,8 x 10-7 N ke atas

b. 0,8 x 10-7 N ke bawah

c. 3,2 x 10-13 N ke atas

d. 3,2 x 10-13 N ke bawah

e. 12,5 x 1024 N keatas

Jawaban : C

w = F . S

W = ΔEp

F.S = V.q

F.r = V.q

F.0,5.10-2 = 10000. 1,6.10-19

F = 3,2 . 10-13 N  keatas karena muatan positif

12. Sebuah elektron (muatan –1,6 x 10-19 C) bergerak dari suatu titik dalam ruang ke titik lain yang potensialnya 1 V lebih tinggi. Energi kinetik yang diperoleh elektron dalam perpindahan kedudukan itu dapat dinyatakan sebagai..

• (1) 1,6 x 10-19 Joule
• (2) 1 elektron volt
• (3) 1,6 x 10-19 coulomb volt
• (4) 1 volt ampere

yang benar adalah ….

a. 1, 2, 3 dan 4    

b. 1, 2 dan 3        

c. 1 dan 3

d. 2 dan 4

e. 4

Jawaban : B

w = F.S

W = ΔEk

Jadi : 1, 2, 3 benar

13. Sebuah elektron dengan massa 9,11×10 –31kg dan muatan listrik –1,6 x10-19 C, lepas dari katode menuju ke anode yang jaraknya 2 cm. Jika kecepatan awal elektron 0 dan beda potensial antara anode dan katode 200 V, maka elektron akan sampai dianode dengan kecepatan ….

a. 2,3 x 105m/s     

b. 8,4 x 106m/s     

c. 2,3 x 107m/s

d. 3 x 107m/s

e. 2,4 x 108m/s

Jawaban : B

Pembahasan :

W = V.q

W = ΔEk

V.q = ΔEk

200.1,6.10-19 = ½ m. V2

3,2.10-17 = ½ . 9,11.10-31 . v2

V = 8,4 . 106

14. Kapasitas kapasitor dapat diperkecil dengan cara-cara sebagai berikut ….

• (1)  ruang antar lempeng diisi minyak
• (2) dengan pasangan seri beberapa kapasitor
• (3) jarak kedua lempeng diperkecil
• (4) luas lempengnya diperkecil.

yang benar adalah ….

a. 1, 2, 3 dan 4    

b. 1, 2 dan 3        

c. 1 dan 3

d. 2 dan 4

e. 4

Jawaban : D

15. Tiga buah kapasitor identik yang mula-mula belum bermuatan akan dihubungkan dengan baterai 15 V.

Bila hanya salah satunya saja yang dihubungkan dengan baterai 15 V tersebut, energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah 3/2E. Energi yang akan tersimpan bila ketiga kapasitor tadi dihubungkan seri dengan baterai adalah ….

a. ¼ E                    

b. ½ E                    

c. E

d. 2 E

e. 4 E

Jawaban : B

cseri = 1/3 C

E2 = 1/3 . 3/2 E

E2 = ½ E

16. Tiga kapasitor A, B, dan C masing-masing berkapasitas 4F, 6F, dan 12F disusun seri kemudian dihubungkan dengan tegangan 90V. Apabila muatan listrik masing-masing kapasitor qA, qB, dan qC maka …

a. qC = 3 x qA                 

b. qA<qB<qC                

c. qB = 0

d. qC = 1/3 x qA

 e. qA = qB = qC

Jawaban : E

17. Tiga buah kapasitor masing-masing 6 μF, 12 μF dan 4 μF dirangkai seri kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 8 volt. Tegangan pada kapasitor 4 μF  dalah .…

a. 8,0 volt                         

b. 4,0 volt                         

c. 2,0 volt

d. 1,5 volt

e. 0,5 volt

Jawaban : B

Pembahasan :

18. Dua kapasitor dengan kapasitas C1 = 30 pF dan C2 = 60 pF dihubungkan seri, lalu dipasang pada tegangan listrik 100 V, seperti pada gambar. Bila muatan listrik dan  beda potensial pada masing-masing kapasitor adalah : Q1, Q2, V1 dan V2 maka….

• (1). Q1 = 2 x 10-9 C
• (2). Q2 = 2 x 10-9 C
• (3). V1 = 66,7 V
• (4). V2 = 33,3 V

pernyataan yang benar adalah ….

a. 1, 2, 3 dan 4    

b. 1, 2 dan 3        

c. 1 dan 3

d. 2 dan 4

e. 4

Jawaban : A

1,2 ,3, 4 benar

20. Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 2.10-5F yang pernah dihubungkan untuk  beberapa saat lamanya pada beda potensial 500 V. Kedua ujungnya dihubungkan dengan ujung-ujung sebuah kapasitor lain dengan kapasitansinya 3.10-5 F yang tidak bermuatan. Energi yang tersimpan di dalam kedua kapasitor adalah ….

a. 0,25 J                

b. 0,50 J                

c. 1,00 J

d. 1,25 J

e. 1,50 J

Jawaban : D

Pembahasan :

E = ½ C V2

E = ½ 5.10-5 5002

E = 1,25 Joule