Contoh Soal Hukum CoulombPosted on September 24, 2010. Filed under: contoh soal, listrik statis |

Dua muatan titik masing-masing sebesar 0,05 μC dipisahkan pada jarak 10 cm. Tentukan (a) besarnya gaya yang dilakukan oleh satu muatan pada muatan lainnya dan (b) Jumlah satuan muatan dasar pada masing-masing muatan.

Penyelesaian:Kedua muatan dan gambar gaya yang bekerja seperti berikut.

Gambar 4.1.3

(a)    F = k = 9× 109 = 2,25×10-3 N.(b)    q = Ne

N = = 3,12 × 1011

Tiga muatan titik terletak pada sumbu x; q1 = 25 nC terletak pada titik asal, q2 = -10 nC  berada pada x=2m, dan qo = 20 nC berada pada x = 3,5 m. Tentukan gaya total pada qo akibat q1 dan q2.

Penyelesaian:Ketiga muatan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 4.1.4

F10 = k = 9×109 = 0,367 μN

F20 = k = 9×109 = – 0,799 μN

Ftotal = F10 + F20 = 0,367 μN  – 0,799 μN = – 0,432 μNMisalkan muatan positif total dan muatan negatif total di dalam sebuah uang tembaga dipisahkan sampai sebuah jarak sehingga gaya tarik diantara muatan-muatan tersbut adalah 4,5 N. Berapakah seharusnya jarak diantara muatan-muatan tersebut ?

Penyelesaian :Berdasarkan persamaan  4.1.1, maka dengan mengambil q1q2 = q2 diperoleh :

Fl = k = k

r =  q = 5,8 x 109 m

Tiga buah muatan q1, q2, dan q3 diletakkan pada titik seperti Gambar 4.1.6. Jika q1 =  -1,0 × 10-6 C,  q2 =   +3,0 × 10-6 C, dan q3 = -2,0 × 10-6 C, r12 = 15 cm, r13 =10 cm, dan q = 30, tentukanlah gaya yang bekerja pada q1!

Gambar 4.1.6Berdasarkan persamaan 4.1.1 dengan mengabaikan tanda-tanda muatan, karena kita hanya menghitung besarnya gaya-gaya tersebut.

F12 = k = 1,2 Ndan

F13 = k = 1,8 NKomponen-komponen gaya resultan F1 yang bekerja pada q1 adalah :F1x = F12x + F13x = F12x + F13 sin θ = 2,1 Ndan      F1y = F12y + F13y = F12y – F13 cos θ  = 0 – (1,8N) cos 30 =  -1,6 N.Carilah besarnya F1 dan sudut yang dibuat F1 dengan sumbu x.

Carilah resultan gaya pada muatan 20mC dalam soal Gambar 4.1.7 berikut:Penyelesaian:

Gambar 4.1.7

F23 = 9×109 = 2 N

F13 = 9×109 = 1,8 NF13x = (1,8) cos 37o = 1,4 NF13y = (1,8) sin 37o = 1,1 N

Fx = 1,4 N dan Fy = 2 N+ 1,1 N

F =  = 3,4 Ndan θ = arctan(3,1/1,4) = 66o.