Soal Hukum Gauss dan Pembahasannya
Soal 1
Tentukan Fluks listrik yang melalui setiap penampang permukaan yang ditampilakan pada gambar di bawah ini!
Jawab:
Fluks listrik adalah jumlah muatan yang melingkupi daerah tertutup per permitivitas ruang hampa
Φ = ∑q/ε0
Maka fluks listrik untuk daerah S1, S2, S3, S4,S5 dan S6 berturut-turut adalah
ΦS1 = ∑q/ε0 = (+q + 3q – 2q – 2q)/ε0 = 0
ΦS2 = ∑q/ε0 = ( –2q)/ε0 = –2q/ε0
ΦS3 = ∑q/ε0 = ( +q)/ε0 = q/ε0
ΦS4 = ∑q/ε0 = ( –2q + –2q)/ε0 = –4q/ε0
ΦS5 = ∑q/ε0 = ( –2q)/ε0 = –2q/ε0 dan
ΦS6 = ∑q/ε0 = ( +3q)/ε0 = 3q/ε0
Soal 2
Tentukan Fluks listrik yang melalui setiap penampang permukaan yang ditampilakan pada gambar di bawah ini!
Jawab:
Seperti soal sebelumnya, untuk gambar (a)
Φ = ∑q/ε0 = (3,0 x 10-6)/(8,85 x 10-12) = 3,4 x 105 Wb
Dan untuk gambar (b)
Φ = ∑q/ε0 = (0)/(8,85 x 10-12) = 0 (tidak ada muatan yang dilingkupi daerah tertutup itu)
Soal 3
Jika pusat sebuah bola berjari-jari 1 m terdapat muatan sebesar +2 μC, besar fluks listrik yang keluar dari permukaan bola mendekati . . . .
A.0,65 x 105 Nm2/C
B. 1,13 x 105 Nm2/C
C. 2,26 x 105 Nm2/C
D. 4,48 x 105 Nm2/C
E. 8,99 x 105 Nm2/C
Jawab:
Fluks listrik yang keluar dari permukaan bola dapat dicari dengan menggunakan
Φ = ∮E•n dS = q/ε0 = +2 x 10-6 C/(8,85 x 10-12)
Φ = 2,26 x 105 Wb
Soal 4
Dua plat bermuatan yang tidak berbatas dan tidak berkonduktif sejajar satu sama lain seperti yang digambarkan di sini. Lembar di sebelah kiri memiliki tingkat kepadatan muatan permukaan seragam +σ dan yang di sebelah kanan memiliki kepadatan muatan seragam -σ. Hitung nilai medan listrik pada titik (a) di sebelah kiri, (b) di antara, dan (c) di sebelah kanan dua plat. Ulangi perhitungan untuk kasus ketika kedua lembar memiliki kepadatan muatan seragam yang positif.
Jawab:
Saat kedua plat memiliki muatan seragam per satuan luas plat masing-masing +σ dan -σ
Untuk kondisi ini medan listrik pada daerah di sekitar plat tersebut digambarkan seperti di bawah ini
(b) E2 = 2 x (medan listrik yang dihasilkan salah satu plat) = 2 x σ/2ε0 = σ/ε0
(c) E3 = 0
Saat kedua plat memiliki muatan seragam per satuan luas plat masing-masing +σ dan +σ
Untuk kondisi ini medan listrik pada daerah di sekitar plat tersebut digambarkan seperti di bawah ini
(b) E2 = 0
(c) E3 = 2 x (medan listrik yang dihasilkan salah satu plat) = 2 x σ/2ε0 = σ/ε0
Soal 5
Tiga lembar muatan panjang tak berhingga seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Tentukan kuat medan listrik pada titik P.
Jawab:
Medan listrik yang dihasilkan oleh masing-masing plat ditunjukkan di bawah ini
EP = –(σ/2ε0 + 2σ/2ε0 + σ/ε0) = –2σ/ε0
Atau dapat ditulis dalam aturan vektor dengan
EP = (–2σ/ε0)i
Tentukan Fluks listrik yang melalui setiap penampang permukaan yang ditampilakan pada gambar di bawah ini!
Fluks listrik adalah jumlah muatan yang melingkupi daerah tertutup per permitivitas ruang hampa
Φ = ∑q/ε0
Maka fluks listrik untuk daerah S1, S2, S3, S4,S5 dan S6 berturut-turut adalah
ΦS1 = ∑q/ε0 = (+q + 3q – 2q – 2q)/ε0 = 0
ΦS2 = ∑q/ε0 = ( –2q)/ε0 = –2q/ε0
ΦS3 = ∑q/ε0 = ( +q)/ε0 = q/ε0
ΦS4 = ∑q/ε0 = ( –2q + –2q)/ε0 = –4q/ε0
ΦS5 = ∑q/ε0 = ( –2q)/ε0 = –2q/ε0 dan
ΦS6 = ∑q/ε0 = ( +3q)/ε0 = 3q/ε0
Soal 2
Tentukan Fluks listrik yang melalui setiap penampang permukaan yang ditampilakan pada gambar di bawah ini!
Seperti soal sebelumnya, untuk gambar (a)
Φ = ∑q/ε0 = (3,0 x 10-6)/(8,85 x 10-12) = 3,4 x 105 Wb
Dan untuk gambar (b)
Φ = ∑q/ε0 = (0)/(8,85 x 10-12) = 0 (tidak ada muatan yang dilingkupi daerah tertutup itu)
Soal 3
Jika pusat sebuah bola berjari-jari 1 m terdapat muatan sebesar +2 μC, besar fluks listrik yang keluar dari permukaan bola mendekati . . . .
A.0,65 x 105 Nm2/C
B. 1,13 x 105 Nm2/C
C. 2,26 x 105 Nm2/C
D. 4,48 x 105 Nm2/C
E. 8,99 x 105 Nm2/C
Jawab:
Fluks listrik yang keluar dari permukaan bola dapat dicari dengan menggunakan
Φ = ∮E•n dS = q/ε0 = +2 x 10-6 C/(8,85 x 10-12)
Φ = 2,26 x 105 Wb
Soal 4
Jawab:
Saat kedua plat memiliki muatan seragam per satuan luas plat masing-masing +σ dan -σ
Untuk kondisi ini medan listrik pada daerah di sekitar plat tersebut digambarkan seperti di bawah ini
Dari gambar di atas jelas bahwa dua lembar muatan akan menghasilkan medan listrik di sebelah kiri, di antara dan di sebelah kanan kedua plat tersebut adalah
(a) E1 = 0(b) E2 = 2 x (medan listrik yang dihasilkan salah satu plat) = 2 x σ/2ε0 = σ/ε0
(c) E3 = 0
Saat kedua plat memiliki muatan seragam per satuan luas plat masing-masing +σ dan +σ
Untuk kondisi ini medan listrik pada daerah di sekitar plat tersebut digambarkan seperti di bawah ini
Dari gambar di atas jelas bahwa dua lembar muatan akan menghasilkan medan listrik di sebelah kiri, di antara dan di sebelah kanan kedua plat tersebut adalah
(a) E1 = 2 x (medan listrik yang dihasilkan salah satu plat) = 2 x σ/2ε0 = σ/ε0(b) E2 = 0
(c) E3 = 2 x (medan listrik yang dihasilkan salah satu plat) = 2 x σ/2ε0 = σ/ε0
Soal 5
Tiga lembar muatan panjang tak berhingga seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Tentukan kuat medan listrik pada titik P.
Medan listrik yang dihasilkan oleh masing-masing plat ditunjukkan di bawah ini
Dari gambar di atas jelas bahwa tiga lembar muatan akan menghasilkan medan listrik di P dengan arah medan listrik yang dihasilkan akan berada di sepanjang sumbu x negatif dan besarnya adalah
EP = –E1 + (–E2) + (–E3)EP = –(σ/2ε0 + 2σ/2ε0 + σ/ε0) = –2σ/ε0
Atau dapat ditulis dalam aturan vektor dengan
EP = (–2σ/ε0)i
Post a Comment for "Soal Hukum Gauss dan Pembahasannya"
Sobat Fisika! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!