Soal Medan Listrik dan Pembahasannya

Pernyataan untuk soal  1 dan 2
Tiap pasangan muatan listrik berikut terpisah pada jarak yang sama. Titik P berjarak sama dari kedua muatan. Anggap bahwa tiap pasangan muatan diisolasi dari semua muatan lainnya.

Soal 1
Pasangan muatan listrik yang menghasilkan medan listrik di P sama dengan nol adalah . . . .
A. (1)
B. (2)
C. (3)
D. (4)
E. (5)

Jawab:
Besar kuat medan listrik dinyatakan sebagai E = kQ/r², dengan r adalah jarak suatu titik yang merasakan medan listrik yang dihasilkan oleh muatan Q dari muatan Q. Medan listrik selalu keluar dari muatan positif dan masuk ke muatan negatif, maka jelas bahwa pasangan muatan nomor (1) dapat menghasilkan medan listrik di P sama dengan nol.

Soal 2
Pasangan muatan listrik yang menghasilkan medan listrik di P paling besar adalah . . . .
A. (5)
B. (4)
C. (3)
D. (2)
E. (1)

Jawab:
Jelas bahwa pasangan muatan pada nomor (3) yang menghasilkan medan listrik di titik P yang paling besar.

Soal 3

Suatu muatan uji bermuatan +q dalam medan listrik berada di antara muatan positif +Q dan muatan negatif –Q. Gambar berikut yang paling tepat menunjukkan arah gaya listrik total pada muatan +q adalah . . . .

Jawab: A

Soal 4
Bila di pusat sebuah bola berjari-jari 1 m terdapat muatan sebesar +2 μC, maka besar fluks listrik yg keluar dari permukaan bola adalah mendekati . . . . (E₀ = 8,85 x 10^-12 C²/Nm²)
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: C
Fluks listrik dapat dicari denga menggunakan persamaan
φ = ∮ E • n dS = q/ε₀
φ = q/ε₀ = (2 x 10^-6 C)/(8.85 x 10 ^–12 C²/Nm²)
φ = 0,226 x 10⁶ Nm²/C = 2,26 x 10⁵ Nm²/C

Soal 5
Dua buah partikel A dan B masing-masing bermuatan listrik +20 μC dan 45 μC terpisah dengan jarak 15 cm. Jika C adalah titik yang terletak diantara A dan B sedemikian sehingga medan di C sama dengan 0, maka letak C dari A (dalam cm) adalah . . . .
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
E. 7

Jawab:

Medan listrik yang dirasakan oleh titik C akibat muatan A dan B dapat digambarkan seperti di atas. Karena total medan listrik pada titik C sama dengan nol maka berlaku
∑E = E_A + (–E_B) = 0
E_A = E_B
kq_A/r_A² = kq_B/r_B²
+20 μC/(2 cm)² = +45 μC/(x – 15 cm)²
2/2 = 3/(x – 2)
3 = x – 2
 x = 5 cm

Soal 6
Dua muatan listrik masing-masing besarnya +4 μC dan +9 μC. Sebuah titik pada garis hubung kedua muatan tersebut berjarak R dari +4 μC dan Z dari + 9 μC. Jika kuat medan listrik di titik itu nol, Z/R adalah . . . .
A. 1/3
B. ½
C. 2/3
D. 3/2
E. 2

Jawab: D

Medan listrik yang dirasakan oleh titik O akibat muatan +4 μC dan +9 μC dapat digambarkan seperti di atas. Karena total medan listrik pada titik C sama dengan nol maka berlaku
∑E = E_p + (–E_Q) = 0
E_P = E_Q
Kq_P/r_P² = kq_Q/r_Q²
+4 μC/(R)² = +9 μC/(Z)²
2/R = 3/Z
Z/R = 3/2

Soal 7

Medan listrik paling besar pada sisi luar permukaan bermuatan sebuah benda konduksi adalah pada titik . . . . 
A. E
B. D
C. C
D. B
E. A
          
Jawab: C
Medan listrik paling besar pada titik yang paling runcing dalam suatu permukaan ssebuah benda konduksi, maka titik C adalah medan listriknya yang paling besar.