5 Contoh Soal Listrik Statis Kelas 12 Lengkap dengan Pembahasannya
Penulis kumparan
·waktu baca 4 menit
Tulisan dari Berita Terkini tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
PerbesarBagi siswa kelas 12, salah satu materi yang dipelajari dalam mata pelajaran fisika adalah listrik statis. Untuk mendalami materi yang satu ini, contoh soal listrik statis kelas 12 bisa menjadi bahan belajar.
Materi tentang listrik statis sering membuat bingung banyak siswa. Jadi, berlatih mengerjakan soal menjadi hal yang perlu dilakukan.
Contoh Soal Listrik Statis Kelas 12
Dikutip dari buku IPA Terpadu Kelas IX A oleh Agung Wijaya, dkk (2008), listrik statis adalah listrik yang terjadi akibat sebuah benda digosok dengan benda tertentu sehingga salah satu dari benda tersebut kehilangan beberapa elektron yang menyebabkan benda itu bermuatan listrik.
Muatan listrik ada dua jenis, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Dua muatan listrik dapat menimbulkan gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak.
Listrik statis tidak dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain, melainkan hanya menyala sekejap di satu tempat. Jadi, listrik statis tidak dapat menghasilkan arus listrik.
Adapun contoh soal listrik statis kelas 12 yakni.
1. Dua buah partikel bermuatan berjarak R satu sama lain dan terjadi gaya tarik-menarik sebesar F. Jika jarak antara kedua muatan dijadikan 4 R, tentukan nilai perbandingan besar gaya tarik-menarik yang terjadi antara kedua partikel terhadap kondisi awalnya!
Pembahasan:
F = k q1q2/r²
F2/F1 = (r1/r2)²
F2 = (r1/r2)² x F1
F2 = (R/4R)² x F
F2 = 1/16 F
2. Tiga buah muatan A, B, dan C tersusun secara berjajar dengan jarak yang sama, yakni 1 meter. Jika QA = + 1 μC, QB = − 2 μC, QC = + 4 μC dan k = 9x10^9 Nm^2 C^-2. Tentukan besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B!
Pembahasan:
Pada muatan B bekerja 2 buah gaya, yaitu hasil interaksi antara muatan A dan B sebut saja FAB yang berarah ke kiri dan hasil interaksi antara muatan B dan C sebut saja FBC yang berarah ke kanan.
FBA = kqBqA/r^2AB = 9 x 10^9 (2.10^-6)(10^-6)/1^2 = 18 x 10^-3 N
FBC = kqBqA/r^2AB = 9 x 10^9 (2.10^-6)(4.10^-6)/1^2 = 72 x 10^-3 N
Karena kedua gaya segaris namun berlawanan arah maka untuk mencari resultan gaya cukup dengan mengurangkan kedua gaya, misalkan resultannya kash nama
Ftotal = FBA - FBC
Ftotal = 72 X 10^-3 - 18 × 10^-3
= 54 × 10^-3N
3. Gambar berikut adalah susunan tiga buah muatan A, B dan C yang membentuk suatu segitiga dengan sudut siku-siku di A.
Jika gaya tarik-menarik antara muatan A dan B sama besar dengan gaya tarik-menarik antara muatan A dan C masing-masing sebesar 5 F, tentukan resultan gaya pada muatan!
Pembahasan
Karena kedua gaya membentuk sudut 90°cari dengan rumus vektor biasa:
FA = √(FAB)² + (FAC)²
FA = √(5F)² + (5F)²
FA 5F√2
4. Tiga buah muatan membentuk segitiga sama sisi seperti gambar berikut. Jarak antara ketiga muatan masing-masing adalah 10 cm. Jika Q1 = +1C, Q2 = Q3 = -2C dan k = 9x10^9 Nm^2 C^-2, tentukan besar resultan gaya Coulomb pada muatan Q1!
Pembahasan
Tipe soal mirip soal nomor 4, dengan sudut 60° dan nilai masing-masing gaya harus dicari terlebih dahulu.
F12 = k q1q2/r^2 12 = 9 x 10^9 (1 x 2/(10^-1)^2) = 18 x 10^11 N
F13 = k q1q2/r^2 13 = 9 x 10^9 (1 x 2/(10^-1)^2) = 18 x 10^11 N
Angka 18 x 10^11 N dapat diganti dengan X untuk mempermudah perhitungan.
F1 = √F^2 12 + F^2 13 + 2F12F13 cos 60°
F1 = √x^2 + x^2 + 2.x.x. ½ = √3x^2
F1 = x√3 = 18√3 x 10^11 N
5. Dua buah muatan masing - masing Q1 = 1 μC dan Q2 = 4 μC terpisah sejauh 10 cm. Tentukan letak titik yang memiliki kuat medan listrik nol!
Pembahasan
Letak titik belum diketahui sehingga ada tiga kemungkinan yaitu di sebelah kiri Q1, di sebelah kanan Q2 atau di antara Q, dan Q2.
Untuk memilih posisinya secara benar perhatikan ilustrasi berikut ini dan ingat kembali bahwa kuat medan listrik "keluar untuk muatan positif" dan "masuk untuk muatan negatif". Namakan saja titik yang akan dicari sebagai titik P.
Ada 2 tempat dimana E, dan E2 saling berlawanan, ambil saja titik yang lebih dekat dengan muatan yang nilai mutlaknya lebih kecil yaitu di sebelah kiri Q, dan namakan jaraknya sebagai x.
E1 = E2
k q1/r²1 = k q2/r²2
q1/r²1 = q2/r²2
1/x² = 4/(10 + x)²
1/x = 2/10 + x
2x = 10 + x
x = 10cm
Baca Juga: Contoh Soal Kuat Arus Listrik Kelas 12 SMA Jurusan IPA
Itulah 5 contoh soal listrik statis kelas 12 dan pembahasannya. Semoga bermanfaat dan bisa menjadi bahan belajar agar tidak kesulitan ketika mengerjakan soal yang satu ini.(MZM)