Contoh Soal dan Pembahasan Gaya Coulomb dan Medan Listrik

Gaya Coulomb

Gaya Coulomb merupakan gaya tarik menarik atau tolak menolak antar dua muatan, yang besarnya selalu berbanding terbalik dengan kuadrat jaarak yang memisahkannya. Jika ada dua buah muatan sejenis yang diletakkan dalam jarak d, maka untuk mencari muatan ketiga yang gaya Coulomb-nya sama dengan nol harus diletakkan muatan diantara keduanya. Dengan jenis muatan bisa sembarang (bisa positif atau negatif). Besarnya r₁ dan r₂ dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut:

 Jika dua buah muatan yang terpisah dalam jarak r adalah berlawanan jenis, maka muatan ketiga ditempatkan dekat dengan muatan yang lebih kecil (tanda – tidak menunjukkan besar atau kecil). Persamaan untuk mencari jarak adalah:

Dua persamaan di atas (muatan sejenis dan berlainan jenis) dapat digunakan untuk mencari jarak pada kasus gaya Coulomb maupun Medan listrik.

Medan Listrik

Medan listrik adalah ruanga disekitar benda bermuatan listrik di mana benda bermuatan listrik lainnya yang diletakkan dalam ruang ini akan mendapat gaya listrik/ gaya Coulomb. Besaran yang digunakan untuk menyatakan vektor medan listrik disebut kuat medan listrik. Kuat medan listrik disekitar muatan listrik dilukiskan sebagai garis-garis gaya yang arahnya keluar dari muatan positif dan masuk menuju muatan negatif. Untuk lebih jelasnya persamaan dan penjelasan mengenai medan listrik dapat dibaca di sini.

Contoh soal dan pembahasan

1.      Tiga muatan q_A = 4 μC, q_B = -μC dan q_C = + 2μC ditempatkan pada segitiga sama sisi yang panjang sisinya 60 cm seperti pada berikut. Tentukan gaya yang dirasakan muatan di titik C!

 Pembahasan:

Muatan C dipengaruhi dua gaya F_AC tolak menolak (muatan sejenis) dan F_BC tarik menarik (muatan berlainan jenis). Besar kedua gaya itu memenuhi:

 F_AC = (k Q_A Q_B)/R_AC²

= (9 x 10⁹ x 4 x 10^-6 x 2 x 10^-6 )/(0,6)²

= 0,2 N

Besar q_B sama dengan q_A dan jaraknya ke q_C juga sama berarti besar gaya yang dirasakan sama. Jenis berbeda akan mempengaruhi arahnya.

Berarti F_BC = F_AC = 0,2 N.

F_BC dan F_AC membentuk sudut 120^o maka resultannya dapat menggunakan metode jajar genjang seperti pada gambar, sehingga besar resultan gaya Coloumb yang didapat adalah:

2. Dua muatan Q₁ dan Q₂ menimbulkan gaya tolak-menolak sebesar F pada saat jarak antara keduanya R. Tentukanlah jarak antar kedua muatan jika gaya tolak menolak menjadi 4F!

Pembahasan:

F1/F2 = (r2/r1)2

F/4F = (r2/R)2

r2 = ½ R

3. Muatan +q₁ dan +q₂ terpisah pada jarak 9 cm, jika q₁ = 4q₂. Tentukanlah jarak muatan ketiga agar gaya Coulomb yang terjadi sama dengan nol!

Pembahasan:

Contoh Soal dan Pembahasan Gaya Coulomb dan Medan Listrik 2016-09-09T09:23:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Mantan Tentor Fisika