Cara dan Solusi LISTRIK STATIS SMA (soal dan pembahasan)
SOAL DAN PEMBAHASAN LISTRIK STATIS
Soal no 1
Diketahui muatan listrik Q1 positif dan Q2 negatif……
(1) muatan Q1 menarik muatan Q2
(2) gaya coulomb sebanding dengan Q1 dan Q2
(3) gaya coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara Q1 dan Q2
(4) kuat medan listrik di tengahtengah antara Q1 dan Q2 nol
yang benar adalah ….
a. 1, 2, 3 dan 4 d. 2 dan 4
b. 1, 2 dan 3 e. 4
c. 1 dan 3
jawab: b
Soal no 2
Dua muatan titik yang sejenis dan sama besar qA = qB =10 –2 C pada jarak10 cm satu dari yang lain. Gaya tolak yang dialami kedua muatan itu (dalam Newton) adalah ....
a. 9.10–14 d. 9.103
b. 9.10–9 e. 9.107
c. 9.10–5
jawab: e
Soal no 3
pada gambar dibawah memperlihatkan suatu benda bermuatan positif dengan muatan q = + 0,5 μC, bermassa 20 gram digantung pada tali ringan (massanya diabaikan). pada jarak 15 cm disebelah kanan diletakkan muatan negatif q’ = -1 μC yang menyebabkan muatan positif tertarik ke kiri dengan posisi benda seimbang menjadi seperti gambar di bawah. , tegangan pada tali kira kira sebesar..... (dalam newton )
a. 0,20
b. 0,24
c. 0,28
d. 0,32
e. 0,40
jawab: C
Kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan listrik pada sebuah titik bergantung pada….
(1) besarnya muatan
(2) jaraknya dari muatan
(3) jenis muatan
(4) jenis medium antara muatan dan titik
yang benar adalah ….
a. 1, 2, 3 dan 4 d. 2 dan 4
b. 1, 2 dan 3 e. 4
c. 1 dan 3
jawab: A
Soal no 5
Dua muatan titik berjarak 5 cm terlihat seperti gambar.
Besar medan listrik di titik P adalah....
a. 27 N/C d. 360 N/C
b. 72 N/C e. 720 N/C
c. 270 N/C
jawab:
Soal no 6
Dua buah partikel A dan B bermuatan +20 μC dan +45 μC terpisah sejauh 15 cm. Jika suatu muatan positif yang diletakkan di antara A dan B sedemikian rupa sehingga kuat medan listrik di titik tersebut sama dengan nol. letak C dari A (dalam cm) adalah….
a. 2 b. 3 c. 4 d. 6 e. 9
jawab: D
Soal no 7
Pada setiap titik sudut sebuah segitiga sama sisi dengan sisi terdapat muatan positif q. Kuat medan dan potensial listrik di pusat segitiga ini, dengan k sebagai tetapan, berturut-turut adalah….
a. ½ k q/r dan 0 d. 0 dan 3 k q/r
b. ½ k q/r dan k q/r^2 e. 0 dan k q/r^2
c. k q/r dan k q
jawab: D
pada pusat segitiga:
- nilai medan listrik bernilai nol karena besar medan listrik yang dihasilkan oleh tiap tiap muatan di sudut-sudutnya memiliki besar yang sama, sehingga saling menghilangkan. ingat bahwa medan listrik adalah besaran vektor, sehingga analisis kuantitatifnya berdasarkan arah.
- potensial listrik adalah besaran skalar, sehingga nilai total potensial adalh total dari potensial tiga muatan tersebut. atau 3 kali
Soal no 8
Sebuah bola konduktor berjari – jari 9 cm diberi muatan 6 mC. Besar kuat medan listrik dan potensial listrik pada titik yang berjarak 3 cm dari pusat bola adalah ....
a. sama – sama nol
b. E = nol, V = 6. 105 volt
c. E = 6. 107 N/C, V = nol
d. E = 6. 107 N/C, V = 6. 105 volt
e. E = 6. 107 N/C, V = 18. 105 volt
jawab: B
Soal no 9
Dua keping logam yang sejajar atas-bawah dan jaraknya 0,5 cm satu dari yang lain diberi muatan listrik yang berlawanan (keping bawah negatif dan atas positif) hingga beda potensial 10000 Volt. Bila nilai umum muatan elektron adalah 1,6 x 10-19 Coulomb, tentukan besar dan arah gaya coulomb yang terjadi jika ada sebuah elektron yang terletak diantara kedua keping tersebut .…
a. 0,8 x 10-7 N ke atas
b. 0,8 x 10-7 N ke bawah
c. 3,2 x 10-13 N ke atas
d. 3,2 x 10-13 N ke bawah
e. 12,5 x 1024 N ke atas
jawab: c
w = F . S
W = ΔEp
F.S = V.q
F.r = V.q
F.0,5.10-2 = 10000. 1,6.10-19
F = 3,2 . 10-13 N ke atas karena muatan positif
Soal no 10
Sebuah elektron (massa 9,11x10 –31 kg dan muatan listrik –1,6 x10-19 C), lepas dari katode menuju ke anode yang jaraknya 2 cm. Jika awalnya elektrom diam (dilepaskan tanpa kecepatan awal) dan beda potensial antara anode dan katode 200 V, maka kecepatan elektron saat berada di anode sebesar ....
a. 2,3 x 105 m/s d. 3 x 107 m/s
b. 8,4 x 106 m/s e. 2,4 x 108 m/s
c. 2,3 x 107 m/s
jawab:
W = V.q
W = ΔEk
V.q = ΔEk
200.1,6.10-19 = ½ m. V2
3,2.10-17 = ½ . 9,11.10-31 . v2
V = 8,4 . 106
Soal no 11
Kapasitas kapasitor dapat diperkecil dengan cara-cara sebagai berikut ....
(1) ruang antar lempeng diisi minyak
(2) dengan pasangan seri beberapa kapasitor
(3) jarak kedua lempeng diperkecil
(4) luas lempengnya diperkecil.
pernyataan yang benar adalah ….
a. 1, 2, 3 dan 4 d. 2 dan 4
b. 1, 2 dan 3 e. 4
c. 1 dan 3
jawab: d
Soal no 12
Tiga buah kapasitor identik yang mula-mula belum bermuatan akan dihubungkan dengan baterai 15 V. Bila hanya salah satunya saja yang dihubungkan dengan baterai 15 V tersebut, energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah 3/2E. dan bila ketiga kapasitor tadi dihubungkan seri dengan baterai besarnya energi yang tersimpan adalah ….
a. ¼ E d. 2 E
b. ½ E e. 4 E
c. E
jawab: b
cseri = 1/3 C
E2 = 1/3 . 3/2 E
E2 = ½ E
Soal no 13
Tiga buah kapasitor A, B, dan C memiliki nilai kapafitansi 4Farad, 6Farad, dan 12Farad disusun secara seri dan terhubung dengan aki 90V. Apabila muatan listrik maka besar muatan pada ketiga kapasetor tersebut adalah …
a. qC = 3 x qA d. qC = 1/3 x qA
b. qA < qB < qC e. qA = qB = qC
c. qB = 0
jawab: E (pada rangkaian seri besar muatan sama besar
Soal no 14
Tiga buah kapasitor masing-masing 6 μF, 12 μF dan 4 μF dirangkai seri kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 8 volt.Tegangan pada kapasitor 4 μF dalah .…
a. 8,0 volt d. 1,5 volt
b. 4,0 volt e. 0,5 volt
c. 2,0 volt
Soal no 15
Dua buah kapasitor berkapasitas C1 = 30 piko Farad dan C2 = 60 piko Farad dihubungkan seri, lalu dihubungkan dengan sumber tegangan listrik 100 V. maka….
(1). Q1 = 2 x 10-9 C
(2). Q2 = 2 x 10-9 C
(3). V1 = 66,7 V
(4). V2 = 33,3 V
pernyataan yang benar adalah ….
a. 1, 2, 3 dan 4 d. 2 dan 4
b. 1, 2 dan 3 e. 4
c. 1 dan 3
jawab: 1,2 ,3, 4 benar
Soal no 16
Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 2.10-5 F yang pernah dihubungkan untuk beberapa saat lamanya pada beda potensial 500 V. Kedua ujungnya dihubungkan dengan ujung-ujung sebuah kapasitor lain dengan kapasitansinya 3.10-5 F yang tidak bermuatan. Energi yang tersimpan di dalam kedua kapasitor adalah ….
a. 0,25 J d. 1,25 J
b. 0,50 J e. 1,50 J
c. 1,00 J
JAWAB:
E = ½ C V2
E = ½ 5.10-5 5002
E = 1,25 Joule
Pada setiap titik sudut sebuah segitiga sama sisi dengan sisi terdapat muatan positif q. Kuat medan dan potensial listrik di pusat segitiga ini, dengan k sebagai tetapan, berturut-turut adalah….
a. ½ k q/r dan 0 d. 0 dan 3 k q/r
b. ½ k q/r dan k q/r^2 e. 0 dan k q/r^2
c. k q/r dan k q
jawab: D
pada pusat segitiga:
- nilai medan listrik bernilai nol karena besar medan listrik yang dihasilkan oleh tiap tiap muatan di sudut-sudutnya memiliki besar yang sama, sehingga saling menghilangkan. ingat bahwa medan listrik adalah besaran vektor, sehingga analisis kuantitatifnya berdasarkan arah.
- potensial listrik adalah besaran skalar, sehingga nilai total potensial adalh total dari potensial tiga muatan tersebut. atau 3 kali
Soal no 8
Sebuah bola konduktor berjari – jari 9 cm diberi muatan 6 mC. Besar kuat medan listrik dan potensial listrik pada titik yang berjarak 3 cm dari pusat bola adalah ....
a. sama – sama nol
b. E = nol, V = 6. 105 volt
c. E = 6. 107 N/C, V = nol
d. E = 6. 107 N/C, V = 6. 105 volt
e. E = 6. 107 N/C, V = 18. 105 volt
jawab: B
Soal no 9
Dua keping logam yang sejajar atas-bawah dan jaraknya 0,5 cm satu dari yang lain diberi muatan listrik yang berlawanan (keping bawah negatif dan atas positif) hingga beda potensial 10000 Volt. Bila nilai umum muatan elektron adalah 1,6 x 10-19 Coulomb, tentukan besar dan arah gaya coulomb yang terjadi jika ada sebuah elektron yang terletak diantara kedua keping tersebut .…
a. 0,8 x 10-7 N ke atas
b. 0,8 x 10-7 N ke bawah
c. 3,2 x 10-13 N ke atas
d. 3,2 x 10-13 N ke bawah
e. 12,5 x 1024 N ke atas
jawab: c
w = F . S
W = ΔEp
F.S = V.q
F.r = V.q
F.0,5.10-2 = 10000. 1,6.10-19
F = 3,2 . 10-13 N ke atas karena muatan positif
Soal no 10
Sebuah elektron (massa 9,11x10 –31 kg dan muatan listrik –1,6 x10-19 C), lepas dari katode menuju ke anode yang jaraknya 2 cm. Jika awalnya elektrom diam (dilepaskan tanpa kecepatan awal) dan beda potensial antara anode dan katode 200 V, maka kecepatan elektron saat berada di anode sebesar ....
a. 2,3 x 105 m/s d. 3 x 107 m/s
b. 8,4 x 106 m/s e. 2,4 x 108 m/s
c. 2,3 x 107 m/s
jawab:
W = V.q
W = ΔEk
V.q = ΔEk
200.1,6.10-19 = ½ m. V2
3,2.10-17 = ½ . 9,11.10-31 . v2
V = 8,4 . 106
Soal no 11
Kapasitas kapasitor dapat diperkecil dengan cara-cara sebagai berikut ....
(1) ruang antar lempeng diisi minyak
(2) dengan pasangan seri beberapa kapasitor
(3) jarak kedua lempeng diperkecil
(4) luas lempengnya diperkecil.
pernyataan yang benar adalah ….
a. 1, 2, 3 dan 4 d. 2 dan 4
b. 1, 2 dan 3 e. 4
c. 1 dan 3
jawab: d
Soal no 12
Tiga buah kapasitor identik yang mula-mula belum bermuatan akan dihubungkan dengan baterai 15 V. Bila hanya salah satunya saja yang dihubungkan dengan baterai 15 V tersebut, energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah 3/2E. dan bila ketiga kapasitor tadi dihubungkan seri dengan baterai besarnya energi yang tersimpan adalah ….
a. ¼ E d. 2 E
b. ½ E e. 4 E
c. E
jawab: b
cseri = 1/3 C
E2 = 1/3 . 3/2 E
E2 = ½ E
Soal no 13
Tiga buah kapasitor A, B, dan C memiliki nilai kapafitansi 4Farad, 6Farad, dan 12Farad disusun secara seri dan terhubung dengan aki 90V. Apabila muatan listrik maka besar muatan pada ketiga kapasetor tersebut adalah …
a. qC = 3 x qA d. qC = 1/3 x qA
b. qA < qB < qC e. qA = qB = qC
c. qB = 0
jawab: E (pada rangkaian seri besar muatan sama besar
Soal no 14
Tiga buah kapasitor masing-masing 6 μF, 12 μF dan 4 μF dirangkai seri kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 8 volt.Tegangan pada kapasitor 4 μF dalah .…
a. 8,0 volt d. 1,5 volt
b. 4,0 volt e. 0,5 volt
c. 2,0 volt
Soal no 15
Dua buah kapasitor berkapasitas C1 = 30 piko Farad dan C2 = 60 piko Farad dihubungkan seri, lalu dihubungkan dengan sumber tegangan listrik 100 V. maka….
(1). Q1 = 2 x 10-9 C
(2). Q2 = 2 x 10-9 C
(3). V1 = 66,7 V
(4). V2 = 33,3 V
pernyataan yang benar adalah ….
a. 1, 2, 3 dan 4 d. 2 dan 4
b. 1, 2 dan 3 e. 4
c. 1 dan 3
jawab: 1,2 ,3, 4 benar
Soal no 16
Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 2.10-5 F yang pernah dihubungkan untuk beberapa saat lamanya pada beda potensial 500 V. Kedua ujungnya dihubungkan dengan ujung-ujung sebuah kapasitor lain dengan kapasitansinya 3.10-5 F yang tidak bermuatan. Energi yang tersimpan di dalam kedua kapasitor adalah ….
a. 0,25 J d. 1,25 J
b. 0,50 J e. 1,50 J
c. 1,00 J
JAWAB:
E = ½ C V2
E = ½ 5.10-5 5002
E = 1,25 Joule