Kurnia Nur Afifah
Hukum berbunyi bahwa gaya tarik menarik atau tolak menolak dua buah benda yang bermuatan listrik sebanding dengan besar muatan kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya. Untuk lebih memahami materi tentang hukum coulomb, perhatikan contoh soal hukum coulomb yang telah dilengkapi dengan pembahasannya berikut ini.
Soal No. 1
Dua muatan sejenis besarnya +2 x 10-6C dan +6 x 10-4C. Jika jarak kedua muatan 6 cm, berapakah gaya Coulomb yang dialami kedua muatan?
Pembahasan:
Diketahui:
q1 = 2 x 10-6C
q2 = 6 x 10-4C
r = 6 cm = 6 x 10-2m
k = 9 x 109Nm2/C2
Ditanyakan: FC = ….?
Jawaban:
FC = k x q1 x q2 /r2
FC = 9 x 109 x 2 x 10-6 x 6 x 10-4/(6 x 10-2)2
FC = 108 x 10-1/36 x 10-4
FC = 3 x 103N
Soal No. 2
Dua buah muatan listrik positif yang ada di dalam membran sel saraf masing-masing sebesar q dan 2q terletak pada jarak 2 cm. Hitung berapakah gaya coulomb yang dialami kedua muatan tersebut jika q = 1,6 x 10-19C!
Pembahasan:
Diketahui:
Q1 = q = 1,6 x 10-19C
Q2 = 2q = 2 x 1,6 x 10-19C = 3,2 x 10-19C
r = 2 cm = 2 x 10-2m
k = 9 x 109 Nm2/C2
Ditanyakan: FC = …?
Jawaban:
FC = k . Q1 . Q2/r2
FC = 9 x 109 . 1,6 x 10-19 . 3,2 x 10-19 / (2 x 10-2)2
FC = 11,52 x 10-25N
Soal No. 3
Jika besar gaya coulomb antara dua muatan identik A dan B adalah 1,6 N, serta kedua muatan tersebut terpisah pada jarak 3 cm, berapakah besar masing-masing muatan A dan B?
Pembahasan:
Diketahui:
FC = 1,6 N
r = 3 cm = 3 x 10-2m
QA = QB = Q
Ditanyakan: QA dan QB = …?
Jawaban:
FC = k . QA . QB/r2
FC = k . Q . Q/r2
1,6 = 9 x 109 . Q2/ (3 x 10-2)2
1,6 = 9 x 109 . Q2/ 9 x 10-4
1,6 = Q2 . 1013
Q2 = 1,6/1013
Q2 = 1,6 x 10-13
Q2 = 16 x 1014
Q = √16 x 1014 = 4 x 10-7C
Soal No. 4
Dua buah muatan yang besarnya sama, masing-masing QA dan QB didekatkan sehingga kedua muatan tersebut saling menolak dengan gaya F. Jika masing-masing muatan diperbesar dua kali, maka berapakah gaya tolak antara keduanya?
Pembahasan:
Diketahui:
QA = Q
QB = Q
F = k Q . Q/r2
Q’A = 2Q
Q’B = 2Q
Ditanyakan: F’ = ….?
Jawaban:
F’ = k . QA . QB/r2
F’ = k . 2Q . 2Q /r2
F’ = 4k . Q . Q/r2
F’ = 4F
Soal No. 5
Dua buah muatan masing-masing q1 = 6μC dan q2 = 12μC terpisah sejauh 30 cm. Tentukan besar gaya yang terjadi antara dua buah muatan tersebut, gunakan tetapan k = 9 x 109 Nm2/C2 dalam satuan standar.
Pembahasan:
Diketahui:
q1 = 6μC = 6 x 10-6C
q2 = 12μC = 12 x 10-6C
r = 30 cm = 3 x 10-1 m
Ditanyakan: F = …?
Jawaban:
Soal No. 6
Dua buah muatan listrik memiliki besar yang sama yaitu 6 μC. Jika gaya coulomb yang terjadi antara dua muatan tadi adalah 1,6 N. Tentukan jarak pisah kedua muatan tersebut!
Pembahasan:
Diketahui:
q1 = 6μC = 6 x 10-6C
q2 = 6μC = 6 x 10-6C
F = 1,6 N
Ditanyakan: r = ….?
Jawaban:
Soal No. 7
Dua buah benda bermuatan listrik tidak sejenis, Tarik-menarik dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan didekatkan menjadi 1/3 kali semula, maka gaya Tarik-mernarik antara kedua muatan menjadi …. F
Pembahasan:
Diketahui:
F1 = F
r1 = r
r2 = 1/3r
Ditanyakan: F2 = ….?
Jawaban:
Soal No. 8
Dua buah benda bermuatan liistrik tidak sejenis, Tarik-menarik dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan dijauhkan menjadi 4 kali semula, maka gaya Tarik-menarik antara kedua muatan menjadi …. F
Pembahasan:
Diketahui:
F1 = F
r1 = r
r2 = 4r
Ditanyakan: F2 = ….?
Jawaban:
F2 = (r1/r2)2 x F1
F2 = (1/4)2 x F
F2 = 1/16 F
Soal No. 9
Dua buah benda masing-masing bermuatan listrik +4 x 10-9 coulomb dan +9 x 10-9 coulomb, terpisah sejauh 2 cm. Apabila k = 9 x 109Nm2/C2, maka gaya tolah menolak kedua benda itu adalah ….
Pembahasan:
Diketahui:
q1 = 4 x 10-9C
q2 = 9 x 10-9C
r = 2 cm = 2 x 10-2 m
k = 9 x 109 Nm2/C2
Ditanyakan: F = ….?
Jawaban:
F = k . q1 . q2/r2
F = 9 x 109 . 4 x 10-9 . 9 x 10-9/(2 x 10-2)2
F = 81 x 10-5 N
Soal No. 10
Dua partikel bermuatan masing-masing bermuatan identik. Berapakah muatan disetiap keping jika diketahui gaya Coulomb yang timbul adalah 2,0 N. Jarak kedua partikel adalah 1,5 m.
Pembahasan:
Diketahui:
F = 2 N
r = 1,5 m
k = 9 x 109 Nm2/C2
Ditanyakan: q1 dan q2 = ….?
Jawaban:
F = k . q1 . q2/r2
F = k . q2/r2
2 = 9 x 109 q2/1,52
2 x 2,25 = 9 x 109 q2
q2 = 4,5/9 x 109
q2 = 0,5 x 10-9
q2 = 5 x 10-10
q = √5 x 10-10 = 2,23 x 10-5 C
Jadi, nilai q1 dan q2 adalah 2,23 x 10-5 C.
