Soal dan Pembahasan Hukum Coulomb

Materi Hukum Coulomb khususnya Contoh Soal dan Pembahasan Hukum Coulomb. Berikut ini penjelasan mengenai Soal dan Pembahasan Hukum Coulomb. Hukum Coulomb membahas tentang gaya listrik dan muatannya dalam bidang ilmu fisika.

Simak Soal dan Pembahasan Hukum Coulomb di bawah ini:

Soal dan Pembahasan Hukum Coulomb

Soal 1

Terdapat 3 benda yang bermuatan listrik positif secara berurutan q₁ sebesar 30 µC, q = 4 µC, sedangkan q₂ 60 µC. Apabila jarak q₁ ke q adalah d, dan jarak q ke q₂ = 2d. Hitunglah besar dan arah gaya listrik jika nilai d sama dengan 20 cm!

Pembahasan 2 :

Diketahui :

q₁ = 30 µC, satuan q adala C maka konversi q₁ adalah 3 x 10^-5 C.

q₂ = 60 µC, konversi q₂ = 6 x 10^-5 C.

q = 4 µC, dan konversi q₂ = 4 x 10^-6 C.

r₁ = d, karena d = 20 cm maka konversi d menjadi 20 x 10^-1 m.

r₂ = 2d, karena d = 20 cm maka dikalikan 2 dan konversi d menjadi 40 x 10^-1 m.

Ditanya : F, dan arah gaya ….?

Jawaban :

Langkah pertama harus mencari nilai F₁ dan F₂ sesuai dengan besaran vektor, maka :

• Muatan listrik q₁ > q = tolak – menolak, sehingga arah gaya benda q = ke arah kanan (F₂).
• Muatan listrik q2 > q = tolak – menolak, sehingga arah gaya benda q = ke arah kiri (F₁).

Pernyataan tersebut akan dimasukkan ke dalam persamaan, dan hasilnya adalah :

F_1=k\frac{q\cdot q_1}{{r_1}^2}\\
\ \\
F_1=9 x 10^9\ \frac{4×10^{-6}\cdot 3×10^{-5}}{(2×10^{-1})^2}\\
\ \\
F_1=\ \frac{4\cdot 27\cdot 10^9\cdot10^{-11}}{4×10^{-2}}\\
\ \\
F_1=\frac{27\cdot10^{-2}}{10^{-2}}\\
\ \\
F_1=27\ N\\
\ \\
dan\ F_2 =….\\
\ \\
F_2=k\frac{q\cdot q_1}{{r_1}^2}\\
\ \\
F_1=9 x 10^9\ \frac{4×10^{-6}\cdot 6×10^{-5}}{(4×10^{-1})^2}\\
\ \\
F_1=\ \frac{4\cdot 54\cdot 10^9\cdot10^{-11}}{16×10^{-2}}\\
\ \\
F_1=\frac{54\cdot10^{-2}}{4\cdot10^{-2}}\\
\ \\
F_1=13,5\ N 

Setelah mendapatkan nilai F₁ dan F₂, maka mencari besar gaya (F) dengan pernyataan berikut :

• Gaya ke kanan = positif.
• Gaya ke kiri = negatif.

Maka resultan gaya coulomb pada muatan listrik tersebut sebesar . . . .

F=F_1+F_2\\
\ \\
F=(+27) +(-13,5)\\
\ \\
F=+13,5\ N 

Besar gaya = 13,5 N, karena hasil resultan gaya adalah positif (+) maka arah gaya ke arah kanan.

Soal 2 :

Terdapat dua benda yang memiliki muatan listrik berbeda dengan masing – masing besaran muatan q₁ = 8 x 10^-6 C, sedangkan q₂ = 9 x 10^-6 C. Jarak antara kedua benda tersebut adalah 6 cm. Maka, berapakah besar gaya coulomb?

Diketahui :

q₁ = 8 x 10^-6 C

q₂ = 9 x 10^-6 C

r = 6 cm, karena satuan jari – jari (r) adalah meter, maka jika dikonversi menjadi 6 x 10^-2 m.

Ditanya : F ….?

Jawaban :

Berdasarkan rumus hukum coulomb di atas, perhitungannya adalah sebagai berikut.

F=k\frac{q_1\cdot q_2}{r^2}\\
\ \\
F=9 x 10^9\ \frac{8×10^{-6}\cdot 9×10^{-6}}{(6×10^{-2})^2}\\
\ \\
F=9 x 10^9\ \frac{8×10^{-6}\cdot 9×10^{-6}}{36×10^{-4}}\\
\ \\
F=\frac{8\cdot 9\cdot 10^9\cdot10^{-12}}{4×10^{-4}}\\
\ \\
F=\frac{2\cdot 9\cdot 10^3}{10^{-4}}\\
\ \\
F=18\cdot10^1\\
F=180\ N 

Besarnya gaya coulomb dari kedua benda yang bermuatan listrik tersebut sebesar 180 N. Kedua benda terebut memiliki muatan yang berbeda jenis, maka mengalami gaya tarik – menarik.