PEMBAHASAN SOAL HUKUM COULOMB

Bismillahirrahmanirrahiim

Selamat datang di situ IPA MTs

Be smart with science

Soal merupakan pertanyaan yang diberikan oleh penguji untuk mengetahui pemahaman seseorang yang diuji akan konsep yang ditanyakan. Hasil dari jawaban dapat menjadi evaluasi untuk menentukan langkah berikutnya. So, pemberian soal ini memiliki peran penting.

Hukum Coulomb dikenal dengan gaya tarik-menarik atau tolak-menolak dari dua benda bermuatan listrik. Pengerjaan soal tentang hukum coulomb bagi sebagian orang adalah kesulitan tersendiri karena dalam penghitungannya terdapat terdapat penghitungan bilangan pangkat, pengubahan bilangan desimal menjadi bilangan pangkat, perkalian dan pembagian, atau sekedar pemahaman dasar dari konsep hukum coulomb.

Artikel ini bukan membahas tentang penjelasan dari hukum Coulomb, melainkan membahas macam-macam soal yang terkait dengan hukum Coulomb. Adapun penjelasan mengenai hukum Coulomb, dapat kalian baca pada artikel Rumus dan Contoh Soal Hukum Coulomb

Langsung saja, ini beberapa variasi soal mengenai hukum Coulomb beserta pembahasannya.

Menghitung Gaya Coulomb

1. Dua buah muatan A dan B berjarak 0,3 m, seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Pembahasan soal Gaya Coulomb

Apabila A bermuatan 10 𝛍C dan B bermuatan 3 𝛍C. Muatan B akan mengalami gaya dari muatan A sebesar.... (k = 9x10⁹ Nm²/C²)

Pembahasan :

Dik :

• QA = 10 𝛍C = 10x10⁻⁶ C dimana (1 𝛍C = 10⁻⁶ C)
• QB = 3 𝛍C = 3x10⁻⁶ C
• r = 0,3 m = 3x10⁻¹ m. diubah dari bilangan desimal ke bilangan pangkat untuk memudahkan penghitungan
• k = 9x10⁹ Nm²/C²

Dit :

• F = .... N ?

Jwb :

• Ingat rumus gaya coulomb
• F = k.QA.QB/r²
• F = 9x10⁹ Nm²/C² x 10x10⁻⁶ C x 3x10⁻⁶ C/(3x10⁻¹)²m²
• kumpulkan bilangan utama yang berwarna kuning dengan bilangan utama lain dan bilangan pangkat dengan sesama bilangan pangkat, sehingga hasilnya menjadi sebagai berikut.
• F = (9x10x3/9) x 10⁹⁺⁽⁻⁶⁾⁺⁽⁻⁶⁾⁻⁽⁻²⁾ ketika mengumpulkan bilangan pangkat, maka jika dikali maka pangkatnya dijumlah, jika dibagi maka pangkatnya dikurangi
• F = 30 x 10⁻¹ N atau
• F = 30/10 N
• F = 3 N

2. Dua buah muatan Q₁ dan Q₂ berada pada jarak r dan menghasilkan gaya sebesar F. Jika muatan muatan Q₁ diperbesar 2x semula dan Q₂ diperbesar 4x dengan jarak tetap maka besar gaya Coulombnya adalah...

Pembahasan :

Dik :

• Q₁ = 2Q₁ karena diperbesar 2x semula
• Q₂ = 4Q₂

Dit :

• F₂

Jwb :

• Pertanyaan ini sekilas membuat bingung karena tidak ada satuannya, tapi sebenarnya menguji pemahaman kalian tentang hukum Coulomb. Sekarang akan dibahas.
• F₂ = k.2Q₁.4Q₂/r²
• F₂ = 8.k.Q₁.Q₂/r²
• F₂ = 8F dimana k.Q₁.Q₂/r² = F
• Besar F₂ adalah 8 kali dari gaya semula
• Jika dibuat perbandingan antara F : F₂ maka hasilnya adalah 1 : 8

3. Benda Q₁ bermuatan listrik positif didekatkan pada jarak r₁ dengan benda Q₂ bermuatan negatif sehingga menghasilkan gaya F₁. Jika jaraknya diperkecil menjadi 1/2 r₁, maka tentukan !

• A. Gaya yang terjadi pada kedua benda tersebut !
• B. Perbandingan gaya F₁ dengan F₂

Pembahasan :

Dik :

• r₂ = 1/2 r₁
• Q₁ bermuatan possitif
• Q₂ bermuatan negatif

Dit :

• A. Gaya antar Q₁ dan Q₂
• F₁ : F₂

Jwb :

• A. terjadi gaya tarik menarik antara Q₁ dan Q₂ disebabkan muatan listrik yang berbeda. Jika muatan listriknya sama akan terjadi gaya tolak-menolak.
• B. F₁ : F₂
• F₁ : F₂ = (r₂)²/(r₁)²
• F₁ : F₂ = (1/2 r₁)²/(r₁)²
• F₁ : F₂ = 1/4 r₁² /r₁²
• r₁² dihapus karena nilainya 1 sehingga menjadi
• F₁ : F₂ = 1 : 4
• Berdasarkan perbandingan tersebut dapat diketahui bahwa nilai F₂ adalah 4F₁

Menghitung besar muatan listrik

1. Benda A bermuatan 10 𝛍C berada pada jarak 0,3 m dengan benda B yang bermuatan juga. Jika gaya coulomb antara benda A dan B adalah 3 N dengan konstanta k = 9x10⁹ Nm²/C². Hitung besar muatan B !

Pembahasan :

Dik :

• QA = 10 𝛍C = 10x10⁻⁶ C
• r = 0,3 m = 3x10⁻¹
• F = 3 N
• k = 9x10⁹ Nm²/C²

Dit :

• QB = ..... 𝛍C?

Jwb :

• Ingat rumus hukum Coulomb adalah F = k.QA.QB/r²
• maka rumus untuk mencari QB adalah  QB = F. r² / (k.QA)
• QB = (3 N . (3.10⁻¹)² m²)/ (9x10⁹ Nm²/C².10x10⁻⁶ C)
• QB = (3x9/(9x10))x(10⁻²⁻⁹⁻⁽⁻⁶⁾)
• QB = (3/10)x10⁻⁵ C
• QB = 0,3 x 10⁻⁵ C atau
• QB = 3x10⁻⁶ C karena 1 C = 10⁶𝛍C, maka
• QB = 3x10⁻⁶x10⁶ 𝛍C
• QB = 3x10⁻⁶⁺⁶ 𝛍C
• QB = 3x10⁰ 𝛍C, karena 10⁰ = 1
• QB = 3x1 𝛍C
• QB = 3 𝛍C

Menghitung jarak antar benda bermuatan

1. Benda  Q₁ dan Q₂ masing-masing bermuatan +10 𝛍C dan -3 𝛍C saling tarik menarik dengan gaya 3 N. konstanta k = 9x10⁹ Nm²/C². Hitung jarak antara Q₁ dan Q₂ !

Pembahasan :

Dik :

• Q₁ = 10 𝛍C = 10x10⁻⁶ C, tanda + tidak perlu ditulis kembali karena hanya menggambarkan jenis muatan listriknya saja.
• Q₂ = 3 𝛍C = 3x10⁻⁶ C
• F = 3 N
• k = 9x10⁹ Nm²/C²

Dit :

• r = ...m?

Jwb :

• Rumus hukum coulomb yaitu F = k.Q₁.Q₂/r²
• maka rumus untuk mencari r adalah
• r² = k.Q₁.Q₂/F, karena masih r², maka nilai r dirumuskan sebagai berikut
• r = √k.Q₁.Q₂/F
• r = √9x10⁹ Nm²/C².10x10⁻⁶ C.3x10⁻⁶ C/3N
• r = √(9x10x3/3)(10⁹⁺⁽⁻⁶⁾⁺⁽⁻⁶⁾)
• r = √90x10⁻³ m²
• r = √9x10¹x10⁻³ m²
• r = √9x10¹⁺⁽⁻³⁾ m²
• r = √9x10⁻² m²
• r = 3x10⁻¹ m²
• r = 3/10 m²
• r = 0,3 m²

Demikian pembahasan beberapa soal mengenai hukum coulomb. Mudah-mudahan bermanfaat daalam menambah pemahaman. Jika ada koreksi atau masukan, silahkan hubungi kami. Artikel ini dapat diakses di situs IPA MTs dengan ketik www.ipamts.com di browser kalian. Silahkan kalian bagikan artikel ini dan artikel lainnya di situs IPA MTs kepada teman dan saudara kalian agar mereka dapat memperoleh manfaat dengan membaca artikel ini dan lainnya.