Dua buah partikel a dan b masing-masing bermuatan listrik +20 μc dan +45 μc terpisah dengan jarak 15 cm. jika c adalah titik yang terletak di antara a dan b sedemikian sehingga medan di c sama dengan 0, maka letak c dari b adalah

Pembahasan Soal dan Jawaban

BAB II LISTRIK STATIS

oleh:

Kelompok 1 1. Nurrohma Agustin Damanik 2. Fuzi Santika 3. Putri Ananda 4. Egi Regi Prayoga 5. Yoga Pratama Manurung Kelas : XII MIA2 pelajaran : Fisika

MAN SIMALUNGUN

T. P 2018 -2019

Uji kompetisi Bagian I : PILIHAN GANDA 1. Dua buah partikel A dan B masing-masing bermuatan listrik +20 mC dan +45mC terpisah dengan jarak 15cm. Jika C adalah titik yang terletak di antara A dan B sedemikian sehingga medan di C sama dengan 0, maka letak C dari A (dalam cm) adalah... a. 2 b. 3 c. 4 d. 6 e. 9 JAWAB : Diketahui : QA = +20mC QB = +45Mc RA = X RB = 15 - X Ditanya : X =.... Qa/Qb = (RA/RB)2 20/45 = ( X/15 X)2 2/3 = X/15-X 30 = 2X 3X 5X = 30 X = 6 cm 2. Potensial listrik sejauh 4cm dari suatu muatan titik q sama dengan 10V. Potensial listrik sejauh R dari muatan titik 5q sama dengan 20V. Nilai R sama dengan... Cm a. 20 b. 15 c. 12 d. 10 e. 6 JAWAB: Diketahui : q1=q, V1=10V q2=5q, V2=20V r1=4cm r2=R Ditanya: Nilai R=…… V = K.q/r Perbandingan: V2/V1= (K.q2/r2)/(K.q1/r1) V2/V1= (q2/q1)x(r1/r2) 20/10=(5q/q)x(4/R) 2=5(4/R) 2R=20

R=10 cm

3. Pada gambar di atas, dua muatan titik -q dan +2q terpisah sejauh a. Titik A berada di tengah-tengah garis penghubung kedua muatan tersebut dan titik B berada sejauh x dari muatan +2q. Agar potensial listrik di A sama dengan potensial di B, maka nilai x kira-kira... a. 0,20a b. 0,38a c. 0.52a d. 0,64a e. 0,78a JAWAB : -K.q/a/2 + k(2q)/a/2 + -k.q/(a + x)+ k(2q)/x Diperoleh persamaan kuadrat 2x2+ax-2a2 = 0 Maka X kira kira : 0,78a 4. Bila pada gambar di atas, diketahui q1 = q2 = 10 µC dan konstanta k = 9 x 109 Nm2C-2, maka nilai dan arah kuat medan listrik di titik P adalah... a. 1.105 N/C menjahui q2 b. 9.105 N/C menuju q2 c. 9.109 N/C menjahui q2 d. 1.109 N/C menuju q2 e. 1.109 N/C menjahui q2 Diketahui : Q1=Q2= 10 µC = 10-5C K = 9.109 Nm2/C2 Ditanya : Ep = ...

E1 = k.Q1/r12 E2 = k.Q1/r22 Ep = E1 + E2

=9.109x 10-5/(3.10-2) =9.109x 10-5/(10-2) = 108 + 9.108
=108 N/C = 9.108 N/C =109
= 1 . 109 N/C Menjauhi Q2 5. Tiga buah kapasitor C1,C2 dan C3 dengan kapasitas masing-masing 2mF, 3mF, dan 6mF disusun seri, kemudian diberi muatan hingga kapasitor C, mempunyai tegangan 4Volt. Muatan pada kapasitor C3 adalah... mC. a. 3 b. 4 c. 8 d. 12 e. 24 JAWAB : Diketahui : C1=2mF C2 =3mF C3 =6mF V= 4 V Ditanya : QC3 =....

C3 = Q3/V

Q3= C3.V Q3=6.4 Q3=24 mC 6. Dua buah benda bermuatan listrik masing-masing +q1 dan +q2 berjarak 6cm satu sama lain. Jika kuat medan listrik di suatu titik yang berjarak 2cm dari q1 sama dengan nol, maka perbandingan antara q1 dan q2 adalah... a. 1 : 2 b. 1 : 3 c. 1 : 4 d. 1 : 6 e. 2 : 3 JAWAB : Diketahui : muatan +q1 dan +q2 pada jarak r = 6cm Kuat medan E =0 pada jarak r = 2cm dari q1 r1= 2cm = 2.10-2m r2 = 4cm = 4.10-2m Ditanya: perbandigan q1 dengan q2 Misalkan titik yang kuat medannya nol adalah titik A = EA = 0 EA = E1 - E2 0 = E1 - E2 E1 = E2

1/4.k - Q1/r12 - 1/4.k - Q2/r22

Karena r1= 2cm = 2.10-2m, r2 = 4cm = 4.10-2m MAKA perbandingan q1 dengan q2 adalah 1 : 2 7. Reaktansi kapasitif sebuah kapasitor pada frekuensi 50Hz adalah 200Ω. Nilai kapasitas kapasitor adalah... F a. 5.10-4/π b. 5.10-5/π c. 2.10-3/π d. 2.10-4/π e. 2.10-6/π JAWAB : Diketahui : Xc = 200 Ω F = 50 Hz Ditanya : C =.... Xc = 1/2 π.f.C C = 1/2 π.f.Xc = 1/2 π.50.200 = 1/ π.20000 =1/ π. 2x10-4 C = 2 x 10-4/ π 8. Dua partikel A dan B bermuatan listrik +4 µC dan -100 µC terletak di udara seperti pada gambar berikut. Titik yang mempunyai kemungkinan kuat medannya nol adalah... a. T b. S c. R d. Q e. P JAWAB : Dititik P , karena E = k.Q1/r12 + k.Q1/r22 E = 9.109(4/12) + 9.109(100/52) = 0 9. Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 10-5 F yang pernah dihubungkan untuk beberapa saat lamanya pada beda potensial 500V, kedua ujungnya dihubungkan dengan ujung-ujung sebuah kapasitor lain dengan kapasitansi 4.10-5 F yang tidak bermuatan. Energi yang tersimpan di dalam kedua kapasitor adalah... Joule. a. 0,25 b. 0,50 c. 0,05 d. 1,25 e. 1,50 JAWAB : Diketahui: C1 =10-5 F V1 = 500V C2 = 4.10-5 F Ditanya: Wtotal =……… Muatan total Q=C1.V1+C2.V2 =10-5 .500+0 =5.10-3 C kapasitas total paralel C =C1 + C2 =10-5 + 4.10-5 =5.10-5 F Maka: Wtotal=Q2/2C =(5.10-3)2/2x5.10-5 =0,25 J 10. Dua keping penghantar seluas 1 m2 diletakkan sejajar satu sama lain pada jarak 20cm. Penghantar yang satu diberi potensial +40V dan penghantar yang lain -40V. Besar gaya yang dialami sebuah muatan 2.10-2C yang berada di antara kedua bidang tersebut adalah... a. 0 b. 2N c. 4N d. 8N e. 16N JAWAB : Diketahui: V1=40V dan V2=-40V d=20cm=0,2m q=2.10-2C Ditanya: F=……… DeltaV=40-(-40)=80V E= DeltaV/d =80/0,2 =400N/C maka gaya yang dialami oleh muatan 2.10-2C F=q.E =2.10-2 x 400 = 8N BAGIAN II 1. Berapa usaha yang diperlukan ntuk memindahkan muatan positif yang besarnya 10 coulomb dari sebuah titik yang potensialnya 10 V ke titik lain dengan potensial 80 V ? JAWAB : Diketahui : Q = 10 C V₁ = 10 V V₂ = 80 V Ditanya : W = .... ? W = Q . ΔV = Q . (V₂ - V₁) = 10 . (80- 10) = 10 . 70 W = 700 joule 2. Sebuah bola jari-jarinya 10 cm bermuatan listrik 10-9C (k = 9.109 Nm²/C²). Berapa besar kuat medan dan potensial listrik pada titik yang berjarak 9 cm dari pusat bola ? JAWAB : Diketahui: r=10cm q= 10-9C k = 9.109 Nm²/C² Ditanya: E=……… dan V=……… pada titik yang berjarak =9cm Untuk r < R (di dalam bola) Kuat medan E = 0 Potensial V = V di permukaan V = k Q / r V = 9×109 • 10–9 / 0,1 V = 90 V 3. Sebuah muatan q = 5 μC berada dalam medan listrik E = 800 N/C. Hitung gaya Couloumb yang bekerja pada muatan tersebut ! JAWAB : Diketahui : q = 5 μC = 5x10–6C E = 800 N/C Ditanya : F = .... ? F = q E = 5x10–6 x 800 = 5x10–6 x 8x10² F = 4 x 10⁻³N 4. Tiga buah kapasitor C1,C2, dan C3 dengan kapasitas masing-masing 2 µF, 3 µF, dan 6 µF disusun seri, dihubungkan ke sumber tegangan 6Volt. Berapa besar muatan yang tersimpan pada kapasitor C2? JAWAB : Diketahui : C1 = 2 µF C2 = 3 µF C3 = 6 µF V = 6 V Ditanya : C2=..... Kapasitor SERI

1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 Besar muatan dalam kapasitor C

= ½ + 1/3 + 1/6 Q = C.V = 1µF.6= 6 µF
= 3 + 2 + 1/6 pada kapasitor yang disusun secara SERI berlaku :
=6/6 Qtotal = Q1 = Q2...
C=1 µF JADI,muatan dalam kapasitor C = Qtotal = 6 µF = Q /V 5. Titik A terletak pada medan listrik. kuat medan listrik di titik A = 0,5 N/C. Jika di titik A diletakkan benda bermuatan listrik 0,25 C, maka berapa besar gaya yang berkerja pada benda tersebut ? JAWAB : diketahui : E = 0,5 N/C q = 0,25 C Ditanya : F =...... E = F / q F = E q F = 0,5 0,25 F = 0,125 N SOAL REMEDI 1. Gambar di samping memperlihatkan dua buah bola konduktor yang memiliki jari-jari sama. Apabila kuat medan listrik di titik P adalah nol, maka berapa pertandingan jarak r1 dengan r2? JAWAB : Diketahui : E1 E2 = 0, E1 = E2 q1 =1C, q2 =9C Ditanya : r1 : r2 E1 = E2 K.q1/r12 = K.q1/r22 1/ r12 = 9/ r22 9 r12 = r22

r12 = 9 r22= 1

r1 = √9 r2 = 1 r1 = 3 maka PERBANDINGAN r1 dengan r2 adalah 3 : 1 2. Sebuah kapasitor diberi muatan 10nC dan mempunyai beda potensial 100V antara pelat-pelatnya. Berapa kapasitas dan energi yang tersimpan di dalamnya? JAWAB : Diketahui : Q = 10 nC = 10x10⁻⁹ C V = 100 Volt Ditanya: W dan C ? Kapasitas Kalor : C = Q/V = 10x10⁻⁹/100 = 1x10–8/1x102 = 1 x 10–10F Energi : W = 1/2 C V² = 1/2 (1 x 10–10) x (100²) = 1/2 x 1 x 10–10x 10⁴ = 1/2x10–6 J 3. Pada gambar disamping titik-titik sudut A, B, C dan D sebuah bujur sangkar ABCD dengan panjang a, berturut-turut ditempatkan muatan +q, -q, -q, -q. Muatan +q mengalami resultan gaya dari muatan sebesar ( q2/4π£0a2)x, maka berpakah x? JAWAB : 4. Jelaskan yang dimaksud dengan kuat medan listrik! JAWAB : Kuat Medan Listrik adalah besaran yang menyatakan gaya coloumb per satuan muatan di suatu titik. 5. Apa yang dimaksud dengan energi potensial listrik? JAWAB : Energi potensial listrik yaitu energi potensial (yang diukur dalam joule) yang dihasilkan dari gaya-gaya coulomb konservatif dan diasosiasikan dengan konfigurasi sejumlah muatan-muatan titik dalam sebuah sistem yang didefinisikan. Energi potensial listrik merupakan besaran skalar. Energi Potensial Listrik adalah suatu usaha yang dilakukan gaya Coulomb, untuk memindahkan muatan uji +q dari suatu titik ke titik yang lainnya. Besarnya energi potensial sebanding dengan usaha yang dilakukan oleh gaya Coloumb untuk memindahkan muatan uji +q dari suatu titik ke titik lainnya. SOAL PENGAYAAN 1. Dua buah muatan listrik +q1 dan +q2 terpisah sejauh 1meter. Agar kuat medan listrik pada titik P yang bejarak 1/3 m dari q1 sama dengan nol, maka berapa perbandingan q1 terhadap q2? JAWAB : Diketahui: r1 =1/3 r2 =2/3 Ditanya: Perbandingan antara q1 dengan q2=…… Kuat medan listrik di titik P atau Ep=0 , maka E1 = E2 K.q1/r12 = K.q2/r22 q1:q2 = r12 : r22 q1:q2 = (1/3)2 : (2/3)2 q1:q2 = 1 : 4 maka PERBANDINGAN q1 dengan q2 adalah 1 : 4 2. Pada kapasitor berkapasitas C diberikan muatan listrik sebanyak q, sehingga menimbulkan beda potensial V . Berapakah besar energi di dalam kapasitor ? JAWAB : W = 1/2 C V² atau W = 1/2 q V atau W = 1/2 q²/C 3. Sebuah titik berjarak 0,45m dari sebuah muatan listrik +q memiliki kuat medan listrik sebesar 800N/C. Berapakah besar potensial listrik di titik tersebut? JAWAB : Diketahui : r = 0,45m Ep = 800 N/C Q = 4.10-7C Ditanya : V =.... V = Ep.r =800.0,45 =360 V 4. Bagaimanakah bunyi hukum Couloumb dan bunyi hukum Gauss ? JAWAB : Bunyi hukum coulomb adalah "Besar gaya tarik-menarik atau tolak-menolak pada suatu benda yang memiliki muatan listrik sebanding dengan hasil kali besar muatan listrik kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda tersebut" Bunyi hukum Gauss yaitu "bahwa fluks listrik total yang melalui sembarang permukaan tertutup (sebuah permukaan yang mencakup volume tertentu) sebanding dengan muatan lisfiik (netto) total di dalam permukaan itu". 5. Jelaskan yang dimaksud dengan dielektrik ! JAWAB : Dielektrik berasal dari kata Yunani : dia berarti lewat dan elektrik. Dielektrik adalah sejenis bahan isolator listrik yang dapat dikutubkan (polarized) dengan cara ditempatkan dalam medan listrik. Namun tidak seperti konduktor, muatan listrik yang terkandung di dalam dielektrik tidak mengalir, tetapi hanya sedikit bergeser dari posisi setimbangnya sehingga mengakibatkan terciptanya pengutuban dielektrik. Oleh karena pengutuban dielektrik, muatan positif bergerak menuju kutub negatif medan listrik sedang muatan negatif bergerak menuju kutub positif medan listrik. Hal ini menimbulkan medan listrik internal di dalam bahan dielektrik yang menyebabkan jumlah keseluruhan medan listrik yang melingkupi bahan dielektrik menurun. LATIHAN SISWA (hal 16) 1.Dua buah muatan listrik masing-masing 15µF dan -15µF terpisah pada jarak 30cm. A. tentukan besar dan arah gaya pada setiap muatan B. jika jaraknya dijadikan 60cm, maka berapa besar gaya antarmuatan tersebut sekarang JAWAB : Diketahui: Q1 =15µF = 15.10-6C Q2 =-15µF = -15.10-6C r=30cm = 0,3m Ditanya: A. F=……… dan B. Jika r=60cm maka F=……… A.besar gaya pada setiap muatan F= k.q1.q2/r² = 9.109x(15.10-6C)(-15.10-6C)/0,3 =22,5N Arah gaya pada muatan q1 menuju q2, sedangkan arah gaya pada muatan q2 menuju q1 B.jarak 60cm sama dengan 2 kali jarak semula (30cm) F=1/r² r=2 kali semula atau r²=4 kali semula, F =1/4 kali semula, jadi ketika jaraknya dijadikan 60cm.gaya antarmuatan menjadi F= 1/4(22,5) =5,625 N 2.sebuah segitiga ABC siku siku di A. Panjang sisi AB= 30cm dan panjang sisi AC=60cm. Tiga buah muatan titik masing masing 20 µC,30 µC dan 160 µC ditempatkan berturut turut dititik A, B dan C. Tentukan besar dan arah gaya yang dialami muantan listrik di titik A! JAWAB : Diketahui : qA = 20 µC, qB = 30 µC dan qC = 160 µC Ditanya: F=……… dan arah gaya yang dialami muatan FAB = k. qA.qb/(rAB)2 = (9.109)(2.10-5)(3.10-5)/(3.10-2)2 = 6.103 N FAC = k. qA.qb/(rAB)2 = (9.109)(2.10-5)(16.10-5)/(8.10-2)2 =288.10-1/64.10-4 =4,5.103 N FA = √(FAB2+FAC2) = √((6.103)2+(4,5.103)2) = √((36.106)+(20,25.106)) = √(56,25.106) =7,5.106 N 3. Terdapat empat jenis muatan, yaitu A, B, C, dan D. Muatan A tarik – menarik dengan muatan B, tetapi tolak – menolak dengan muatan C. Muatan C tarik – menarik dengan D. Tentukan jenis muatan A, B , C dan D. Jika D bermuatan negatif ! JAWAB : Diketahui: D muatan negatif (-) Ditanya: jenis muatan A, B, C dan D A = (-) A dan B tarik - menarik, maka B (+) B dan C tolak - menolak, maka C (+) C dan D tarik - menarik, maka D (-) jadi, muatan A(-), B(+), C(+), dan D (-) 4. Dua muatan A dan B berjarak 10cm satu dengan yang lain, qA = +16 µC, dan qB = - 18µC. Jika muatan qC = 2 µC diletakkan diantara A dan B berjarak 4cm dari A, maka tentukan gaya yang terdapat pada muatan qC ! JAWAB : Diketahui : qA = +16 µC= 16.10-6C qB = - 18µC= -18.10-6C qC = 2 µC= 2.10-6C Ditanya: F pada muatan qc=……… posisi muatan qc dan gaya yang bekerja dapat digambarkan tertolak A (FA) dan tertarik B (FB). karena arahnya sama maka berlaku FC=FA + FB Listrik statis 53 = k = k.qC + k= 9.109.2.10-6 =18.103 (10-2=270N.10-2) 5. Diketahui segitiga ABC sama sisi dengan panjang 3dm. Pada titik sudut A dan B masing masing terdapat muatan +4 µC dan -1,5 µC, pada puncak C terdapat muatan +2x10-5C. Hitunglah gaya elektristatika total di puncak C ! ( sudut A dan B membentuk sudut 60º) JAWAB : Diketahui: segitiga sama sisi ABC r=3dm, QA=+4.10-5C, QB=-1,5.10-5C, QC=+2.10-5C Ditanya: gaya elektrostatika C (FC)=…… FCA=k.QC/r² =9.109 x 2.10-5x4.10-5/0,3 =24N FCB=k.QC.QB/r² =9.109 x 2.10-5x1,5.10-5/0,3 =9N MAKA Ftotal= FCA + FCBtotal =(24cos60°i + 24sin60°j)+(9cos60°i - 9sin60°j) =(12i + 12√3j)+(4,5i + 4,5√3j) =16,5i + 7,5√3j |Ftotal|=√((16,52i + 7,5√3j)2) Ftotal = 21N LATIHAN SISWA (hal 18) 1.Benda A bermuatan listrik ditarik benda B yang bermuatan, B menolak benda C yang bermuatan, sedangkan benda D bermuatan negatif, maka tentukan jenis muatan A, B, dan C ! JAWAB : A menarik B, B menolak C, C ditolak D ( benda bermuatan negatif) C ditolak D, maka D bermuatan (-) dan C bermuatan (-) B menolak C, maka B bermuatan (-) A menarik B, maka A bermuatan (+) jadi, jenis muatan A = (+), B = (-), C = (-) dan D = (-) 2. Medan homogen dalam pelat sejajar sebesar E = 2.000 N/C dan muatan q = 20 µC. Jika g = 10 m/s2, maka tentukan massa q ! JAWAB : Diketahui : E = 2000N/c q= 20c g= 10 m/s2 Ditanya : m=……… E= F/q E=(mxg)/q m=(Exq)/g m=(2000x20)/10 m=4000kg 3. Dua muatan titik qA = -2.10-8C berjarak 30cm satu dengan yang lain. Jika k = 9.109 Nm2/C2 , maka tentukan gaya elektrostatika yang dialami kedua muatan tersebut ! JAWAB : Diketahui: Dua muatan titik QA= -2.10-8 C k = 9.109 Nm2/C2 Ditanya: F=……… F= k.Q1.Q2/r² =9.109.4.10-8.2.10-8/9.10-2 =8.10-7.102 =8.10-5 N 4. Dua buah benda A dan B memounyai muatan listrik masing masing +4.10-8C dan +16.10-8C terpisah pada jarak 6cm. Tentukan letak titik P yang mempunyai kuat kuat medan listrik = 0 ! JAWAB : Diketahui: qA= 4.10-8 C qB= 16.10-8 C r= 6cm Ditanya: Letak titik P dengan kuat medan listrik=0 Misal, titik P yang kuat medan listriknya =0,berjarak x dari A dan berjarak (6-x), maka EPA = EPB K.qA/x² = K.qB/(6-x)² qA/x² = qB/(6-x)² 4.10-8/x² = 16.10-8/(6-x)² =√4.10-8/x² = √16.10-8/(6-x)² 1/x = 2/(6-x)² 2x =6-x 3x =6 x = 6/3 x = 2 cm Jadi, titik P yang kuat medan listriknya =0, berjarak 2cm dari muatan A dan berjarak 4cm dari muatan B 5. tentukan kuat medan didalam dan diluar selimut bola bola dengan jari jari R dan bermuatan q ! JAWAB : Diketahui: Jari - jari = R Muatan = q Ditanya: a.E didalam bola b.E diluar selimut bola E didalam bola =0 (karena didalam bola tidak terdapat muatan) E diluar selimut bola = k.Q/r2 = k.q/R2 LATIHAN SISWA (hal 20) 1.Dua buah muatan q1 = 4 µC dan q2 = 8 µC terpisah sejauh 9cm. Tentukan besarnya energi potensial pada masing masing muatan ! JAWAB : Diketahui: q1 = 4 µC =4x10-6C q2 = 8 µC =8x10-6C r=9cm = 9x10-2m Ditanya: Ep=……… Ep = k.q1.q2/r =9x109 . 4x10-6 . 8x10-6/9x10-2 =320 joule 2. titik P berjarak 8cm dari muatan 16 µC, 6cm dari muatan -12 µC, dan 10cm dari muatan 20 µC. Berapa besar potensial listrik dititik P ? JAWAB : Diketahui: Q1=16 µC=16x10-6C Q2=-12 µC=-12x10-6C Q3=20 µC=20x10-6C r1=8cm= 8x10-2m r2=6cm= 6x10-2m r3=8cm= 10-1m Ditanya: Vp=……… Vp= k|Q1/r1+Q2/r2+Q3/r3| =9x109|(16x10-6)/(8x10-2)+(-12x10-6)/(6x10-2)+(2x10-6)/(10-1)| =9x109|(2x10-4)-(2x10-4)+(2x10-4)| =9x109(2x10-4) =1,8x105V 3. Bola konduktor diberikan muatan sebesar 100pC. Jika jari jari bola konduktor 3cm, maka tentukan besar potensial listrik sebuah titik didalam bola ! JAWAB : Diketahui: q=100pC=100x10-12C r= 3cm Ditanya: V=……… V= k.q/r Potensial listrik didalam bola berongga sama dengan di permukaan bola V=(9x109)(100x10-12)/(3x10-2) =30 Volt 4. pada sumbu x terdapat muatan +2 µC di titik A (20,0) cm, muatan -3 µC di titik B(5,0) cm, dan muatan -4µC di titik C(-12,0)cm. Berapakah harga potensial listrik pada titik (0,0) ? JAWAB : Diketahui: q1=+2 µC =2.10-6C dititik A(20,0)cm q2=-3 µC =-3.10-6C dititik B(50)cm q3=-4 µC =-4.10-6C dititik C(-12,0) Ditanya: V=…… pada titik (0,0) V = K ( QA/rA + QB/rB+ QC/rC) =9.109(2.10-6/2.10-1 + (-3.10-6/5.10-2) +(-4.10-6/2.10-1) =9.109( 10-5 6.10-5 3,3.10-5) =9.109(-8,3.10-5) = - 7,47.104 V 5. pada titik A dan B dari titik sudut segitiga terdapat muatan qA =8 µC = 8.10-6 C dan qB = -6 µC = -6.10-6 C seperti pada gambar disamping. Jika terdapat muatan lain sebesar q= 2µC, maka tentukan : A. energi potensial muatan q, jika berada di titik C B. energi potensial muatan q,jika berada di titik D C. usaha untuk memindahkan muatan q dari C ke D JAWAB : Diketahui: Q1=8 µC=8x10-6C Q2=-6 µC=-6x10-6C Q3=2 µC=2x10-6C A. Di titik C RAC=RBC =4x10-2m EPC=EPA + EPB =K.QA.q/RAC + K.QB.q/RBC =K.Q/RAC (QA+QB) =9x109.2x10-6/4x10-2(8x10-6-6x10-6) = 0,9 joule B.Di titik D RAD=RBD =2x10-2m EPD=EPA + EPB =K.QA.q/RAD + K.QB.q/RBD =K.Q/RAD (QA+QB) =9x109.2x10-6/2x10-2(8x10-6-6x10-6) = 1,8 joule C. Usaha yang dilakukan W=deltaEp=EPD - EPC =1,8 - 0,9 =0,9 joule LATIHAN SISWA (hal 22-23) 1. sebuah kapasitor dengan kapasitas 4µF dapat menyimpan energi sebesar 3,2.10-5joule. Berapa besar beda potensial ujung ujung kapasitor? JAWAB : Diketahui : C =4µF = 4.10-6F W =3,2.10-5joule Ditanya : V =..... W = ½.C.V2 3,2.10-5 = ½.4.10-6.V2 3,2.10-5 = 2.10-6.V2 V2 = 3,2.10-5 / 2.10-6 V2 = 1,6.101 V2 = 16 V = √16 V = 4 V 2. kapasitor keping sejajar mempunyai luas keping 100 cm² dan jarak antarkeping 2mm. Tentukan kapasitas kapasitor tersebut ! ( ε0 = 8,85.10⁻¹² C²/Nm²) JAWAB : Diketahui : A=100 cm² = 100.10⁻⁴ m² = 10⁻² m² d=2 mm= 0,002 m V=400V Ditanya : q tersimpan Cari C dulu: C=εo.A/d =8,85.10⁻¹².10⁻²/0,002 =8,85.10⁻¹².10⁻²/2.10–3 =4,425.10–11F Lalu cari q: C=q/V q=C.V =4,425.10–11 x 400 =4,425.10–11 x 4.10² =17,7.10–9 C 3. Sebuah kapasitor keping sejajar mempunyai luas 100 cm² dan jarak kedua keping 2 mm. Kapasitor dipasang pada beda potensial 6 volt. Berapa Kuat medan listrik dan Muatan listrik dalam kapasitor ? JAWAB : Diketahui : A = 100 cm² = 100.10⁻⁴ m² = 10⁻² m² d=2 mm= 0,002 m ε0 = 8,85.10⁻¹² C²/Nm² Ditanya : E =..... q =..... E = V/d = 6/ 0,002 = 6/ 2.10–3 = 3000 N/C b) C = ϵo A/d = 8,85.10⁻¹².10⁻²/0,002 =8,85.10⁻¹².10⁻²/2.10–3 =4,425.10–11F Q = C x V =4,425.10–11 x 6 =26,55.10–11C 4. Pada gambar disamping C1 = 30F, C2 = 40F, C3 = 20F dan C4 = 40F. Jika ujung ujung a-b dipasang pada beda potensial 6Volt, maka hitunglah energi yang tersimpan dalam susunan kapasitor tersebut ! JAWAB : Diketahui : C1= 30F, C2 = 40F, C3 = 20F dan C4 = 40F V = 6V Ditanya : W =..... CP = C1+ C2+ C3+ C4 = 30+40+20+40 =130 F W = ½.C.V2 = ½.130.62 = 65.36 = 2.340 J 5. Rangkaian kapasitor disamping C1= C2= 4F, dan C3= C4= 8F. Jika ujung ujung a-b dipasang pada beda potensial 12 Volt. Maka hitunglah: A. kapaitas pengganti rangkaian kapasitor B. muatan pada C1 dan C3 JAWAB : Diketahui : C1= C2= 4F, dan C3= C4= 8F V = 12V Ditanya = A. CP=.... B. qC1 dan qC3 A. CP= C1+ C2+ C3+ C4 CP= 4+8 CP= 12F B. C1= q1/V 4 = q1/12 48 = q1 q1 = 48 C C3= q3/V 8 = q1/V12 96 = q1 q1 = 96 C