Kaji Latih Hukum Coulomb

Setelah memahami konsep hukum Coulomb atau electrostatic force, latihan mengerjakan soal adalah kunci untuk memahami konsep secara utuh. Beberapa tipe soal fisika yang muncul dalam kajian hukum Coulomb meliputi menghitung besaran gaya, resultan gaya, kesetimbangan gaya Coulomb dengan gaya lainnya seperti gaya tegangan tali dan gravitasi, dan menentukkan letak suatu muatan agar tidak merasakan gaya Coulomb. Untuk kalian yang masih lupa mengenai konsep Hukum Coulomb, silahkan cek kembali penjelasan Hukum Coulomb pada penjelasan sebelumnya. Oleh karena itu, marilah kita simak satu persatu contoh soal dan pembahasan mengenai Coulomb's Lawa

Kaji 1. Dua muah muatan titik positif mempunyai muatan 4 mikro Coulomb dan 9 mikro Coulomb terpisah pada jarak 3 cm. Tentukanlah berapa Coulomb gaya yang dialami oleh masing-masing benda?

Jawab:

Besaran yang diketahui.

Gaya yang dirasakan masing-masing muatan.


Latih 1. Dua muah muatan titik positif mempunyai muatan 8 mikro Coulomb dan 9 mikro Coulomb terpisah pada jarak 9 cm. Tentukanlah berapa Coulomb gaya yang dialami oleh masing-masing benda?

Kaji-2: Tiga buah muatan titik masing-masing 4 mikro coulomb, -9 mikro coulomb, dan 6 mikro couolomb berada dalam satu garis lurus. Jika muatan negatif berada di tengah-tengah dan berjarak 2 cm ke muatan kiri dan 3 cm ke muatan kanan. Tentukalan resultan gaya yang dialami oleh muatan negatif tersebut!

Jawab:

Besaran yang diketahui.

Misalkan ketiga muatan tersebut kita sebut muatan satu, dua, dan tiga secara berurutan. Jadi muatan negatif adalah muatan 2.

Resultan gaya coulomb pada muatan kedua (-) dapat dihitung sebagai berikut.

Arah resultan gaya pada muatan dua mengikuti gaya yang lebih besar.

Latih 2: Tiga buah muatan titik masing-masing 4 mikro Coulomb, -9 mikro Coulomb, dan 16 mikro Coulomb berada dalam satu garis lurus. Jika muatan negatif berada di tengah dan berjarak 2 cm ke muatan kiri dan 3 cm ke muatan kanan. Tentukan resultan gaya Coulomb yang dialami muatan 4 mikro Coulomb tersebut!

Kaji 3:Tiga muatan titik identik bermuatan Q berada dalam konfigurasi segitiga sama sisi yang bersisi a. Tentunkanlah resultan gaya coulomb yang dirasakan oleh salah satu muatan tersebut!

Jawab: 

Besaran yang diketahui

Marilah kita gambarkan skema permasalahan beserta vektor gaya yang dialami salah satu muatan. Tinjau muatan kanan sebagai muatan 3, resultan vektor terlihat seperti pada gambar di bawah ini.

Resultan gaya pada muatan ke-tiga dapat dihitung.

 

Karena besar muatan dan jarak antar muatan sama,gaya-gaya yang bekerja akan mempunyai besar yang sama.

Latih 3: Tiga muatan titik identik bermuatan Q berada dalam konfigurasi segitiga siku-siku yang mempunyai kedua sisi samping a. Tentunkanlah resultan gaya coulomb yang dirasakan oleh salah satu muatan yang berada disiku-siku konfigurasi!

Kaji 4: Dua buah muatan titik A dan B masing-masing adalah 4 mC dan 9 mC terpisah pada jarak 20 cm. Muatan C yang bermuatan 10 mC akan ditempatkan sepanjang garis antara A dan B. Tentukanlah dimana letak muatan C agar tidak merasakan gaya Coulomb!

Jawab: 

Besaran yang diketahui

Konsep pentingnya adalah bila kedua muatan sejenis maka muatan ketiga agar tidak merasakan gaya harus diletakan diantara kedua muatan mendekati muatan kecil. Kalau kedua muatan berlawanan jenis, muatan ketiga disimpan diluar garis hubung mendekati muatan kecil.

Agar nol maka Fc harus nol maka besar kedua gaya yang dirasakan oleh C harus sama besar dan berlwanan arah.

Latih 4: Dua buah muatan titik A dan B masing-masing adalah -4 mC dan 9 mC terpisah pada jarak 20 cm. Muatan C yang bermuatan 10 mC akan ditempatkan sepanjang garis antara A dan B. Tentukanlah dimana letak muatan C agar tidak merasakan gaya Coulomb!

Kaji 5: Dua muatan titik Q dan 2Q terpisah pada jarak d di udara merasakan gaya Coulomb sebesar F. Jika kedua muatan bertambah besar menjadi dua kali keadaan awal dan jarak pisahnya menjadi 2 kali semula. Tentukan besar gaya yang dirasakan kedua muatan sekarang!

Jawab:
Pada kondisi pertama, gaya yang dirasakan masing-masing muatan adalah

Latih 5: Dua muatan titik Q dan 2Q terpisah pada jarak d di udara merasakan gaya Coulomb sebesar F. Jika kedua muatan bertambah besar menjadi empat kali keadaan semula dan jarak pisahnya menjadi setengah kali semula. Tentukan besar gaya yang dirasakan kedua muatan sekarang!