pembahasan selanjutnya adalah
 |
| Listrik Statis: Bola Konduktor |
Pembahasan soal-soal Ujian Nasional (UN) SMA-IPA bidang studi Fisika dengan materi pembahasan Kuat Medan Listrik dan Potensial Listrik.
Soal Kuat Medan Listrik UN 2011
A. 6,75 × 107 N/C
B. 4,50 × 107 N/C
C. 4,20 × 107 N/C
D. 3,60 × 107 N/C
E. 2,25 × 107 N/C
Pembahasan
Perhatikan arah medan listrik yang terjadi di tengah-tengah kedua muatan tersebut.
Karena yang ditanyakan kuat medan listrik di tengah-tengah muatan maka
rA = rB = 2 cm
= 2.10−2 m
Medan listrik di tengah-tengah kedua muatan merupakan resultan dari kuat medan listrik yang disebabkan oleh muatan A (EA) dan muatan B (EB).
Karena EA dan EB berlawanan arah maka resultannya merupakan hasil pengurangan dari kedua medan listrik tersebut.
E = EB − EA
= 4,5.107
Jadi, kuat medan listrik di tengah-tengah kedua muatan tersebut adalah 4,50 × 107 N/C (B).
Soal Kuat Medan Listrik UN 2013
Perhatikan gambar di bawah ini!
Kuat medan listrik pada titik C sebesar … (k = 9 × 109 N.m2.C−2).
A. 5,0 × 109 NC−1
B. 2,3 × 1010 NC−1
C. 2,7 × 1010 NC−1
D. 3,1 × 1010 NC−1
E. 4,0 × 1010 NC−1
Pembahasan
Titik C dipengaruhi medan listrik dari muatan A dan B. Karena muatan A dan B positif maka arah medan listrik di C dua-duanya ke kanan.
Perhatikan arah medan listrik di titik C berikut ini!
Kuat medan listrik di titik C merupakan resultan dari kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan A dan B.
EC = EA + EB
= 4×109 + 27×109
= 31×109
= 3,1×1010
Jadi, kuat medan listrik di titik C adalah 3,1 × 1010 NC−1 (D).
Soal Kuat Medan Listrik UN 2012
Perhatikan gambar muatan-muatan berikut!
Jika jarak antara q1 dan q2 adalah 3 cm maka titik yang kuat medannya = nol berada pada ….
(k = 9×109 N.m2.C−2, 1 μC = 10−6 C)
A. 2 cm di sebelah kiri q2
B. 2 cm di sebelah kanan q1
C. 6 cm di sebelah kanan q1
D. 6 cm di sebelah kiri q2
E. 6 cm di sebelah kanan q2
Pembahasan
Karena kedua muatan tidak sejenis (bermuatan negatif dan positif) maka titik yang kuat medannya = 0 berada di sisi luar, di sebelah kiri q1 atau di sebelah kana q1.
Pada soal di atas, tidak ada opsi jawaban yang menyatakan titik tersebut berada di sebelah kiri q1. Sehingga dapat dipastikan titik yang dimaksud berada di sebelah kanan q2.
Perhatikan arah medan listrik yang terjadi di sebelah kanan q2 berikut ini!
Agar kuat medan di titik tersebut sama dengan nol maka haruslah
E1 = E2
3x = 6 + 2x
x = 6
Jadi, titik yang kuat medan listriknya sama dengan nol berada pada 6 cm di sebelah kanan q2 (E).
Soal Potensial Listrik UN 2015
Sebuah konduktor berbentuk bola berongga dengan jari-jari 6 cm seperti pada gambar.
Bila muatan bola tersebut 7 μC maka besar potensial listrik pada titik Q adalah … (k = 9.109 N.m2.C−2 dan 1 μC = 10−6 C).
A. 2.105 volt
B. 7.105 volt
C. 9.105 volt
D. 16.105 volt
E. 18.105 volt
Pembahasan
Besar muatan bola berongga adalah
Q = 7 μC
= 7.10−6 C
Jarak titik Q dari pusat bola adalah
r = (6 + 3) cm
= 9 cm
= 9.10−2 m
Potensial listrik di titik Q yang berjarak r dari pusat bola adalah
= 7.105
Jadi, besar potensial listrik di titik Q adalah 7.105 volt (B).
Soal Potensial Listrik UN 2014
A. P1 = 1/4 P2
B. P1 = 1/2 P2
C. P1 = P2
D. P1 = 2 P2
E. P1 = 4 P2
Pembahasan
Perhatikan gambar ilustrasi untuk soal di atas!
Potensial listrik di dalam bola konduktor berongga bersifat equipotensial. Artinya, potensial listrik di setiap titik dalam bola konduktor tersebut besarnya sama.
Karena P1 dan P2 berada di dalam bola konduktor maka besar potensial listrik di P2 sama dengan potensial di listrik di P2.
Jadi, hubungan yang benar antara P1 dan P1 adalah P1 = P2 (C).
Pembahasan soal Kuat Medan Listrik dan Potensial Listrik yang lain bisa dilihat di:
Pembahasan Fisika UN 2014 No. 27 dan 28
Pembahasan Fisika UN 2015 No. 33
Pembahasan Fisika UN 2018 No. 32
Pembahasan Fisika UN 2019 No. 33
Simak juga:
Pembahasan Fisika UN: Gaya Coulomb
Pembahasan Fisika UN: Kapasitor dan Rangkaian Kapasitor.
Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf di sini.
Terimakasih
Semoga Bermanfaat