Ayo, Cek Pemahaman Medan Listrik!

Ayo, Cek Pemahaman!

Soal Nomor 1
Sebuah muatan uji dengan besar muatan +20 µC diletakkan pada suatu titik, kemudian diukur dengan elektrometer. Hasil pengukuran menunjukkan besar gayanya 40 N ke arah timur.
Tentukan arah dan kuat medan listrik pada titik tersebut!

Disclaimer:

• Pembahasan soal fisika di bawah ini hanya digunakan oleh orang tua atau wali untuk memandu proses belajar anak.
• Sebelum melihat pembahasan ini, pastikan kalian sudah mengerjakan sendiri terlebih dahulu.

Diketahui :
$q_{uji} = +20 \ µC = 20 \times 10^{-6} \ C$
$F = 40 \ N$ ke arah timur

Ditanya : Arah dan kuat medan listrik ($E$) = ...?

Jawab :
$$\begin{aligned} E &= \frac{F}{q_{uji}} \\ &= \frac{40}{20 \times 10^{-6}}\\ &= 2 \times 10^6 \ N/C \end{aligned}$$
untuk muatan positif, arah gaya searah dengan arah medan.
Maka medan listriknya ke arah timur.

Soal Nomor 2
Perhatikan gambar dua muatan listrik di bawah ini, jika muatan $Q_1$ empat kali muatan $Q_2$, tentukan letak titik yang kuat medan listriknya nol

Diketahui :
$Q_1 = 4Q_2$ bermuatan negatif
$Q_2$ bermuatan positif

Ditanya :
Letak titik $E = 0$ di mana?

Petunjuk :

1. Untuk menentukan letak titik dengan resultan medan listrik nol, perlu digambarkan dahulu arah medan listriknya.
   
   • kuat medan menjauhi muatan sumber positif.
   • kuat medan menuju muatan sumber negatif.
2. Pilih daerah yang memiliki dua garis kuat medan yang berlawanan.
   Karena kedua muatan berbeda, sehingga kuat medan sama dengan nol terletak di kiri muatan 1 atau di kanan muatan 2
3. Berdasarkan konsep kuat medam listrik, “semakin besar muatan, medan listrik semakin kuat, semakin jauh dari muatan medan listrik semakin lemah.”
   Sehingga titik berada di dekat muatan yang lebih besar (jarak kecil, muatan besar) agar besar $E_1 = E_2$
   
   
   
   

Jawab :

$$\begin{aligned} E_{total} &= E_2-E_1  \\ 0 &= E_2 - E_1 \\ E_1 &= E_2 \\ \frac{k \cdot q_1}{{r_1}^2} &=\frac{k \cdot q_2}{{r_2}^2} \\ \frac{k \cdot 4 \ Q_2}{(a+x)^2} &=\frac{k \cdot Q_2}{x^2} \\ \frac{4}{(a+x)^2} &= \frac{1}{x^2}\\ \sqrt{\frac{4}{(a+x)^2}} &= \sqrt{\frac{1}{x^2}}\\ \frac{2}{(a+x)} &= \frac{1}{x} \\ 2x &=a+x \\ x &= a\\ \end{aligned}$$
Jadi kuat medan sama dengan nol terletak di kanan muatan 1 sebesar $2a$ atau di kanan muatan 2 sebesar $a$.