Contoh soal listrik statis membantu memahami fenomena listrik yang berkaitan dengan muatan listrik dalam keadaan diam. Materi ini penting dalam fisika karena menjadi dasar untuk mempelajari gaya listrik, medan listrik, potensial listrik, hingga energi potensial listrik.
Beberapa rumus penting dalam listrik statis antara lain:
Hukum Coulomb
F = k |q₁q₂| / r²
Medan listrik
E = F/q
Untuk muatan titik:
E = k |q| / r²
Potensial listrik
V = kq/r
Keterangan:
F = gaya listrik (N)
E = medan listrik (N/C)
V = potensial listrik (V)
q = muatan listrik (C)
r = jarak antar muatan (m)
k = konstanta Coulomb = 9 × 10⁹ N m²/C²
Soal Nomor 1
Pertanyaan
Dua muatan listrik q₁ = 2 μC dan q₂ = 3 μC berjarak 20 cm. Besar gaya Coulomb antara kedua muatan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,675 N
B. 1,35 N
C. 2,70 N
D. 3,60 N
E. 4,50 N
Jawaban Benar
B. 1,35 N
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
q₁ = 2 × 10⁻⁶ C
q₂ = 3 × 10⁻⁶ C
r = 0,2 m
k = 9 × 10⁹ N m²/C²
Gunakan Hukum Coulomb:
F = k |q₁q₂| / r²
F = 9 × 10⁹ × (2 × 10⁻⁶)(3 × 10⁻⁶) / (0,2)²
F = 54 × 10⁻³ / 0,04
F = 1,35 N
Jadi, besar gaya Coulomb adalah 1,35 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya listrik menggunakan Hukum Coulomb.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya antara dua muatan listrik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 2
Pertanyaan
Dua muatan listrik masing-masing sebesar 4 μC dan 5 μC dipisahkan sejauh 10 cm. Besar gaya listrik antara kedua muatan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 9 N
B. 12 N
C. 15 N
D. 18 N
E. 20 N
Jawaban Benar
D. 18 N
Pembahasan Lengkap
q₁ = 4 × 10⁻⁶ C
q₂ = 5 × 10⁻⁶ C
r = 0,1 m
F = k |q₁q₂| / r²
F = 9 × 10⁹ × 20 × 10⁻¹² / 0,01
F = 18 N
Jadi, gaya listriknya adalah 18 N.
Kompetensi yang Diukur
Menerapkan Hukum Coulomb.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung besar gaya listrik berdasarkan muatan dan jarak.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 3
Pertanyaan
Sebuah muatan titik 5 μC berada di ruang hampa. Besar medan listrik pada titik yang berjarak 20 cm dari muatan tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1,125 × 10⁵ N/C
B. 1,125 × 10⁶ N/C
C. 2,25 × 10⁵ N/C
D. 2,25 × 10⁶ N/C
E. 4,5 × 10⁶ N/C
Jawaban Benar
B. 1,125 × 10⁶ N/C
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
q = 5 × 10⁻⁶ C
r = 0,2 m
Gunakan:
E = k|q|/r²
E = 9 × 10⁹ × 5 × 10⁻⁶ / 0,04
E = 1,125 × 10⁶ N/C
Jadi, besar medan listrik adalah 1,125 × 10⁶ N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung medan listrik muatan titik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kuat medan listrik pada suatu titik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 4
Pertanyaan
Sebuah muatan 2 μC menghasilkan medan listrik sebesar 1,8 × 10⁵ N/C pada suatu titik. Jarak titik tersebut dari muatan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,1 m
B. 0,2 m
C. 0,3 m
D. 0,4 m
E. 0,5 m
Jawaban Benar
B. 0,316 m
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = kq/r²
Maka:
r² = kq/E
r² = (9 × 10⁹)(2 × 10⁻⁶)/(1,8 × 10⁵)
r² = 0,1
r = √0,1
r ≈ 0,316 m
Jadi, jaraknya sekitar 0,316 m.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan jarak berdasarkan kuat medan listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah persamaan medan listrik untuk mencari jarak.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit.
Soal Nomor 5
Pertanyaan
Sebuah muatan 3 μC berada pada jarak 30 cm dari suatu titik. Potensial listrik pada titik tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 9 × 10⁴ V
B. 9 × 10⁵ V
C. 9 × 10⁶ V
D. 3 × 10⁵ V
E. 3 × 10⁶ V
Jawaban Benar
B. 9 × 10⁴ V
Pembahasan Lengkap
q = 3 × 10⁻⁶ C
r = 0,3 m
V = kq/r
V = (9 × 10⁹)(3 × 10⁻⁶)/0,3
V = 9 × 10⁴ V
Jadi, potensial listriknya adalah 9 × 10⁴ V.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung potensial listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan potensial listrik pada suatu titik akibat muatan titik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 6
Pertanyaan
Dua muatan +2 μC dan −2 μC dipisahkan sejauh 20 cm. Pernyataan yang benar tentang gaya listrik antara keduanya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Tolak-menolak
B. Tarik-menarik
C. Tidak ada gaya
D. Gaya selalu nol
E. Tidak dapat ditentukan
Jawaban Benar
B. Tarik-menarik
Pembahasan Lengkap
Muatan yang berlainan jenis mengalami gaya tarik-menarik.
Karena satu muatan positif dan satu muatan negatif, kedua muatan tersebut saling menarik.
Kompetensi yang Diukur
Memahami interaksi antar muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan arah gaya listrik berdasarkan jenis muatan.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 7
Pertanyaan
Dua muatan listrik berjarak 2 m menghasilkan gaya sebesar 18 N. Jika jaraknya diubah menjadi 4 m, besar gaya listrik menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. 2,25 N
B. 4,5 N
C. 9 N
D. 18 N
E. 36 N
Jawaban Benar
B. 4,5 N
Pembahasan Lengkap
Menurut Hukum Coulomb:
F ∝ 1/r²
Jarak menjadi 2 kali lebih besar, sehingga gaya menjadi:
F’ = F/2²
F’ = 18/4
F’ = 4,5 N
Jadi, gaya listrik menjadi 4,5 N.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan gaya dan jarak.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan gaya akibat perubahan jarak.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 8
Pertanyaan
Sebuah muatan listrik 4 μC berada dalam medan listrik 2 × 10⁴ N/C. Besar gaya listrik yang dialami muatan tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,02 N
B. 0,04 N
C. 0,08 N
D. 0,8 N
E. 8 N
Jawaban Benar
C. 0,08 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
F = qE
F = 4 × 10⁻⁶ × 2 × 10⁴
F = 8 × 10⁻² N
F = 0,08 N
Jadi, gaya listrik yang dialami adalah 0,08 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghubungkan medan listrik dan gaya listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung gaya pada muatan dalam medan listrik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 9
Pertanyaan
Sebuah muatan 5 μC dipindahkan melalui beda potensial 200 V. Besar perubahan energi potensial listriknya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1 × 10⁻⁴ J
B. 5 × 10⁻⁴ J
C. 1 × 10⁻³ J
D. 2 × 10⁻³ J
E. 5 × 10⁻³ J
Jawaban Benar
C. 1 × 10⁻³ J
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
ΔU = qΔV
ΔU = 5 × 10⁻⁶ × 200
ΔU = 1 × 10⁻³ J
Jadi, perubahan energi potensial listrik adalah 1 × 10⁻³ J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi potensial listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan energi potensial berdasarkan muatan dan beda potensial.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 10
Pertanyaan
Dua muatan listrik yang sama besar dan sejenis diletakkan pada jarak tertentu. Jika salah satu muatan dibuat dua kali lebih besar dan jarak tetap, gaya Coulomb menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. 1/2 kali
B. Tetap
C. 2 kali
D. 4 kali
E. 8 kali
Jawaban Benar
C. 2 kali
Pembahasan Lengkap
Menurut Hukum Coulomb:
F = k|q₁q₂|/r²
Jika salah satu muatan menjadi 2 kali lebih besar sementara jarak tetap, hasil kali q₁q₂ juga menjadi 2 kali lebih besar.
Maka gaya Coulomb menjadi 2 kali semula.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan gaya Coulomb dengan besar muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan gaya akibat perubahan besar muatan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 11
Pertanyaan
Dua muatan listrik masing-masing sebesar 6 μC dan 2 μC berjarak 30 cm. Besar gaya Coulomb antara kedua muatan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,8 N
B. 1,2 N
C. 2,4 N
D. 3,6 N
E. 4,8 N
Jawaban Benar
C. 1,2 N
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
q₁ = 6 × 10⁻⁶ C
q₂ = 2 × 10⁻⁶ C
r = 0,3 m
Gunakan Hukum Coulomb:
F = k|q₁q₂|/r²
F = (9 × 10⁹)(6 × 10⁻⁶)(2 × 10⁻⁶)/(0,3)²
F = 108 × 10⁻³/0,09
F = 1,2 N
Jadi, gaya Coulomb antara kedua muatan adalah 1,2 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan Hukum Coulomb untuk menentukan gaya antara dua muatan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 12
Pertanyaan
Sebuah muatan 8 μC berada pada jarak 40 cm dari suatu titik. Besar medan listrik pada titik tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2,5 × 10⁵ N/C
B. 3,5 × 10⁵ N/C
C. 4,5 × 10⁵ N/C
D. 5,0 × 10⁵ N/C
E. 6,0 × 10⁵ N/C
Jawaban Benar
D. 4,5 × 10⁵ N/C
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
q = 8 × 10⁻⁶ C
r = 0,4 m
Gunakan:
E = k|q|/r²
E = (9 × 10⁹)(8 × 10⁻⁶)/(0,4)²
E = 72 × 10³/0,16
E = 4,5 × 10⁵ N/C
Jadi, medan listriknya adalah 4,5 × 10⁵ N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kuat medan listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan titik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 13
Pertanyaan
Sebuah muatan 4 μC berada pada jarak 2 m dari suatu titik. Potensial listrik pada titik tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 9 × 10³ V
B. 1,8 × 10⁴ V
C. 2,0 × 10⁴ V
D. 2,4 × 10⁴ V
E. 3,6 × 10⁴ V
Jawaban Benar
B. 1,8 × 10⁴ V
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
V = kq/r
V = (9 × 10⁹)(4 × 10⁻⁶)/2
V = 1,8 × 10⁴ V
Jadi, potensial listrik pada titik tersebut adalah 1,8 × 10⁴ V.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung potensial listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan potensial listrik dari suatu muatan titik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 14
Pertanyaan
Sebuah muatan 3 μC ditempatkan dalam medan listrik 5 × 10⁴ N/C. Besar gaya listrik yang dialami muatan tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,05 N
B. 0,10 N
C. 0,15 N
D. 0,20 N
E. 0,25 N
Jawaban Benar
C. 0,15 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
F = qE
F = (3 × 10⁻⁶)(5 × 10⁴)
F = 15 × 10⁻²
F = 0,15 N
Jadi, gaya listrik yang dialami adalah 0,15 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya pada muatan dalam medan listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghubungkan kuat medan listrik dengan gaya listrik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 15
Pertanyaan
Dua muatan +4 μC dan +9 μC berada pada jarak 30 cm. Gaya listrik antara kedua muatan tersebut bersifat ….
Pilihan Jawaban
A. Tarik-menarik
B. Tolak-menolak
C. Tidak ada gaya
D. Netral
E. Tidak dapat ditentukan
Jawaban Benar
B. Tolak-menolak
Pembahasan Lengkap
Kedua muatan memiliki tanda yang sama, yaitu sama-sama positif. Muatan sejenis akan mengalami gaya tolak-menolak.
Kompetensi yang Diukur
Memahami interaksi antar muatan listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan sifat gaya berdasarkan jenis muatan.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 16
Pertanyaan
Jika jarak antara dua muatan listrik diperbesar menjadi 3 kali semula, maka besar gaya Coulomb menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. 1/3 kali semula
B. 1/6 kali semula
C. 1/9 kali semula
D. 3 kali semula
E. 9 kali semula
Jawaban Benar
C. 1/9 kali semula
Pembahasan Lengkap
Menurut Hukum Coulomb:
F ∝ 1/r²
Jika jarak menjadi 3 kali lebih besar:
F’ = F/3²
F’ = F/9
Jadi, gaya Coulomb menjadi 1/9 kali semula.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan gaya Coulomb dan jarak.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan gaya akibat perubahan jarak.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 17
Pertanyaan
Sebuah muatan 5 μC dipindahkan melalui beda potensial 400 V. Besar perubahan energi potensial listriknya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1 × 10⁻³ J
B. 2 × 10⁻³ J
C. 3 × 10⁻³ J
D. 4 × 10⁻³ J
E. 5 × 10⁻³ J
Jawaban Benar
B. 2 × 10⁻³ J
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
ΔU = qΔV
ΔU = (5 × 10⁻⁶)(400)
ΔU = 2 × 10⁻³ J
Jadi, perubahan energi potensial listrik adalah 2 × 10⁻³ J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi potensial listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan energi potensial berdasarkan muatan dan beda potensial.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 18
Pertanyaan
Dua muatan +4 μC dan −4 μC berjarak 40 cm. Besar gaya Coulomb antara kedua muatan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,6 N
B. 0,9 N
C. 1,2 N
D. 1,5 N
E. 1,8 N
Jawaban Benar
C. 0,9 N
Pembahasan Lengkap
q₁ = 4 × 10⁻⁶ C
q₂ = 4 × 10⁻⁶ C
r = 0,4 m
F = (9 × 10⁹)(4 × 10⁻⁶)(4 × 10⁻⁶)/(0,4)²
F = 144 × 10⁻³/0,16
F = 0,9 N
Karena muatannya berlawanan tanda, gaya bersifat tarik-menarik.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya Coulomb dan menentukan sifat gayanya.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan besar dan arah interaksi dua muatan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit.
Soal Nomor 19
Pertanyaan
Sebuah bola logam bermuatan listrik memiliki potensial 90.000 V pada permukaannya. Jika jari-jari bola 0,9 m, besar muatan bola tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 5 μC
B. 7 μC
C. 9 μC
D. 10 μC
E. 12 μC
Jawaban Benar
C. 9 μC
Pembahasan Lengkap
Untuk bola konduktor:
V = kQ/R
Maka:
Q = VR/k
Q = (90.000)(0,9)/(9 × 10⁹)
Q = 81.000/(9 × 10⁹)
Q = 9 × 10⁻⁶ C
Q = 9 μC
Jadi, muatan bola adalah 9 μC.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung muatan berdasarkan potensial listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan hubungan potensial, muatan, dan jari-jari bola konduktor.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sulit.
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit.
Soal Nomor 20
Pertanyaan
Dua muatan titik berada pada suatu garis lurus. Muatan pertama sebesar +4 μC dan muatan kedua sebesar +9 μC. Jika gaya Coulomb antara keduanya 9 N, jarak kedua muatan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,10 m
B. 0,15 m
C. 0,20 m
D. 0,25 m
E. 0,30 m
Jawaban Benar
C. 0,20 m
Pembahasan Lengkap
Gunakan Hukum Coulomb:
F = kq₁q₂/r²
Maka:
r² = kq₁q₂/F
r² = (9 × 10⁹)(4 × 10⁻⁶)(9 × 10⁻⁶)/9
r² = 0,036
Hasil ini memberikan r ≈ 0,19 m, sehingga pilihan yang paling mendekati adalah 0,20 m.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan jarak antar muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah persamaan Hukum Coulomb untuk mencari jarak.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sulit.
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit.
Soal Nomor 21
Pertanyaan
Dua muatan listrik masing-masing sebesar 2 μC dan 8 μC dipisahkan sejauh 20 cm. Besar gaya Coulomb antara kedua muatan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1,8 N
B. 2,4 N
C. 3,6 N
D. 4,5 N
E. 5,4 N
Jawaban Benar
D. 3,6 N
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
q₁ = 2 × 10⁻⁶ C
q₂ = 8 × 10⁻⁶ C
r = 0,2 m
Gunakan:
F = k|q₁q₂|/r²
F = (9 × 10⁹)(2 × 10⁻⁶)(8 × 10⁻⁶)/(0,2)²
F = 144 × 10⁻³/0,04
F = 3,6 N
Jadi, besar gaya Coulomb adalah 3,6 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya Coulomb.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan besar gaya listrik antara dua muatan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 22
Pertanyaan
Sebuah muatan sebesar 6 μC berada pada jarak 30 cm dari suatu titik. Besar potensial listrik di titik tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1,2 × 10⁵ V
B. 1,5 × 10⁵ V
C. 1,8 × 10⁵ V
D. 2,0 × 10⁵ V
E. 2,4 × 10⁵ V
Jawaban Benar
C. 1,8 × 10⁵ V
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
q = 6 × 10⁻⁶ C
r = 0,3 m
Gunakan:
V = kq/r
V = (9 × 10⁹)(6 × 10⁻⁶)/0,3
V = 1,8 × 10⁵ V
Jadi, potensial listriknya adalah 1,8 × 10⁵ V.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung potensial listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan potensial listrik akibat muatan titik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 23
Pertanyaan
Sebuah muatan 4 μC berada dalam medan listrik sebesar 3 × 10⁴ N/C. Besar gaya listrik yang dialami muatan tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,06 N
B. 0,08 N
C. 0,10 N
D. 0,12 N
E. 0,16 N
Jawaban Benar
D. 0,12 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
F = qE
F = (4 × 10⁻⁶)(3 × 10⁴)
F = 12 × 10⁻²
F = 0,12 N
Jadi, gaya listrik yang dialami adalah 0,12 N.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung gaya listrik dalam medan listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan hubungan antara gaya, muatan, dan medan listrik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 24
Pertanyaan
Jika sebuah muatan listrik dibuat menjadi 3 kali lebih besar sementara jaraknya dari muatan lain tetap, maka gaya Coulomb menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. 1/3 kali
B. 2 kali
C. 3 kali
D. 6 kali
E. 9 kali
Jawaban Benar
C. 3 kali
Pembahasan Lengkap
Hukum Coulomb:
F = k|q₁q₂|/r²
Jika salah satu muatan menjadi 3 kali lipat dan jarak tetap, maka gaya listrik juga menjadi 3 kali lipat.
Jadi:
F’ = 3F
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan gaya dengan muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan gaya akibat perubahan besar muatan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 25
Pertanyaan
Sebuah muatan 10 μC dipindahkan melalui beda potensial 500 V. Besar perubahan energi potensial listriknya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2,5 × 10⁻³ J
B. 5 × 10⁻³ J
C. 7,5 × 10⁻³ J
D. 1 × 10⁻² J
E. 1,5 × 10⁻² J
Jawaban Benar
D. 5 × 10⁻³ J
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
ΔU = qΔV
ΔU = (10 × 10⁻⁶)(500)
ΔU = 5 × 10⁻³ J
Jadi, perubahan energi potensial listrik adalah 5 × 10⁻³ J.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung energi potensial listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan energi potensial berdasarkan muatan dan beda potensial.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 26
Pertanyaan
Dua muatan +3 μC dan −6 μC berada pada jarak 30 cm. Arah gaya listrik antara kedua muatan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Saling menjauh
B. Saling mendekat
C. Tidak ada gaya
D. Saling tegak lurus
E. Tidak dapat ditentukan
Jawaban Benar
B. Saling mendekat
Pembahasan Lengkap
Kedua muatan memiliki tanda berbeda, yaitu positif dan negatif. Muatan yang berbeda jenis akan mengalami gaya tarik-menarik.
Jadi, kedua muatan cenderung saling mendekat.
Kompetensi yang Diukur
Memahami arah gaya listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan sifat interaksi berdasarkan jenis muatan.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 27
Pertanyaan
Dua muatan menghasilkan gaya Coulomb sebesar 12 N saat berjarak 2 m. Jika jaraknya menjadi 4 m, besar gaya baru adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1,5 N
B. 2 N
C. 3 N
D. 4 N
E. 6 N
Jawaban Benar
C. 3 N
Pembahasan Lengkap
Karena gaya Coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak:
F ∝ 1/r²
Jarak menjadi 2 kali lipat, sehingga:
F’ = F/2²
F’ = 12/4
F’ = 3 N
Jadi, gaya listrik yang baru adalah 3 N.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis pengaruh jarak terhadap gaya Coulomb.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan gaya akibat perubahan jarak.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 28
Pertanyaan
Sebuah bola konduktor memiliki jari-jari 0,5 m dan muatan 5 μC. Potensial listrik pada permukaan bola adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 4,5 × 10⁴ V
B. 7,5 × 10⁴ V
C. 9 × 10⁴ V
D. 1,2 × 10⁵ V
E. 1,8 × 10⁵ V
Jawaban Benar
C. 9 × 10⁴ V
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
V = kQ/R
V = (9 × 10⁹)(5 × 10⁻⁶)/0,5
V = 45.000/0,5
V = 9 × 10⁴ V
Jadi, potensial pada permukaan bola adalah 9 × 10⁴ V.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung potensial listrik bola konduktor.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan hubungan potensial, muatan, dan jari-jari bola.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 29
Pertanyaan
Dua muatan masing-masing +4 μC dan +4 μC berada pada jarak 20 cm. Besar gaya Coulomb antara kedua muatan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1,8 N
B. 2,7 N
C. 3,6 N
D. 4,5 N
E. 5,4 N
Jawaban Benar
D. 3,6 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
F = k|q₁q₂|/r²
F = (9 × 10⁹)(4 × 10⁻⁶)(4 × 10⁻⁶)/(0,2)²
F = 144 × 10⁻³/0,04
F = 3,6 N
Karena kedua muatan sama-sama positif, gaya yang terjadi adalah tolak-menolak.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung besar dan sifat gaya Coulomb.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan besar gaya sekaligus arah interaksi muatan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit.
Soal Nomor 30
Pertanyaan
Sebuah muatan titik +2 μC dan muatan −8 μC dipisahkan sejauh 40 cm. Besar gaya Coulomb antara kedua muatan dan sifat gayanya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,45 N, tolak-menolak
B. 0,90 N, tarik-menarik
C. 1,80 N, tarik-menarik
D. 2,25 N, tolak-menolak
E. 3,60 N, tarik-menarik
Jawaban Benar
C. 0,90 N, tarik-menarik
Pembahasan Lengkap
Diketahui:
q₁ = 2 × 10⁻⁶ C
q₂ = 8 × 10⁻⁶ C
r = 0,4 m
Gunakan:
F = k|q₁q₂|/r²
F = (9 × 10⁹)(2 × 10⁻⁶)(8 × 10⁻⁶)/(0,4)²
F = 144 × 10⁻³/0,16
F = 0,90 N
Karena kedua muatan memiliki tanda berbeda, yaitu positif dan negatif, gaya yang terjadi adalah tarik-menarik.
Jadi, besar gaya Coulomb adalah 0,90 N dan sifat gayanya tarik-menarik.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis gaya Coulomb dan jenis interaksi muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung gaya listrik sekaligus menentukan apakah gaya tersebut tarik-menarik atau tolak-menolak.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sulit.
Estimasi Waktu Pengerjaan
4 menit.
Kesimpulan
Contoh soal listrik statis mencakup beberapa konsep penting, seperti Hukum Coulomb, medan listrik, potensial listrik, energi potensial listrik, dan interaksi antara muatan.
Rumus yang perlu dikuasai antara lain:
F = k|q₁q₂|/r²
E = k|q|/r²
V = kq/r
F = qE
ΔU = qΔV
Saat mengerjakan soal listrik statis, perhatikan satuan muatan dalam coulomb (C), jarak dalam meter (m), serta jenis muatan untuk menentukan apakah gaya listrik bersifat tarik-menarik atau tolak-menolak.
