Contoh soal kuat medan listrik membantu peserta didik memahami pengaruh muatan listrik terhadap lingkungan di sekitarnya. Kuat medan listrik menunjukkan besar gaya listrik yang dialami setiap satuan muatan uji positif pada suatu titik.
Rumus kuat medan listrik berdasarkan gaya dan muatan uji adalah:
E = F ÷ q
Keterangan:
- E = kuat medan listrik (N/C)
- F = gaya listrik (N)
- q = muatan uji (C)
Untuk medan listrik yang dihasilkan oleh sebuah muatan titik, digunakan rumus:
E = k × Q ÷ r²
Keterangan:
- E = kuat medan listrik (N/C)
- k = konstanta Coulomb = 9 × 10⁹ N·m²/C²
- Q = muatan sumber (C)
- r = jarak titik dari muatan sumber (m)
Arah medan listrik juga penting untuk dipahami. Medan listrik dari muatan positif arahnya menjauhi muatan, sedangkan medan listrik dari muatan negatif arahnya menuju muatan.
Dalam menyelesaikan contoh soal kuat medan listrik, pastikan semua satuan sudah sesuai. Muatan dalam mikrocoulomb harus diubah ke coulomb dan jarak harus dinyatakan dalam meter sebelum dimasukkan ke dalam rumus.
Soal Nomor 1
Pertanyaan
Kuat medan listrik adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Gaya listrik per satuan muatan
B. Muatan listrik per satuan gaya
C. Energi listrik per satuan waktu
D. Hambatan listrik per satuan panjang
E. Jarak yang ditempuh muatan setiap sekon
Jawaban Benar
A. Gaya listrik per satuan muatan
Pembahasan Lengkap
Kuat medan listrik didefinisikan sebagai gaya listrik yang bekerja pada setiap satuan muatan uji.
Rumusnya:
E = F ÷ q
Jadi, kuat medan listrik adalah gaya listrik per satuan muatan.
Kompetensi yang Diukur
Memahami pengertian kuat medan listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menjelaskan definisi kuat medan listrik.
Level Kognitif
C1 – Mengingat.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 2
Pertanyaan
Sebuah muatan uji sebesar 2 C mengalami gaya listrik sebesar 10 N. Kuat medan listrik pada titik tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2 N/C
B. 5 N/C
C. 10 N/C
D. 20 N/C
E. 25 N/C
Jawaban Benar
B. 5 N/C
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
E = F ÷ q
E = 10 ÷ 2
E = 5 N/C
Jadi, kuat medan listrik adalah 5 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kuat medan listrik berdasarkan gaya dan muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kuat medan listrik menggunakan rumus E = F ÷ q.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 3
Pertanyaan
Sebuah muatan uji sebesar 0,5 C berada dalam medan listrik 20 N/C. Besar gaya listrik yang dialami muatan tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 5 N
B. 10 N
C. 15 N
D. 20 N
E. 40 N
Jawaban Benar
B. 10 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
F = E × q
F = 20 × 0,5
F = 10 N
Jadi, gaya listrik yang dialami muatan adalah 10 N.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan gaya listrik dari kuat medan dan muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan rumus kuat medan listrik untuk menentukan gaya.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 4
Pertanyaan
Sebuah muatan mengalami gaya listrik sebesar 24 N dalam medan listrik 6 N/C. Besar muatan tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2 C
B. 3 C
C. 4 C
D. 5 C
E. 6 C
Jawaban Benar
C. 4 C
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
q = F ÷ E
q = 24 ÷ 6
q = 4 C
Jadi, besar muatan adalah 4 C.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan muatan berdasarkan gaya dan kuat medan listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah persamaan kuat medan listrik untuk mencari muatan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 5
Pertanyaan
Sebuah muatan titik sebesar 2 × 10⁻⁶ C berada di udara. Jika sebuah titik berjarak 3 m dari muatan tersebut dan k = 9 × 10⁹ N·m²/C², kuat medan listrik pada titik tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1.000 N/C
B. 2.000 N/C
C. 3.000 N/C
D. 4.000 N/C
E. 6.000 N/C
Jawaban Benar
B. 2.000 N/C
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = k × Q ÷ r²
E = (9 × 10⁹ × 2 × 10⁻⁶) ÷ 3²
E = 18 × 10³ ÷ 9
E = 18.000 ÷ 9
E = 2.000 N/C
Jadi, kuat medan listrik adalah 2.000 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kuat medan listrik akibat muatan titik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan rumus medan listrik akibat muatan titik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 6
Pertanyaan
Sebuah muatan titik sebesar 4 × 10⁻⁶ C berada di udara. Jika jarak titik dari muatan adalah 2 m, dengan k = 9 × 10⁹ N·m²/C², kuat medan listriknya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 4.500 N/C
B. 6.000 N/C
C. 9.000 N/C
D. 12.000 N/C
E. 18.000 N/C
Jawaban Benar
C. 9.000 N/C
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = k × Q ÷ r²
E = (9 × 10⁹ × 4 × 10⁻⁶) ÷ 2²
E = 36.000 ÷ 4
E = 9.000 N/C
Jadi, kuat medan listrik adalah 9.000 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kuat medan listrik akibat muatan titik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung medan listrik berdasarkan besar muatan dan jarak.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 7
Pertanyaan
Jika jarak suatu titik dari muatan titik menjadi 2 kali lebih besar, sedangkan besar muatan tetap, kuat medan listrik menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. 2 kali lebih besar
B. 4 kali lebih besar
C. Tetap
D. 1/2 kali semula
E. 1/4 kali semula
Jawaban Benar
E. 1/4 kali semula
Pembahasan Lengkap
Rumus medan listrik:
E = k × Q ÷ r²
Karena medan listrik berbanding terbalik dengan kuadrat jarak:
Jika r menjadi 2r, maka:
E’ = E ÷ 2²
E’ = 1/4 E
Jadi, kuat medan listrik menjadi 1/4 kali semula.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan kuat medan listrik dengan jarak.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan kuat medan listrik ketika jarak berubah.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 8
Pertanyaan
Jika besar muatan sumber menjadi 3 kali semula, sedangkan jaraknya tetap, kuat medan listrik menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. 1/3 kali semula
B. 1/2 kali semula
C. Tetap
D. 2 kali semula
E. 3 kali semula
Jawaban Benar
E. 3 kali semula
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = k × Q ÷ r²
Dengan jarak tetap, kuat medan listrik berbanding lurus dengan besar muatan.
Jika Q menjadi 3 kali semula, maka:
E’ = 3E
Jadi, kuat medan listrik menjadi 3 kali semula.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan kuat medan listrik dengan besar muatan sumber.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan kuat medan listrik akibat perubahan muatan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 9
Pertanyaan
Arah medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan positif adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Menuju muatan positif
B. Menjauhi muatan positif
C. Selalu ke bawah
D. Selalu ke atas
E. Tidak memiliki arah
Jawaban Benar
B. Menjauhi muatan positif
Pembahasan Lengkap
Medan listrik didefinisikan berdasarkan arah gaya yang akan dialami muatan uji positif.
Di sekitar muatan positif, arah medan listrik menjauhi muatan. Sebaliknya, medan listrik di sekitar muatan negatif mengarah menuju muatan.
Jadi, jawaban yang benar adalah menjauhi muatan positif.
Kompetensi yang Diukur
Memahami arah medan listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan arah medan listrik berdasarkan jenis muatan sumber.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 10
Pertanyaan
Sebuah muatan titik sebesar 9 × 10⁻⁶ C berada di udara. Titik P berjarak 3 m dari muatan tersebut. Jika k = 9 × 10⁹ N·m²/C², kuat medan listrik di titik P adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 6.000 N/C
B. 7.000 N/C
C. 9.000 N/C
D. 10.000 N/C
E. 12.000 N/C
Jawaban Benar
C. 9.000 N/C
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = k × Q ÷ r²
E = (9 × 10⁹ × 9 × 10⁻⁶) ÷ 3²
E = 81.000 ÷ 9
E = 9.000 N/C
Jadi, kuat medan listrik di titik P adalah 9.000 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kuat medan listrik akibat muatan titik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kuat medan listrik menggunakan besar muatan, jarak, dan konstanta Coulomb.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 11
Pertanyaan
Sebuah muatan titik sebesar 5 × 10⁻⁶ C berada di udara. Titik P berjarak 5 m dari muatan tersebut. Jika k = 9 × 10⁹ N·m²/C², kuat medan listrik di titik P adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 900 N/C
B. 1.200 N/C
C. 1.500 N/C
D. 1.800 N/C
E. 2.000 N/C
Jawaban Benar
D. 1.800 N/C
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
E = k × Q ÷ r²
E = (9 × 10⁹ × 5 × 10⁻⁶) ÷ 5²
E = 45.000 ÷ 25
E = 1.800 N/C
Jadi, kuat medan listrik di titik P adalah 1.800 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kuat medan listrik akibat muatan titik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kuat medan listrik berdasarkan besar muatan dan jarak.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 12
Pertanyaan
Sebuah muatan titik sebesar 8 × 10⁻⁶ C berada di udara. Titik P berjarak 4 m dari muatan tersebut. Jika k = 9 × 10⁹ N·m²/C², kuat medan listrik di titik P adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2.500 N/C
B. 4.000 N/C
C. 4.500 N/C
D. 5.000 N/C
E. 6.000 N/C
Jawaban Benar
C. 4.500 N/C
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
E = k × Q ÷ r²
E = (9 × 10⁹ × 8 × 10⁻⁶) ÷ 4²
E = 72.000 ÷ 16
E = 4.500 N/C
Jadi, kuat medan listrik di titik P adalah 4.500 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kuat medan listrik akibat muatan titik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung kuat medan listrik dengan memperhatikan kuadrat jarak.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 13
Pertanyaan
Sebuah muatan titik sebesar 1 × 10⁻⁶ C menghasilkan medan listrik pada titik yang berjarak 2 m. Jika k = 9 × 10⁹ N·m²/C², kuat medan listrik pada titik tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1.500 N/C
B. 2.250 N/C
C. 3.000 N/C
D. 4.500 N/C
E. 9.000 N/C
Jawaban Benar
B. 2.250 N/C
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = k × Q ÷ r²
E = (9 × 10⁹ × 1 × 10⁻⁶) ÷ 2²
E = 9.000 ÷ 4
E = 2.250 N/C
Jadi, kuat medan listrik adalah 2.250 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kuat medan listrik menggunakan muatan dan jarak.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan medan listrik akibat sebuah muatan titik.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 14
Pertanyaan
Sebuah muatan uji sebesar 2 × 10⁻³ C mengalami gaya listrik sebesar 6 N. Kuat medan listrik yang dialami muatan uji tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1.000 N/C
B. 2.000 N/C
C. 2.500 N/C
D. 3.000 N/C
E. 4.000 N/C
Jawaban Benar
D. 3.000 N/C
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = F ÷ q
E = 6 ÷ (2 × 10⁻³)
E = 6 ÷ 0,002
E = 3.000 N/C
Jadi, kuat medan listrik adalah 3.000 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kuat medan listrik berdasarkan gaya dan muatan uji.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan rumus E = F ÷ q dengan tepat.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 15
Pertanyaan
Sebuah muatan uji sebesar 4 × 10⁻⁶ C berada dalam medan listrik sebesar 2.000 N/C. Gaya listrik yang dialami muatan tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,004 N
B. 0,006 N
C. 0,008 N
D. 0,010 N
E. 0,012 N
Jawaban Benar
C. 0,008 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
F = E × q
F = 2.000 × 4 × 10⁻⁶
F = 8.000 × 10⁻⁶
F = 0,008 N
Jadi, gaya listrik yang dialami muatan adalah 0,008 N.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan gaya listrik dari kuat medan dan muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan gaya listrik menggunakan nilai medan dan muatan uji.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 16
Pertanyaan
Sebuah muatan uji sebesar 3 × 10⁻⁶ C mengalami gaya listrik sebesar 0,012 N. Kuat medan listrik pada titik tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2.000 N/C
B. 3.000 N/C
C. 4.000 N/C
D. 5.000 N/C
E. 6.000 N/C
Jawaban Benar
C. 4.000 N/C
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = F ÷ q
E = 0,012 ÷ (3 × 10⁻⁶)
E = 0,012 ÷ 0,000003
E = 4.000 N/C
Jadi, kuat medan listrik adalah 4.000 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan kuat medan listrik berdasarkan gaya dan muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung kuat medan listrik dari gaya listrik dan muatan uji.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 17
Pertanyaan
Sebuah muatan titik berada pada jarak 3 m dari titik P. Jika kuat medan listrik di titik P adalah 1.000 N/C dan k = 9 × 10⁹ N·m²/C², besar muatan titik tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,5 × 10⁻⁶ C
B. 1 × 10⁻⁶ C
C. 2 × 10⁻⁶ C
D. 3 × 10⁻⁶ C
E. 4 × 10⁻⁶ C
Jawaban Benar
B. 1 × 10⁻⁶ C
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = k × Q ÷ r²
Maka:
Q = E × r² ÷ k
Q = 1.000 × 3² ÷ (9 × 10⁹)
Q = 1.000 × 9 ÷ (9 × 10⁹)
Q = 9.000 ÷ (9 × 10⁹)
Q = 1 × 10⁻⁶ C
Jadi, besar muatan titik adalah 1 × 10⁻⁶ C.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan besar muatan sumber dari kuat medan listrik dan jarak.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah persamaan medan listrik untuk menentukan besar muatan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 18
Pertanyaan
Jika jarak titik dari sebuah muatan titik menjadi 2 kali semula, sedangkan besar muatan tetap, kuat medan listrik pada titik tersebut menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. 4 kali semula
B. 2 kali semula
C. Tetap
D. 1/2 kali semula
E. 1/4 kali semula
Jawaban Benar
E. 1/4 kali semula
Pembahasan Lengkap
Kuat medan listrik dirumuskan:
E = k × Q ÷ r²
Karena medan listrik berbanding terbalik dengan kuadrat jarak, jika jarak menjadi 2 kali:
E’ = E ÷ 2²
E’ = 1/4 E
Jadi, kuat medan listrik menjadi 1/4 kali semula.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan kuat medan listrik dengan jarak.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan medan listrik akibat perubahan jarak.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 19
Pertanyaan
Jika besar muatan sumber menjadi 3 kali semula, sedangkan jarak dari titik pengamatan tetap, kuat medan listrik menjadi ….
Pilihan Jawaban
A. 1/3 kali semula
B. 1/2 kali semula
C. Tetap
D. 2 kali semula
E. 3 kali semula
Jawaban Benar
E. 3 kali semula
Pembahasan Lengkap
Gunakan hubungan:
E = k × Q ÷ r²
Dengan jarak tetap, kuat medan listrik berbanding lurus dengan besar muatan sumber.
Jika Q menjadi 3 kali semula, maka:
E’ = 3E
Jadi, kuat medan listrik menjadi 3 kali semula.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan kuat medan listrik dengan besar muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan kuat medan akibat perubahan besar muatan sumber.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 20
Pertanyaan
Dua medan listrik pada suatu titik memiliki arah yang sama. Jika medan listrik pertama sebesar 250 N/C dan medan listrik kedua sebesar 150 N/C, resultan kuat medan listriknya adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 100 N/C
B. 250 N/C
C. 300 N/C
D. 400 N/C
E. 500 N/C
Jawaban Benar
D. 400 N/C
Pembahasan Lengkap
Karena kedua medan listrik memiliki arah yang sama, resultannya dijumlahkan:
Eresultan = E₁ + E₂
Eresultan = 250 + 150
Eresultan = 400 N/C
Jadi, resultan kuat medan listrik adalah 400 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis resultan medan listrik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan resultan dua medan listrik yang memiliki arah sama.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 21
Pertanyaan
Sebuah muatan titik sebesar 2 × 10⁻⁶ C berada di udara. Titik P berjarak 6 m dari muatan tersebut. Jika k = 9 × 10⁹ N·m²/C², kuat medan listrik di titik P adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 250 N/C
B. 500 N/C
C. 750 N/C
D. 1.000 N/C
E. 1.500 N/C
Jawaban Benar
B. 500 N/C
Pembahasan Lengkap
Gunakan rumus:
E = k × Q ÷ r²
E = (9 × 10⁹ × 2 × 10⁻⁶) ÷ 6²
E = 18.000 ÷ 36
E = 500 N/C
Jadi, kuat medan listrik di titik P adalah 500 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung kuat medan listrik akibat muatan titik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan kuat medan listrik berdasarkan besar muatan dan jarak.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 22
Pertanyaan
Sebuah muatan titik sebesar 3 × 10⁻⁶ C menghasilkan kuat medan listrik 3.000 N/C pada suatu titik. Jika k = 9 × 10⁹ N·m²/C², jarak titik tersebut dari muatan adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 2 m
B. 3 m
C. 4 m
D. 5 m
E. 6 m
Jawaban Benar
B. 3 m
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = k × Q ÷ r²
Maka:
r² = k × Q ÷ E
r² = (9 × 10⁹ × 3 × 10⁻⁶) ÷ 3.000
r² = 27.000 ÷ 3.000
r² = 9
r = 3 m
Jadi, jarak titik tersebut dari muatan adalah 3 m.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan jarak berdasarkan kuat medan listrik dan besar muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah persamaan medan listrik untuk menentukan jarak.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 23
Pertanyaan
Sebuah muatan uji sebesar 5 × 10⁻⁶ C berada dalam medan listrik sebesar 4.000 N/C. Besar gaya listrik yang dialami muatan tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 0,005 N
B. 0,010 N
C. 0,015 N
D. 0,020 N
E. 0,025 N
Jawaban Benar
D. 0,020 N
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
F = E × q
F = 4.000 × 5 × 10⁻⁶
F = 20.000 × 10⁻⁶
F = 0,020 N
Jadi, gaya listrik yang dialami muatan adalah 0,020 N.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan gaya listrik dari kuat medan dan muatan uji.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung gaya listrik menggunakan kuat medan dan muatan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 24
Pertanyaan
Sebuah muatan titik menghasilkan kuat medan listrik 1.800 N/C pada jarak 5 m. Jika k = 9 × 10⁹ N·m²/C², besar muatan titik tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1 × 10⁻⁶ C
B. 2 × 10⁻⁶ C
C. 5 × 10⁻⁶ C
D. 4 × 10⁻⁶ C
Jawaban Benar
C. 5 × 10⁻⁶ C
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
Q = E × r² ÷ k
Q = 1.800 × 25 ÷ (9 × 10⁹)
Q = 45.000 ÷ (9 × 10⁹)
Q = 5.000 ÷ 10⁹
Q = 5 × 10⁻⁶ C
Jadi, besar muatan titik adalah 5 × 10⁻⁶ C.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan besar muatan sumber.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu mengubah persamaan medan listrik untuk mencari besar muatan.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sulit.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Soal Nomor 25
Pertanyaan
Jika jarak suatu titik dari muatan titik menjadi 2 kali semula dan besar muatan tetap, perbandingan kuat medan listrik baru terhadap kuat medan listrik semula adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 4 : 1
B. 2 : 1
C. 1 : 1
D. 1 : 2
E. 1 : 4
Jawaban Benar
E. 1 : 4
Pembahasan Lengkap
Kuat medan listrik dirumuskan:
E = k × Q ÷ r²
Jika jarak menjadi 2 kali semula:
Ebaru = k × Q ÷ (2r)²
Ebaru = k × Q ÷ 4r²
Ebaru = 1/4 Esemula
Jadi, perbandingan kuat medan listrik baru terhadap semula adalah 1 : 4.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis hubungan kuat medan listrik dengan jarak.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perbandingan medan listrik akibat perubahan jarak.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 26
Pertanyaan
Dua medan listrik di suatu titik memiliki arah berlawanan. Jika besar medan listrik pertama 700 N/C dan medan listrik kedua 250 N/C, besar resultan medan listrik adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 250 N/C
B. 350 N/C
C. 450 N/C
D. 700 N/C
E. 950 N/C
Jawaban Benar
C. 450 N/C
Pembahasan Lengkap
Karena kedua medan listrik memiliki arah berlawanan, resultannya diperoleh dengan mengurangkan besar medan yang lebih besar dengan yang lebih kecil.
Eresultan = 700 − 250
Eresultan = 450 N/C
Arah resultan mengikuti arah medan yang lebih besar.
Jadi, besar resultan medan listrik adalah 450 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menentukan resultan dua medan listrik berlawanan arah.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menghitung resultan medan listrik berdasarkan arah kedua medan.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 27
Pertanyaan
Sebuah muatan titik sebesar 4 × 10⁻⁶ C berada di udara. Kuat medan listrik pada titik yang berjarak 2 m dari muatan tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 4.500 N/C
B. 6.000 N/C
C. 9.000 N/C
D. 12.000 N/C
E. 18.000 N/C
Jawaban Benar
E. 9.000 N/C
Pembahasan Lengkap
Gunakan:
E = k × Q ÷ r²
E = (9 × 10⁹ × 4 × 10⁻⁶) ÷ 2²
E = 36.000 ÷ 4
E = 9.000 N/C
Jadi, kuat medan listrik adalah 9.000 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menghitung medan listrik akibat muatan titik.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menggunakan rumus medan listrik dengan benar.
Level Kognitif
C3 – Menerapkan.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 28
Pertanyaan
Sebuah muatan negatif menghasilkan medan listrik di sekitarnya. Arah medan listrik pada suatu titik terhadap muatan negatif tersebut adalah ….
Pilihan Jawaban
A. Menjauhi muatan
B. Menuju muatan
C. Selalu ke atas
D. Selalu ke bawah
E. Tidak memiliki arah
Jawaban Benar
B. Menuju muatan
Pembahasan Lengkap
Arah medan listrik didefinisikan sebagai arah gaya yang bekerja pada muatan uji positif.
Di sekitar muatan negatif, muatan uji positif akan tertarik menuju muatan tersebut. Oleh karena itu, arah medan listrik adalah menuju muatan negatif.
Kompetensi yang Diukur
Memahami arah medan listrik berdasarkan jenis muatan.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan arah medan listrik dari muatan negatif.
Level Kognitif
C2 – Memahami.
Tingkat Kesulitan
Mudah.
Estimasi Waktu Pengerjaan
1 menit.
Soal Nomor 29
Pertanyaan
Sebuah muatan titik menghasilkan kuat medan listrik 800 N/C pada jarak tertentu. Jika besar muatan sumber menjadi 2 kali semula dan jaraknya tetap, kuat medan listrik yang baru adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 200 N/C
B. 400 N/C
C. 800 N/C
D. 1.200 N/C
E. 1.600 N/C
Jawaban Benar
E. 1.600 N/C
Pembahasan Lengkap
Dengan jarak tetap, kuat medan listrik berbanding lurus dengan besar muatan:
E = k × Q ÷ r²
Jika muatan menjadi 2 kali semula:
Ebaru = 2 × 800
Ebaru = 1.600 N/C
Jadi, kuat medan listrik yang baru adalah 1.600 N/C.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis perubahan kuat medan listrik akibat perubahan muatan sumber.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perubahan medan listrik ketika besar muatan berubah.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sedang.
Estimasi Waktu Pengerjaan
2 menit.
Soal Nomor 30
Pertanyaan
Sebuah muatan titik sebesar 1 × 10⁻⁶ C berada di udara. Titik P berjarak 3 m dari muatan tersebut dan titik Q berjarak 6 m dari muatan yang sama. Perbandingan kuat medan listrik di titik P dan Q adalah ….
Pilihan Jawaban
A. 1 : 2
B. 1 : 3
C. 2 : 1
D. 3 : 1
E. 4 : 1
Jawaban Benar
E. 4 : 1
Pembahasan Lengkap
Kuat medan listrik berbanding terbalik dengan kuadrat jarak:
E = k × Q ÷ r²
Untuk titik P:
EP = kQ ÷ 3² = kQ ÷ 9
Untuk titik Q:
EQ = kQ ÷ 6² = kQ ÷ 36
Perbandingan:
EP : EQ = (kQ ÷ 9) : (kQ ÷ 36)
EP : EQ = 36 : 9
EP : EQ = 4 : 1
Jadi, perbandingan kuat medan listrik di titik P dan Q adalah 4 : 1.
Kompetensi yang Diukur
Menganalisis perbandingan kuat medan listrik pada dua jarak berbeda.
Indikator Pembelajaran
Peserta didik mampu menentukan perbandingan medan listrik berdasarkan perubahan jarak dari muatan sumber.
Level Kognitif
C4 – Menganalisis.
Tingkat Kesulitan
Sulit.
Estimasi Waktu Pengerjaan
3 menit.
Kesimpulan
Kuat medan listrik merupakan besaran yang menunjukkan gaya listrik per satuan muatan uji. Kuat medan listrik dapat dihitung dengan rumus:
E = F ÷ q
Untuk medan listrik yang dihasilkan oleh muatan titik:
E = k × Q ÷ r²
Dari rumus tersebut dapat dipahami bahwa kuat medan listrik berbanding lurus dengan besar muatan sumber dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Artinya, semakin besar muatan sumber, semakin besar medan listriknya. Sebaliknya, semakin jauh jarak dari muatan, semakin kecil kuat medan listrik.
Arah medan listrik dari muatan positif adalah menjauhi muatan, sedangkan dari muatan negatif adalah menuju muatan. Ketika terdapat beberapa medan listrik, resultannya harus ditentukan dengan memperhatikan besar dan arah masing-masing medan.
Dengan memahami rumus dan hubungan antarbesaran tersebut, peserta didik dapat menyelesaikan berbagai contoh soal kuat medan listrik dengan lebih teliti.
