Arsip Kategori: Ilmu Fisika Materi Dan Soal

Hukum Stokes, Contoh Soal dan Pembahasan

Gaya gesek antara permukaan benda padat yang bergerak dalam fluida akan sebanding dengan kecepatan relatif gerak benda tersebut terhadap fluidanya. Hambatan gerak benda di dalam fluida ditimbulkan akibat adanya gaya gesek antara bagian fluida yang melekat ke permukaan benda dengan bagian fluida di sebelahnya.

Hukum Stokes menjelaskan bahwa apabila sebuah benda atau partikel mengendap atau melaju dalam suatu fluida, maka benda akan mendapat perlawanan berupa gaya hambat. Besar gaya hambat yang dialami partikel banda berbentuk bola ini merupakan gaya gesek.

Kecepatan Terminal Pengendapan Partikel Dalam Fluida

Kecepatan Terminal Pengendapan Partikel Dalam Fluida

Gaya gesek sebanding dengan nilai koefisien viskositas fluidanya yaitu (η). Sehingga menurut Stokes, gaya gesek dapat direpresentasikan melalui persamaan berikut:

Fs = 6 π r η v

Keterangan:

Keterangan:

Fs = gaya gesek (N)

r = jari-jari benda (m)

v = kecepatan jatuh dalam fluida (m/s)

η = koefisien viskositas (kg/ms)

Kecepatan Terminal Pengendapan Partikel Dalam Fluida

Kecepatan terminal adalah kecepatan benda berbentuk bola bergerak mengendap dalam fluida kental dengan kecepatan konstan. Kecepatan terminal dirumuskan sebagai berikut:

Kecepatan Terminal Pengendapan Partikel Dalam Fluida

v = kecepatan terminal (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

ρb = massa jenis benda (kg/m3)

ρf  = massa jenis fluida (kg/m3)

Contoh Soal dan Pembahasan Hukum Stokes

Sebuah bola dari logam dijatuhkan ke dalam suatu zat cair kental. Sesuai dengan hukum Stokes maka bola akan mendapat gaya gesek ke atas yang besarnya dirumuskan sebagai berikut:

Fs = 6 π r η v

Dimensi koefisien kekentalan η adalah . . . .

(a)..ML-1 T2    (b)..ML-1T   (c)..ML-1T-1   (d)..ML2 T-1   (e)..ML2 T-2

Daftar Pustaka:

Fungsi Manfaat Zat Radioaktif, Pembahasan Contoh Soal

Radioaktivitas adalah peristiwa pecahnya inti atom secara spontan sambil memancarkan sinar – sinar radioaktif berupa sinar alpha, sinar beta, dan sinar gama. Radioaktivitas terjadi pada inti-inti yang tidak stabil (misalnya inti uranium) menjadi inti-inti yang lebih stabil. Inti yang memancarkan sinar radiokatif disebut inti induk, sedangkan inti baru yang terbentuk disebut inti anak.

Simbol Inti Atom

Penulisan inti atom adalah sebagai berikut:

ZXA

Keterangan

X = symbol inti

Z = nomor atom = jumlah proton dalam inti

A = nomor massa = jumlah proton + jumlah neutron dalam inti.

Kemudian, para ahli memutuskan bahwa unsure yang memancarkan radiasi dari dirinya sendiri disebut unsur radioaktif. Adapun sinar atau partikel yang dipancarkan oleh unsur radioaktif disebut sinar radioaktif.

Sinar-Sinar Radioaktif

Unsur radioaktif yang sudah ada di alam, seperti uranium, polonium, dan radium disebut radioaktif alam. Dari beberapa percobaan yang telah dilakukan lebih lanjut, diketahui bahwa unsur- unsur radioaktif alam pada umumnya terdiri atas unsure- unsur berat yang memiliki nomor atom lebih besar daripada 83. Hanya ada beberapa unsur radioaktif alam yang memiliki nomor atom lebih kecil daripada 83.

Manfaat Zat Radioaktif Bagi Kehidupan Manusia

Beberapa manfaat dari bahan radioaktif yang sering digunakan dalam kehidupan sehari – hari di antaranya adalah:

  • Tc-99 dan Tl-201 diaplikasikan untuk mendeteksi kerusakan organ tubuh seperti jantung.
  • I-131 dipakai untuk mendeteksi kerusakan pada kelenjar gondok
  • I-123 diaplikasikan untuk mendeteksi penyakit pada otak
  • Na-24 diaplikasikan untuk mendeteksi kelainan pada aliran darah, dan dapat juga digunakan untuk mempelajari atau mengamati kecepatan aliran sungai
  • Xe-133 dapat dipakai untuk mendeteksi penyakit organ paru – paru
  • P-32 dapat dipakai untuk mendeteksi penyakit mata, tumor, dan penyakit polycythemia rubavera. Pada bidang pertanian umumnya digunakan untuk membuat bibit unggul
  • Sr-85 biasa digunakan untuk mendeteksi berbagai penyakit pada tulang
  • Se-75 dapat aplikasikan untuk mendeteksi penyakit pada organ pancreas
  • Co-60 dapat digunakan untuk terapi pada penderita tumor dan kanker
  • Co-60 dan Cs-137 dapat dipakai untuk proses sterilisasi pada alat – alat medis.
  • Fe-59 dapat dimanfaatkan untuk mempelajari dan mengamati pembentukan sel darah merah
  • Cr-51 biasa digunakan untuk mempelajari kerusakan pada organ limpa
  • C-14 dapat digunakan untuk mendeteksi diabetes dan anemia. Selain itu digunakan juga untuk mempelajari mekanisme fotosintesis. Dapat juga digunakan untuk menentukan usia bahan organic seperti tumbuhan.
  • O-18 dapat digunakan untuk mempelajari proses esterifikasi

Contoh Soal Ujian dan Pembahasan Materi Zat Radioaktif

Jelaskan apa yang dimaksud dengan:

  1. radioaktivitas;
  2. sinar radioaktif.

Jawaban dan Pembahasan

Radioaktivitas adalah peristiwa pecahnya inti atom secara spontan sambil memancarkan sinar – sinar radioaktif berupa sinar alpha, sinar beta, dan sinar gama. Radioaktivitas terjadi pada inti-inti yang tidak stabil (misalnya inti uranium) menjadi inti-inti yang lebih stabil.

Sinar radioaktif adalah sinar atau partikel yang dipancarkan oleh unsur radioaktif.

Daftar Pustaka

Jenis Gelombang Elektromagnetik, Pengertian Dan Contohnya

Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang tidak memerlukan medium dalam perambatannya dan arah rambatannya tidak ditentukan oleh medan listrik maupun medan magnet. Gelombang ini  merupakan gelombang transversal yang dapat merambat di ruang hampa.

Gelombang elektromagnetik mengalami pemantulan (atau refleksi), mengalami pembiasan (atau refraksi), mengalami interferensi, dan mengalami lenturan (atau difraksi).

Jenis Gelombang Elektromagnetik,

Jenis gelombang elektromagnetik dibedakan berdasakan pada frekuensi dan panjang gelombangnya. Penyusunan perbedaan interval atau jarak dari panjang gelombang dan frekuensi secara berurutan disebut dengan spektrum gelombang elektromagnetik.

Spektrum gelombang elektromagnetik tampak memiliki warna yang berbeda-beda. Warna ini disebabkan perbedaan frekuensi gelombang. Berdasarkan frekuensi gelombang inilah dapat diketahui sifat/karakteristik gelombang. Rentang frekuensi tertinggi adalah sinar gamma dan  frekuensi terrendah adalah gelombang radio.

Gelombang Sinar Gamma

Sinar gamma merupakan gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi tertinggi dalam spektrum gelombang elektromagnetik, yaitu antara 1017Hz sampai 1025 Hz.

Panjang gelombangnya berkisar antara 10-9 sampai 10-15 meter. Sinar gamma berasal dari radioaktivitas nuklir atau atom-atom yang tidak stabil dalam waktu reaksi inti. Sinar gamma memiliki daya tembus yang sangat kuat, sehingga mampu menembus logam yang memiliki ketebalan beberapa sentimeter.

Sinar-X

Sinar-X mempunyai frekuensi antara 1016 sampai 1022 Hz dengan panjang gelombangnya antara 10–6 sampai 10–14 meter. Sinar –X ditemukan oleh Wilhelm Conrad Rontgen pada tahun 1895. Untuk menghormatinya sinar-X juga disebut sebagai sinar rontgen.

Sinar-X dihasilkan dari elektron-elektron yang terletak di bagian dalam kulit elektron atom atau dapat dihasilkan dari elektron dengan kecepatan tinggi yang menumbuk logam. Sinar-X banyak dimanfaatkan dalam bidang kedokteran seperti untuk memotret kedudukan tulang, dan bidang industri dimanfaatkan untuk menganalisis struktur kristal.

Sinar-X mempunyai daya tembus yang sangat kuat. Sinar ini mampu menembus zat padat seperti kayu, kertas, dan daging manusia.

Sinar Ultraviolet

Sinar ultraviolet merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi antara 1015 Hz sampai 1016 Hz. Dan memiliki Panjang gelombang antara 10-6 sampai 100-8 meter. Sinar ultraviolet dihasilkan dari atom dan molekul dalam nyala listrik.

Selain itu, Sinar ultraviolet dapat diperoleh dari reaksi sinar matahari. Sinar ultraviolet dari matahari dalam kadar tertentu dapat merangsang tubuh menghasilkan vitamin D . Secara khusus, sinar ultra violet juga dapat dimanfaatkan untuk membunuh kuman.

Lampu yang menghasilkan sinar seperti itu digunakan dalam perawatan medis. Sinar ultraviolet juga dimanfaatkan dalam bidang perbankan, yaitu untuk memeriksa tanda tangan nasabah di slip penarikan uang dengan tanda tangan dalam buku tabungan.

Cahaya atau Sinar Tampak

Cahaya biasa disebut dengan sinar tampak. Cahaya mempunyai frekuensi sekitar 1014 Hz dengan Panjang gelombangnya antara 400 nm sampai 800 nm. Mata manusia sangat pekaradiasi sinar tersebut, sehingga cahaya atau sinar tampak sangat membantu penglihatan manusia.

Panjang gelombang sinar tampak yang terpendek dalam spektrum bersesuaian dengan cahaya violet (ungu) dan yang terpanjang bersesuaian dengan cahaya merah. Semua warna pelangi terletak di antara kedua batas tersebut

Sinar Infra Merah

Sinar infra merah memiliki frekuensi antara 1010 Hz sampai 1013 Hz dengan Panjang gelombangnya antara 0,1 sampai 10-5 meter. Frekuensi gelombang ini dihasilkan oleh getaran-getaran electron pada suatu atom atau bahan yang dapat memancarkan gelombang elektromagnetik pada frekuensi khas.

Di bidang kedokteran, radiasi inframerah diaplikasikan sebagai terapi medis seperti penyembuhan penyakit encok dan terapi saraf. Pada bidang militer, dibuat teleskop inframerah yang digunakan melihat di tempat yang gelap atau berkabut.

Hal ini mungkin karena sinar infra merah tidak banyak dihamburkan oleh partikel udara. Selain itu, sinar infra merah dibidang militer dimanfaatkan satelit untuk memotret permukaan bumi meskipun terhalang oleh kabut atau awan.

Di bidang elektronika, infra merah dimanfaatkan pada remote kontrol peralatan elektronik seperti TV dan VCD. Unit kontrol berkomunikasi dengan peralatan elektronik melalui reaksi yang dihasilkan oleh dioda pancar cahaya (LED).

Radar atau Gelombang Mikro

Gelombang mikro merupakan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi sekitar 1010 Hz. Panjang gelombangnya kira-kira 3 mm. Gelombang mikro ini dimanfaatkan pada pesawat radar (radio detection and ranging).

Gelombang radar diaplikasikan untuk mendeteksi suatu objek, memandu pendaratan pesawat terbang, membantu pengamatan di kapal laut dan pesawat terbang pada malam hari atau cuaca kabut, serta untuk menentukan arah dan posisi yang tepat.

Misalnya, jika radar memancarkan gelombang mikro mengenai benda, maka gelombang mikro akan memantul kembali ke radar.

Gelombang Radio dan Televisi

Gelombang radio mempunyai frekuensi antara 104 Hz sampai 109 Hz. Gelombang televisi frekuensinya sedikit lebih tinggi dari gelombang radio. Gelombang ini diaplikasikan sebagai alat komunikasi, sebagai pembawa informasi dari satu tempat ke tempat lain.

Contoh Soal Ujian Pembahasan Gelombang Elektronik.

  1. Perubahan medan listrik menghasilkan medan magnet dan perubahan medan

magnet menghasilkan medan listrik, pernyataan ini dikemukakan oleh ….

A. James Clerk Maxwell

B. Hertz

C. Zeeman

D. Stark

E. Planck

2. Gelombang elektromagnetik terdiri atas … yang saling tegak lurus.

A. gelombang transversal dan medan magnet

B. gelombang medan magnet dan gelombang medan listrik

C. gelombang longitudinal dan transversal

D. gelombang transversal dan medan listrik

E. gelombang listrik dan longitudinal

Daftar Pustaka

Efek Compton, Pengertian Hamburan Sinar X

Efek Compton adalah peristiwa terhamburnya sinar X (foton) ketika menumbuk electron diam menjadi foton terhambur dan electron. perhatiakan Gambar untuk memperjelas.

Campton menyebutkan bahwa gelombang elektromagnetik termasuk di dalamnya adalah cahaya memiliki sifat kembar yaitu sebagai gelombang dan sebagai materi atau partikel.

Pada 1923, Compton melakukan percobaan dengan menjatuhkan sinar-X yang dikeluarkan dari bahan radioaktif pada lempengan tipis. Hasil pengamatannya menunjukkan bahwa setelah keluar dari lempengan, gelombang elektromagnetik mengalami hamburan.

Efek Compton, Pembahasan Contoh Soal Ujian

Efek Compton, Pembahasan Contoh Soal Ujian

Terbukti panjang gelombang bertambah panjang. Hal itu dirasa aneh, karena teori klasik yang ada pada saat itu tidak dapat menjelaskan peristiwa tersebut. Untuk menjelaskan masalah itu, Compton menganggap foton (gelombang elektromagnetik) sebagai materi.

Karena dianggap sebagai materi, foton mempunyai momentum sehingga tumbukan antara foton sebagai materi dan elektron dalam lempengan berlaku hukum kekekalan momentum.

Dengan persamaan kesetaraan energi-massa dari Einstein, diperoleh:

E = m . c2

E = mc . c = p . c

Mengingat energi foton Planck E = hf maka momentum foton dapat ditentukan:

p = h f / c atau p = h / l

dengan:

p = momentum foton (Ns)

h = tetapan Planck (Js)

f = frekuensi gelombang elektromagnetik (Hz)

c = laju cahaya (m/s)

l= panjang gelombang foton (m)

Compton berkesimpulan bahwa gelombang elektromagnetik (termasuk di dalamnya cahaya) mempunyai sifat kembar, yaitu sebagai gelombang dan sebagai materi atau partikel. Pada peristiwa interferensi, difraksi, dan polarisasi lebih tepat apabila cahaya dipandang sebagai gelombang, sedangkan pada peristiwa efek fotolistrik dan efek Compton lebih tepat apabila cahaya dipandang sebagai partikel.

Contoh Soal Ujian Materi Efek Compton

Lampu natrium 20 W memancarkan cahaya kuning dengan panjang gelombang 589 nm. Berapakah jumlah foton yang dipancarkan lampu itu setiap sekon?…

Daftar Pustaka:

Efek Fotolistrik, Hukum Emisi Fotolistrik

Efek Fotolistrik adalah pelepasan electron dari suatu permukaan logam ketika disinari oleh cahaya akibat penyerapan radiasi elektromagnetik berfrekuensi di atas ambangnya yang tergantung pada jenis permukaannya.

Cahaya merambat dalam bentuk paket-paket energy yang disebut dengan foton. Cahaya bersifat sebagai partikel dan sebagai gelombang karena cahaya juga melakukan peristiwa interferensi, difraksi, dan polarisasi. Selain itu, cahaya juga termasuk salah satu gelombang elektromagnetik.

Efek Fotolistrik, Pembahasan Contoh Soal Ujian Hukum Emisi Fotolistrik

Efek Fotolistrik, Pembahasan Contoh Soal Ujian Hukum Emisi Fotolistrik

Menurut Max Planck, cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang merupakan kuanta bergerak dengan kecepatan cahaya yang disebut foton dan memiliki dua sifat yaitu sebagai dan partikel.

Hukum Emisi Fotolistrik.

Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektron yang dikeluarkan (atau laju electron yang terpancarkan) berbanding lurus dengan intensitas cahaya yang digunakan.

Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi. Jika di bawah frekuensi minimumnya, maka fotoelektron tidak dapat dipancarkan.

Energy kinetika yang dipancarkan fotoelektron tidak tergantung pada intensitas cahaya, namun tergantung pada frekuensi cahaya.

Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang daripada 10-9 detik.

Rumus Efek Fotolistrik.

Secara matematis, efek fotolistrik dapat direprentasikan dengan sebuah persamaan seperti berikut:

Ek = E – W

Ek = hf – hf0

Keterangan:

Ek = Energy kinetic electron (J)

E  = Energy foton (J)

W = Energi ambang elektron atau fungsi kerja (J)

h = Konstanta Planck = 6,63 x 10-34 Js

f = Frekuensi foton (Hz)

f0 = Frekuensi ambang (Hz)

energy biasanya dinyatakan dalam satuan electron volt (eV) dengan ketentuan 1 eV sama dengan 1,6 x 10-19 J.

Energi foton digunakan untuk melepaskan electron dari permukaan logam, dan sisa energinya digunakan untuk bergerak atau sebagai energi kinetic dari electron yang lepas.

Contoh Soal Ujian dan Pembahasan Materi Efek Fotolistrik.

Perhatikan pernyataan berikut:

  • Electron yang terpancar pada peristiwa efek fotolistrik disebut electron foton
  • Laju electron yang terpencar tidak bergantung pada intensitas cahaya yang mengenai permukaan logam
  • Energy kinetic electron yang terpencar tergantung pada energy gelombang cahaya yang mengenai permukaan logam
  • Untuk mengeluarkan electron dari permukaan logam tidak bergantung pada frekuensi ambang, f0.

Pernyataan yang benar tentang efek fotolistrik adalah:

A..(1) dan (2)    B..(1) dan (3)    C..(2) dan (3)    D..(2) dan (4)    E..(3) dan (4)

Jawaban: B

Pembahasan:

Electron yang terpencar pada peristiwa efek fotolistrik disebut electron foton atau fotoelektron. Jadi Pernyataan (1) adalah benar.

Intensitas cahaya tidak bergantung pada keluar atau tidaknya electron dari logam, namun tergantung pada laju atau jumlah electron yang keluar dari logam. Jadi Pernyataan (2) salah

Energy electron yang terpencar dari permukaan logam bergantung pada energy foton yang mengenai logam, Ek = E – W. Jadi Pernyataan (3) Benar

Electron akan keluar dari logam jika frekuensi foton yang datang lebih besar dari frekuensi ambang logam, Ek = hf – hf0. Jadi Pernyataan (4) Salah

Daftar Pustaka

Induksi Medan Magnet, Pengertian Contoh Soal

Medan magnet adalah ruang di sekitar magnet tempat magnet lain atau benda lain yang dapat dipengaruhi magnet mengalami gaya magnet. Medan magnet yang disebabkan oleh adanya arus listrik disebut dengan medan magnet induksi.

Medan magnet dapat direpresentasikan dengan mengunakan garis – garis magnet, seperti diperlihatkan dalam gambar berikut.

Induksi Medan Magnet, Pembahasan Contoh Soal Ujian

Induksi Medan Magnet, Pembahasan Contoh Soal Ujian

Garis-garis gaya magnet selalu keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet. Sementara, di bagian batang magnet, garis-garis gaya magnet memiliki arah dari kutub selatan magnet ke kutub utara magnet. Garisgaris tersebut tidak pernah saling berpotongan. Kerapatan garis-garis gaya magnet menunjukkan kekuatan medan magnet.

Jika dua kutub yang tidak sejenis saling berhadapan akan diperoleh garis-garis gaya magnet yang saling berhubungan. Jika dua kutub yang sejenis dan saling berhadapan akan diperoleh garis-garis gaya magnet yang menekan dan saling menjauhi.

Kutub- kutub yang tidak sejenis (yaitu utara-selatan) apabila didekatkan akan saling tarik-menarik, sedangkan kutub – kutub yang sejenis (utara- utara atau selatan- selatan) apabila didekatkan akan saling tolak- menolak.

B = m0 i / 2p a    

Keterangan:

B   = induksi magnetik di titik yang diamati (tesla)

m0 =  4p ×107 WbA-1 m-1

i   = kuat arus listrik (A)

a    = jarak titik dari kawat (m)

Satuan medan magnet dalam SI adalah tesla, T. Medan magnet dapat juga direpresentasikan dalam satuan newton per amper- meter (N/Am) atau weber per meterpersegi (Wb/m2).

Hubungan antar satuan tersebut adalah 1 T = 1N atau Am = 1 Wb/m2. Satuan lain yang menyatakan medan magnet namun bulan satuan SI adalah Gauss (G). Hubungan Gauss dan Tesla adalah 1 G = 10-4 T.

Pembahasan Contoh Soal Ujian Materi Medan Magnet dan Induksi Magnet

Jika Sebuah Kawat dialiri arus sebesar 2 amper, tentukan besar medan magnet pada titik yang berjarak 5 cm dari kawat tersebut. Dan tentukan berapa besar medan magnet pada titik yang berjarak 10 cm dari kawat.

Jawaban dan Pembahasan.

Diketahui:

i = 2 amper

besar medan magnet pda jarak a = 5 cm = 5 x 10-2 adalah:

B = m0 i / 2p a    

B = (4p ×107 WbA-1m-1 x 2 A) / (2p ×5 x102 m)

B = 8 x 10-6T

Besar medan magnet pada jarak a  = 10 cm dari kawat adalah;

B = m0 i / 2p a    

Jarak 10 cm sama dengan 2 kali dari a = 5cm. Sementara nilai medan magnet berbanding terbalik dengan jarak. Jadi Nilai B setengah kalinya.

B = m0 i / [2p a (10cm/5cm)]

B = 8 x 10-6T / 2

B = 4 x 10-6T

Daftar Pustaka

Hukum Gauss Medan Listrik,

Hukum Gauss menyatakan bahwa Jumlah garis gaya yang keluar dari suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup tersebut. Secara matematis penyataan ini dapat ditulis sebagai berikut:

F permukaan tertutup = q /e0

F = fluks listrik, Nm2/C atau weber

q = muatan listrik, C

e0 = permitivitas ruang hampa,

Fluks Listrik.

Fluks Listrik merupakan hasil kali antara kuat medan listrik E dengan luas bidang A yang tegak lurus dengan medan listrik tersebut dinamakan fluks listrik Φ. Secara matematis persamaannya dapat ditulis sebagai berikut.

Φ = E × A

E = kuat medan listrik (N/C)

A = luas bidang yang ditembus medan listrik (m2)

Φ = fluks listrik (NC-1 m2 atau weber (Wb))

1 weber = 1 N C-1 m2

Garis – Garis Gaya Medan Listrik.

Medan listrik dapat direpresentasikan dengan menggunakan garis- garis khayal yang arahnya menjauhi (atau keluar dari) muatan positif dan mendekati (atau masuk ke) muatan negatif. Kerapatan garis- garis gaya listrik menunjukkan besarnya kuat medan listrik.

Garis- garis gaya medan listrik menembus tegak lurus suatu bidang segiempat seluas A. Jumlah garis- garis gaya medan listrik per satuan luas sebanding dengan kuat medan listrik, sehingga jumlah garis medan yang menembus bidang seluas A sebanding dengan EA.

Hukum Gauss Dan Fluks Listrik, Pembahasan Contoh Soal Ujian

Hukum Gauss Dan Fluks Listrik, Pembahasan Contoh Soal Ujian

Contoh Soal Ujian Materi Hukum Gauss dan Fluks Listrik.

Hitung jumlah garis medan yang menembus suatu bidang persegi panjang dengan panjang  30 cm dan lebarnya 20 cm. Jika kuat medan listrik adalah homogen dengan nilainya sebesar 200 N/C dan arahnya tegak lurus terhadap bidang.

Jawaban dan Pembahasan:

Untuk menentukan jumlah garis gaya medan listrik yang menembus bidang dapat menggunakan persamaan berukut:

Φ = E x A

Diketahui:

E = 200 N/C

A = 0,3 x 0,2 m2 = 0,06m2

Sehingga fluks listriknya adalah:

Φ = 200 N/C x 0,06 m2

Φ =  12 N/Cm2 (weber)

Daftar Pustaka:

Hukum Coulomb, Pengertian Pembahasan Contoh Soal Ujian

Pengertian

Hukum Coulomb menyatakan bahwa Gaya tarik – menarik atau tolak – menolak antara dua muatan listrik berbanding lurus dengan muatan- muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut.

Secara matematis hukum Coulomb dapat dinyatakan dengan persamaan seperti  berikut.

F = k (q1 x q2)/r2

F = gaya Coulomb, N

q = muatan listrik, Coulomb, C

r = jarak antara kedua muatan, m

k = konstanta kesebandingan, Nm2/C2

Konstanta k merupakan permitivitas listrik ruang hampa yang biasa dinotasikan dengan e0 dan dinyatakan dengan persamaan berikut:

k = 1/(4pe0)

jika nilai e0 = 8,85 x 10-12 C2/Nm2, dengan demikian k adalah

k = 9 x109 Nm2/C2

Gaya Coulomb

Gaya Coulomb adalah gaya elektrostatik yang merupakan gaya tolak atau tarik yang ditimbulkan oleh dua muatan listrik pada jarak tertentu.

Gaya Coulomb mirip dengan gaya gravitasi dimana keduanya merupakan  gaya yang nilainya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Gaya Coulomb dan gaya gravitasi ini merupakan gaya yang bersifat alamiah. Gaya alamiah lainnya di antaranya adalah gaya gravitasi, gaya elektromagnetik, gaya lemah, dan gaya kuat.

Gaya Gravitasi.

Gaya gravitasi merupakan gaya yang bekerja pada semua partikel dan menjaga planet- planet selalu tetap pada orbitnya selama mengitari matahari.

Gaya Elektromagnetik.

Gaya elektromagnetik adalah gaya yang bekerja di antara partikel bermuatan dan merupakan gaya yang mengikat atom- atom dan molekul- molekul.

Gaya Lemah (Weak Force).

Gaya lemah (weak force) merupakan gaya yang terjadi dalam peristiwa peluruhan radioaktif.

Gaya Kuat (Strong Force).

Gaya kuat (strong force) merupakan gaya yang berperan dalam menjaga neutron- neutron dan proton- proton bersama- sama dalam sebuah inti atom.

Ketentuan dari hukum Coulomb.

Jika gaya Coulomb F bernilai positif, maka kedua muatan akan saling tolak menolak. Sebaliknya, jika nilai gaya Coulomb F adalah negative, maka kedua muatan akan saling tarik menarik.

Contoh Soal Ujian Hukum Coulomb.

Dua buah muatan listrik masing – masing 20 mC dan -20 mC terpisah pada jarak 30 cm, tentukan besar dan arah gaya pada muatan di setiap muatannya.

Jawab.

q1 = 20 mC = 20 x 10-6 C

q2 = -20 mC = -20 x 10-6C

r = 30 cm = 0,3m

besar gaya F pada setiap muatan adalah:

F = (9 x 109 Nm2/C2) (20 x 10-6 C x – 20 x 10-6 C) / (0,3m) = -40N

Karena kedua muatan saling berlawanan yaitu q1 positif dan q2 negatif maka gaya Coulomb bertanda negative. Ini artinya gaya yang timbul adalah Tarik menarik. Arah gaya pada muatan q1 menuju ke q2, sedangkan arah gaya  q2 menuju ke q1.

Daftar Pustaka

Kuat Medan Listrik, Pengertian Pembahasan Contoh Soal Ujian.

Pengertian Medan Listrik

Gaya yang timbul di antara dua buah partikel bermuatan yang dipisahkan pada suatu jarak tertentu tanpa kontak antara keduanya disebut action at adistance.

Medan adalah ruang di sekitar benda yang setiap titik dalam ruang tersebut akan terpengaruh oleh gaya yang ditimbulkan benda. Jika partikel menghasilkan gaya listrik, maka medan yang timbul di sekitar partikel itu disebut medan listrik.

Dengan demikian dapat dikatakan bahwa medan listrik adalah daerah di sekitar muatan listrik yang masing – masing dipengaruhi oleh gaya listrik.

Medan listrik merupakan besaran vektor yang arahnya didefinisikan sebagai arah gaya yang dialami oleh suatu benda bermuatan positif.

Medan listrik direpresentasikan dengan garis- garis khayal yang menjauhi (atau keluar) muatan positif dan mendekati (atau masuk) muatan negatif. Kerapatan garis- garis gaya lsitrik menunjukkan besarnya kuat medan listrik.

Gaya Coulomb

Di sekitar muatan sumber q terdapat medan listrik sehingga muatan q yang diletakkan dalam pengaruh medan listrik ini mendapat gaya Coulomb. Muatan lain q2 yang diletakkan dalam pengaruh medan listrik ini juga mendapat gaya Coulomb.

Gaya Coulomb yang dialami oleh partikel bermuatan bergantung pada muatan partikel dan muatan sumber q. Untuk mengetahui efek medan listrik dari muatan sumber q, maka diletakkan suatu muatan uji dalam ruang di seitar medan listrik tersebut.

Cara Menghitung Kuat Medan Listrik.

Kuat medan listri E didefinisikan sebagai hasil bagi gaya Coulomb yang bekerja pada muatan uji dengan besar muatan uji tersebut yaitu q0. Jadi kuat medan listrik menyatakan besarnya muatan listrik. Secara matematis kuat medan listrik dapat ditulis sebagai berikut.

E = F/q0

E = kuat medan listrik, N/C

F = gaya yang dialami muatan uji, N

q0 = besar muatan uji, C

Gambar a. Muatan uji positif disimpan pada jarak r dari muatan sumber positif. Muatan uji mendapat gaya tolak dari muatan sumber. Arah gaya pada muatan uji menjauhi muatan sumber. Dan Arah medan listriknya menjauhi muatan sumber.

Cara Menghiting Contoh Soal Dan Pembahasan Ujian Materi Kuat Medan Listrik

Cara Menghiting Contoh Soal Dan Pembahasan Ujian Materi Kuat Medan Listrik

Gambar b. Muatan sumber negative. Arah gaya pada muatan uji menuju muatan sumber, terjadi Tarik menarik, sehingga arah medan listriknya menuju muatan negative. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa arah medan listrik di sekitar muatan sumber positif selalu menjauhi muatan sumbernya dan sebaliknya, arah medan listrik di sekitar muatan sumber negative selalu menuju ke muatan tersebut.

Contoh Soal Dan Pembahasan Ujian Materi Kuat Medan Listrik

Titik P berjarak 30 cm dari sebuah muatan yang besarnya q = 25mC.

Hitung besar dan tentukan arah medan listrik di titik P

Jawab dan Pembahasan.

Diketahui:

r = 0,3m

q = 25mC = 2,5 x 10-5 C

kuat medan listrik di titik P adalah:

E = k q/(r2)

E = (9 x 109Nm2/C2) x( 2,5 x 10-5C) / (0,3m)2 = 2,5 x 106 N/C

Dan Arah medan listriknya menjauh muatan q.

Contoh Soal Dan Pembahasan Ujian Materi Kuat Medan Listrik

Hitung kuat medan listrik pada jarak 1 cm dari sebuah muatan positif 10-6 coulomb dan tentukan arah medan listriknya…

Jawaban dan Pembahasan:

Diketahui:

Muatan sumber q = 10-6 C

Jarak titik A ke muatan sumber r = 1 cm = 10-2 m

Tetapan k = 9×109 Nm2C-2

Besar kuat medan listrik dapat dihitung dengan persamaan berikut:

E = k q/(r2)

E = (9 x109) (10-6)/ (10-2)2

E = 9 x 107 N/C

Arah kuat medan listrik E adalah menjauhi muatan sumber q.

Daftar Pustaka: