Artikel ini membahas hukum coulomb disertai beberapa contoh soal dan pembahasan yang lengkap untuk memudahkan dalam belajar fisika.

SOAL HUKUM COULOMB NO 1

Dua buah muatan listrik masing-masing besarnya Q₁ dan Q₂. Jika jarak kedua muatan r dan k adalah tetapan kelistrikan yang besarnya 9 x 10⁹ N.m²C^-2, maka besarnya gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara Q₁ dan Q₂ adalah ….
A. berbanding lurus dengan r, Q₁, dan Q₂
B. berbanding lurus dengan r dan berbanding terbalik dengan Q₁
C. berbanding lurus dengan Q₁ dan berbanding terbalik dengan r
D. berbanding lurus dengan Q₁ dan berbanding terbalik dengan r₂
E. berbanding terablik dengan r dan berbanding terbalik dengan Q₁

Pembahasan Soal Hukum Coulomb No 1 :

Menurut persamaan hukum Coulomb :

$F=k\frac{Q_1Q_2}{r^2}$

Sehingga gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara Q₁ dan Q₂ adalah berbanding lurus dengan Q1 dan berbanding terbalik dengan r₂.

Jawaban soal gaya Coulomb no 1 : D

SOAL HUKUM COULOMB NO 2

Sebuah segitiga sama sisi dengan panjang sisi 30 cm terletak di udara. Pada titik-titik sudut A, B, dan C berturut-turut terdapat muatan listrik sebesar 2 x 10^-6C, 2 x 10^-6C, dan 2 x 10^-4C, maka besarnya gaya Coulomb di titik C adalah ….
A. 40 N
B. 40$\sqrt{2}$ N
C. 40$\sqrt{3}$ N
D. 80 N
E. 120 N

Pembahasan Soal Hukum Coulomb No 2 :

Perhatikan gambar berikut :

Besar F_CA :

$$
\begin{align*}
F_{CA} &= k\frac{q_Cq_A}{r_{CA}^2} \\
&= 9\cdot 10^{9}\frac{2\cdot 10^{-4} \times 2\cdot 10^{-6}}{(30\cdot 10^{-2})^2} \\
&= \frac{9\cdot 2 \cdot 2 \cdot 10^{-1}}{30\cdot 30\cdot 10^{-4}} \\
&= \frac{4\cdot 10^{-1}}{1\cdot 10^{-2}} \\
&= 40 \quad \textrm{N}
\end{align*}
$$

Besar F_CB :

$$
\begin{align*}
F_{CB} &= k\frac{q_Cq_B}{r_{CB}^2} \\
&= 9\cdot 10^{9}\frac{2\cdot 10^{-4} \times 2\cdot 10^{-6}}{(30\cdot 10^{-2})^2} \\
&= \frac{9\cdot 2 \cdot 2 \cdot 10^{-1}}{30\cdot 30\cdot 10^{-4}} \\
&= \frac{4\cdot 10^{-1}}{1\cdot 10^{-2}} \\
&= 40 \quad \textrm{N}
\end{align*}
$$

Gaya Coulomb total di titik C :

$$
\begin{align*}
F_{tot} &= \sqrt{F_{CA}^2+F_{CB}^2+2F_{CA}F_{CB}\cos \theta} \\
&= \sqrt{40^2+40^2+2\cdot 40\cdot 40 \cos 60} \\
&= \sqrt{40^2+40^2+2\cdot 40\cdot 40 \cdot \frac{1}{2}} \\
&= \sqrt{3\cdot 40^2} \\
&= 40\sqrt{3} \quad \textrm{N}
\end{align*}
$$

Jawaban soal gaya Coulomb no 2 : C

Baca Juga : CONTOH SOAL DAN PEMBAHASAN FLUIDA DINAMIS

SOAL HUKUM COULOMB NO 3

Sebuah benda bermassa 20 g dan bermuatan q = 0,5 μC, digantungkan pada seutas tali ringan yang massanya dapat diabaikan. Tepat di sebelah kanan benda pada jarak pada jarak 15 cm diletakkan muatan q₁ = – 1 μC yang menyebabkan posisi benda menjadi seperti pada gambar berikut ini.

Jika diketahui $\frac{1}{4\pi \varepsilon_o}$= 9 x 10⁹ Nm/C² dan g = 10 m/s², maka tegangan pada tali mendekati harga ….. ( UMPTN 1995 Rayon A)

A. 0,20 N
B. 0,24 N
C. 0,28 N
D. 0,30 N
E. 0,40 N

Pembahasan Soal Hukum Coulomb No 3 :

Gaya Coulomb yang dialami muatan q tersebut :

$$
\begin{align*}
F &= k\frac{qq_1}{r^2} \\
&= 9\cdot 10^9\frac{0,5\cdot 10^{-6}\cdot 1\cdot 10^{-6}}{(15\cdot 10^-2)^2} \\
&= 0,2 \quad \textrm{N}
\end{align*}
$$

Berdasarkan diagram gaya :
T_x = F = 0,2 N

Berar benda :
w = mg = 0,02 x 10 = 0,2 N

Besar berat benda sama dengan Ty :
T_y = w = 0,2 N
Maka besar tegangan talinya :

$$
\begin{align*}
T &= \sqrt{T_x^2 + T_y^2} \\
&= \sqrt{0,2^2 + 0,2^2} \\
&= 0,2\sqrt{2} \\
&= 0,28\quad \textrm{N}
\end{align*}
$$

Jawaban soal gaya Coulomb no 3 : C

SOAL GAYA COULOMB NO 4

Dua partikel bermuatan 3 nC dan 12 nC. Supaya gaya tolak kedua partikel besarnya 0,081 N, maka partikel tersebut harus terpisah sejauh ….
A. 0,2 mm
B. 0,4 mm
C. 0,8 mm
D. 2 mm
E. 4 mm

Pembahasan Soal Gaya Coulomb No 4 :

$$
\begin{align*}
F &= k\frac{q_1q_2}{r^2} \\
0,081&= 9\cdot 10^9 \cdot \frac{3\cdot 10^{-9}\cdot 12\cdot 10^{-9}}{r^2} \\
0,081 &= \frac{324\cdot 10^{-9}}{r^2} \\
r^2 &= 4\cdot 10^{-6} \\
r &= 2\cdot 10^{-3} \quad \textrm{m} \\
&= 2 \quad \textrm{mm}
\end{align*}
$$

Jawaban soal gaya Coulomb no 4 : D

SOAL GAYA COULOMB NO 5

Dua muatan titik yang sejenis dan sama besar Q_A = Q_B = 10^-8 C berada pada jarak 10 cm satu dari yang lain. Jika $\frac{1}{4\pi \varepsilon _o}$ = 9 x 10⁹ Nm/C², maka gaya tolak yang dialami kedua muatan itu adalah ….
A. 9 x 10^-4 N
B. 9 x 10^-9 N
C. 9 x 10^-5 N
D. 9 x 10³ N
E. 9 x 10⁷ N

Pembahasan Soal Gaya Coulomb No 5 :

$$
\begin{align*}
F &= k\frac{q_1q_2}{r^2} \\
&= 9\cdot 10^9 \cdot \frac{1\cdot 10^{-8}\cdot 1\cdot 10^{-8}}{(10\cdot 10^{-2})^2} \\
&= 9\times 10^{-5} \quad \textrm{N}
\end{align*}
$$

Jawaban soal gaya Coulomb no 5 : C

Baca Juga : SOAL DAN PEMBAHASAN VEKTOR FISIKA

SOAL GAYA COULOMB NO 6

Perhatikan gambar di bawah ini!

Resultan gaya F yang bekerja pada muatan q pada gambar adalah …. ( UMPTN 1989 )

A. $F =\frac{1}{4\pi\varepsilon_o} \frac{q(Q\lambda)}{r^3}$
B. $F =\frac{1}{4\pi\varepsilon_o} \frac{q(Q\lambda^2)}{r^4}$
C. $F =\frac{1}{4\pi\varepsilon_o} \frac{qQ}{r^2}$
D. $F =\frac{1}{4\pi\varepsilon_o} \frac{qQ}{r^3}$
E. $F =\frac{1}{4\pi\varepsilon_o} \frac{qQ}{\lambda^2}$

Pembahasan Soal Gaya Coulomb No 6 :

Perhatikan diagram gaya berikut ini:

Besar F₁ :

$F_1 = k\frac{qQ}{r^2}$

Komponen sumbu x :

$F_{1x} = -F_{1} \cos \theta = -k\frac{qQ}{r^2} \frac{\frac{1}{2}\lambda}{r} = -k\frac{qQ\lambda}{2r^3}$

Komponen sumbu y :

$F_{1y} = F_{1} \sin \theta = k\frac{qQ}{r^2} \sin \theta$

Besar F₂ :

$F_2 = k\frac{qQ}{r^2}$

Komponen sumbu x :

$F_{2x} = -F_{2} \cos \theta = -k\frac{qQ}{r^2} \frac{\frac{1}{2}\lambda}{r} = -k\frac{qQ\lambda}{r^3}$

Komponen sumbu y :

$F_{2y} = -F_{2} \sin \theta = -k\frac{qQ}{r^2} \sin \theta$
$\Sigma F_x = F_{1x} + F_{2x} = -k\frac{qQ\lambda}{2r^3} – k\frac{qQ\lambda}{2r^3} = -k\frac{qQ\lambda}{r^3}$
$\Sigma F_y = F_{1y} + F_{2y} = k\frac{qQ\lambda}{r^2}\sin\theta – k\frac{qQ\lambda}{r^2}\sin\theta = 0$

Resultan gaya di q :

$$
\begin{align*}
R &= \sqrt{(\Sigma F_x )^2+(\Sigma F_y )^2} \\
&= \sqrt{\left( -k\frac{qQ\lambda}{r^3} \right)^2+0^2} \\
&= k\frac{qQ\lambda}{r^3}
\end{align*}
$$

Jawaban soal gaya Coulomb no 6 : A

SOAL GAYA COULOMB NO 7

Perhatikan gambar berikut.

Agar pada muatan -2 C gaya elektrostatik bernilai nol, nilai x adalah ….
A. 3 cm
B. 4 cm
C. 5 cm
D. 6 cm
E. 7 cm

Pembahasan Soal Gaya Coulomb No 7 :

$$
\begin{align*}
F_{21} &= F_{23} \\
k\frac{q_2q_1}{r_{21}^2} &= k\frac{q_2q_3}{r_{23}^2} \\
\frac{q_1}{r_{21}^2} &= \frac{q_3}{r_{23}^2} \\
\frac{4}{x^2} &= \frac{16}{(18-x)^2} \\
\frac{2}{x} &= \frac{4}{(18-x)} \\
4x &= 36 – 2x \\
6x &= 36 \\
x &= 6 \quad \textrm{m}
\end{align*}
$$

Jawaban soal gaya Coulomb no 7 : D

CONTOH SOAL GAYA COULOMB NO 8

Dua benda bermuatan +q₁ dan +q₂ berjarak r. Grafik yang menyatakan hubungan gaya interaksi kedua muatan (F) dengan jarak (r) adalah ….

Pembahasan Soal Gaya Coulomb No 8 :

Karena :

$F \sim \frac{1}{r^2}$

Maka grafik yang benar adalah B

Jawaban soal gaya Coulomb no 8 : B

SOAL HUKUM COULOMB NO 9

Sebuah partikel bermuatan Q₂ = +5 μC diletakkan di tengah-tengah antara partikel-partikel bermuatan Q₁ = -9 μC dan Q₃ = -4 μC yang berjarak 50 cm seperti gambar berikut.

Gaya yang dialami oleh Q₃ adalah ….
A. 6,2 N mendekati Q₁
B. 6,2 N mendekati Q₂
C. 3,6 N mendekati Q₁
D. 3,6 N mendekati Q₂
E. 4,5 N mendekati Q₁

Pembahasan Soal Hukum Coulomb No 9 :

$$
\begin{align*}
F_{31} &= k\frac{q_3q_1}{r_{31}^2} \\
&= 9\cdot 10^9 \cdot \frac{5\cdot 10^{-6}\times 9 \cdot 10^{-6}}{0,5^2} \\
&= 1,62 \quad \textrm{N ke kiri}
\end{align*}
$$

$$
\begin{align*}
F_{32} &= k\frac{q_3q_2}{r_{32}^2} \\
&= 9\cdot 10^9 \cdot \frac{5\cdot 10^{-6}\times 4 \cdot 10^{-6}}{0,25^2} \\
&= 2,88 \quad \textrm{N ke kiri}
\end{align*}
$$

$$
\begin{align*}
F_{tot} &= F_{31} + F_{32} \\
&= 1,62 + 2,88 \\
&= 4,5 \quad \textrm{N ke kiri mendekati Q}_1
\end{align*}
$$

Jawaban soal hukum Coulomb no 9 : E

SOAL GAYA COULOMB NO 10

Tiga muatan yang sama terletak pada sudut-sudut sebuah segitiga sama sisi. Apabila gaya antara dua muatan itu F, besarnya gaya pada setiap muatan adalah ….
A. Nol
B. F$\sqrt{2}$
C. F$\sqrt{3}$
D. 2F
E. 3F

Pembahasan Soal Gaya Coulomb No 10 :

$$
\begin{align*}
R &= \sqrt{F_1^2+F_2^2 + 2F_1F_2\cos \theta} \\
&= \sqrt{F^2+F^2 + 2F\cdot F\cos 60} \\
&= \sqrt{2F^2 + 2F^2\cdot \frac{1}{2}} \\
&= \sqrt{2F^2 + F^2} \\
&= \sqrt{3F^2} \\
&= F\sqrt{3}
\end{align*}
$$