Soal dan Jawaban Fisika Listrik dan Magnet

Soal dan Jawaban
Mata Kuliah Fisika Listrik dan Magnet
STIKOM Artha Buana Kupang

Kepala mau pecah

Weh........sodara-sodara pembaca ysh, kali ini akan saya posting soal dan jawaban dari Ujian Akhir
Semester di STIKOM Artha Buana.  Biasanya ini saya posting 30 menit sebelum ujian selesai dan saya ngga ngomong-ngomong.
Langsung aja cekidot........

1.       1. Luas plat sebuah kapasitor plat sejajar adalah 8 cm²,  satu sama lain dipisahkan oleh kertas setebal 2 mm. jika tetapan di elektrik kertas 3,7 dan kekuatan dielektriknya 1,6.10⁷ V/m

Tugas saudara adalah :

a.       Tentukan kapasitasnya !

b.      Hitung muatan maksimum yang dapat disimpan dalam kapasitor !

c.       Hitung energi maksimum yang dapat disimpan dalam kapasitor !

Jawaban : (yang buat soal, juga pegang kepala sambil dipijit-pijit, karena sakit kepala..........xixixiixixi)

Diketahui :

    A = 8 cm² = 8.10 m^-4

                      d = 2 mm = 2.10^-3 m

                K = 3,7

                E = 1,6.10⁷ V/m

                eo = 8,85.10^-12C²/Nm²

a.       C         = ?

= K.eo(A/d)

= 3,7 * 8,85.10^-12*(8.10^-4/2.10^-3)

= 3,7*8,85*4*10^-13 F

= 130,98.10^-13F

= 13, 098 pF

         
            V_maks    = E_maks . d

= 1,6.10⁷ * 2.10^-3

= 3,2 * 10⁴ Volt

             Q_maks        = C . V_maks

                     = 13,098 * 3,2 * 10⁴

                = 41,9136 * 10⁴

                = 0,419 µF

                         W_maks    = ½ * C.V_maks²

= ½ * 13.098*10^-12 F * (3.2 * 10⁴ V)²

                  = ½ * 134.1235 * 10^-12 * 10⁸

                        = ½ * 134.1235 * 10^-4

                         = 67.60176 * 10^-4

ehekkkkk........

Gambar 1. Resultan Gaya

1.       2. Dari gambar di samping, diketahui mempunyai 3 titik di Q₁, Q₂, dan Q₃, dimana masing-masing titik

berurutan bernilai 100µC, 50 µC dan 20 µC.

Jika r₁₂= 30 cm, r₁₃=75 cm.

Hitunglah besar dan arah gaya yang dialami oleh muatan Q₃ !

Jawaban : (iki opo maneh ?.....karo nggondeli sikil......)
Terlebih dahulu harus dicari besarnya sudut di Q3, dengan cara menggunakan persamaan berikut :

Sin Q1/Q2Q3= Sin Q2/Q1Q3 = Sin Q3/Q1Q2

(Q2Q3)²        = (Q1Q2)²+(Q1Q3)²

                        = 30² + 75²

                        = 900 + 5625

                        = 6525

Q2Q3             = 80,78 CM

Sin Q1/Q2Q3= Sin Q2/Q1Q3

90/80,78 = Sin Q2/75

Sin Q2 * 80,78 = 90*75

Sin Q2 = 83.56

Bahwa jumlah sudut didalam segitiga adalah 180, sehingga :

Sin Q3 = 180 – Sin Q1 – Sin Q2

        = 180 – 90 – 83.56

        = 6.44   

F₃₁= k (Q3*Q1)/R₃₁

            = 9 * 10⁹ (20*10^-6 * 100 * 10^-6)/0,75

        = 18.000 * 10^-3 / 75*10^-2

            = 18.000 * 10^-1 / 75

        = 240 * 10^-1

        = 24 J

F₃₂= k (Q3*Q2)/R₃₂

        = 9 * 10⁹ (20*10^-6 * 50 * 10^-6)/ 0,8078

        = 900 * 10^-3 / (8078*10^-4)

        = 0.1114137162664026 * 10¹

            = 1,11 J

F₃ = F₃₁ + F₃₂

            = 24 + 1,11

        = 25,11 J

Atau 

Gambar 2. Menghitung potensial Listrik

1.     3. Bola-bola kecil bermuatan +4 μC , -3 μC , 2 μC , dan -6 μC diletakkan di titik-titik sudut sebuah persegi yang mempunyai panjang diagonal 20 cm.

    Hitung berapa besar potensial listrik yang berada di titik pusat persegi !

Jawaban :

Diketahui :

q₁ = +4 µC

q₂ = -3 µC

q₃ = 2 µC

q₄ = -6 µC

r = ½ panjang diagonal = ½ * 20 cm = 10 cm = 10*10^-2 m = 10^-1m

Vp = V₁ + V₂ + V₃ + V₄

Vp = k(q₁/r+ q₂/r+ q₃/r+ q₄/r)

        = k/r(q₁+ q₂+ q₃+ q₄)

        = (9.10⁹/10^-1)*(4*10^-6 – 3*10^-6 + 2*10^-6 – 6*10^-6)

        = 9.10¹⁰(-3*10^-6)

        = -27*10⁴ volt

Pulang dari Ujian, kepala tambah pusing, minum bordex + pisang goreng.   Plong rasanya.