Bab 1: Listrik Statis

Jawaban benar: A. Kedua balon menjadi bermuatan sejenis Pembahasan: Gosokan dengan kain wol membuat kedua balon menerima jenis muatan yang sama (biasanya negatif). Karena muatan sejenis saling tolak, balon saling menjauh. Fenomena ini merupakan contoh nyata dari gaya tolak-menolak dalam listrik statis.

Jawaban benar: B. Elektron berpindah dari kaca ke kain sutra Pembahasan: Pada proses penggosokan, elektron dari kaca berpindah ke kain sutra. Karena kehilangan elektron, kaca menjadi bermuatan positif, sedangkan kain sutra menjadi bermuatan negatif. Peristiwa ini membuktikan bahwa muatan listrik dapat muncul akibat gesekan antara dua benda yang berbeda bahan.

Jawaban benar: B. Terjadi induksi listrik pada kertas Pembahasan: Penggaris bermuatan negatif mendekati kertas netral menyebabkan redistribusi elektron di dalam kertas. Bagian kertas yang lebih dekat menjadi bermuatan positif semu, sehingga tertarik pada penggaris. Fenomena ini disebut induksi listrik.

Jawaban benar: C. Hukum Coulomb Pembahasan: Hukum Coulomb menyatakan bahwa gaya listrik berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara dua muatan. Semakin jauh jarak antar benda bermuatan, semakin kecil gaya tolak atau tarik yang dihasilkan. Hubungan ini menjelaskan mengapa pengaruh gaya listrik dapat berkurang secara signifikan ketika benda saling menjauh.

Jawaban benar: B. Gaya listrik dapat bekerja dari jarak jauh Pembahasan: Awan dan bumi tidak bersentuhan secara langsung, tetapi gaya listrik tetap bekerja di antara keduanya. Muatan negatif di awan mampu menarik muatan positif di permukaan bumi karena adanya medan listrik yang kuat. Fenomena ini menunjukkan bahwa medan listrik memungkinkan gaya bekerja tanpa kontak langsung.

Jawaban benar: B. Untuk menyimpan energi listrik dan melepaskannya dengan cepat Pembahasan: Kapasitor bekerja dengan cara menyimpan energi listrik dalam waktu singkat pada kedua pelat konduktornya. Saat dibutuhkan, energi tersebut dilepaskan secara cepat untuk menyalakan lampu kilat. Hal ini menunjukkan peran penting kapasitor dalam sistem elektronik yang memerlukan pelepasan energi instan.

Jawaban benar: A. Adanya sisa medan listrik pada layar Pembahasan: Layar televisi tabung masih menyimpan sisa muatan listrik walaupun sudah dimatikan. Muatan tersebut menimbulkan medan listrik di sekitar layar. Medan ini menyebabkan gaya listrik yang membuat rambut halus di tangan tertarik dan berdiri.

Jawaban benar: B. Medan listrik Pembahasan: Medan listrik adalah daerah di sekitar muatan yang masih memiliki pengaruh gaya listrik. Benda lain yang memiliki muatan akan mengalami gaya tarik atau tolak ketika masuk ke daerah medan tersebut. Ini membuktikan bahwa medan listrik dapat menyalurkan pengaruh gaya tanpa adanya kontak langsung antar benda.

Jawaban benar: A. Muatan listrik hanya terkumpul di permukaan bola Pembahasan: Pada bola konduktor, muatan listrik akan menyebar merata di permukaan luarnya. Gaya tolak antar muatan membuat bagian dalam bola tidak memiliki medan listrik. Prinsip ini sesuai dengan hukum Gauss, yang menjelaskan distribusi medan listrik pada benda konduktor.

Jawaban benar: A. 4,05 N Pembahasan: $F=k\frac{|q_1{q}_2|}{r^2},k=9,0\times 10^9\mathrm{N}\cdot {\mathrm{m}}^2/{\mathrm{C}}^2$ $q_1{q}_2=(3\times 10^{-6})(6\times 10^{-6})=18\times 10^{-12}=1,8\times 10^{-11}$ $r^2=(0,2{)}^2=0,04$ $F=9\times 10^9\times \frac{1,8\times 10^{-11}}{0,04}$ $=9\times 10^9\times \frac{1,8}{0,04}\times 10^{-11}$ $\frac{1,8}{0,04}=45)\to (9\times 10^9\times 45\times 10^{-11}$ $=405\times 10^{-2}=4,05\text{N}.$

Jawaban benar: A. 4,05 N Pembahasan: $F=k\frac{|q_1{q}_2|}{r^2},k=9,0\times 10^9\mathrm{N}\cdot {\mathrm{m}}^2/{\mathrm{C}}^2$ $q_1{q}_2=(3\times 10^{-6})(6\times 10^{-6})=18\times 10^{-12}=1,8\times 10^{-11}$ $r^2=(0,2{)}^2=0,04$ $F=9\times 10^9\times \frac{1,8\times 10^{-11}}{0,04}$ $=9\times 10^9\times \frac{1,8}{0,04}\times 10^{-11}$ \frac{1{,}8}{0{,}04}=45) → $9\times 10^9\times 45\times 10^{-11}$ $=405\times 10^{-2}=4,05\text{N}.$

Jawaban benar: A. 4,05 N Pembahasan: $F=k\frac{|q_1{q}_2|}{r^2},k=9,0\times 10^9\mathrm{N}\cdot {\mathrm{m}}^2/{\mathrm{C}}^2$ $q_1{q}_2=(3\times 10^{-6})(6\times 10^{-6})=18\times 10^{-12}=1,8\times 10^{-11}$ $r^2=(0,2{)}^2=0,04$ $F=9\times 10^9\times \frac{1,8\times 10^{-11}}{0,04}$ $=9\times 10^9\times \frac{1,8}{0,04}\times 10^{-11}$ $\frac{1,8}{0,04}=45$ → $9\times 10^9\times 45\times 10^{-11}$ $=405\times 10^{-2}=4,05\text{N}.$

Jawaban benar: D. 6,23 N Pembahasan: Gaya antara muatan negatif dan tiap muatan positif: $F=k\frac{(2\times 10^{-6})(2\times 10^{-6})}{(0,10{)}^2}$ $=9\times 10^9\times \frac{4\times 10^{-12}}{0,01}$ $=9\times 10^9\times 4\times 10^{-10}$ $=36\times 10^{-1}=3,6\text{N}.$ Resultan dari dua gaya sama besar membentuk sudut (6$0^{\circ }$: $F_R=\sqrt{F^2+F^2+2F^2\cos 60^{\circ }}=F\sqrt{2+2\cos 60^{\circ }}$ $\cos 60^{\circ }=0,5)\to (\sqrt{2+1}=\sqrt{3}=1,732$ $F_R=3,6\times 1,732=6,2352\text{N}\approx 6,23\text{N}.$

Jawaban benar: D. 6,23 N Pembahasan: Gaya antara muatan negatif dan tiap muatan positif: $F=k\frac{(2\times 10^{-6})(2\times 10^{-6})}{(0,10{)}^2}$ $=9\times 10^9\times \frac{4\times 10^{-12}}{0,01}$ $=9\times 10^9\times 4\times 10^{-10}$ $=36\times 10^{-1}=3,6\text{N}.$ Resultan dari dua gaya sama besar membentuk sudut $60^{\circ }$: $F_R=\sqrt{F^2+F^2+2F^2\cos 60^{\circ }}=F\sqrt{2+2\cos 60^{\circ }}$ $\cos$6$0^{\circ }$=0{,}5) → $\sqrt{2+1}=\sqrt{3}=1,732$ $F_R=3,6\times 1,732=6,2352\text{N}\approx 6,23\text{N}.$

Jawaban benar: D. 6,23 N Pembahasan: Gaya antara muatan negatif dan tiap muatan positif: $F=k\frac{(2\times 10^{-6})(2\times 10^{-6})}{(0,10{)}^2}$ $=9\times 10^9\times \frac{4\times 10^{-12}}{0,01}$ $=9\times 10^9\times 4\times 10^{-10}$ $=36\times 10^{-1}=3,6\text{N}.$ Resultan dari dua gaya sama besar membentuk sudut $60^{\circ }$: $F_R=\sqrt{F^2+F^2+2F^2\cos 60^{\circ }}=F\sqrt{2+2\cos 60^{\circ }}$ $\cos 60^{\circ }=0,5$ → $\sqrt{2+1}=\sqrt{3}=1,732$ $F_R=3,6\times 1,732=6,2352\text{N}\approx 6,23\text{N}.$

Jawaban benar: B. 0,10 J Pembahasan: $W=\frac{1}{2}C{V}^2$ $C=5,0\times 10^{-6}\text{F},V^2=(200{)}^2=40000$ $W=\frac{1}{2}\times 5,0\times 10^{-6}\times 40000$ $=\frac{1}{2}\times 5,0\times 4,0\times 10^{-6+4}$ $=\frac{1}{2}\times 20\times 10^{-2}=10\times 10^{-2}=0,10\text{J}.$

Jawaban benar: D. Energi potensial listrik menyebabkan gaya tarik antara muatan balon dan muatan induksi di dinding. Pembahasan: Ketika balon digosok dengan rambut, terjadi perpindahan elektron sehingga balon bermuatan negatif. Dinding yang netral akan mengalami induksi, di mana muatan positif mendekati permukaan yang berdekatan dengan balon. Gaya tarik antara muatan negatif di balon dan muatan positif di dinding menciptakan energi potensial listrik yang membuat balon dapat menempel.

Jawaban benar: B. Energi potensial listrik berubah menjadi energi kinetik saat kertas bergerak mendekati penggaris. Pembahasan: Saat penggaris bermuatan listrik didekatkan ke kertas, kertas mengalami gaya tarik akibat interaksi medan listrik. Energi potensial listrik yang tersimpan berubah menjadi energi kinetik yang menyebabkan kertas bergerak mendekati penggaris. Proses ini menunjukkan penerapan hukum kekekalan energi mekanik dalam medan listrik, di mana total energi tetap meskipun bentuknya berubah.