Muatan Listrik, Rumus dan Contoh Soal – Ketika sobat belajar listrik statis di bangku SMA pasti akan menjumpai submateri tentang muatan listrik. Dalam bahasa inggris istilah muatan listrik disebut dengan electric charge. Seperti apa wujud dari muatan listrik ini? Bagaimana sifat dan rumusnya?
Apa itu muatan Listrik?
Muatan listrik adalah sifat (muatan dasar) yang dibawa oleh partikel dasar sehingga menyebabkan partikel dasar tersebut mengalami gaya tarik menarik dan tolak menolak. Muatan listrik dari suatu partikel dasar bisa berjenis positif dan negatif. Jika dua benda memiliki muatan yang sama akan tolak menolak dan kedua benda tersebut akan tarik menarik jika muatannya berbeda jenis. Asal sobat hitung tahu, partikel dasar dan subatomik seperti elektron dan proton punya muatan listrik. Elektron bermuatan negatif dan proton bermuatan positif.
Muatan listtrik terdiri dari dua jenis yaitu
- Elektron yang membawa muatan nefgatif
- Proton yang membawa muatan positif
Masing-masing muatan mempunyai
Muatan 1 elektron = +1,6.10-19 coulomb
Muatan listrik dari suatau benda ditentukan oleh jumlah proton dan elektron yang dikandung benda tersebut.
- Bila sebuah benda kelebihan elektron = kekurangan proton (Σ elektron > Σ Proton), maka benda tersebut bermuatan negatif
- Bila benda kekurangan elektron = kelebihan proton (Σ elektron < Σ Proton), maka benda tersebut bermuatan positif
- Jika jumlah elektron = jumlah Σ proton = Σ elektron maka benda tersebut tidak bermuatan (muatan netral)
Sifat-sifat dari Muatan Listrik
Ternyata eh ternyata sifat dari muatan listrik mirip dengan sifat pada manusia. Berikut lengkapnya:
- Muatan Sejenis akan tolak menolak dan muatan tidak sejenis akan tarik menarik. Ini mirip laki-laki sama perempuan. Jika berlawanan jenis akan punya kecenderungan untuk tarik menarik dan jika sesama jenis akan punya kecenderungan untuk tolak menolak.
- Muatan Listrik adalah besaran pokok fisika yang diukur dalam satuan coulomb disimbolkan dengan (C). Satu coulomb sama dengan 6,24 x 1018 e (e = muatan proton). Sehingga mautan yang dikandung oleh sebuah proton adalah 1,602 x 10-19 coulomb. Elektron mempunyai muatan yang sama dengan proton tapi berbeda jenis (-)1,602 x 10-19 coulomb.
- Muatan Listrik mirip dengan massa. Ia punya hukum kekekalan muatan sama seperti hukum kekekalan massa. Gaya yang ditimbulkan oleh dua muatan itu punya karakter yang sama seperti gaya gravitasi yang ditumbulkan oleh dua buah benda dengan massa tertentu. Gaya antar muatan ini juga bersifat konservatif dan terpusat.
Rumus Muatan Listrik
Rumus yang berlaku dalam muatan listrik adalah rumus yang dimatematiskan dari hukum coulomb. Hukum coulomb ditemukan oleh Charles Augustin de Coulomb pada akhir abad ke 18. Ilmuan dibidang fisika berkebangsaan Perancis ini menemukan hukum yang dinamakan hukum coulomb. Hukum ini berbunyi
“Gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang memisahkan kedua muatan tersebut.” |
secara matematis:
dengan
F = gaya tarik manarik/tolak menolak (newton)
q = muatan listrik (coulomb)
r = jarak antara kedua muatan
k = konstanta = 1/4πεo = 9 x 109 N.m2/C2
εo = permitivitas listrik dalam ruang hampa/udara = 8,85 x 10-12 C2/Nm2
Jika medium muatan bukan pada medium vakum atau udara maka besar gaya antaran muatan q1 dan q2 akan lebih kecil
F udara / vakum < F medium
hal ini dikarenakan nilai permisivitas listrik pada medium bukan udara lebih besar. Permisivitas εo diganti dengan ε yakni
ε= εr εo
dalam vakum nilai εr adalah 1, sedangkan dalam uara εr adalah 1,0006. Dengan demikian gaya coloumb dalam medium rumusnya adalah
Contoh Soal
Ada sebuah benda bermassa 40 gram dan bermuatan q1 = 1 μC digantungkan pada seutas tali ringan dengan massa diabaikan. Tepat di sebelah kiri benda tersebut diletakkan muatan q2 dengan muatan -2 μC yang menyebabkan posisi benda bergeser ke kiri (amati gambar di bawah). Jika diketahui k = 9. 109 Nm2/C2 dan G = 10 ms-2, tentukan berapa tegangan yang dialami tali tersebut!
Jawab
Untuk menjawab soal tersebut sobat harus menentukan terlebih dahulu besarnya gaya coulomb (gaya tarik menarik muatan) dan kemudian untuk mencari tegangan kita gunakan aturan phytagoras karena tegangan talinya merupakan resultan dari dua gaya, gaya berat muatan q1 dan gaya coulomb.
Setelah gaya tarik menarik antara kedua muatan listrik ketemu, untuk mencari tegangan tali kita cari resultannya dengan gaya berat muatan
Jadi besarnya tegangan tali yang terjadi adalah 0,28 N.
meli says
Kak bantuin dong
Dua buah muatan A dan B terpisah sejauh 2 cm jika besarnya muatan A adalah 2×10-6 c dan besarnya gaya tarik yang bekerja pada masing2 muatan adalah 1,8×10-4 N dan k:9×10-9 N M/c2
Evy says
Mau tanya dong tiga buah muatan listrik yaitu qa,qb dan qc segaris masing2 +4.10-6 C ,-25 .10-6C DAN +16.10-6 c.jika muatan Bberada di tengah dan jarak AB = 4 Cm,maka besar gata listrik pada muatan B serta arahnya adalah
nella anggres p. n says
Kakmau tanya dong carana ngerjain yang ini gimana?
Dua benda masing masing bermuatan+1C dan -2C di pisahkan jarak 60 cm. Tentukan besarnya gaya tarik menarik
zoelfa says
Mau nanya: 2 buah muatan mempunyai besar masing masing +6 mc dan -9 mc berada pada jarak 3cm diudara (9×10m) berapakah jarak sekarang jika gayanya si perbesar 4x semula
nugtoho says
kaka mau tannya nih..
Dua buah muatan listrik yang masing – masing 4μc dan 3μc menimbulkan gaya listrik sebesar 8 N. Jika jarak antara kedua muatan diperbesar menjadi dua kali semula, berapakah besar gaya listrik yang muncul sekarang?
Riska Yuliana says
Aku mau tanya kak… Dua benda diudara jaraknya 6 cm dgn muatan 6×10-6 C dan 4×10-4 C.Jika jarak kedua benda diperpendek menjadi 1/2 jarak semula,maka gaya kedua benda menjadi…gaya semula. Bingung kak,tlg dibantu ya.
Leni says
Gen bantu saya dong.dua buah titik bermuatan listrik berjarak r dan tarik menarik dengan gaya F.jika masing masing muatan dijadikan 5 x semula.agar gaya tetap F maka jarak kedua muatan menjadi berapa ya kira kira
Doni Wilson says
kak klo soalx gini kak
hitunglah jarak dua benda yang bermuatan listrik jika diketahui A sebesar 0,1 mC muatan B sebesar 0,4mC dan gaya coloumb di antara kedua benda sebesar 10 N
kak tolong bantuanx kak,please fast respon kak
rumus hitung says
kak doni wilson hehehe silahkan dicoba dulu dengan rumus di atas, caranya sama menggunakan persamaan gaya coloumb.. nanti yang dicari r nya
Daud says
Saya mau nanya dong, dua muatan sejenis besarnya 3•10-6C dan 3•10-4C terpisah pada jarak 6 cm, gaya tarik interaksi yang timbul sebesar????
rumus hitung says
silahkan dicoba dulu ya kak daud dengan rumus di atas, masing-masing muatan dan jaraknya sudah diketahui jadi tinggal dimasukkan rumus di atas,,, hehehehe
Sunarto21 says
Dua buah muatan terpisah sejauh 30 cm dan menghasilkan gaya 400 N tentukan besar muatan tersebut
rumus hitung says
silahkan dicoba dengan rumus di atas dulu ya kak sunarto21… ngga susah itu kok
andini says
bisa bantu?
Dua muatan saling tarik menarik di udara pada jarak 8cm dgn gaya 3 dyne.jika besar salah satu muatan 16stc, maka berapa besar muatan yang lain?
Thqbfr.
rilhan24 says
Mau tanya kalo soalnya : dua benda yabg bermuatan identik terpisah pada jarak 3 cm . saling tolak dengan gaya sebesar 2,5 N, maka besar masing-masing muatan adalah
Elsa sulistia luang linro says
Dua buah muatan listrik ideintik trpisahpada jrak 300mm dngan gaya tolak menolak10 N… Brpa bsar msing2 listrik trsbut… ???
michelle says
Besarnya gaya tolak menolak dua buah muatan +1,6 uc dan +4 uc adalah 36N. Berapakah jarak pisah kedua muatan tersebut??
hanif says
jika kerapatan muatan ruang diberikan oleh rho = rho o r/a ( dg rho o dan a tetapan) dan di pakai sistem koordinat bola carilah muatan total yang terdapat dalam bola dgn r kurang dr sm dengan a
bntuin boss
dita says
kak mau tanya kalo misal dua muatan positif dan negatif sama besar 2*10-6c didalam sebuah uang tembaga dipisahkan sampai sebuah jarak shg gaya tarik diantara muatan” tsb adl 9n. berapa seharusnya jarak diantara muatan” tsb? mohon bantuan kak
ude sudesto says
kuat medan listrik di suatu titik yaitu 2,4 × 10 pangkat 5 N/C. jika gaya coloumb yg di alami muatan tersebut adalah 3,6 N. tentukan besarnya muatan listrik tersebut
dwi kurnia says
Dua buah muatan listrik masing-masing sebesar +1uC dan +4uC, keduanya terletak pada jarak 20 cm. Jika konstanta coulumb besarnya 9 × 10 pangkat 9 Nm pangkat2 C pankat2 , berapakah besarnya gaya listrik yg ditimbulkan keduanya
rumus hitung says
kak dwi silahkan dicoba dulu ya dengna rumus di atas
F = k q1 . q2 / r2
kalau ngga bisa nanti kita bantu lagi..
Rini says
mau tanya, kalo dua buah muatan yg masing2 20mC dan -60mC terjadi pada jarak 18 cm, jika muatan2 tsb diletakkan pada bahan yg mempunyai permitivitas relatif 8. hitunglah gaya coulumb pada muatan2 tsb
vivi says
q1=10 mikro coulomb, q2=25 mikro coulomb dipisahkan jarak 20cm. berapa newton gya coulomb?
rumus hitung says
Kak vivi silahkan dicoba dengna rumus f = k q1 q1/ r2 ya,,, kalau belum ketemu jawabannya nanti bisa ditanyakan kembali. Selamat belajar sukses buat sekolahnya. 😀
Gita Cahyani says
Mau tanya
Kalo dua buah bermuatan jumlahnya 7 C dengan jarak 6cm kedua muatan tersebut saling tolak menolak dengan besar gaya dua muatan tersebut 3×10-13N hitunglah besar masing masing muatan
rumus hitung says
kita misalkan
muatan 1 = x
mutan 2 = 7-x
kita masukkan ke rumus
F = k .q1.q2/ r2
3×10-13 = 9 x 109 x(7-x) / 36 x 10-4
3×10-13 = 1013 x(7-x) / 4
12 x 10-13 = 1013 x(7-x)
12 x 10-26 = x (7-x)
12 x 10-26 = 7x-x2
x2 – 7x + 12 x 10-26
= 0 (masing-masing ruas kita kali dengan 1026)
1026 x2 – 7.10131013x + 12 = 0
metok sampai di sini kak.. belum bisa..
redoh pratama says
Mau tanya jika muatanlistrik q1=+10,q2=+20 mikro coulomb q3terpisah besar muatan q3 agar gaya coulomb di muatan q2 bernilai 0. Jika jarak q1 ke q2 =a dan q2 ke q3=0,5a
rumus hitung says
q1 …… q2……..q3
q1 = +10
q2 = + 20
r1 = a
r2 = 0,5 a
Fq1-q2 = Fq2-q3
K .q1.q2 / r12 = K .q2.q3/ r22
q1.q2 / r12= q1.q2 / r22
10 . 20 / a2 = 20 . x . /(1/2a)
200/a2 = 20x / 1/4 a2
200 . (1/4) = 20x
50 = 20 x
x = 50/20 = 2,5 micro coloumb
Ica says
kaka mau nanya. “dua buah benda bermuatan listrik masing masing 20C dan 40C terpisah pada jrak 4m. jika diketahui k: 9×10 pangkat 9. maka besarnya kuat medan pada benda yg bermuatan 50C berapa? terus mau nanya yg satunya “Sebuah benda bermuatan listrik sebesar 300coloumb mngadakan gaya tolak sebesar 30N. berapakah kuat medan yg ditimbulkan? balas sekarang ya ka! penting bgt
Indah says
Bila gaya tolak menolak anatar dua muatan A dan B adalah F dan jarak anatar A dan B dipeekecil menjadi setengat jarak semula berapakah gaya tolakmenolaknta
elisabeth says
mau nanya dong.. kalau ini gimana ya penyelesainnya?
kalau dua buah benda bermuatan A dan B menhasilkan gaya terik-menarik 2 N. jika benda B diganti benda C yang muatannya tiga kali muatan B dan jarak kedua muatan dijauhkan dua kali semula berapa gaya tarik-menarik antara benda A dan C?
rumus hitung says
kak eli kalau dilihat dari rumusnya F = k q1 q2/ r2 maka
– gaya sebanding dengan besar muatan
– gaya berbanding terbalik dengan kudrat muatan
dalam soal
– benda C muatannya 2 kali muatan B –> gaya diperbesar 2 kali
– jarak diajauhkan 2 kali –> gaya diperkecil 4 kali ( x 1/4)
total perubahan 2 x 1/4 x gaya semula = 2 x 1/4 x 2 = 1 N
kalau ada yang belum jelas bisa ditanyakan kembali
yaya says
Mau nanya dong,,.,. Dik : gaya tolk menolak sebesar 10 pangkt minus 19 newton dan jarak 3 cm.Tentukan besar masing masing muatan jika kedua muatan memiliki nilai yang sama,,,..
rumus hitung says
kak yaya tinggal dimasukkan ke rumus
f = k q1 q2 /r2
karena q1 = q2 maka
f = k q12/r2
silahkan dicoba dulu yak… nanti kalau kesulitan kita bantu lagi
Rian says
Dua benda masing” besarnya 1 kg di letakkan di atas meja yang sangat licin (gaya gesekan dapat dapat di abaikan).masingmasing benda bermuatan 1c dan jarak antara kedua benda adalah 1m
a. Hitunglah besar gaya listrik pada salah satu benda
b. Tentukan percepatan dari benda tersebut sebagai akibat gaya listrik yang di alaminya
ajeng says
Kak tanya dong dua benda bermuatan sma di dekatkan pada jarak tertentu, ternyata gaya listrik yang terjadi adalah f jika jarak kedua benda itu menjadi setengah semula maka gaya listrik yang terjadi adalah ‘???
Dan sama ini kak terdapt 4buah benda bermuatan listrik a,b,c dan d . benda a dengan b tarik menarik , b dengan c tolak menolak . dan c dengan d trik menarik . jika benda a ternyata adalah batang kaca yang telah digosok dengan kain sutra . sebutkan muatan listrik untuk b,c, dan benda d
Nara says
seutas kawat memiliki hambatan listrik 0,4 k ohm. Kedua ujungnya diberi tegangan 12 v. Berapakah jumlah muatan listrik yang mengakir pada penghantar selama 0,5 menit?
rumus hitung says
Q = i .t
i = v/r
Q = v/r . t
Q = 12/400 . 30 = 0,9 coloumb
sekarjayanti19 says
Tolong batuin ya
Dua muatan sejenis besarnya +3×10-6C dan +64×10-4C . Jika besar gaya coloumb yg dialami kedua muatan sebesar 27.000N . Berapakah jarak kedua muatan?
Tiara says
2 benda a dan b masing masing bermuatan 1 Mc dan 0,9 Mc bila gaya tolak menolak antara benda a dan benda b adalah 9 N. tentukan jarak antara kedua muatan
Tiara says
2 benda a dan b masing masing bermuatan 1 Mc dan 0,9 Mc bila gaya tolak menolak antara benda a dan benda b adalah 9 N. tentukan jarak antara kedua muatan! Tlng dibantu ya
dinda says
Dua muatan listrik q1 dan q2 menimbulkan gaya tarik menarik sebesar F, pd saat jarak antara kedua muatan r . Tentukan jarak antara keduanya jika gaya tolak mnolaknya menjadi 8F…
rumus hitung says
Kak dinda kalau dilihat dari rumusnya maka gaya yang timbul berbanding terbalik dengan kuadrat jarak
f ~ 1/r2
ketika gayanya diperbesar menjadi 8 kali maka jarkanya diperkecil 1/√8 kali dari jarak semua ..
jika jarak awal adalah r maka jarak akhirnya adalah 1/√8 r
yaya says
Dua muatan listrik tolak menolak dengan gaya listrik sebesar F,terletak pada jarak r,jika masing-masing muatan di perbesar 3 kali,tentukan jarak kedua
muatan agar gaya listrik nya tetap?
angga says
Muatan 2 mikro C. Berapakah potensial listrik pada jarak rr=10 cm dan pada jarak r=50 cm
liyul says
kakaa tolong bantu saya (sepertinya agak melenceng dari bahasan)
1. sebuah peti seberat 7000 kg diangkat dengan menggunakan tali pada 2 buah katrol. tentukan beban tarik pada tali tersebut, sudut yang terbentuk 50 derajat ke arah x untuk tali AB, 30 derajat ke arah x untuk tali AC.
arya zai says
Aku bertanya bg? Jika bidang X=2 dan y=-3,masing-masing membawa muatan 10nano coulom/m pangkat2 dan 15NC/m pngkat .jika garis X=0,Z=2 membawa muatan 10 nc/m.ditanya,hitung brp vektor di titik (1,1,-1)oleh ketiga distribusi muatan listrik,,,saya tunggu jawaban kak????
rush says
berapa
rush says
tolong bantu bro,
a. berapakah seharusnya muatan (tanda dan besarnya) dr sbh partikel yg massanya 1,45 g spy partikel tetap stasioner bila ditempatkan dlm sbh medan listrik yg diarahkan kebawah dan bsrnya 650 N/C ?
b. berapa besar sbh medan listrik ketika gaya listrik pd sbh proton = beratnya ?
lungguk says
tolong dibantu gan
1. pada suatu kawat penghantar yang luas penampangnya 0,2 mm2 mengalir alur listrik sebesar 0,17 A untuk waktu selama 1 jam tentukan
a. muatan yang mengalir?
b.banyaknya elektron yg mengalir (muatan elektron 1,6x 10^-19 c)?
rumus hitung says
1. muatan yang mengalir
Q = I.t = 0,17 x 3600 = 1020 coloumb
2. banyakanya elektron yang mengalir..
= 1020/1,6.10-19
= 637,5 x 1019
= 6,375 x 1021 elektron
fajar says
gan, gmana ngerjainnya nih…
hitung besar potensial listrik pada titik 12cm dari muatan titik terisolasi 26 uc!
mhon bantuannya….
nurul says
mau tanya… kalau ditanya muatan pada masing-masing benda… dan yang diketahui cumak r sama F aja itu rumusnya gimana? makasih
rumus hitung says
mohon maaf kak nurul, masing-masing muatan pada benda sama atau tidak ya? kalau sama ntr bisa langsung dibagi 2
frodi says
2 buah muatan memiliki muatan -5 dan muatan yang 1 lagi +10 dan terpisah sejauh 10 cm. Tentukan posisi muatan ketiga dengan muatan +5 sedemikian sehingga muatan ketiga tersebut total gaya yang dialaminya 0?n sehingga muatan ketiga tersebut total gaya yang dialaminya 0?
alma says
Klo soalny kyk bgni
2 muatan tetap +1,0 x 10^-6 C dan -3,0 x 10^-6 berjarak 10 cm terhadap satu sama lain. Dimanakah letak sebua muatan ketiga supaya tidak ada gaya bekerja pada muatan ketiga?
windi rezki says
Dua muatan listrik qA = 6 μC dan qB = -2 μC berjarak 6,0 cm satu sama lain. Bila muatan 1 μC di letakkan di tengah qA dan qB . maka resultan gaya yang di alami 1 μC adalah …
windi rezki says
Dua muatan listrik qA = 6 μC dan qB = -2 μC berjarak 6,0 satu sama lain. Bila muatan 1 μC di letakkan di tengah qA dan qB . maka resultan gaya yang di alami 1 μC adalah …
eci says
Gan, gmn dgn soal ini jika diketahui Q nya 9000 C, dan e=1,6×10 pangkat min19.knp hasinya bisa 1,5×10 pangkat 16? Pdahal kan 9000 dibagi 1,6 hslnya 5625. Bantu ya gan..tq.
TITA says
Gan , min
kalo misalkan , dua partikel asap sebesar 8,4X10-2 N Berapa
besar gaya jika keduanya di pindahkan sehingga berjarak seperempat kali dari semula ?
rumus hitung says
jarak berbanding kuadrat terbalik dari gaya tarik jadi ketika jarak dua partikel di kecilkan menjadi 1/4 kali maka gaya keduanya menjadi lebih besar 16 kali kak.. 😀
johan says
gan, min klo misal nya 2 buah muatan masng” sma 20 mc (20 mikro c ) dan 24 mc terpisah pada jarak 12cm. gmna gak? dan tgas a nya mencri kedua muatan di letakan di udara b nya kedua muatan diletakan di dalam medium lain dengan tetap dialetrik=5
rumus hitung says
maksud dialetrik =5 apa ya kak? terus jenis2 muatannya apa saja ya (positif atau negatif)
yazeed says
numpanga tanya,.. klo:
F= 2250 N
K= 9 x 10 (pangkat 9)
R= 5 cm
tentukan masing masing muatan jika setiap muatan adalah sama
Caranya gimana nih?
rumus hitung says
karena muatannya sama
F = k.q2/r2
2250 = 9.109 . q2 / 25.10-4
(jarak dijadikan m)
q2 = 2250. 25.10-4/ 9.109
q2 = 225 . 25 . 10-12 /9
(biar gampang kita akar satu-satu)
q = 15. 5/3 . 10-6
q = 25 . 10-6 columb = 25 mikro coloumb
Rey says
Makasih kak! Saya terbantu 🙂
doni says
gan,jika yg diketahui kapasitas kapasitor 1 mikro F,dan energi yg tersimpan dalam kapasitor adalah 1,25 x 10 joule,brpa muatannya t .?
Dina says
Gan maaf ya, tp numpang nanya lg dong. Jika sbuah muatan +Q trletak antara A dan B dngn jarak AB 9cm, dmanakah muatan +Q harus diletakan shga gaya Coulomb yg dialaminya nol? (A=-Q dan B=-4Q)
rumus hitung says
jarak ab = 9 cm
misal jarak A ke mutan Q adalah x maka jarak muatan Q ke B adalah 9-x.
Agar muatan +B mengalami gaya total nol maka
FAQ = FBQ
k. -Q.Q /x2 = k -4Q.Q /(9-x)2
1/x2 = 4/(9-x)2
(9-x)2 = 4x2
81 – 18x + x2 = 4x2
4x2 – x2 + 18x – 81 = 0
3x2 + 18x – 81 = 0 (masing-masing dibagi 3)
x2 + 6x – 27 = 0
(x+9) (x-3) = 0
x = 3 cm
9-x = 9-3 = 6 cm
jadi jarak muatan Q dari titik a dalah 3 cm dan dari titik B adalah 6 cm
maaf kak telat sekali balasnya.. 😀