Contoh Soal HOTS Medan Listrik || Listrik Statis Fisika SMA

Haloo sahabat lakonfisika.net…Artikel ini menyajikan contoh soal HOTS untuk materi Listrik Statis Fisika SMA yess…Ada hubungan medan listrik dengan gaya Coulomb yang terjadi pada muatan listrik. Soal-soal ini kami adaptasi dari berbagai buku fisika dasar. Yang berminat untuk melakukan pendalaman materi, silakan bisa disimak bersama-sama…semoga bermanfaat.

Soal HOTS Medan Listrik :

1. Soal HOTS Elektron yang Bergerak dalam Medan Listrik 

Misalkan sebuah elektron memasuki daerah bermedan listrik seragam di antara dua pelat dengan sudut ${{\theta }_{o}}$ terhadap horizontal, seperti yang ditunjukkan pada gambar. Bagian tersebut simetris, sehingga elektron meninggalkan pelat tersebut juga dengan sudut ${{\theta }_{o}}$. Berapakah besar sudut ${{\theta }_{o}}$? (Abaikan bagian tepi/pinggiran dari bidang) 

Petunjuk Pengerjaan Soal HOTS Medan Listrik 1: 

• Gunakan prinsip Gerak Parabola dengan mengganti nilai percepatan gravitasi menjadi percepatan yang senilai dengan $a=\frac{E.{{q}_{e}}}{{{m}_{e}}}$. 
• Besar perubahan ketinggian maksimum dari gerak elektron adalah sebesar setengah lebar jarak dua plat. ($\Delta {{y}_{\max }}=\frac{1}{2}d$) 
• Jarak mendatar maksimal gerak elektron adalah sepanjang plat. (${{x}_{\max }}=l=7,2\ cm$)

2. Soal HOTS Elektron Masuk Medan Listrik

Sebuah elektron di dalam monitor sebuah komputer memasuki dua plat sejajar tepat di tengah-tengah jarak kedua plat tersebut. Dua plat memiliki muatan yang berbeda. Kecepatan awal elektron ketika memasuki kedua plat tersebut adalah $6\times {{10}^{7}}\ {}^{m}/{}_{s}$ dan pergeseran vertikal dari posisi awal adalah $d=4\ mm$. 

a. Berapakah besar kuat medan listrik di antara kedua plat tersebut? 

b. Tentukan besar rapat muatan yang ada pada plat dalam satuan ${}^{C}/{}_{{{m}^{2}}}$. 

Petunjuk Pengerjaan Soal HOTS Medan Listrik 2: 

• Gunakan prinsip gerak parabola seperti soal nomor 1. Ingat nilai percepatan gravitasi diganti dengan nilai percepatan $a=\frac{E.{{q}_{e}}}{{{m}_{e}}}$. 
• Pergeseran vertikal analog dengan $\Delta y$ pada gerak parabola, dalam hal ini besarnya adalah $d$. - Jarak ${{x}_{\max }}=10\ cm$. 
• Tentukan waktu tempuh elektron sejauh ${{x}_{\max }}$, kemudian substitusikan di persamaan sumbu y. 
• Rapat muatan ditentukan berdasarkan hukum Gauss. ($E.A=\frac{q}{{{\varepsilon }_{o}}}$)

3. Soal HOTS Muatan yang digantung pada daerah medan listrik

Sebuah bola gabus bermuatan dengan massa $m=1,00\ kg$digantungkan pada seutas tali ringan di dalam medan listrik seragam seperti pada gambar di bawah. Jika kuat medan listrik $\overrightarrow{\hat{E}}=\left( 3,00\ \widehat{i}+4,00\ \widehat{j} \right)\times {{10}^{5}}{}^{N}/{}_{C}$, dan bola dalam keadaan setimbang pada sudut $\theta ={{37}^{o}}$. Temukan nilai: a. muatan pada bola 

b. tegangan tali pada tali 

Petunjuk Pengerjaan Soal HOTS Medan Listrik 3: 

• Gambarlah gaya Coulomb yang terjadi pada muatan $q$. 
• Lanjutkan dengan menguraikan gaya pada sumbu kartesian dengan muatan $q$ tepat berada di pusat koordinat. 
• Dalam keadaan setimbang, maka resultan gaya di sumbu x dan y masing-masing bernilai 0. 
• Lakukan analisis persamaan matematika, dengan melakukan substitusi persamaan tegangan tali.

4. Soal HOTS 4 Balok Bermuatan Listrik pada Bidang Miring

Sebuah balok kecil dengan massa $m$ dan bermuatan $Q$ diletakkan pada bidang miring dengan sudut kemiringan $\theta $, seperti pada gambar. Bidang miring tersebut dalam kondisi terisolasi (tidak dapat bergeser dari alasnya) dan licin dipermukaan miringnya. Medan magnet homogen bekerja pada daerah itu dengan arah sejajar bidang bidang miring tersebut. 

a. Temukan persamaan untuk kuat medan listrik yang membuat balok kecil tetap berada dalam keadaan diam. 

b. Jika $m=5,00\ gr$, $Q=-7,00\ \mu C$, dan $\theta ={{37}^{o}}$, tentukan besar dan arah kuat medan listrik yang membuat balok tetap dalam keadaan diam pada bidang miring.

Petunjuk Pengerjaan Soal HOTS Medan Listrik 4:

• Buatlah sumbu kartesian pada balok, dengan balok tepat berada di pusat koordinat. Ingat, sumbu x sejajar dengan kemiringan bisang dan sumbu y tegak lurus dengan bidang miring.
• Gambarlah gaya berat pada balok dan gaya listrik pada balok, tentu saja dengan gaya normalnya.
• Lakukan analisis vektor dengan melakukan uraian vektor pada sumbu x dan y.
• Karena balok dalam keadaan diam, maka resultan gaya di masing-masing sumbu koordinat adalah 0.
• Lakukan analisis persamaan matematika untuk menentukan besar medan listrik. 

Pembahasan Soal HOTS Medan Listrik Statis bisa ditemukan di channel “Mas Gaguk MG”

Share this post