Dua muatan listrik Q1 dan Q2 terpisah pada jarak 2 m di dalam suatu medium yang memiliki permitivitas relative 3. Besar muatan Q1 = 4 x 10^-9C, sedangkan gaya yang timbul di antara kedua muatan itu sebesar 15 x 10^-9 N. Berapakah besar muatan Q2?

<p>Jawaban yang benar adalah 5 x 10^-9 C.</p><p>&nbsp;</p><p>Diketahui:</p><p>Q1 = 4 x 10^-9 C</p><p>εr = 3</p><p>r = 2 m</p><p>F = 15 x 10^-9 N</p><p>k = 9 x 10⁹ Nm²/C²</p><p>&nbsp;</p><p>Ditanya:</p><p>Q2 = ...?</p><p>&nbsp;</p><p>Jawab:</p><p>Konsep yang kita gunakan adalah gaya listrik/gaya Coulomb. Gaya Coulomb adalah gaya yang terjadi antara dua buah muatan listrik. Untuk muatan sejenis akan saling tolak-menolak dan muatan tidak sejenis akan saling tarik-menarik. Gaya listrik diatur oleh hukum Coulomb yang dirumuskan oleh:</p><p>&nbsp;</p><p>F = k q1 q2 / r².</p><p>&nbsp;</p><p>Namun, untuk dua muatan yang ditempatkan pada medium dengan permitivitas tertentu mengalami gaya Coulomb sebesar:</p><p>F' = F/εr,</p><p>&nbsp;</p><p>dengan:</p><p>F = gaya listrik (N)</p><p>k = 9 x 10^9 Nm²/C²</p><p>q1 dan q2 = muatan listrik (C)</p><p>r = jarak kedua muatan (m)</p><p>εr = permitivitas relatif medium.</p><p>&nbsp;</p><p>Berdasarkan informasi soal, diperoleh &nbsp;hasil:</p><p>F' = F/εr</p><p>F' = (k Q1 Q2 / r²) / εr</p><p>F' = k Q1 Q2 / (r² εr)</p><p>Q2 = (F' r² εr) / (k Q1)</p><p>Q2 = (15 x 10^-9 x 2^2 x 3) / (9 x 10^9 x 4 x 10^-9)</p><p>Q2 = 180 x 10^-9 / 36</p><p>Q2 = 5 x 10^-9 C.</p><p>&nbsp;</p><p>Jadi, besar muatan Q2 adalah 5 x 10^-9 C.</p>