Sebuah partikel bermuatan +5 μC diletakkan pada garis hubung dan diantara partikel-partikel bermuatan -9 μC dan -4 μC yang berjarak 0,5 m. Tentukan besar dan arah gaya pada partikel bermuatan +5 μC, jika diletakkan di tengah-tengah antara kedua partikel bermuatan negatif.

Pembahasan

Diketahui Q 1 =-9 μC = -9 x 10 -6 C Q 2 =-4 μC = -4x 10 -6 C Q 3 =+5 μC = +5x 10 -6 C R = 0,5 m r 31 = r 32 = 0,25 m Ditanyakan Besar dan arah gaya Q 3 saat berada di tengah kedua muatan Jawab Susunan ketiga muatan digambarkan sebagai berikut. Karena Q 3 berada di tengah, maka jarak Q 3 dan Q 1 ( r 31 ) sama dengan jarak Q 3 dan Q 2 ( r 32 ) yaitu 0,25 m. Muatan Q 3 mengalami dua gaya akibat Q 1 dan Q 2 , Gayayang bekerja pada kedua muatan tersebut dapat dihitung menggunakan persamaan dari Hukum Coulomb yaitu: F = k r 2 Q 1 ​ Q 2 ​ ​ dimana: F = gaya coulomb k = konstanta pembanding (9 x 10 9 Nm 2 /C 2 ) Q 1 = muatan pertama Q 2 = muatan kedua r = jarak antar dua benda Berdasarkan persamaan tersebut, maka besar gaya yang bekerja pada Q 3 adalah sebagai berikut: Gaya pada muatan Q 3 akibat muatan Q 1 ( F 31 ) F 31 ​ = k r 31 ​ Q 3 ​ Q 1 ​ ​ F 31 ​ = 9 × 1 0 9 ( 0 , 25 ) 2 ( 5 × 1 0 − 6 ) ( 9 × 1 0 − 6 ) ​ F 31 ​ = 62 , 5 × × 1 0 − 3 405 × 1 0 − 3 ​ F 31 ​ = 6 , 48 N Jadi, gaya yang bekerja padamuatan Q 3 akibat muatan Q 1 ( F 31 ) adalah 6,48 N. Gaya pada muatan Q 3 akibat muatan Q 2 ( F 32 ) F 32 ​ = k r 32 ​ Q 3 ​ Q 2 ​ ​ F 32 ​ = 9 × 1 0 9 ( 0 , 25 ) 2 ( 5 × 1 0 − 6 ) ( 4 × 1 0 − 6 ) ​ F 32 ​ = 62 , 5 × × 1 0 − 3 180 × 1 0 − 3 ​ F 32 ​ = 2 , 88 N Jadi, gaya yang bekerja pada Q 3 akibat muatan Q 2 ( F 32 ) aalah 2,88 N. Karena Q 3 bermuatan positif sedangkan kedua muatan lainnya negatif, maka kedua gaya yang bekerja pada Q 3 berlawanan arah dan besar resultannya adalah selisih dari kedua gaya tersebut. Perhatikan gambar berikut: Sehingga besar gaya pada muatan Q 3 adalah: F = F 31 ​ − F 32 ​ F = 6 , 48 − 2 , 88 F = 3 , 4 N Dengan demikian,besar dan arah gaya pada partikel bermuatan +5 μC adalah 3,4 N ke arah muatan Q 1 .