⚡ Kuis Gaya Coulomb, Medan Listrik, Potensial Listrik & Energi Potensial Listrik — 20 Soal PG Kompleks (A–D)
Fokus: Soal kesebandingan — jika besaran A diperbesar n kali, besaran B menjadi ... kali semula.
📋 Petunjuk Pengerjaan Kuis — 20 Soal Pilihan Ganda Kompleks (A–D)
- Waktu pengerjaan: 40 menit. Timer berjalan setelah Anda klik "▶️ Mulai Ujian".
- Setiap soal menampilkan empat pernyataan (A, B, C, dan D). Centang pernyataan yang menurut Anda benar, lalu klik "🔒 Kunci Jawaban".
- Setelah dikunci, jawaban tidak dapat diubah dan pembahasan akan langsung ditampilkan.
- Skor per soal: 5 poin jika semua centang tepat (sesuai kunci). Total maksimal 100.
- Soal-soal berfokus pada hubungan kesebandingan — tanpa perhitungan rumit, cukup analisis proporsi.
- Setelah ujian selesai, Anda dapat melihat grafik capaian sub-materi dan pembahasan lengkap.
- Gunakan Kalkulator Saintifik (tombol di kanan atas) bila perlu.
- ⚠️ Integritas: Sistem mencatat setiap kali Anda mencoba membuka halaman lain. Setiap percobaan akan mengurangi skor akhir sebesar 2 poin.
📋 Anda telah mengerjakan kuis ini sebanyak 0 kali di perangkat ini.
Soal Belum Tersedia
Silakan isi Nama dan Kelas Anda, lalu klik tombol "▶️ Mulai Ujian" untuk memulai timer dan menampilkan 20 soal.
📚 Pendahuluan: Listrik Statis & Hukum Coulomb
Muatan listrik ada dua jenis: positif (+) dan negatif (-). Muatan sejenis tolak-menolak, muatan berlainan jenis tarik-menarik. Satuan SI muatan adalah coulomb (C). Gaya Coulomb adalah gaya interaksi antara dua muatan listrik diam.
Hukum Coulomb:
Gaya Coulomb sebanding dengan hasil kali muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Arah gaya: tarik-menarik untuk muatan berlainan jenis, tolak-menolak untuk muatan sejenis.
Untuk soal kesebandingan: (1) Tulis perbandingan F₂/F₁ = (q₁'·q₂')/(q₁·q₂) × (r²/r'²). (2) Substitusi faktor pengali setiap besaran. (3) Sederhanakan.
Contoh: Jika r → 2r, maka F' = F ÷ 4 atau F' = F4.
📋 Ringkasan Infografis — Empat Pilar Listrik Statis
📖 Tabel Perbandingan — Rumus & Kesebandingan
| Besaran | Rumus | Sebanding dengan | Berbanding terbalik dengan |
|---|---|---|---|
| Gaya Coulomb (F) | k·q₁q₂⁄r² | q₁, q₂ | r² |
| Medan Listrik (E) | k·Q⁄r² | Q | r² |
| Potensial Listrik (V) | k·Q⁄r | Q | r |
| Energi Potensial (EP) | k·q₁q₂⁄r | q₁, q₂ | r |
💡 Pola kunci: F & E ∝ 1/r² | V & EP ∝ 1/r
⚡ 1. Gaya Coulomb (F) — Detail
Satuan F adalah newton (N). Arah gaya: tolak-menolak untuk muatan sejenis, tarik-menarik untuk muatan berlainan jenis. Rumus lengkap: F = k·(q₁q₂) ÷ r².
- F ∝ q₁q₂ — Jika hasil kali muatan menjadi n kali, F menjadi n kali.
- F ∝ 1/r² — Jika jarak menjadi n kali, F menjadi 1/n² kali.
- Kombinasi: F' = F × (faktor q₁q₂) ÷ (faktor r)²
🌎 2. Medan Listrik (E) — Detail
Medan listrik adalah gaya per satuan muatan uji: E = F/q₀. Untuk muatan titik, satuan E adalah N/C atau V/m. Medan listrik adalah besaran vektor.
- E ∝ Q — Jika muatan sumber menjadi n kali, E menjadi n kali.
- E ∝ 1/r² — Jika jarak menjadi n kali, E menjadi 1/n² kali.
- E tidak bergantung pada muatan uji. Muatan uji hanya digunakan untuk mengukur E.
🚀 3. Potensial Listrik (V) — Detail
Potensial listrik adalah energi potensial per satuan muatan: V = EP/q₀. Untuk muatan titik, satuan V adalah volt (V) = J/C. Potensial listrik adalah besaran skalar.
- V ∝ Q — Jika muatan sumber menjadi n kali, V menjadi n kali.
- V ∝ 1/r — Jika jarak menjadi n kali, V menjadi 1/n kali. (Perhatikan: bukan 1/r²!)
- V adalah skalar: Potensial total = jumlah aljabar potensial dari setiap muatan.
🌀 4. Energi Potensial Listrik (EP) — Detail
Energi potensial listrik dua muatan, satuan EP adalah joule (J). EP bernilai positif untuk muatan sejenis (tolak-menolak), negatif untuk muatan berlainan jenis (tarik-menarik).
- EP ∝ q₁q₂ — Jika hasil kali muatan menjadi n kali, EP menjadi n kali.
- EP ∝ 1/r — Jika jarak menjadi n kali, EP menjadi 1/n kali. (Sama seperti V, bukan 1/r²!)
- Hubungan dengan V: EP = q₀ · V
💡 Tips Belajar Kesebandingan Listrik Statis
🔍 Contoh Soal & Penyelesaian Inkuiri Terbimbing — Tahap demi Tahap
Berikut contoh persoalan untuk setiap sub konsep yang diselesaikan secara inkuiri terbimbing langkah demi langkah. Ikuti setiap tahap dengan cermat untuk memahami pola kesebandingan.
⚡ 1. Gaya Coulomb — Contoh Soal & Inkuiri Terbimbing
Dua muatan titik q₁ dan q₂ terpisah sejauh r mengalami gaya Coulomb sebesar F. Jika jarak dijadikan 2 kali semula dan muatan q₁ dijadikan 3 kali semula, berapakah gaya Coulomb sekarang? (Muatan q₂ tetap)
- Diketahui: Jarak awal = r, jarak akhir = r' = 2r
- Muatan q₁ awal = q₁, muatan q₁ akhir = q₁' = 3q₁
- Muatan q₂ tetap = q₂
- Ditanyakan: Gaya Coulomb akhir F' dibandingkan dengan F
Gaya Coulomb:
Karena k adalah konstanta, kita bisa menggunakan perbandingan:
Masukkan faktor perubahan:
- Faktor muatan q₁: q₁' = 3q₁ → faktor 3
- Faktor muatan q₂: q₂' = q₂ → faktor 1 (tetap)
- Faktor jarak: r' = 2r → faktor 2 pada r, sehingga r'² = (2r)² = 4r²
F' / F = 3 × 1/4 = 3/4
Sehingga: F' = 34 F
Gaya Coulomb akhir menjadi 3/4 kali gaya semula (atau 0,75F).
💡 Penjelasan: Faktor pembesaran dari muatan (3×) dikurangi oleh faktor pengecilan dari jarak kuadrat (1/4), sehingga total menjadi 3/4 F. Ini menunjukkan bahwa pengaruh jarak (kuadrat) lebih dominan memperkecil gaya.
🌎 2. Medan Listrik — Contoh Soal & Inkuiri Terbimbing
Sebuah muatan titik Q menghasilkan medan listrik sebesar E pada jarak r. Jika muatan sumber dijadikan 4 kali semula dan jarak dijadikan 2 kali semula, berapakah medan listriknya sekarang?
- Muatan sumber: Q' = 4Q
- Jarak: r' = 2r
- Ditanyakan: E' = ... ?
Perbandingan: E' / E = (Q' / Q) × (r² / r'²)
E' / E = (4Q / Q) × (r² / (2r)²) = 4 × (r² / 4r²) = 4 × 1/4 = 1
Medan listrik tetap, E' = E.
💡 Penjelasan: Muatan diperbesar 4× cenderung memperbesar medan 4×, tetapi jarak 2× memperkecil medan menjadi 1/4×. Kedua efek saling meniadakan sehingga medan tetap.
🚀 3. Potensial Listrik — Contoh Soal & Inkuiri Terbimbing
Sebuah muatan titik Q menghasilkan potensial listrik V pada jarak r. Jika jarak dijadikan 3 kali semula dan muatan tetap, berapakah potensial listriknya?
- Muatan sumber tetap: Q' = Q
- Jarak berubah: r' = 3r
- Ditanyakan: V' = ... ?
⚠️ Perhatikan: V ∝ 1/r (bukan 1/r²!)
Perbandingan: V' / V = (Q' / Q) × (r / r')
V' / V = 1 × (r / 3r) = 1/3
Sehingga: V' = V/3
Potensial listrik menjadi 1/3 kali semula.
💡 Penjelasan: Karena V ∝ 1/r (bukan 1/r²), saat jarak 3×, potensial menjadi 1/3 kali. Bandingkan dengan medan listrik yang akan menjadi 1/9 kali untuk perubahan jarak yang sama — inilah perbedaan kunci!
🌀 4. Energi Potensial Listrik — Contoh Soal & Inkuiri Terbimbing
Dua muatan q₁ dan q₂ terpisah sejauh r memiliki energi potensial listrik EP. Jika kedua muatan masing-masing dijadikan 2 kali semula dan jarak dijadikan 1/2 kali semula, berapakah energi potensialnya?
- q₁' = 2q₁
- q₂' = 2q₂
- r' = r/2
- Ditanyakan: EP' = ... ?
⚠️ Ingat: EP ∝ 1/r (seperti V, bukan 1/r²!)
Perbandingan: EP' / EP = (q₁'·q₂' / q₁·q₂) × (r / r')
- Faktor hasil kali muatan: (2 × 2) = 4
- Faktor jarak: r / (r/2) = 2
Sehingga: EP' = 8 EP
Energi potensial listrik menjadi 8 kali semula.
💡 Penjelasan: Hasil kali muatan memberi faktor 4×, dan jarak yang mengecil (1/2) memberi faktor 2× (karena EP ∝ 1/r). Total faktor = 4 × 2 = 8. Energi potensial membesar signifikan karena muatan membesar dan jarak mengecil secara bersamaan.