Sepotong kawat dialiri arus listrik sebesar 3 ampere dengan hambatan 9 berapa tegangannya

LANJUTAN KELAS 12

Part 5

 soal soal fisika kls 12

1.         Jika arus 4 ampere mengalir dalam kawat yang ujung-ujungnya berselisih potensial12 volt, maka besar muatan tiap menit yang mengalir melalui kawat….

a. 4 coulomb             d. 120 coulomb

b. 12 coulomb           e. 240 coulomb

c. 60 coulomb

jawab:

I = q/t

4 = q / t

Q = 4.60 = 240 Coulomb

2.         Grafik di bawah menunjukkan kuat arus yang mengalir dalam suatu hambatan R, sebagai fungsi waktu. Banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam hambatan tersebut selama 5 sekon pertama adalah ... [coulomb]

a. 8

b. 10

c. 14

d. 18

e. 20

jawab: D

banyaknya muatan yang mengalir samadengan luas bangun dibawah grafik

luas bangun = trapesium + persegi panjang

Q = ½ [a+b] .t + p.l = ½ [5+3]. 2 + 5.2 = 18

3.         Dari percobaan hubungan tegangan[V] dengan kuat arus [I] pada resistor, dihasilkan grafik V–I pada gambar di bawah. Jika V = 5,0 volt, maka besar kuat arus yang mengalir adalah ....

a. 5 mA

b. 10 mA

c. 20 mA

d. 40 mA

e. 35 mA

jawab: D

0,02 x 2 = 0,04 A = 40 mA

4.         Resistansi kawat jaringan listrik akan meningkat pada siang hari yang terik sebab:

[1] Kawat menjadi lebih panjang

[2] Arus listrik menurun pada siang hari

[3] Hambat jenis kawat meningkat

[4] Luas tampang lintang kawat membesar

Pernyataan yang benar adalah ....

a. [1], [2] dan [3]                         d. [4]

b. [1] dan [3]                   e. semua

c. [2] dan [4]

jawab: B

1 dan 3

5.         Sebuah baterai dihubungkan dengan resistor akan menghasilkan arus 0,6 A. Jika pada rangkaian ditambahkan sebuah resistor 4,0 ohm yang dihubungkan seri dengan resistor pertama maka arus akan turun menjadi 0,5 A. Gaya gerak listrik[ggl] baterai [dalam volt] adalah ....

a. 4                     c. 6                  e. 24

b. 5                     d. 12

jawab: D

6.         Perhatikan gambar rangkaian di samping. Jika sumber arus 18 V dengan hambatan dalam 1 Ω, maka beda potensial titik a dan b adalah....

      a. 10 volt

b. 15 volt

c. 20 volt

d. 30 volt

e. 40 volt

jawab:

7.         Sebuah galvanometer yang hambatannya 50 ohm akan mengalami simpangan maksimum jika dilalui arus 0,01 A. Agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan hingga 100 V, maka harus dipasang ....

a. Hambatan muka sebesar 9.950 ohm

b. Hambatan muka sebesar 5.000 ohm

c. Hambatan cabang sebesar 9.950 ohm

d. Hambatan cabang sebesar 5.000 ohm

e. Hambatan muka dan hambatan dalam masing-masing sebesar 2.500 ohm

jawab:

8.         Sebuah amperemeter mempunyai hambatan 18 ohm dan berdaya ukur 10 m A. Agar daya ukur amperemeter meningkat menjadi 100 m A, harus dipasang hambatan ....

a. 0,8 ohm seri dengan amperemeter

b. 0,8 ohm paralel dengan amperemeter

c. 2,0 ohm seri dengan amperemeter

d. 2,0 ohm paralel dengan amperemeter

e. 8,0 seri dengan amperemeter

jawab:

9.         Hambatan pengganti antara titik A  dan B dari rangkaian hambatan pada gambar di bawah adalah ....

a. 6 Ω

b. 8 Ω

c. 10 Ω

d. 12 Ω

e. 16 Ω

jawab:

10.     Perhatikan rangkaian listrik pada diagram ini. Energi yang dibebaskan setiap sekon pada hambatan 16 Ω ialah ....

a. 1 J         c. 3 J               e. 5 J

b. 2 J         d. 4 J

jawab:

Rs = 1 + 3 + 4 = 8 ohm

Rp = 8 x 8 / [8+8] = 4 ohm

Rt = 16 + 4 + 5 = 25 ohm

V16 = 16/25 . 12,5 = 8 Volt

W = [V2/r] . t = 82/16 . 1 = 64/16 = 4 Jou le

11.     Pada gambar di bawah, A,B,C, dan D adalah lampu pijar masing-masing berukuran 5W, 5V. Jika lampu C putus maka yang nyalanya lebih terang adalah lampu ....

a. A dan B

b. B saja

c. B dan D

d. D saja

e. D dan A

jawab: A

pada rangkaian parallel berfungsi membagi arus. Jadi ketika C putus arus pada A dan B meningkat

12.     Suatu alat pemanas listrik yang hambatannya 24 Ω khusus dipakai untuk beda potensial 120 volt. Bila alat tersebut digunakan untuk memanaskan10 kg air sehinggga temperaturnya naik dari 250 ºC menjadi 450º C, waktu yang dibutuhkan adalah ....

a. 500 s                 d. 1400 s

b. 700 s                 e. 1900 s

c. 900 s

jawab:

kalor jenis air = c air = 4200 J/Kg C

13.     Sebuah alat pemanas air yang hambatannya 50 ohm dan dialiri arus listrik 1 ampere, digunakan untuk memanaskan 1 liter air bersuhu 25oC selama 10 menit. Jika diangap hanya air yang menerima kalor, maka suhu air menjadi [1 kalori = 4,2 joule]

a. 97oC                 d. 32,2oC

b. 47oC                 e. 72oC

c. 34,2Oc

jawab:

14.     Arus sebesar 2 A mengalir pada kawat penghantar yang memiliki beda potensial12 V. Besar muatan yang mengalir tiap menit pada kawat penghantar itu adalah … .

a. 20 C                  d. 180 C

b. 60 C                  e. 240 C

c. 120 C

jawab:

15.     Tiga buah hambatan masing-masing 4 Ω, 6 Ω dan 12 Ω disusun paralel dan dihubungkan dengan sumber tegangan listrik. Perbandingan arus yang mengalir pada masing-masing hambatan adalah … .

a. 1 : 2 : 3              d. 2 : 1 : 3

b. 1 : 3 : 1              e. 2 : 3 : 1

c. 3 : 2 : 1

jawab:

16.     Suatu penghantar panjangnya 2 m dipasang pada beda potensial 6 V, ternyata arus yang mengalir 3 A. Jika luas penampang kawat 5,5 × 10-2 mm², maka besar hambatan dan hambatan jenis kawat adalah

a. 2 Ω dan 2,75 × 10-7 Ωm

b. 2 Ω dan 5,5 × 10-8 Ωm

c. 2 Ω dan 1,1 × 10-7 Ωm

d. 20 Ω dan 5,5 × 10-7 Ωm

e. 20 Ω dan 2,75 × 10-7 Ωm

JAWAB:

17.     Kuat arus yang mengalir melalui hambatan 6 Ω pada gambar di bawah ini adalah … .

a. 0,75 A               d. 6 A

b. 1,5 A                 e. 12 A

c. 3 A

JAWAB:

RTOTAL = 8 OHM

I = V/R = 12/8 =1,5

I6 = 1,5 / 2 = 0,75 A

18.     Arus listrik dari PLN yang sampai ke rumah-rumah mempunyai tegangan 220 V. Tegangan tersebut adalah … .

a. tegangan efektif

b. tegangan rata-rata

c. tegangan minimum

d. tegangan maksimum

e. tegangan puncak ke puncak

jawab: A

tegangan efektif adalah tegangan mantab yang terukur dalam voltmeter.

19.     Sebuah bola lampu listrik bertuliskan 220 V/50 Ω. Pernyataan berikut yang benar adalah … .

a. dayanya selalu 50 watt

b. tahanannya sebesar 484 Ω

c. untuk menyalakannya diperlukan aliran arus sebesar 5 A

d. untuk menyalakan diperlukan tegangan minimum 220 V

e. menghabiskan energi sebesar 50 J dalam waktu 1 detik bila dihu-bungkan dengan sumber tegangan 220 V

jawab:

A. salah [ p = v2/r ]

B. salah [disoal sudah tertulis 50 ohm]

C. salah [I = v/r = 220/ 50 = 44 A]

d. benar [cukup jelas]

E. salah [ W = V.I.t = 220.44.1 = 9680 j]

20.     Grafik hubungan antara beda potensial [V ] dan kuat arus [I ] adalah … .

Jawab: C

V/i = R

Jadi R merupakan gradien/garis miring

21.     Diketahui rangkaian listrik seperti pada gambar berikut ini. Beda potensial antara titik A dan B adalah … .

a. 0 volt d. 6 volt

b. 2 volt e. 8 volt

Jawab: E

22.     Perhatikan penunjukan jarum amperemeter serta batas ukur maksimum yang digunakan seperti tampak pada gambar berikut ini. Nilai kuat arus yang sedang diukur sebesar … .

a. 0,4 A

b. 0,8 A

c. 1,0 A

d. 4,0 A

e. 5,0 A

jawab:

I = 4/5 = 0,8

23.     Perhatikan hal-hal berikut.

[i] untuk mengukur arus

[ii] untuk mengukur tegangan

[iii] dipasang seri pada rangkaian

[iv] dipasang paralel pada rangkaian

Yang sesuai untuk penggunaan voltmeter adalah . . . .

a. [i] dan [ii]

b. [i] dan [iii]

c. [ii] dan [iv]

d. [i], [ii], dan [iii]

e. [i], [ii], [iii], dan [iv]

jawab:

2 dan 4 [ sudah cukup jelas]

24.     Penampang penghantar dilewati 4 × 1020 elektron dalam waktu 8 sekon. Kuat arus listrik pada penampang tersebut adalah . . . .

a. 16 A

b. 8 A

c. 5 A

d. 4 A

e. 2 A

jawab:

I = q/t = 1,6 . 10-19 . 4 . 1020 / 8 = 8 A

25.     Sebuah generator mempunyai GGL 300 volt dan hambatan 4 ohm. Generator itu di gunakan untuk menyalakan lampu yang di susun paralel. Bila kuat arus tiap lampu harus 0,5 ampere pada tegangan 220 volt, maka banyaknya lampu yang dapat dipasang ....

a. 20                      d. 50

b. 30                      e. 10

c. 40

jawab:

P = V.i

Plampu = 220.0,5 = 110 watt

Pgenerator = 300.4 = 1200 watt

Jumlah lampu = 1200/110 = 10,9 = 10 [pembulatan kebawah]

Part 6

 soal soal fisika kls 12

Soal no 1

Diketahui muatan listrik Q1 positif dan Q2 negatif……

[1] muatan Q1 menarik muatan Q2

[2] gaya coulomb sebanding dengan Q1 dan Q2

[3] gaya coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara Q1 dan Q2

[4] kuat medan listrik di tengahtengah antara Q1 dan Q2 nol

yang benar adalah ….

a. 1, 2, 3 dan 4    d. 2 dan 4

b. 1, 2 dan 3        e. 4

c. 1 dan 3

jawab: b

Soal no 2

Dua muatan titik yang sejenis dan sama besar qA = qB =10 –2 C pada jarak10 cm satu dari yang lain. Gaya tolak yang dialami kedua muatan itu [dalam Newton] adalah ....

a. 9.10–14                             d. 9.103

b. 9.10–9                e. 9.107

c. 9.10–5

jawab: e

Soal no 3

pada gambar dibawah memperlihatkan suatu benda bermuatan positif dengan muatan q = + 0,5 μC, bermassa 20 gram digantung pada tali ringan [massanya diabaikan]. pada jarak 15 cm disebelah kanan diletakkan muatan negatif q’ = -1 μC yang menyebabkan muatan positif tertarik ke kiri dengan posisi benda seimbang menjadi seperti gambar di bawah. , tegangan pada tali kira kira sebesar..... [dalam newton ]

a. 0,20

b. 0,24

c. 0,28

d. 0,32

e. 0,40

Part 7

 soal soal fisika kls 12

1.        Perhatikan faktor-faktor berikut! 
[1]   luas penampang kawat

[2]   permeabilitas

[3]   hambatan dalam kawat

[4]   arus yang mengaliri kawat

yang memengaruhi besarnya induksi/medan magnet pada suatu kawat lurus yang dialiri listrik adalah ….

A.    [1] dan [2]

B.     [1] dan [3]

C.     [1] dan [4]

D.    [2] dan [3]

E.     [2] dan [4]

Jawab: E

.

      2.         Sebuah penghantar lurus panjang dialiri arus 2 A seperti tampak pada gambar disamping. Besar dan arah induksi magnet di titik P adalah …. [µo = 4π × 10-7 Wb/Am]

A.    8 × 10-5 T, masuk bidang kertas

B.     6 × 10-5 T, keluar bidang kertas

C.     4 × 10-5 T, masuk bidang kertas

D.    2 × 10-5 T, keluar bidang kertas

E.     1 × 10-5 T, masuk bidang kertas

     
     Jawab: E

      

     3.        Perhatikan gambar berikut!

 berdasarkan gambar diatas, arah gaya magnetik yang dialami kawat yang berada di antara dua magnet tersebutadalah ….

A.    ke arah B

B.     ke kiri

C.     ke kanan

D.    tegak lurus masuk bidang kertas

E.     tegak lurus keluar bidang kertas

   Jawaban: E

  Arah gaya magnetic dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan aturan gaya Lorentz. Jika arah arus dari A ke B dan arah kuat medan magnetik dari utara ke selatan maka arah gaya magnetik tegak lurus keluar bidang kertas. [F = telapak tangan, B = 4 jari, I = jempol]
      
    4.        Seutas kawat panjang memiliki arus sebesar I ampere yang berjarak a meter dari sebuah titik sehingga memiliki kuat medan magnetik sebesar B. Jika kawat diletakkan sejauh 2a dari titik tersebut, besar induksi magnetiknya adalah ….

pembahasan:

5.        Dua buah kawat lurus panjang diletakkan sejajar pda jarak 2 cm satu sama lain dialiri arus seperti gambar. Jika arus yang mengalir kedua kawat sama besar 2A, maka induksi magnetik pada titik P adalah …. [µ0 = 4π×10-7 Wb/Am]

A.    8×10-5 T keluar bidang gambar

B.     8×10-5 T masuk bidang gambar

C.     4×10-5 T masuk bidang gambar

D.    4×10-5 T masuk bidang gambar

E.     0 T

Jawaban:

Diketahui:

µ0 = 4π×10-7 Wb/Am

i1 = i2 = 2A

a = 1 cm = 1×10-2 m

Ditanyakan: B

pembahasan:

6.         Suatu kawat dilengkungkan dengan jari-jari 40 cm dan dialiri arus listrik seperti pada gambar. 

Besar dan arah induksi magnetik di titik P [µ0 = 4π × 10-7 Wb/Am] adalah ….

A.    2,5π × 10-7 T ke dalam bidang

B.     5 × 10-7 T ke luar bidang

C.     5π × 10-7 T ke dalam bidang

D.    1 × 10-6 T ke luar bidang

E.     π × 10-6 T ke dalam bidang

Jawaban: E

7.        Kawat L dan M sejajar berarus listrik seperti pada gambar!

Besar dan arah gaya magnetik persatuan panjang yang dialami kawat L dan M sebesar …. [µo = 4π × 10-7 Wb/mA]

A.    48 × 10-7 N/m tolak menolak

B.     24 × 10-7 N/m tarik menarik

C.     48 × 10-6 N/m tarik menarik

D.    36 × 10-6 N/m tolak menolak

E.     48 × 10-4 N/m tolak menolak

Jawaban: C

Diketahui:

µo = 4π × 10-7 Wb/mA

IL = 4A

IM = 6 A

a = 10 cm = 1×10-1 m

Ditanyakan: F/l

Jawab:

Jadi, besar dan arah gaya magnetik yang dialami kawat L dan M sebesar 48 × 10-6 N/m tarik menarik.

8.        Dua kawat sejajar dialiri arus listrik seperti tampak pada gambar. Jika µ0 = 4π × 10-7 Wb/Am, maka besar dan arah gaya magnetik persatuan panjang yang dialami kedua kawat adalah ….

A.    10-5 N/m, tarik-menarik

B.     3 ×  10-5 N/m, tolak-menolak

C.     3 ×  10-5 N/m, tarik-manarik

D.    6 ×  10-5 N/m, tolak-menolak

E.     6 ×  10-5 N/m, tarik-menarik

Jawaban: E

Diketahui:

  

Apabila ada dua buah kawat yang arahnya sama maka gaya magnetik persatuan panjang memiliki arah tarik menarik. Adapun besarnya gaya magnetik dapat ditetukan dengan perhitungan sebagai berikut.

9.        Dua kawat sejajar panjang sama 1 m dan dialiri arus listrik dengan arah yang sama. Berapakah gaya lorentz yang dialami oleh kedua kawat......

[µ0 = 4π × 10-7 Wb/A m]

A.    2×10-5 N tolak menolak

B.     3×10-5 N tolak menolak

C.     5×10-5 N tolak menolak

D.    7×10-5 N tolak menolak

E.     9×10-5 N tolak menolak

Jawaban: A

10.        Seutas kawat penghantar panjang terletak diantara kutub-kutub magnet dan dialiri arus sebesar I ampere. Arah gaya Lorentz yang dihasilkan adalah ….

A.    searah dengan A

B.     searah dengan B

C.     searah dengan C

D.    searah dengan D

E.     searah dengan I

Jawaban: A

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Arus yang mengalir searah dengan arah jempol, sedangkan arah medan magnet searah dengan keempat jari lainnya. Arah medan magnet dari utara menuju selatan sehingga arah gaya Lorentz searah dengan A.

Soal no 4

Kuat medan listrik yang ditimbulkan oleh muatan listrik pada sebuah titik bergantung pada….

[1] besarnya muatan

[2] jaraknya dari muatan

[3] jenis muatan

[4] jenis medium antara muatan dan titik

yang benar adalah ….

a. 1, 2, 3 dan 4    d. 2 dan 4

b. 1, 2 dan 3        e. 4

c. 1 dan 3

jawab: A

Soal no 5

Dua muatan titik berjarak 5 cm terlihat seperti gambar.

Besar medan listrik di titik P adalah....

a. 27 N/C              d. 360 N/C

b. 72 N/C              e. 720 N/C

c. 270 N/C

jawab:

Soal no 6

Dua buah partikel A dan B bermuatan +20 μC dan +45 μC terpisah sejauh 15 cm. Jika suatu muatan positif yang diletakkan di antara A dan B sedemikian rupa sehingga kuat medan listrik di titik tersebut sama dengan nol. letak C dari A [dalam cm] adalah….

a. 2         b. 3        c. 4        d. 6     e. 9

jawab: D

Soal no 7

Pada setiap titik sudut sebuah segitiga sama sisi dengan sisi terdapat muatan positif q. Kuat medan dan potensial listrik di pusat segitiga ini, dengan k sebagai tetapan, berturut-turut adalah…. a. ½ k q/r dan 0             d. 0 dan 3 k q/r

b. ½ k q/r dan k q/r^2     e. 0 dan k q/r^2
c. k q/r dan k q

/r^2
jawab: D  pada pusat segitiga: - nilai medan listrik bernilai nol karena besar medan listrik yang dihasilkan oleh tiap tiap muatan di sudut-sudutnya memiliki besar yang sama, sehingga saling menghilangkan. ingat bahwa medan listrik adalah besaran vektor, sehingga analisis kuantitatifnya berdasarkan arah. - potensial listrik adalah besaran skalar, sehingga nilai total potensial adalh total dari potensial tiga muatan tersebut. atau 3 kali

Soal no 8

Sebuah bola konduktor berjari – jari 9 cm diberi muatan 6 mC. Besar kuat medan listrik dan potensial listrik pada titik yang berjarak 3 cm dari pusat bola adalah .... a. sama – sama nol

b. E = nol, V = 6. 10

5 volt
c. E = 6. 107 N/C, V = nol
d. E = 6. 107 N/C, V = 6. 105 volt
e. E = 6. 107 N/C, V = 18. 105 volt

jawab: B

Soal no 9
Dua keping logam yang sejajar atas-bawah dan jaraknya 0,5 cm satu dari yang lain diberi muatan listrik yang berlawanan [keping bawah negatif dan atas positif] hingga beda potensial 10000 Volt. Bila nilai umum muatan elektron adalah 1,6 x 10-19 Coulomb, tentukan besar dan arah gaya coulomb yang terjadi jika ada sebuah elektron yang terletak diantara kedua keping tersebut .…

a. 0,8 x 10-7 N ke atas b. 0,8 x 10-7 N ke bawah c. 3,2 x 10-13 N ke atas d. 3,2 x 10-13 N ke bawah e. 12,5 x 1024 N ke atas

jawab: c
w = F . S
W = ΔEp
F.S = V.q
F.r = V.q
F.0,5.10-2 = 10000. 1,6.10-19
F = 3,2 . 10-13 N  ke atas karena muatan positif

Soal no 10
Sebuah elektron [massa 9,11x10 –31 kg dan muatan listrik –1,6 x10-19 C], lepas dari katode menuju ke anode yang jaraknya 2 cm. Jika awalnya elektrom diam [dilepaskan tanpa kecepatan awal] dan beda potensial antara anode dan katode 200 V, maka kecepatan elektron saat berada di anode sebesar ....
a. 2,3 x 105 m/s     d. 3 x 107 m/s
b. 8,4 x 106 m/s     e. 2,4 x 108 m/s
c. 2,3 x 107jawab:
W = V.q
W = ΔEk
V.q = ΔEk
200.1,6.10-19 = ½ m. V2
3,2.10-17 = ½ . 9,11.10-31 . v2
V = 8,4 . 106

Soal no 11
Kapasitas kapasitor dapat diperkecil dengan cara-cara sebagai berikut ....
[1]  ruang antar lempeng diisi minyak

[2] dengan pasangan seri beberapa kapasitor [3] jarak kedua lempeng diperkecil [4] luas lempengnya diperkecil. pernyataan yang benar adalah …. a. 1, 2, 3 dan 4    d. 2 dan 4 b. 1, 2 dan 3        e. 4 c. 1 dan 3

jawab: dSoal no 12

Tiga buah kapasitor identik yang mula-mula belum bermuatan akan dihubungkan dengan baterai 15 V. Bila hanya salah satunya saja yang dihubungkan dengan baterai 15 V tersebut, energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah 3/2E. dan bila ketiga kapasitor tadi dihubungkan seri dengan baterai besarnya energi yang tersimpan adalah …. a. ¼ E                    d. 2 E b. ½ E                    e. 4 E c. E

jawab: b
cseri = 1/3 C
E2 = 1/3 . 3/2 E
E2 = ½ ESoal no 13
Tiga buah kapasitor A, B, dan C memiliki nilai kapafitansi 4Farad, 6Farad, dan 12Farad disusun secara seri dan terhubung dengan aki 90V. 

Apabila muatan listrik maka besar muatan pada ketiga kapasetor tersebut adalah … a. qC = 3 x qA                 d. qC = 1/3 x qA b. qA < qB < qC             e. qA = qB = qC c. qB = 0

jawab: E [pada rangkaian seri besar muatan sama besarSoal no 14
Tiga buah kapasitor masing-masing 6 μF, 12 μF dan 4 μF dirangkai seri kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 8 volt.Tegangan pada kapasitor 4 μ

F  dalah .… a. 8,0 volt                         d. 1,5 volt b. 4,0 volt                         e. 0,5 volt c. 2,0 volt

Soal no 15
Dua buah kapasitor berkapasitas C1 = 30 piko Farad dan C2 = 60 piko Farad dihubungkan seri, lalu dihubungkan dengan sumber tegangan listrik 100 V. maka….

[1]. Q1 = 2 x 10-9 C [2]. Q2 = 2 x 10-9 C [3]. V1 = 66,7 V [4]. V2 = 33,3 V pernyataan yang benar adalah …. a.1,2,3dan4d.2dan4 b. 1, 2 dan 3        e. 4 c. 1 dan 3 jawab: 1,2 ,3, 4 benar

Soal no 16
Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 2.10-5 F yang pernah dihubungkan untuk  beberapa saat lamanya pada beda potensial 500 V. Kedua ujungnya dihubungkan dengan ujung-ujung sebuah kapasitor lain dengan kapasitansinya 3.10-5

 F yang tidak bermuatan. Energi yang tersimpan di dalam kedua kapasitor adalah …. a. 0,25 J                d. 1,25 J b. 0,50 J                e. 1,50 J c. 1,00 J

JAWAB:
E = ½ C V2
E = ½ 5.10-5 5002
E = 1,25 Joule

Part 8

 soal soal fisika kls 12

1.        diantara faktor - faktor berikut:

[1] jumlah lilitan kumparan

[2] laju perubahan fluks magnet

[3] arah medan magnet

yang mempengaruhi GGL induksi pada kumparan adalah...

A.    1 dan 3 B. 1 dan 2 C. 2 saja D. 2 dan 3 E. 3 saja

Jawaban: B

Rumus hukum faraday

Berdasarkan persamaan di atas, untuk mempebesar GGL induksi dengan cara memperbesar laju perubahan fluks magnetik dan memperbanyak jumlah lilitan.

2. Suatu generator menghasilkan tegangan GGL induksi sebesar Ɛ. Jika generator tersebut kumparannya dirubah sehingga jumlah lilitannya menjadi dua kali lipat dari semula, dan laju fluksnya menjadi tiga kali semula, besar perbandingan GGL sekarang dan GGL mula – mula adalah.....

A. 1 : 6     B. 1 : 3     C. 2 : 3     D 3 : 2      E. 6 : 1

Jawaban: A

pembahasan:
Ditanyakan: Ɛ1 : Ɛ2

Ɛ1 : Ɛ2  = 1 : 6

3.        Sebuah kumparan diletakkan pada medan magnetik homogen. Dalam waktu 30 detik terjadi perubahan fluks sehingga GGL menjadi ε1. Jika dalam waktu 20 sekon terjadi perubahan fluks yang sama sehingga GGL yang dihasilkan adalah ε2, maka perbandingan ε1 dan ε2 adalah ….

A.    1:2

B.     1:3

C.     2:3

D.    2:5

E.     3:4

Jawaban: C

GGL pada kumparan dapat ditentukan dengan persamaan / rumus Hukum faraday sebagai berikut.

Ɛ = - N [ΔΦ/Δt]

Berdasarkan persamaan di atas, GGL berbanding terbalik dengan perubahan waktu sehingga perbandingan antara ε1 dan ε2 dapat ditentukan melalui perhitungan sebagai berikut:

Jadi, perbandingan antara ε1 dan ε2 adalah 2:3

4.        Di antara pernyataan di bawah ini:

[1]   banyaknya lilitan

[2]   kuat arus yang melalui kumparan

[3]   luas bidang kumparan

[4]   hambatan kumparan

Faktor-faktor yang memengaruhi besarnya GGL induksi generator adalah ….

A.    [1], [2], [3], dan [4]

B.     [1], [2], dan [4]

C.     [1] dan [3] saja

D.    [2] dan [4] saja

E.     [4] saja

Jawaban: C

Besar GGL pada generator dirumuskan melalui persamaan berikut.

Ɛ = NBAω sinωt

Berdasarkan persamaan tersebut, besar GGL pada generator dipengaruhi oleh jumlah lilitan [N], luas bidang kumparan [A], kuat medan magnet [B], dan kecepatan putar [ω]. Oleh karena itu, jawaban yang tepat adalah C.

5.        Kumparan kawat luasnya A terdiri dari N lilitan. Kumparan tersebut berputar dengan kecepatan sudut ω dalam medan magnet homogen yang memiliki rapat fluks magnetnya B sehingga menghasilkan GGL induksi maksimum ε. jika GGL maksimum menjadi 6 kali semula, maka ….

A.    ω diperbesar 2 kali dan A diperbesar 3 kali

B.     N diperbanyak 3 kali dan kecepatan sudutnya diperbesar 3 kali

C.     N dan kecepatan sudutnya diperbesar 2 kali

D.    A diperkecil 1/3 kali dan kecepatan sudut diperbesar 4 kali

E.     N dan luas kumparan diperkecil 1/6 kali

Jawaban: A

GGL induksi maksimum dirumuskan dengan persamaan 

Ɛ = NBAω sinωt

GGL maksimum menjadi 6 kali semula jika ω diperbesar 2 kali dan A diperbesar 3 kali. Apabila dituliskan dalam bentuk persamaan sebagai berikut.

6.        sebuah bidang datar yang berada dalam medan magnetik membentuk sudut 60° dengan arah magnet. Jika fluks yang menembus bidang tersebut 0,9 miliWeber dan luas bidang tersebut 3 cm2, tentukan besar medan magnetnya!

Pembahasan:

B = φ . A . cos Ө = 0,9 . 10-3 . 3 . 10-6 . ½ = 1,35 . 10-9 Tesla

7.        Pada suatu kumparan yang terdiri dari 300 lilitan terjadi perubahan fluks magnetik dari 0,5 Wb menjadi 0,2 Wb dalam waktu 5 sekon. Tentukan besar GGL induksi yang terjadi!

Pembahasan:

Δφ = 0,5 – 0,2 = 0,3

Ɛ = -N.[Δφ/Δt] = -300 . [0,3/5] = 18 Volt

8.        Fluks magnetik yang menembus melalui bidang berubah terhadap waktu menurut persamaan ɸ = [4t2 + 5t + 2] Weber. Tentukanlah GGL induksi saat t = 4 sekon jika kumparan mempunyai 100 lilitan!

Jawab :

Turunan -----> dφ/dt = 8t + 5 = 8.4 + 5 = 37

Ɛ = -N [dφ/dt] = -100 .37 = 3700 V

9.        Perhatikan gambar berikut!

Kawat AB terletak pada medan magnet 0,5 T. Bila kawat digeser ke kanan dengan kecepatan 4 m/s, tentukan besar GGL induksi yang terjadi dan arah arusnya!

Jawab :

Ɛ = B l v = 0,5 T . 05 m . 4 = 1 Volt 

10.    Perhatikan gambar!

Batang konduktor OP yang panjangnya 40 cm berputar dengan frekuensi 4 Hz di dalam medan magnetik 0,3 T. Tentukan besar GGL induksi yang terjadi pada batang konduktor OP!

Jawab :

Ɛ = B l v = B . l . [ω . l] = B . l2 . 2πf = 0,3 . 0,42 . 2π.4 =  0,384π Volt

11.    Sebuah generator listrik terdiri dari sebuah loop persegi 10 lilitan dengan rusuk 50 cm. Loop kemudian diputar dengan 60 putaran/sekon. Tentukan besar induksi magnetik yang diperlukan untuk menghasilkan GGL induksi maksimum sebesar 270 V!

Jawab :

N = 10 lilitan

s = 0,5 m

A = s2 = 0,25 m2

ω = 60 putaran/s = 60 . 2π = 120π rad/s

Ɛ = 170 V

Rumus generator

Ɛ = N B A ω

170 = 10 . B . 0,25 . 120 π

B = 270/300π = 0,9 /π Tesla

12.    Besar kuat arus listrik yang mengalir pada suatu kumparan berubah dari 10 Ampere menjadi 1 Ampere dalam waktu 0,4 detik. Jika GGL induksi yang terjadi 45 V, tentukan induktansi kumparannya!

Jawab :

ΔI = 10 – 1 = 9Ampere

Δt = 0,4 detik

Ɛ = 45 V

Rumus Hukum lentz

Ɛ = - L [ΔI/Δt]

45 = - L [9/0,4]

L = 2 Henry

Tanda min tidak ikut perhitungan karena menunjukan arah azas lentz

13.    Sebuah induktor dengan induktansi diri 0,2 H dialiri arus yang besarnya bertambah menurut persamaan I = [2t3 + t2 -2t + 1] A. Tentukan GGL induksi yang timbul pada saat t = 1 s!

Jawab :

Turunan --------> dl/dt = 6t2 + 2t -2 = 6.1 + 2.1 - 2 = 6

Ɛ = - L [dI/dt] = 0,2 . 6 = 1,2 V

14. Sebuah transformator memiliki tegangan primer 220 volt. Jika transformator menghasilkan tegangan sekunder 8 V, efisiensi trafo 80%, dan kuat arus 2 A maka kuat arus primernya adalah ….

A.    1/2  A

B.     1/3  A

C.     1/5  A

D.    1/7  A

E.     1/11 A

Jawaban: E

Ditanyakan: Ip ... ?

pembahasan:

rumus efisiensi transformator

Jadi, arus primernya 1/11 ampere.

15.    Perbandingan jumlah lilitan kawat kumparan primer dan sekunder sebuah transformator adalah 1:4. Tagangan dan kuat arus masukannya masing-masing 10 V dan 2 A. Jika daya rata-rata yang berubah menjadi kalor pada transformator adalah 4 W dan tegangan keluarannya 40 V, maka kuat arus keluarannya bernilai ….

A.    0,1 A

B.     0,4 A

C.     0,5 A

D.    0,6 A

E.     0,8 A

Jawaban: B

Ditanyakan: Is

Np:Ns = 1 : 4

Ps = Pp – Pkalor

Vs.Is = Vp.Ip – 40

40.Is = 10 . 2 - 4

Is = 16/40 = 0,4 A

Jadi, kuat arus sekunder sebesar 0,4 ampere.

16.    Berikut transformator ideal yang dihubungan dengan sebuah lampu

Kondisi lampu akan menyala.....

Jawaban: D

Nyala lampu dipengaruhi oleh arus listrik sekunder [Is], Is berbanding terbalik dengan lilitan sekunder dan sebanding dengan jumlah lilitan primer.

Np : Ns = Is : Ip

Sehingga jawaban yang benar adalah D

A salah,  jika Ns diperkecil maka arus tambah besar dan lampu lebih terang

B salah, jika Np di turunkan Is tambah besar dan lampu terang

C salah, jika Np di perbesar Is tambah besar dan lampu terang

E salah, jika Np dinaikkan Is tambah besar dan lampu terang

17.    tabel berikut adalah data dua buah transformator!

Jika efisiensi transformator 1 dan 2 sama besar, sebesar 40% . maka besar  P dan Q adalah ….

A.    P = 8 lilitan dan Q = 0,5 A

B.     P = 8 lilitan dan Q = 1 A

C.     P = 16 lilitan dan Q = 0,5 lilitan

D.    P = 16 lilitan dan Q = 1 A

E.     P = 16 lilitan dan Q = 2 A

Jawaban: B

pembahasan:
Nilai P:

nilai Q 

18.    Berikut adalah gambar trafo ideal yang dihubungkan dengan sebuah lampu.

Lampu akan semakin terang, jika....

A. jumlah lilitan sekunder diperbanyak

B. tegangan primer / input dikurangi

C. lilitan sekunder dikurangi

D. tegangan sekunder diperbesar

E. jumlah lilitan primer dikurangi

Jawaban: C
pembahasan:

Prinsip kerja transformator adalah arus bolak-balik pada kumparan primer akan menimbulkan fluks magnet pada inti magnetik. Fluks magnetik akan menimbulkan GGL induksi pada kumparan sekunder. 

Nyala lampu dipengaruhi oleh arus listrik sekunder [Is], Is berbanding terbalik dengan lilitan sekunder dan sebanding dengan jumlah lilitan primer.

Np : Ns = Is : Ip

Supaya lampu semakin terang, maka arus sekunder harus diperbesar dengan cara mengurangi lilitan sekunder

19.              Sebuah trafo mempunyai 300 lilitan primer dan 150 lilitan sekunder. Bila trafo tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan 200 Volt, tentukan besar tegangan yang keluar dari trafo!

Jawab :

Np/Ns = Vp/Vs

300/150 = 200/Vs

Vs = 100 Volt

20.              Sebuah transformator dengan tegangan primer 220 V, tegangan sekunder 24 V berarus primer 0,3 A. Jika efisiensi transformator 80%, tentukan arus sekundernya!

pembahasan:

Rumus efisiensi trafo / transformator

Part 10

 soal soal fisika kls 12

Soal 1 : Soal esai / uraian RLC

Resistor [R] , kapasitor [C] dan induktor [L] dirangkai seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik [AC] dengan voltase maksimum sebesar 26√2 V dan kecepatan sudut 200 rad/s seperti gambar!

Jika R = 12 ohm, C = 500 μF dan L = 75 mH. Hitung: a. Reaktansi induktif b. Reaktansi kapasitif c. Jenis atau sifat rangkaian d. Impedansi e. Arus maksimum f. arus efektif

Pembahasan soal / Penyelesaian:

a. Reaktansi induktif [XL] 
XL = ω . L = 200 . 0,075 = 15 ohm

b. Reaktansi kapasitif [Xc] Xc = 1/ω.C Xc = 1/200.500.10 -⁶ Xc = 10 ohm

c. Jenis rangkaian

Rangkaian diatas bersifat induktif karena XL > Xc, sehingga arus [I] ketinggalannya sebesar 90° terhadap tegangan [V]

d. Impedansi [Z] pada rangkaian RLC

Z² = R² + [XL - Xc]²

Z² = 12² + [15 - 10]² Z² = 144 + 25 Z² = 169 Z = √169 Z = 13 Ohm

e. Arus maksimum

I = V / Z I = 26√2 / 13 I = 2√2 Ampere

f. arus efektif

Ief = Imax / √2 Ief = 2√2 / √2 Ief = 2 Ampere

soal No. 2 :

perhatikan rangkaian RLC berikut!

jika R = 40 ohm, XL = 60 ohm dan Xc = 90 ohm, dan dihubungkan dengan tegangan AC dengan nilai maksimum sebesar 25√2 Volt. berapakah nilai daya desipasi pada rangkaian tersebut?

pembahasan / penyelesaian

Z² = R² + [Xc - XL]² Z² = 40² + 30² Z² = 2500 Z = 50 ohm Imax = Vmax/Z Imax = 25√2/50 Imax = 0,5√2 A Ief = Imax/√2 Ief = 0,5√2/√2 = 0,5 A

Daya desipasi

P = Ief ² . Z P = 0,5² . 50 P = 0,25 . 50 P = 12,5 watt

Soal No.3 : soal uraian / esai RC

3.Sebuah hambatan 750 Ω dan sebuah kapasitor 2,5 μF disusun seri, kemudian ujung-ujungnya dihubungkan dengan sumber AC 25 V yang memiliki frekuensi 200/π Hz. Tentukan :

a. Impedansi rangkaian
b. Tegangan antara ujung-ujung hambatan

Pembahasan / Penyelesaian

:
Rumus ω ω =2.π.f ω =2.π.[200/π.]

ω =400 rad/s

Rumus Reaktansi kapasitif [Xc]
Xc = 1/ω.C
Xc = 1/[400.2,5.10 -⁶]
Xc = 1000 ohm

Rumus Impedansi [Z] pada rangkaian R-C

Z² = R² + Xc²

Z² = 750² + 1000²

Z² = 1562500

Z = √1562500

Z = 1250 ohm

Tegangan pada resistor [VR]

VR : R = Vtot : Z

VR : 750 = 25 : 1250

VR : 750 = 1 : 50

VR = 750 / 50

VR = 15 Volt

Soal RLC no 4
4. Arus bolak balik dengan frekuensi sudut 1 x 10

4 rad/s mengalir melalui rangkaian seri hambatan 10 Ω dan kapasitor 0,1 μF. Jika beda potensial pada ujung-ujung hambatan adalah 20 V, tentukan beda potensial pada ujung-ujung kapasitor!

Penyelesaian / pembahasan :
Diketahui :
ω = 1 x 104 rad/s 

R =  10 Ω
C = 0,1 μF
V = 20 V

Rumus Reaktansi kapasitif [Xc]

Xc = 1/[ω.C]
Xc = 1/[10

4 . 10-5]

Xc = 10 ohm

Rumus Impedansi [Z] pada rangkaian R-C

Z² = R² + Xc²

Z² = 10² + 10²

Z² = 200

Z = 10√2 ohm

Tegangan pada kapasitor [Vc]

Vc : Xc = Vtot : Z

Vc : 10 = 20 : 10√2

Vc = 2 : √2

Vc = 0,5 √2 Volt

Soal RLC no.5 
5.Sebuah hambatan 400 ohm dan sebuah kapasitor disusun seri, kemudian ujung-ujungnya dihubungkan dengan sumber AC 200 V yang memiliki frekuensi 50 Hz. Jika tegangan pada ujung-ujung hambatan adalah 160 V, tentukan :
a.

      Tegangan pada ujung-ujung kapasitor
b.      Reaktansi kapasitor

Pembahasan / penyelesaian:

a. Tegangan pada kapasitor

V² = VR ²+ Vc²
200² = 160²+Vc²
Vc² = 40000-25600
Vc² = 14400
Vc = √1400
Vc = 120 Volt

b. Reaktansi kapasitor

Vc : Xc = VR : R
120 : Xc = 160 :400
Xc = 300 ohm

soal N0.6
6. Sebuah hambatan R jika diberi tegangan bolak balik 220 V yang bekerja pada frekuensi 50 Hz mampu mengalirkan arus 2 A. Tentukan:

a. Besar kapasitansi kapasitor yang harus dipasang seri dengan hambtan itu agar dapat mengalirkan arus 1 A
b. Sudut fase antara V dan I

Pembahasan / penyelesaian :

V = I .R
220 = 2 . R
R = 110 Ω

a. Kapasitas kapasitor [XC]

jika I = 1 A
V = I . Z
220 = 1 . Z
Z = 220 ohm

Z² = R² + Xc ²
220² = 110² + Xc²
Xc ² = 220² - 110²
Xc² = [2.110]² - 110²
Xc² = 4 . 110² - 110²
Xc² = 3 . 110²
Xc = 110 √3

b. Sudut fase

Tan φ = [ Xc/R ]

Tan φ = √3

φ = 60°

Soal No. 7 rangkaian LC
7. Sebuah induktor murni dipasang dengan kapasitor. Selanjutnya ujung-ujung rangkaian ini dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik 100 V dengan frekuensi sudut 50 rad/s. Jika arus yang mengalir pada rangkaian 2 A dan tegangan pada ujung-ujung induktor 150 V, tentukan kapasitansi kapasitor!

Jawab : C

Pembahasan / penyelesaian:
V = 100 V
I = 2A
ω = 50 rad / s

VL = 150 V

C .... ?

Pada rangkaian induktor L dan kapasitor C tanpa resistor R

Vtot = VL - Vc
100 = 150 - Vc
Vc = 50 V

Vc = I . Xc

50 = 2 . Xc
Xc = 25 ohm

Xc = 1/[ω.C]

25= 1/[50 . C]
C = 1/1250
C = 8 . 10

-4 Farad

Soal No. 8 frekuensi tesonansi pada rangkaian RLC

8. Jika kapasitor 25 pF dipasang seri dengan induktor L = [1/4π²] H, frekuensi resonansi rangkaian ini adalah...

Jawab:
Pembahasan / penyelesaian :

soal no.99. Sebuah induktor murni dengan induktansi L = [5/π²] mH dipasang seri dengan kapasitor. Ujung-ujung rangkaian ini dihubungkan dengan sumber AC supaya beresonansi pada frekuensi 1 MHz. Tentukan kapasitansi kapasitornya!

Pembahasan:
Saat resonansi Xc = XL

C = 1/[4π².f.L]
C = 1 / [ 4.π².106 . [5/π²] . 10-3 ]
C = 1/[20.10-3]

C = 500 Farad

soal no. 10
10. Dalam suatu rangkaian, arus bolak balik sebesar I mengalir melalui resistor 6 ohm, induktor yang mempunyai XL = 2 ohm dan kapasitor yang mempunyai XC = 10 ohm.

ab adalah titik antara R
bc adalah titik antara XL
cd adalah titik antara Xc

Jika diketahui Vbc = 10 V, tentukan nilai Vab, Vcd dan Vad!

Penyelesaian / pembahasan:

Impedansi

Z² = R² + [XL - Xc]²

Z² = 6² + 8²
Z = √100
Z = 10 ohm

Perbandingan tegangan dan hambatan R , XL dan Xc

 VR : R = VL : XL = Vc : Xc = Vtot : Z

VR : 6 = 10 : 2 = Vc : 10 = Vtot : 10

VR : 6 = 10 : 2

VR = 6.5 = 30 Volt

10 : 2 = Vc : 10

Vc = 5.10 = 50 Volt

10 : 2 = Vtot : 10

Vtot = 5.10 = 50 Volt