SEBUAH BUKU FISIKA SPETAKULER SEDUNIA #2019JATENGJUARA
MGMP FISIKA SMA
PROVINSI JAWA TENGAH
Mr. Yan For 1ndONEsia
SEBUAH BUKU FISIKA SPETAKULER SEDUNIA #2019JATENGJUARA
BUKU FISIKA HEBAT INI MILIK
KELAS / No. Absen
Bermimpilah setinggi langit, Jika kamu jatuh itu
tandanya tidur Anda Kurang nengah
(Mr. Yan : 22: 56)
SEBUAH BUKU FISIKA SPETAKULER SEDUNIA #2019JATENGJUARA
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
This is blank page
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - i | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
BAB I 1 = 1 + 1 + 1 + ...+ 1
LISTRIK DINAMIS R p R1 R2 R3 Rn
Jika dihubung tegangan V, besar arus yang mengalir :
Arus Listrik I = V I1 = V I2 = V
R p R1 R3
Hubungan Antara arus listrik, muatan dan waktu
Dan V = V1 = V2 = V3
= atau Q = I. t
HUKUM I KHIRCHOFF
Jumlah arus yang masuk dan keluar pada titik percabangan selalu
sama
Dan
Keterangan :
=
I = kuat arus listrik (A) Q = besar muatan listrik (C) ∑ = ∑
t = waktu (s) e = muatan elektron = 1,6 x 10-19 C
Hambatan Listrik
=
Dan
= 0 (1 + ∆ )
∆R = R0. . ∆T
Keterangan;
R = hambatan penghantar () R = perubahan hambatan ()
ρ = hambat jenis kawa (. m) L = panjang penghantar ( m) HUKUM II KHIRCHOFF
A = luas penampang (m2) R0 = hambatan awal kawat () Hukum kedua Kirchhoff tentang tegangan ber-bunyi: jumlah aljabar
perubahan tegangan mengelilingi suatu lintasan tertutup (loop)
= koefisien muai panjang kawat (/⁰C) dalam suatu rangkaian listrik sama dengan nol.
∆T = perubahan suhu (⁰C)
Susunan Hambatan
a. Rangkaian seri
Jika beberapa hambatan disusun seri, maka hambatan total
rangkaiannya adalah :
Rs = R1 + R2 + R3+ … + Rn (a) (b)
Jika dihubung tegangan V, arus yang mengalir :
+ IR = 0
I = V = I1 = I2 = I3 Dan V = V1 + V2 + V3 + …., Vn = I Rn
Rs Perjanjian Tanda
1. Kuat arus bertanda positifj ika searah dengan arah loop dan
b. Rangkaian Paralel
negatif jika berlawanan arah dengan arah loop. Misal kita
tetapkan arah loop adalah searah jarum jam, maka kuat arus
/ pada gambar diatas (a) bertanda positif karena I searah
dengan arah loop. Sebaliknya kuat arus I pada gambar (b)
bertanda negatif karena I berlawanan dengan arah loop.
2. Bila sewaktu mengikuti loop sesuai dengan arah loop, kutub
positif dijumpai lebih dahulu daripada kutub negatifnya, maka
ggl bertanda positif, dan negatif jika sebaliknya.
3. Adapun tegangan jepit antara dua titik pada rangkaian;
misalnya antara titik a dan b, dihitung dengan persamaan:
VAB = + IxR
Jika beberapa hambatan disusun paralel, maka hambatan Daya dan Energi Listrik
total rangkaiannya adalah : Daya listrik secara matematis dapat dinyatakan
P = V. I = I2. R = 2 =
Dan energi listrik dinyatakan dengan persamaan
W = P. t = V. I. t = I2. R . t = 2 . t
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 1 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
P = Daya listrik ( watt) W = Energi listrik (joule)
I = Arus listrik (A) R = Hambatan penghantar ()
V = tegangan / beda potensial ( V) t = waktu (s)
Hubungan daya dengan tegangan : = ( )
Daya Total
Jika terdapat beberapa komponen dengan daya P1, P2 dan P3,
maka daya total jika dirangkai seri
1111
= 1 + 2 + 3
Jika disusun paralel daya totalnya menjadi :
P = P1 + P2 + P3
Tegangan Jepit
Jika sebuah baterai yang mempunyai ggl dan hambatan dalam r,
dan hambatan luar R, maka arus yang mengalir dapat dinyatakan
dengan persamaan : Dalam rangkaian, voltmeter dilambangkan dengan simbol :
Dan tegangan jepitnya = +
V
= .
SOAL-SOAL LATIHAN
Alat Ukur Listrik. Seberat- beratnya pekerjaan akan terasa ringan jika tidak
dikerjakan (Mr. Yan : 16 : 19)
Ampermeter : alat untuk mengukur arus listrik, dipasang secara seri 1. Sebuah penghantar mengalir arus sebesar 0,1 A dalam 5
dalam rangkaian. detik. Tentukanlah (a) besar muatan yang mengalir (b)
jumlah elektronnya yang mengalir selama 5 sekon
2. Suatu penghantar dalam waktu 1 menit dilewati oleh muatan
1,2 C. Hitung: Banyaknya elektron yang melewati
penghantar bila besar muatan elektron (e = 1,6 x 10-19 C)
Dalam rangkaian, amperemeter dilambangkan dengan simbol :
Voltmeter : alat untuk mengukur tegangan, dipasang secara 3. Dalam sebuah tabung gambar televisi, arus 80 mA mengalir
parallel dalam rangkaian. menuruni tabung menuju ke layar, jika muatan elektron
1,6.10−19 coulomb. Maka banyaknya elektron yang mencapai
layar selama 1 menit adalah ...
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 2 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
4. Kawat X dan Y memiliki diameter sama, tetapi panjang X dua 8. Sebuah kipas angin mempunyai hambatan sebesar 10 ohm.
kali panjang Y.Jika hambatan jenis X adalah seperempat Jika diberi tegangan 6 volt. Hitung kuat arus yang mengalir!
hambatan jenis Y dan besarnya hambatan Y = 20 ohm, Maka
besarnya hambatan X adalah ....
9. Hitung berapa ampere kuat arus yang mengalir pada sebuah
penghantar 100 ohm jika diberi tegangan 220 volt
5. Kawat pertama panjangnya L dan luas penampangnya A,
mempunyai hambatan 40 , jika kawat lain yang sejenis
panjangnya 1/2 L dan luas penampangnnya 2A, maka kawat
tersebut memiliki nilai hambatan sebesar ....
10. Sebuah kumparan kawat tembaga mempuyai hambatan 25
ohm pada 20C. Jika koefisien suhu tembaga 4,05 x10-3/C,
berapakah hambatan kumparan itu pada 60C?
6. Lilitan kawat memiliki hambatan 10,5 pada suhu 30 C 11. Tentukan arus yang mengalir (besar I)
dan hambatannya 12 pada 75 C. Tentukan koefisien
suhu kawat tersebut !
7. Sebatang besi yang panjangnya 10 m dan luas penampang
2. 10-7 m², hambat jenis 12, 10-6 Ωm. Jika pada ujung-ujung
kawat itu diberi tegangan 10 volt, hitung
a. Hambatan besi!
b. Kuat arus yang mengalir
12. Tentukan arus yang mengalir pada tiap hambatan
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 3 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
13. Jika voltmeter menunjuk angka 8 V, tentukan arus yang 17. Tentukan hasil pengukuran berikut ini!
mengalir dan tegangan baterai. Tentukan juga tegangan tiap a. Ampermeter
hambatan
b. Voltmeter
14. Empat hambatan, A = 2 ; B = 3 ; C = 6 dan D = 12 .
Jika hambatan A, B dan C dirangkai seri dan dihubungkan
dengan sebuah sumber tegangan ternyata arus yang
mengalir adalah 1 ampere, jika hambatan A, B dan C
dirangkai secara paralel, maka arus yang mengalir 6 ampere.
Jika hambatan A, B, C dan D dirangkai seri dan dihubungkan
dengan sumber tegangan tersebut, maka arus yang mengalir
adalah ....
18. Perhatikan rangkaian listrik berikut ini.
5
20
15. Bagaimanakah cara memasang ampermeter dan voltmeter 12
yang benar? Tunjukan dengan gambar!
E = 45 V
16. Sebuah pemanas menggunakan hambatan 420 dialiri arus
10 mA selama 20 menit digunakan untuk memanaskan air 1 Tentukanlah :
kg dari suhu 40C, berapa suhu akhir air tersebut? a. hambatan total
b. arus total yang mengalir
c. arus dan tegangan tiap-tiap hambatan
d. daya disipasi pada hambatan 4
e. energi yang mengalir pada hambatan 12 tiap
menit
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 4 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
19. Terdapat rangkaian hambatan seperti di bawah ini 21. Berapakah arus yang mengalir dan tegangan antara A dan C
A 5 9 V; 1
A
65 6V 410 18 V; 1
C
3V 35 12
9V 10
9 V; 1
Tentukan besar arus yaBng mengalir dan beda potensial
antara B dan A. Tentukan pula daya disipasi dan energi listrik
pada hambatan 10 !
22. Perhatikan gambar di bawah ini, jika batas ukurnua 40 mA,
dan batas ukur Voltmeter adalah 5 V, maka besar hambatan
lampu adalah ....
20. Sebuah pemanas mampu memberikan arus 60 mA Ampermeter :
dihubungkan dengan tegangan 210 V digunakan untuk
mendidihkan air 2 kg dari suhu 40C, berapa lama waktu
yang dibutuhkan? ( kalor jenis air = 4200 J/kgC)
Voltmeter
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 5 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
23. Perhatikan rangkaian hambatan di bawah ini. Tentukan 25. Perhatikan rangkaian listrik berikut ini
hambatan toal rangkaian hambatan berikut ini!
Jika R1 = 2 , R2 = 3 R3 = 9 R4 = 36 R5 = 18 ,
baterai yang terrhubung 24 V, tentukanlah :
a. Hambatan totalnya
b. Arus totalnya
c. Arus pada hambatan R4
d. Beda potensial pada hambatan R3
e. Daya pada hambatan R1
f. Energi listrik pada hambatan R5 selama 5 menit
SOAL PILIHAN GANDA
1. Kawat penghantar memiliki hambatan 20 pada suhu 200
C.Apabila kawat ditempatkan pada suatu ruang yang
suhunya 600 C hambatannya menjadi 60 . Jika suhu ruang
24. Perhatikan rangkaian di bawah ini dijadikan 1000 C hambatan kawat adalah ....
a. 10 d. 100
b. 60 e. 120
c. 80
2. Grafik berikut menunjukkan kuat arus yang mengalir melalui
kawat sebagai fungsi waktu. Banyaknya muatan listrik yang
mengalir melaui hambatan tersebut selama 5 detik adalah ....
I(A)
2
Tentukanlah arus yang mengalir tiap cabang dan energi listrik a. 15 coulomb 3 d. 6 c5oulombt(det)
yang tersimpan pada hambatan 10 selama 10 menit dan
beda potensial antara titik A dan B
b. 10 coulomb e. 4 coulomb
c. 8 coulomb
3. Sebuah kawat penghantar memiliki hambatan 16 . Jika
panjang kawat tersebut dijadikan dua kali semula tetapi
dengan membuat volume kawat tetap, maka hambatannya
kini menjadi ....
a. 4 d. 64
b. 8 e. 256
c. 32
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 6 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
4. Ampere meter pada gambar berikut ini akan memberikan 09. Beda potensial A dan B pada rangkaian di bawah adalah
pembacaan
a. -2 V
b. -3 V 6V A 4V
c. - 6 V 1
R RR d. 3 V 1
e. 6 V
12A A
RR 10. Pada rangkaian tersebut, beda potensial antara A dan B
adalah
a. 2 A 6R d. 6 A
b. 3 A a. 1 V 2 8
c. 4 A e. 7,5 A
b. 2 V A 4
c. 3 V 6
05. Jika beda potensial antara kedua ujung kawat adalah 5 volt, d. 4 V
B
dan kelajuan muatan yang melalui kawat adalah 12
mC/menit, maka hambatan dari kawat tersebut adalah e. 6 V
a. 1 k d. 20 k 12v, 1
b. 2 k e. 25 k
c. 5 k 11. Hambatan antara A dan B adalah (dalam ohm)
06. Sebuah miliamperemeter dengan hambatan 8,4 dipasangi 8 6 B
hambatan shunt sehingga miliamperemeter itu mampu A
mengukur arus skala penuh tujuh kali dari sebelumnya. Nilai
hambatan shunt adalah .... 24
a. 0,12 d.50,4 a. 2 d. 6
b. 8/3 e. 12
b. 1,2 e. 5 8,8 c. 3
c. 1,4
07. Jika arus yang terbaca oleh ampere meter 0,8 A, maka nilai 12. Alat listrik yang mempunyai hambatan terbesar adalah
hambatan R adalah
Nama alat tegangan Daya
20 kerja
A (A) pemanas 400 W
(B) motor 120 V 200 W
A 2 (C) lampu 120 V 150 W
(D) TV 120 V 110 W
R (E) pompa air 125 W
220 V
220 V
a. 4 28V, 1 13. Sebuah alat pemanas lsitrik digunkan untuk mendidihkan 3
b. 5
c. 10 d. 40 kg air 4oC. Bila diketahui hambatan pemanas 60 , tegangan
kerja 240 V dan untuk menaikkan 1oC, 1 kg air membutuhkan
e. 80 energi 4,2 . 103 J. Maka air akan mendidih pada 100oC
setelah
08. Sebuah sumber tegangan jika dihubungkan dengan (A) 21 menit
(B) 30 menit
hambatan 4 akan memberikan kuat arus 2 A dan jika (C) 31,5 menit
(D) 35 menit
dihubungkan dengan hambatan 3 akan memberikan kuat (E) 42 menit
arus 2,4 A, maka besarnya ggl dan hambatan dalam sumber
tegangan adalah
a. 12 V, 1 d.18 V, 1
b. 12 V, 2 e.24 V, 3
c. 18 V, 2
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 7 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
14. Sebuah bola lampu listrik 220 V/50 W 19. Arus yang melewati hambatan 1 pada gambar di bawah ini
Yang manakah dari pernyataan berikut yang benar
(A) dayanya selalu 50 W adalah 2
(B) tegangan maksimum diperoleh untuk menyalakannya a. 0
adalah 220 V
b. 2 A ke kiri 8V
(C) tehanannya 484
(D) diperlukan aliran arus 0,23 A bila menyalakannya c. 4 A ke kiri 44V 1 2
(E) menghabiskan energi 50 J dalam 1 detik bia d. 2 A ke kanan
dihubungkan dengan tegangan 220 V e. 4 A ke kanan
15. Semua motor listrik bekerja dengan gaya 10 N untuk 20. Sebuah voltmeter dengan hambatan dalam Rv = 10 K,
mempunyai batas ukur Vv = 50 V. Agar voltmeter ini dapat
memindhkan benda sejauh 5 meter dalam waktu 2,5 det. Jika digunakan untuk mengukur beda potensial sampai V = 500 V,
maka besarnya hambatan muka Rm yang harus dipasang
motor digerakkan oleh sumber DC 12 V, 25 W, maka efisiensi adalah
yang dimiliki motor tersebut adalah (A) 60 K
(A) 44 % (C) 55 % (B) 70 K
(B) 50 % (D) 75 % (C) 80 K
(E) 80 % (D) 90 K
16. Sebuah lampu pijar yang menggunakan daya 80 watt pada (E) 100 K
tegangan sumber 220 V, dipasang pada suatu sumber
berpotensial 110 V. daya yang dipakai oleh lampu itu adalah 21. Beberapa baterai dan resistor dirangkai seperti gambar.
(A) 20 W (C) 80 W
(B) 40 W (D) 160 W 3
4
(E) 320 W
17. Pada rangkaian di berikut ini jarum galvanometer tidak 6 2,= 18 volt
menyimpang, maka nilai perbandingan panjang kawat AB 9
dan kawat BC adalah 1,= 3 volt
8 32
G Pada rangkaian diatas mengalir arus sebesar I1. Jika
hambatan 4 diganti dengan hambatan 19 maka arus
AB C mengalir sebesar I2, maka nilai I2 adalah....
a. 1 : 4 d. 4 : 1 A. 0,1 I1 D. 0,4 i1
b. 1 : 2
c. 2 : 1 e.16 : 4 B. 0,2 I1 E. 0,5 I1
C. 0,3 I1
18. Dari fasanya elektroda berikut ini bila dicelupkan pada larutan 22. Perhatikan gambar rangkaian loop berikut.
elektrolit yang sama, yang akan menghasilkan beda potensial
yang paling tinggi adalah
(A) Mg dan Zn
(B) Cu dan Zn
(C) Pt dan Zn
(D) Cu dan Sn
(E) Ni dan Fe
Besar kuat arus yang mengalir dalam rangkaian adalah …
A. 2/10 A D. 10/11 A
B. 5/10 A E. 1 A
C. 8/11A
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 8 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
23. Perhatikan rangkaian di bawah ini!
Bila kemudian resistor r = 2 diganti dengan resistor 4 ,
maka perbandingan besar arus listrik pada rangkaian
sebelum dan sesudah resistor diganti adalah …
A. 1 : 3
B. 1 : 4
C. 2 : 3
D. 3 : 2
E. 4 : 3
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 9 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
BAB II Hukum Gauss. Hukum Gauss menyatakan bahwa Garis-gari
LISTRIK STATIS medan listrik yang menembus tegak lurus bidang permukaan akan
menghasilkan fluks listrik. Secara matematis dinyatakan dengan
A. Listrik Statis persamaan:
Muatan listrik yang kekurangan elektron disebut muatan positif,
sedang yang kelebihan elektron disebut muatan negatif.
Gaya Listrik. Jika terdapat dua buah muatan yang jenisnya sama
ataupun berlawanan dengan besar muatan q1 dan q2 terpisah pada
jarak r, maka menurut Coulomb besar gaya tarik menarik atau
gaya tolak menolaknya adalah:
F= 1 q1.q2 = k q1.q2
4 0 r2 r2
Dengan : = EAcos = q
F = gaya tarik meanrik/toalak menolak (N) 0
0 = permitivitas ruang hampa = 8,85 x 10-12 C2/Nm2 = Fluks listrik (Vm = Nm2/C )
k = tetapan dielektrik = 9 x 109 Nm2/C2 E = medan listrik (N/C = V/m)
A = luas penampang (m2)
Arah gaya Coulomb/listrik untuk muatan sejenis tolak menolak = sudut yang dibentuk antara medan listrik dengan normal
dan muatan berlain jenis tarik menarik. bidang.
Medan Listrik. Daerah di sekitar muatan listrik yang masih Potensial dan Energi Potensial Listrik. Besar potensial
terpengaruh oleh muatan listrik disebut dengan medan listrik. Kuat (potensial mutlak) dari sebuah titik yang berjarak r dari muatan uji
medan listrik menyatakan besar gaya yang dialami oleh sebuah q didefinisikan sebagai berikut:
muatan uji di bagi oleh muatan itu sendiri. Secara matematis
dinyatakan dengan persmaan sebagai berikut:
E= F =k q
q r2
Dengan: V =kq
E = kuat medan listrik (N/C = V/m) r
q’ = muatan uji
q = muatan sumber.
Penggambaran arah medan listrik untuk mutan positif, arah
medan listrik menjauhi muatan sedangkan untuk muatan
negatif arah medan listrik mendekati muatan.
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 10 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
Sedangkan beda potensial dua buah titik yang berjarak r2 dan r1 b. di permukaan bola ( r = R)
adalah (anggap terjadi perpindahan dari titik 1 ke titik 2)
Medan listrik, E = k q
V = kq 1 − 1 R2
r2 r1
Potensial Listrik, V = k q
Sehingga besar usaha untuk membawa muatan uji q’ dari titik 1 R
ke titik 2 adalah:
c. di luar permukaan bola ( r > R)
W = q'.V = kqq 1 − 1
r2 r1 Medan listrik, E = k q
r2
Berdasar definisi usaha maka besar energi potensial listrik dua
buah muatan q dan q’ yang berjarak r adalah: Potensial Listrik, V = k q
r
EP = k q.q
r SOAL UJI KOMPETENSI LISTRIK STATIS
Jika ada dua atau tiga orang berkumpul belajar fisika, maka Tuhan
Hubungan Medan Listrik dan Potensial Listrik. Hubungan akan berama mereka, tersenyum dan memberi barokah baginya
antara medan lisrik E dan potensial lisrik V dapat dibagi dalam (Mr. Yan ,17:20)
berbagai macam kasus. 1. Dua buah mutan saat jaraknya r mempunyai gaya elektrostatik
10 N, berapakah gayanya jika jaraknya menjadi ½ r?
1. 2 (dua) buah keping sejajar. Jika terdapat dua buah keping 2. Dua buah mutan saat berada di udara mempunyai gaya
sejajar yang mempunyai beda potensial V dan berjarak d
satu sama lain maka medan listrik E antara keduanya elektrostatik 10 N, berapakah gayanya jika di pindhkan ke
adalah: suatu tempat yang permitivitas relatifnya 2,5!
E = V atau V = E.d
d
Tetapi ingat potensial sebuah titik akibat 2 keping sejajar
dinyatakan dengan persamaan:
V = E.r (di dalam keping, r <d) 3. Tiga buah mutan masing-masing +10C, -20C dan -30C
V = E.d (di luar keping, r>d) terpisah masing-masing sejauh 10 cm. Tentukan besa dan
arah gaya elektrrostatis pada muatan -20C!
4. Terdapat muatan Q dan -2Q terpisah pada jarak r dan
mempunyai gaya F, jika muatan pertama menjadi 2 kali dan
jarknya menjadi ¼ kali maka gaya tarik menariknya menjadi
...
2. Bola Konduktor berongga. Jika terdapat bola berongga
berjari-jari R dengan muatan q pada permukaannya maka
berlaku aturan:
a. di dalam bola ( r < R)
Medan listrik, E = 0
Potensial Listrik, V = k q
R
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 11 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
5. Dua buah muatan +4 C dan +9 C terpisah sejauh 20 cm. 10. Dua muatan bola masing-masing bermassa 400 mg sama-
Dimanakah muatan +2 C ditempatkan agar tidak mengalami sama digantung dengan tali ringan panjang 10 cm tak
gaya listrik? bermassa. Jika jenis dan besar muatan sama sehingga
keduanya terpisah dengan sudut 74. Hitung besar muatan
tersebut?
74
6. Dua buah muatan +4 C dan -9 C terpisah sejauh 36 cm.
Dimanakah muatan -2 C ditempatkan agar tidak mengalami
gaya listrik?
7. Dua buah muatan +36 C berada pada koordinat (2,0) dan -9
C pada koordinat (27,0). Pada koordinat berapakah muatan
+4 C ditempatkan agar tidak mengalami gaya listrik?
8. Pada sudut-sudut segitiga sama sisi (a = 20 cm) ditempatkan 11. Sebuah benda 900 mg dan bermuatan 0,8 C digantungkan
pada tali ringan. Disebelah kanan benda pada jarak 40 cm
3 buah muatan q1 = +10 C, q2 = - 10 C dan q3 = - 10C.
Hitung besar dan arah gaya listrik pada muatan ke-2. diletakkan muatan q = - 0,2 C. Tentukan besar sudut
dan tegangan tali.
9. Dua buah benda A dan B , benda A bermuatan positif dan
benda B netral. Benda A disentuhkan dengan B, masih dalam
keadaan bersentuhan benda B disentuh dengan jari tangan.
Setelah beberapa saat jari tangan dilepaskan dan kemudian
kedua benda dipisahkan, Apa yang terjadi dengan benda B
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 12 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
12. Dua buah benda A dan B , benda A bermuatan positif dan 15. Sebuah elektron ditembakkan di dalam medan listrik
benda B netral. Benda A didekatkan dengan B, Bila benda B homogen. Jika elektron ditembakkan dengan kecepatan
disentuh dengan jari tangan. Setelah beberapa saat jari tertentu dan searah dengan arah medan listrik , maka setelah
tangan dilepas dan kemudaian kedua benda dipisahkan, beberapa detik apa yang terjadi pada elektron ?
Apa yang terjadi dengan benda B
16. Sebuah muatan positif menempuh perjalanan seperti gambar
di bawah ini. Gambarkan lintasan partikel bermuatan tersebut!
13. Dua buah benda dengan ukuran berbeda masing-masing
bermuatan 2q dan –q terpisah sejauh r. Gaya coulomb F12
> F21. Apakah pernyataan ini benar atau salah ?
2q - q
F12 F21
17. Sebuah muatan negatif menempuh perjalanan seperti gambar
di bawah ini. Gambarkan lintasan partikel bermuatan tersebut!
14. Sebuah tetes minyak bermuatan positif diam diantara dua
plat sejajar yang bermuatan listrik. Jika jarak dua plat sejajar
di perkecil apa yang terjadi pada tetes minyak !
qd 18. Sebuah partikel ditembakkan dengan kecepatan tertentu
dengan arah searah medan listrik. Jika setelah beberapa
saat kemudian partikel berhenti , maka jenis muatan partikel
adalah . . .
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 13 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
19. Sebuah elektron ditembakkan di dalam medan listrik 23. Tentukan besar dan arah medan listrik di titik A yang berjarak
homogen dengan kecepatan tertentu , jika arah gerak (a) 10 cm dari muatan +4C (b) 20 cm dari muatan -10C
elektron berlawanan arah dengan arah medan listrik, Apa
yang terjadi dengan kecepatan kecepatan setelah beberapa
saat kemudian ?
20. Sebuah proton ditembakkan di dalam medan listrik dengan 24. Dua buah muatan -16 C dan +9 C terpisah sejauh 20 cm.
arah ke barat, jika arah medan listrik ke Timur maka arah gaya Hitung besar dan arah kuat medan listrik ditengah-tengah
muatan.
coulomb yang dialami oleh proton ke arah ....
25. Dua buah muatan -4 C dan -9 C terpisah sejauh 25 cm.
Dimanakah titik yang kuat medan listriknya nol.
21. Perhatikan gambar di bawah ini ! Gambarkan arah gaya listrik
pada q3
26. Dua buah muatan -16 C dan +9 C terpisah sejauh 20 cm.
Dimanakah titik yang kuat medan listriknya nol.
q1 q2 q3
27. Pada titik bujur sangkar (B dan D) masing-masing diletakan
muatan +q. Agar kuat medan listrik di titik A sama dengan nol,
maka besar dan jenis muatan di titik C adalah …(UMPTN)
22. Perhatikan gambar di bawah ini ! Di daerah mana muatan ke
tiga harus diletakan agar tidak mengalami gaya coulomb, jika
muatan ketiga negatif . ( gambarkan)
4q -q
q1 = 4q q2
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 14 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
28. Sebutir debu massa 5 mg mengambang diam pada daerah 33. Sebuah bola koduktor berongga dengan jejari 20 cm diinjeksi
yang mempunyai medan listrik 300 N/C. Tentukanlah besar
muatan debu (g = 9,8 m/s2) muatan 40 C. Hitung potensial dan medan listrik di titik P
yang berjarak (a) 15 cm dari pusat bola (b) 20 cm dari pusat
bola (c) 10 cm diluar permukaan bola?
29. Hitunglah besar muatan jika pada titik yang berjarak tertentu
dari muatan mempunyai potensial mutlak 90 V dan medan
listrik 900 V/m.
30. Kuat medan listrik diantara 2 keping sejajar horizontal(atas- 34. Sebuah elektron ( m =9 x10-31 kg, q = -1,6 x 10-19 C)
bawah) percobaan Milikan yang terpisah pada jarak 5 cm ditembakan dengan kecepatan 106 m/s searah sumbu x ke
adalah 250000 N/C. Setetes minyak muatan negatif massa dalam dua keping sejajar yang mula-mula diam di keping
4,5 x 10-8 mg masuk dalam keping dan mencapi negatif. Jika jarak antar keping 0,5 cm dan medan listrik yang
kesetimbangan saat di tengah-tengah. Tentukan (a) keping tejadi antara 2 keping 1000 V/m, di manakah elektron akan
mana yang positif (b) besar muatan minyak (c) gaya yang menumbuk keping bagian atas!
terjadi pada tetesan minyak.
31. Hitung beda potensial dua buah titik yang berjarak 10 cm dan
20 cm dari sebuah muatan 100 C
32. Sebuah elektron ditembakan dengan kecepatan 5 x 106 m/s
searah kuat medan listrik yang besarnya 1000 N/C (a) kapan
elektron berhenti (b) berapa jarak yang ditempuh elektron?
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 15 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
35. Sebuah benda massa 30 gram dengan besar muatan q 38. Segumpal awan mempunyai potensial 8 MV terhadap bumi.
terletak dalam medan listrik E = 400 N/C sehingga Ketika terjadi kilat antra awan dan bumi, awan melepaskan
suatu muatan listrik 40 C terhadap bumi. Banyaknya energi
menyimpang dengan sudut simpang 37. Tentuk jenis dan yang hilang pada peristiwa itu adalah ….
besar muatan tersebut?
E
39. Berapakah usaha yang diperlukan untuk memindahkan
muatan 10C dari titik yang mempunyai potensial 10 V ke
sebuah titik yang potensialnya 60 V?
36. Sejumlah garis medan listrik 400 N/C menembus luasan 40. Dalam koordinat kartesius(XY) suatu muatan q1 = +5 C
permukaan 100 cm2. Tentukan fluks listrik yang terjadi jika
medan listrik tersebut menembus: terletak di titik asal dan muatan q2 = - 2 C berada pada
a. Sejajar bidang permukaan koordinat (3,0) meter. Tentukanlah besar (a) potensial di titik
b. Tegak lurus dengan bidang P yang berkoordinat (0,4) m (b) Usaha yang diperlukan untuk
membawa muatan + 2nC dari titik tak terhingga ke titik P?
c. Membentuk sudut 60⁰ terhadap bidang
37. Sebuah bola kecil bermuatan yang massanya 1 mg dengan 41. Sebuah partikel bermuatan 2,5 x 10-18 C dengan massa m = 4
20 nC tergantung pada benang sutera yang membuat sudut x 10-13 kg mengambang diam di antara 2 keping bermuatan.
Jika jarak kedua keping adalah 2 cm, berapakah beda
30 dengan sebuah keping bermuatan seperti gambar! potensial 2 keping tersebut?
Tentukanlahrapat muatan keping tersebut (0 = 8,85 x 10-12 C2
/Nm2)
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 16 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
42. Pada percobaan tetes minyak milikan, jarak antar keping 15 46. Sebuah bola kecil bermuatan +6C terpisah 20 cm terhadap
mm. Dengan beda potensial antar keping 1,5 kV, sebuah tetes
minyak bermassa 4,9 x 10-15 kg berada dalam keadaan muatan -10 C. Tentukanlah :
setimbang diam. Berapakah besar muatan minyak tersebut a. Potensial di titik A yang berada di tengah kedua muatan
(gesekan dengan udara di abaikan). b. Potensial di titik B yang berada pada 5 cm dari muatan 1
dan 15 cm dari muatan 2
c. Beda potensial antara A dan B
d. Beda potensial antara B dan A
e. Usaha yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan +2
nC dari :
i. Titik A ke titik B ii. titik B ke titik A
43. Dua buah keping sejajar tepisah pada jarak 5 cm dan dibrikan
beda potensial 400 V. Tentukanlah (a) Medan listrik antar
keping (b) beda potensial sebuah titik yang berada 2 cm dari
salah satu keping (diantara 2 keping)
44. Sebuah elektron mula-mula diam kemudian dipercepat 47. Dua buah elektron ( m =9 x10-31 kg, q = -1,6 x 10-19 C) ditahan
dengan beda potensial 1000 V. tentykanlah (a) energi kinetik diam pada jarak 2 x 10-14 m, kemidian dilepaskan dan saling
akhirnya (b) kecepatan akhirnya bergerak menjauh sehingga jarak keduanya menjadi 5 x 10-14
m. Tentukanlah :
a. Energi potensial awal
b. Energi potensial akhir
c. Usaha yang dilakukan
d. Kecepatan lepas tiap elektron
45. Inti atom timah putih +50e. Hitunglah (a) potensial pada
sebuah titik P yang berjarak r = 10-12 m (b) Usaha yang
diperlukan untuk memindahkan elektron dari titik tak terhingga
ke titik P.
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 17 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
SOAL PILIHAN GANDA 05. Sebuah bola konduktor berjari-jari 30 cm. Jika bola
tersebut diberi muatan 2 n C maka kuat medan dititik yang
01. Segitiga ABC sama sisi dengan sisi 3 m pada titik A berjarak 20 cm dari pusat bola adalah… .
diletakkan muatan q1 = 1 C dan pada titik B diletakkan (A) 0 N/C
muatan q2 = - 1 C . Kuat medan listrik di titik C adalah… (B) 200 N/C
. (C) 450 N/C
(A) 1.103 N/C (D) 500 N/C
(B) 2.103 N/C (E) 600 N/C
(C) 3.103 N/C
(D) 4.103 N/C
(E) 5.103 N/C
02. Segitiga siku – siku ABC sama kaki dengan siku-siku di A 06. Sebuah bola konduktor berjari-jari 30 cm. Jika bola
panjang sisi AB = AC = 3m. Pada titik B diletakkan muatan tersebut diberi muatan 2 n C maka kuat medan dititik yang
berjarak 30 cm dari pusat bola adalah… .
q1 = 3 C dan pada titik C diletakkan muatan q2 = - 3 (A) 0 N/C
C . Kuat medan listrik di titik A adalah… . (B) 200 N/C
(A) 1,5.103 N/C (C) 450 N/C
(B) 2,4.103 N/C (D) 500 N/C
(C) 3,5.103 N/C (E) 600 N/C
(D) 4,2.103 N/C
(E) 5,7.103 N/C
03. Bujur sangkar ABCD dengan rusuk 3 m. Pada titik 07. Sebuah bola konduktor berjari-jari 20 cm. Jika bola
sudutnya diletakkan muatan berturu-turut + 2 C , - 2 C tersebut diberi muatan 2 n C maka kuat medan dititik yang
, - 2 C , + 2 C . Kuat medan listrik di perpotongan berjarak 10 cm dari permukaan bola adalah… .
diagonal adalah… . (A) 0 N/C
(A) 2 .103 N/C (B) 200 N/C
(B) 22 .103 N/C (C) 450 N/C
(C) 3 .103 N/C (D) 500 N/C
(D) 42.103 N/C (E) 600 N/C
(E) 82 .103 N/C
08. Muatan q = 10 C diletakkan 2 cm dari pusat bola bola
04. Bujur sangkar ABCD dengan rusuk 3 m. Pada titik A, B dan konduktor berjari-jari 30 cm. Jika bola tersebut diberi
C diletakkan muatan berturu-turut + 2 C , - 22 C , + muatan 2 n C maka gaya yang dialami muatan tersebut
2 C. Kuat medan listrik di titi D adalah… . adalah… .
(A) 2 .103 N/C (A) 0 N
(B) 2 .103 N/C (B) 200 N
(C) 3 .103 N/C (C) 450 N
(D) 4 .103 N/C (D) 500 N
(E) 42 .103 N/C (E) 600 N
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 18 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
09. Segitiga siku – siku ABC sama kaki dengan siku-siku di A 13. Dua muatan masing-masing Q1 = 4 C dan Q2 = 9 C
panjang sisi AB = AC = 3m. Pada titik B diletakkan muatan berjarak 10 cm. Titik yang memiliki medan listrik nol berada
pada jarak …
q1 = - 3 C dan pada titik C diletakkan muatan q2 = + 6 (A) 2 cm dari Q1
(B) 3 cm dari Q1
C . Potensial listrik di titik C adalah… . (C) 4 cm dari Q1
(A) 3.103 V (D) 5 cm dari Q2
(B) 4.103 V (E) 4 cm dari Q2
(C) 5.103 V
(D) 6.103 V
(E) 7.103 V
10. Sebuah bola konduktor berjari-jari 30 cm. Jika bola 14. Bujur sangkar ABCD dengan rusuk 32 m. Pada titik
tersebut diberi muatan 2 n C maka potensial listrik di titik sudutnya diletakkan muatan berturu-turut + 2 C ,
yang berjarak 20 cm dari pusat bola adalah… . + 4 C , -3 C , - 2 C. Potensial listrik di titik perpotongan
(A) 0 Volt diagonal adalah…
(B) 30 Volt (A) 1,5 .103 Volt
(C) 45 Volt
(D) 60 Volt (B) 2,5 .103 Volt
(E) 72 Volt (C) 3 .103 Volt
(D) 4 ,5.103 Volt
(E) 42 .103 Volt
11. Usaha untuk memindahkan muatan q = 2 C dari pusat bola 15. Titik A terletak muatan 2 C titik B berjarak 3 m dan titik
sampai permukaan bola konduktor berjari-jari 30 cm jika C terletak 9 m dari A. Usaha yang diperlukan untuk
bola tersebut diberi muatan 2 n C adalah… . memindahkan muatan 2 mC dari C ke B adalah… .
(A) 0 (A) 2 J
(B) 10 J (B) 3 J
(C) 20 J (C) 4 J
(D) 40 J (D) 8 J
(E) 144 J (E) 10 J
12. Bujur sangkar ABCD dengan rusuk 3 m. Pada titik A, B dan
C diletakkan muatan berturu-turut + 2 C,
- 22 C , + 2 C. Potensial listrik di titi D adalah… .
(A) 2 .103 Volt
(B) 2 .103 Volt
(C) 3 .103 Volt
(D) 4 .103 Volt
(E) 6 .103 Volt
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 19 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
BAB III Kapasitansi Keping Sejajar
Kapasitor Dua keping (lempeng) sejajar yang diberi muatan listrik berlainan
dapat menyimpan muatan listrik. Dengan kata lain, keping sejajar
Kapasitor atau kondensator adalah alat (komponen) yang dibuat tersebut mempunyai kapasitas. Gambar di bawah ini
sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik yang menggambarkan pemindahan muatan listrik.
besar untuk sementara waktu. Sebuah kapasitor terdiri atas
keping-keping logam yang disekat satu sama lain dengan isolator. Besar kapasitansi kapasitor keping sejajar jika di dalam kedua
Isolator penyekat disebut zat dielektrik. keping berisi udara adalah :
Gambar 1. Berbagai
macam kapasitor = 0
A : luas tiap keping (m2) d : jarak antar keping
Lambang kapasitor 0 = permitivitas ruang hampa = 8,85 x 10-12 C2/Nm2
Berdasarkan bahannya, ada beberapa jenis kapasitor, antara lain Jika di dalam kedua keping diberi bahan yang mempunyai
kapasitor mika, kertas, keramik, plastik, dan elektrolit. Sementara konstanta dieletrik r atau K, maka kapasitansi kapasitornya
itu, berdasarkan bentuknya dikenal beberapa kapasitor antara lain menjadi
kapasitor variabel dan kapasitor pipih silinder gulung. Menurut
pemasangannya dalam rangkaian listrik, kapasitor dibedakan
menjadi kapasitor berpolar, yang mempunyai kutub positif dan = 0 = . 0
kutub negatif. Dan juga kapasitor nonpolar, yang tidak Kapasitansi Kapasitas Bola Konduktor
mempunyai kutub, bila dipasang pada rangkaian arus bolak-balik Jika terdapat bola yang jari-jarinya R dimuati muatan, maka bola
(AC). tersebut dapat berperilaku sebagai kapasitor. Besar kapasitansi
kapasitor dari bola bermuatan adalah :
Beberapa fungsi dari kapasitor antara lain adalah:
a. menyimpan muatan listrik,
b. memilih gelombang radio (tuning), =
c. sebagai perata arus pada rectifier, R = jari – jari bola (m) k = 9 x 109 Nm2/C2
d. sebagai komponen rangkaian starter kendaraan bermotor,
e. memadamkan bunga api pada sistem pengapian mobil, Rangkaian Kapasitor
f. sebagai filter dalam catu daya (power supply) Beberapa kapasitor dapat dirangkai seri atau paralel sesuai
dengan kebutuhan. Ada beberapa cara menyusun kapasitor, seri,
Kapasitansi Kapasitor paralel dan campuran.
Kapasitas kapasitor menyatakan kemampuan kapasitor dalam a. Rangkaian Seri kapasitor
menyimpan muatan listrik. Kapasitas atau kapasitansi (lambang C
) didefinisikan sebagai perbandingan antara muatan listrik (q) yang 1 = 1 + 1 + 1 + ...+ 1
tersimpan dalam kapasitor dan beda potensial (V ) antara kedua Cs C1 C2 C3 Cn
keping. Secara matematis kapasitas kapasitor dapat dituliskan
sebagai berikut : Besar muatan pada kapasitor-kapasitor yang dirangkai seri
adalah sama:
=
C : Kapasitansi kapasitor (F) Q = Q1 = Q2 = Q3
Q : muatan yang tersimpan (C)
V : beda potensial (V) Besar potensial ujung-ujung kapasitor adalah
Untuk menentukan nilai kapasitansi kapasitor biasanya V1 = Q/C1 V2 = Q/C2 V3 = Q/C3
menggunakan satuan yang lebih ecil yaitu mikroparad dan
pikofarad V = V1 + V2 + V3
1 F = 10-6 F
1 pF = 10-12 F
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 20 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
b. Rangkaian Paralel Kapasitor FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
2. Bagaimanakah memperbesar nilai kapasitas kapasitor keping
sejajar?
Cp = C1 + C2 + C3 + ....+ Cn 3. Dua buah keping sejajar dengan jarak antar keping 0,1 mm
dan luas tiap keping 2 mm2 berisi udara pada kedua kepingnya
Besar muatan pada kapasitor-kapasitor yang dirangkai paralel dan dihubungkan dengan potensial 6 V. Tentukanlah (a)
memenuhi persmaan: kapasitas kapasitornya (b) muatan yang tersimpan (c) medan
listrik (d) energi yang tersimpan
Q = Q1 + Q2 + Q3
Q1 = C1. V ; Q2 = C2. V ; Q3 = C3. V
Besar potensial ujung-ujung kapasitor yang dirangkai paralel
adalah sama :
V1 = V2 = V3 = V
Pengaruh bahan dielektrik terhadap V dan Q. Ketika sebuah 4. jika antara keping disisipi bahan dieletrik (r = 2) ulangi
pertanyaan a sampai d pada soal no 3.
kapasitor yang kapasitas C dan diberikan permitivitas relatif r
akan memenuhi persamaan: 5. Jika pada soal no. 4, baterai dilepas dari kapasitor, ulangi
a. Kapasitor tetap dihubungkan dengan baterai. pertanyaan a sampai d!
Jika potensial baterai V, maka setelah disisipi bahan 6. Sebuah kapasitor mula-mula saat dihubungkan dengan
dieletrikum maka potensialnya Vd tetap sama dengann V! baterai mempunyai medan listrik 20 N/C. Jika setelah
dimasuki bahan dielektrik dan baterai dilepas medan listriknya
Vd = V menjadi 5 N/C, maka konstanta dieletrik bahan adalah …
Sedangkan besar muatan setelah diberi dieletrik Qd yang
tersimpan dalam kapasitornya adalah
Qd = r. Q
b. Kapasitor dilepas dari baterai.
Jika baterai dilepaskan dari kapasitor, maka besar muatan
yang tersimpan Qd tetap dengan muatan sebelumnya.
Qd = Q
Sedangkan besar potensial Vd antara ujung-ujung kapasitor
akan mengecil dibandingkan dengan potensial awal V,
dimana
Vd = 1 .V
r
Energi yang tersimpan pada kapasitor
Sebagaimana fungsi dari kapasitor sebagai penyimpan energi
listrik maka besar energi yang tersimpan dalam kapasitor adalah :
W = 1 C.V 2 = 1 Q.V = 1 Q 2
2 2 2C
LATIHAN SOAL
Jangan pernah membandingkan hidupmu dengan orang lain,
karena kamu tidak tahu apa yang mereka alami (Mr. Yan : 16 ;23)
1. Sebutkan hal-hal yang mempengaruhi besar kapasitas
kapasitor keping sejajar!
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 21 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
7. Tentukanlah (a) kapasitas kapasitor total (b) potensial dan 10. Sebuah kapasitor mula-mula saat dihubungkan dengan
muatan yang tersimpan dalam tiap kapasitor berikut ini (c) baterai mempunyai muatan listrik 20 nC. Jika setelah dimasuki
energi yang tersimpan pada tiap kapasitor. bahan dielektrik dan baterai tidak dilepas muatan listriknya
menjadi 50 nC, maka konstanta dieletrik bahan adalah …
X = 18 F
11. Sebuah kapasitor dengan luas keping 2 cm2 dan terpisah
pada jarak 5 mm dengan berisi parafin diantara kedua
kepingnya (r = 2,5). Jika baterai 20 V dihubungkan pada
ujung-ujung kapasitor ini, tentukanlah :
(a) kapasitas kapasitornya
(b) muatan yang dapat tersimpan
(c) energi yang dapat disimpan oleh kapasitor ini?
8. Berapakah banyaknya kapasitor 1 F harus dihubungkan 12. Jarak antar keping dari sebuah kapsitor keping sejajar yang
paralel agar dapat menyimpan muatan 1 C pada saat berisi udara adalah 5 mm dengan luas setiap keping 2 cm2.
dihubungkan dengan beda potensial 100 V. Kapasitor dihubungkan dengan beda potensial 10 kV,
tentukanlah
9. Dua buah kapasitor masing-masing 3 pF dan 6 pF a. Nilai kapasitornya
dihubungkan secara seri. Beda potensial antara ujung b. Muatan yang tersimpan
susunan kapsitor adalah 1000 V. Tentukanlah c. Kuat medan listrik
(a). kapasitas kapasitor gabungan Kemudaian kapasitor bermuatan ini dilepas dari sumber
(b). muatan pada masing-masing kapasitor potensialnya dan didisisipi bahan dieletrik dengan konstanta
(c). beda potensial ujung-ujung kapasitor dieletrik 5, tentukanlah
(d). Energi yang tersimpan pada tiap kapasitor d. Kuat medan listriknya
e. Beda potensial antar keping
f. Nilai kapasitas kapasitornya
g. Muatan yang tersimpan dalam kapasitor sekarang
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 22 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
13. Sebuah kapasitor dihubungkan dengan baterai dan mampu 16. Kapasitor C1 berada diudara dengan jarak antar keping d dan
menyimpan muatan 2 C. Dalam kodisi masih terhubung luas A. Kapasitor kedua C2 mempunyai luas 2 A dan jarak
baterai, ke dalam kapasitor ini diisi dengan bahan dieletrik antar keping 1,5 d dan didalamnya disisipi bahan dieletrik
sehingga muatan yang tersimpan bertambah 3 C. dengan tetapan 2,5. Perbandingan C2 dan C1 adalah ...
Tentukanlah permitivitas relatif bahan tersebut
17. Sebuah kapasitor dengan luas keping A dan jarak antar
keping d mempunyai kapasitas C, kemudian didalam keping
diberi bahan dieletrik dengan tetapan dieletrik 2 dengan tebal
¼ d. Besar kapasitas sekarang adalah ....
14. Sebuah kapasitor yang kapasitasnya 100 nFdimuati sampai 18. Berapakah jumlah kapasitor 1F disusun paralel agar dapat
suatu perbedaan potensial 50 V, kemudian baterai dilepas ,menyimpan muatan 1 C saat dihubungkan dengan beda
dan dihubungkan paralel dengan kapasitor lain yang semula potensial 500 V
tidak bermuatan. Jika ternyata setelah dihubungkan
potensialnya turun menjadi 20 V, maka kapasitas kapasitor
ke dua adalah ....
19. Perhatikan gambar kapasitor berikut ini
15. Kapasitor A dan B masing-masing 2 F dan 3F
dihubungkan dengan beda potensial masing-masing 50 V
dan 100 V. Setelah baterai dilepas kedua kapasitor ini
dihubungkan. Tentukanlah potensial yang baru jika dihubung
paralel dengan hubungan kapasitor
a. Kutub yang sejenis
b. Kutub berlawan jenis
Tentukanlah potensial dan muatan yang tersimpan pada tiap
kapasitor
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 23 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
SOAL ULANGAN KAPASITOR 5. Tentukanlah kapasitas kapasitor pengganti untuk rangkaian
1. Bagaimanakah cara memperbesar nilai kapasitas kapasitor di bawah ini
2. Sebuah kapasitor keping sejajar dimana antar kepingnya
berisi udara saat dihubungkan dengan baterai dapat
menyimpan muatan 120 C, dan tanpa melepas baterai saat
disisipi bahan dieletrik muatannya bertambah 240 C,
berapakah permitivitas bahannya?
3. Terdapat 3 buah kapasitor masing-masing 2 F, 3 F dan 6 F.
Susunlah rangkaian kapasitor dan nilai kapasitas kapasitor
yang mungkin terjadi.
6. Seorang anak mendesain sebuah mobil listrik dengan massa
500 kg dan kelajuan maksimumnya 30 m/s disuplai dengan
kapasitor 100.000 F. Berapakah beda potensial yang
digunakan untuk tujuan ini
4. Perhatikan rangkaian kapasitor di bawah ini 7.
8. Sebuah kapasitor 10.000 F mampu dimuati beda potensial
30 V. Kapasitor ini kemudian membuang muatannya melalui
sebuah tabung cahaya kamera. Jika daya outputnya 500 W,
berapakah lama cahaya ini berpijar?
Jika
beda potensial antara titik a dan b adalah 12 V, maka
tentukanlah muatan dan beda potensial tiap kapasitor
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 24 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
9. Perhatikan gambar rangkain kapasitor di bawah ini SOAL PILIHAN GANDA
Jika C = 4 F, V = 24 V 1. Perhatikan tabel berikut.
6C
C
Tentukanlah Kapasitor yang mempunyai nilai kapasitor terbesar adalah
a. Kapasitor penggantinya
b. Potensial dan muatan tiap kapasitor kapasitor nomor ...
c. Energi yang tersimpan pada kapasitor
A. 5 D. 2
B. 4 E. 1
C. 3
2. Perhatikan rangkaian 5 buah kapasitor berikut ini!
Energi yang tersimpan pada kapasitor 3F adalah .... ( 1F
= 10-6 F)
A. 24 J D. 16 J
B. 20 J E. 12 J
C. 18 J
10. Sebuah kapasitor saat tidak disisipi bahan mempunyai 3. Perhatikan gambar rangkaian kapsitor berikut. Energi yang
kapasitas kapasitor 10 F, berpakah kapasitasnya sekarang tersimpan dalam rangkaian adalah ...
jika seperti di bawah ini.
¼d
r = 2
¼d
A. 65 mikro joule D. 52 mikro joule
B. 39 mikro joule E. 26 mikro joule
C. 13 mikro joule
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 25 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
BAB IV dalam medan magnetik B dimana antara arus i dengan medan
IINDUKSI MAGNETIK magnetik B membentuk sudut , maka besar gaya magnetiknya :
Induksi magnetik di sekitar kawat lurus berarus F = B i L sin
a. Induksi Magnetik kawat lurus pendek
Arah gaya magnetik ditunjukan oleh telapak
1 tangan putih, arah arus listrik dinyatakan
dengan ibu jari dan arah medan magnetik
= 0 (cos 1 + cos 2) ditunjukan oleh empat jari kita.
4
a Gaya magnetik pada muatan yang bergerak dalam medan
magnetik. Jika terdapat muatan q bergerak dengan kecepatan v
P dalam daerah medan magnetik B dimana antara arah gerak v
dengan medan magnetik B membentuk sudut , maka besar gaya
2 magnetiknya :
b. Induksi Magnetik kawat lurus panjang F = B q v sin
= 0 Arah gaya magnetik ditunjukan oleh telapak tangan putih, arah
2 muatan listrik positif dinyatakan dengan ibu jari dan arah medan
magnetik ditunjukan oleh empat jari kita, sedang untuk muatan
Arah arus listrik dinyatakan dengan ibu jari tangan kanan, sedang negatif nanti arah gaya di balik
arah medan magnetik searah dengan putaran empat jari yang lain
Keterangan : Lintasan muatan yang bergerak dalam medan magnet B
a. Jika masuk membentuk sudut 0⁰, maka lintasan lurus
: arah masuk bidang kertas / meninggalkan pembaca b. Jika masuk secara tegak lurus maka akan menghasilkan
• : arah keluar bidang kertas / mendekati pembaca lintasan lingkaran dengan jejari R.
c. Induksi Magnetik kawat melingkar
=
= 0 c. Jika muatan masuk dengan sudut 0⁰<<90⁰, maka
2
lintasannya helix
Arah arus listrik dinyatakan dengan empat jari tangan kanan,
sedang arah medan magnetik searah dengan ibu jari Gaya magnetik pada 2 kawat penghantar lurus berarus. Jika
Keterangan : terdapat 2 kawat panjang l berarus listrik i1 dan i2 daln terpisah
sejauh a, maka besar gaya tarik menariknya dinyatakan dengan:
: arah masuk bidang kertas / meninggalkan pembaca
F = μ0 i1 i2
• : arah keluar bidang kertas / mendekati pembaca
l 2πa
d. Induksi Magnetik Solenoid
Arah gaya magnetik pada tiap kawat akan tarik menarik jika arah
Besar induksi magnetik di tengah solenoid : arus listrik pada kedua kawat searah, begitu pula sebaliknya.
= 0 SOAL ULANGAN INDUKSI MAGNETIK. (Gunakan 0 = 4π x 10-
7 Wb/A.m). Gah usah nunggu kata2 mister Yan, Lahi males ngetik
(Mr. Yan , 17 :23)
1. Tentukan besar dan arah induksi magnetik di titik P berikut ini
besar induksi magnetik di ujung solenoid :
= 0
2
8 cm
e. Induksi Magnetik Toroid I = 3 A 6 cm
Besar induksi magnetik B di pusat toroid : 8 cm P
= 0
2
Dengan :
0 = permeabilitas vakum = 4π x 10-7 Wb/Am
I = kuat arus listrik (A)
a = jarak titik terhadap kawat
N = jumlah lilitan
L = panjang solenoid
Gaya Magnetik
Gaya magnetik pada 1 kawat penghantar berarus dalam
medan magnetik. Jika terdapat kawat panjang l berarus listrik i
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 26 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
2. Sebuah kawat berbentuk persegi panjang dengan ukuran 6 6. Seutas kawat lurus dilengkungkan seperti gambar dan dialiri
cm x 8 cm dialiri arus 1,2 A seperti gambar. Tentukan besar arus 2A.
dan induksi magnetik di pusat persegi panjang
Jika jari-jari kelengkungan 2 cm, maka induksi magnetik di
P adalah .... (0 = 4 x 10-7 Wb.A.m-1)
3. Sebuah penghantar lurus panjang 7. Hitung medan magnetik total dititik P pusat lingkaran berikut
dialiri arus 2 A seperti tampak pada ini (I1 = I2 = 10 A, jejari kawat 10 cm)
gambar di samping. Besar dan arah
induksi magnet di titik P adalah .... (μo I1
I2
= 4 . 10−7 Wb A−1 m−1)
8. Hitung medan magnetik total dititik pusat lingkaran berikut ini
(I1 = I2 = 5 A, jejari kawat 10 cm)
4. Sebuah kawat lurus panjang berarus 2 A dengan arah ke
timur. Tentukan besar dan arah induksi magnetik di sebelah
utara kawat pada jarak 10 cm!
5. Dua buah kawat dengan arah arus yang berlawanan terpisah 9. Sebuah kawat lurus panjang berarus listrik 2 A ke arah sumbu
sejauh 18 cm di aliri arus masing-masing 10 A dan 8 A. X- tentukan besar dan arah medan magnetik di sebuah titik
Tentukan besar induksi magnetik di titik P yang berjarak 10 pada jarak 10 cm pada sumbu Y+
cm dari kawat 1 dan 8 cm dari kawat 2!
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 27 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
10. Dua buah kawat lurus diberi arus 2 A dan 3 A searah terpisah 14. Dua buah kawat dialiri arus I1 = 5 A dan I2 = 8 A, tentukan
sejauh 10 cm. Tentukanlah letak titik yang kuat medan induksi magnetik di titik P yang berjarak 10 cm dari kawat 1
magnetiknya nol! dan 8 cm dari kawat 2
P I1
I2
11. Dua buah kawat diberi arus listrik terpisah sejauh 6 cm. Kawat
1 dan 2 berturut-turut 8 A dan 6 A. Dimanakah letak titik yang
kuat medan magnetiknya nol jika arah arus
a. Searah
b. Berlawanan arah
12. Dua buah kawat lurus A dan B masing-masing dialiri arus 0,9 15. Sebuah solenoid denagn luas penampang berupa lingkaran
A dan 1,6 A dengan arah yang sama dan terpisah sejauh 10 jejari 0,1 cm dan panjangnya 200 cm terdiri dari 500 lilitan
cm. Hitung besar medan magnetik di sustu titik yang berjarak dialiri arus 4 A, berapakah besar induksi magnetik pada (a)
6 cm cm dari A dan 8 cm dari B? tengah solenoid (b) ujung solenoid
16. Jika pada soal no. 15 solenoid diregangkan sehingga
panjangnya menjadi dua kali, ulangi pertanyaan a dan b?
13. Dua buah kawat di beri arus 10 A dan 20 A seperti gambar. 17. Sebuah toroid dengan jejari 30 cm dialiri arus 0,9 A. Jika
Tentukanlah induksi magnetik di titik P, Q dan R (PA = AQ = induksi magnetik dipusat toroid 24 x 10-6 T, tentukanlah
QB = BR = 5 cm) banyaknya lilitan pada toroid?
P QR
AB
18. Sebuah penghantar berbentuk lingkaran dengan jejari 8 cm
dialiri arus 10 A. Hitung besar induksi magnetik dititik P pada
sumbu lingkaran yang berjarak 6 cm dari pusat lingkaran!
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 28 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
19. Arus listrik sebesar I = 20 A mengalir melalui penghantar yang 22. Sebuah muatan massa 2 x 10-12 kg bergerak ke kanan
bentuknya seperti tampak pada gambar. Bila a = 30 mm dan memasuki medan magnetik 2 T yang arahnya masuk bidang
b = 50 mm, tentukan besar dan arah induksi magnetik di titik kertas. Jika muatan 3,2 x 10-18 C dan kecepatannya 2,4 x 106
P yang merupakan pusat kedua busur lingkaran m/s, tentukanlah :
a. Besar dan arah gaya magnetiknya
b b. Jari-jari putaran dan arah putarannya
ab
23. Sebuah kawat panjang 5 m dialiri arus 0,2 A ke arah sumbu Y+
dalam daerah bermedan magnet 2 T berarah X-, tentukan
besar dan arah gaya magnetik pada kawat
20. Sebuah kawat panjang 4 m dialiri arus 2 A ke arah sumbu X+
dalam daerah bermedan magnet 0,8 T berarah Z-, tentukan
besar dan arah gaya magnetik pada kawat
24. Tentukan arah gaya magnetik yang terjadi
a. X X X X X d.
I
X XXXX U
21. Tiga buah kawat terpisah seperti gambar. Tentukan besar I
dan arah gaya persatuan panjang pada kawat pertama, jika
besar arus pada masing-masing kawat adalah 2 A, 3 A dan 4 XX XXX
A
XX XXX S
6 cm 4 cm
b. Muatan positif e. muatan negatif
••••••• xxxxxx
••••••• xxxxxx
••••••• xxxxxx
• • •+ • • •v • x x x x x x
••••••• x x x x- x x
••••••• xxxxxx
c. f.
I B
BI
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 29 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
25. Sebuah berbentuk persegi panjang dengan ukuran 20 x 25 cm 28. Perhatikan gambar kawat berarus yang berada di antara dua
dialiri arus 2 A berada pada jarak 10 cm dari kawat lurus kutub magnet berikut ini
panjang yang berarus 3 A. Tentukan besar dan arah gaya
magnetik pada kawat persegi panjang!
I1 I2 Jika arus listrik I dialirkan pada kawat AB, maka arah gaya
magnetik yang dialami kawat AB adalah ....
29. Sebatang kawat panjang 40 cm dialiri arus 2 A memasuki
daerah bermedan magnet 5 T dan antara arus dan medan
magnetik membentuk sudut 60⁰. Hitung besar gaya
magnetiknya?
26. Sebuah kawat lurus panjang berarus 2 A ke timur. Sebuah 30. Dua buah kawat penghantar terpisah sejauh 5 cm dan dialiri
arus yang berlawanan dengan besar 4 A dan 5 A. Hitung
muatan negatif 2C bergerak tepat 10 cm di bawah sejajar besar dan arah gaya persatuan panjang tiap kawat?
kawat dengan kecepatan 2 x 105 m/s arah ke timur. Tentukan
besar dan arah gaya magnetik yang dialami elektron.
27. Perhatikan gambar berikut! Kawat PQ berarus listrik I 31. Terdapat tiga buah kawat berarus 2 A, 3 A dan 4 A yang
diletakkan pada medan magnet B. PQ = 2 m, i = 5 A dan arah terpisah sejauh 5 cm dengan arah seperti gambar. Tentukan
kuat medan magnet masuk bidang kertas. B = 10-3 Wb/m2. besar dan arah gaya persatuan panjang pada kawat yang
Besar dan arah gaya Lorentz pada kawat PQ adalah... ditengah
xxxx
x x ix x
xxxx
xxxx
xxxx
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 30 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
32. Sebuah simpul kawat ABCD yang berarus I2 = 2,5 A diletakan 35. Arus listrik mengalir sepanjang kawat listrik tegangan tinggi
pada jarak 25 cm pada kawat lurus panjang 25 cm dan dari selatan ke utara. Arah medan magnet yang diakibatkan
berarus 2 A seperti pada gambar. Tentukan besar dan arah arus listrik di atas kawat tersebut adalah ....
gaya pada kawat ABCD
AB
I1 I2
DC
36. Dua kawat amat panjang dipasang vertikal sejajar dengan
jarak d. Kawat pertama dialiri arus sebesar I ke atas. Titik P
(dalam bidang kedua kawat itu) yang terietak di antaranya
33. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 5 x 104 m/s dan berjarak 1 d dari kawat pertama. Jika induksi magnetik di
sejajar dengan kawat berarus 10 A ke kanan berada 1 cm di 3
bawahnya. Jika besar muatan elektron 1,6 x 10-19 C dengan
arah sama dengan arah arus, tentukan besar dan arah gaya titik P besarnya nol, ini berarti arus yang mengalir dalam kawat
magnetik yang terjadi?
kedua adalah ....
37. Sebuah proton bermassa 1,67 x 10-27 kg bergerak dengan
kecepatan 3 x 106 m/s memasuki daerah bermedan magnet
0,2 mT secara tegak lurus sehingga membentuk lintasan
berupa lingkaran. Tentukanlah (a) jari-jari lintasan (b)
frekwensi gerak melingkar
34. Sebuah proton (m = 1,67 x 10-27 kg, q = 1,6 x 10-19 C),
berkecepatan 2 x 106 m/s memasuki daerah dengan rapat
fluks magnetik 1,5 Wb/m2 dengan arah 30⁰ terhadap garis
medannya. Tentukan besar gaya magnetik yang dialami oleh
muatan?
38. Tentukan arah gaya magnetikya
a. Elektron bergerak ke timur dalam medan magnetik ke
utara
b. Proton masuk bidang kertas pada daerah medan magnet
yang arahnya ke kanan
c. Muatan positif ke atas dalam medan magnetik ke kiri
d. Muatan negatif ke kiri dalam ruang yang bermedan
magnet ke bawah
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 31 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
39. Dua kawat panjang a SOAL PILIHAN GANDA
dan b diletakkan sejajar 1. Besar kuat medan magnet di sekitar kawat lurus berarus
pada jarak 8 cm satu
sama lain (lihat gambar listrik bergantung pada ....
di atas). Tiap kawat a. luas penampang kawat
dilalui arus sebesar 20 b. jenis bahan kawat
c. panjang kawat
A. Jika 0 = 10−7 T d. jarak suatu tempat ke kawat
e. massa kawat persatuan panjang
4
2. Dua kawat lurus panjang sejajar masingmasing berarus listrik
m/A, maka induksi magnet di titik P yang terletak di antara I1 = 3 mA dan I2 = 5 mA dan terpisah sejauh 12 cm. Bila arus
kedua kawat pada jarak 2 cm dari kawat a adalah .... (dalam
militesla) pada kedua kawat saling berlawanan arah dan o = 4
10−7 Wb/(A.m), kuat medan magnet di antara kedua kawat
pada jarak 4 cm dari kawat II adalah ....
a. 0,25 10−8 Wb m−2
b. 0,75 10−8 Wb m−2
c. 1,25 10−8 Wb m−2
d. 2 10−8 Wb m−2
e. 2,66 10−8 Wb m−2
3. Dua kawat lurus berarus listrik menembus bidang gambar.
Induksi magnetik di P oleh kedua kawat sesuai persamaan
40. Kawat 1 lingkaran dengan jari-jari 3 meter dialiri arus 6 ....
4
a. B= oi d. B = oi 2
ampere. Besar induksi magnet pada pusat lingkaran (P) 2a 2a
adalah .... (dalam tesla) b. B= oi 2 e. B = oi
2a 2a 2
c. B= oi
2a
I 4. Di antara satuan-satuan berikut,
I 1. tesla 3. weber
P meter 2
41. Sepotong kawat berarus listrik 7 dengan arah sejajar sumbu 2. newton 4. ampere
Y−, berada di antara dua kutub magnet (lihat gambar). ampere meter newton meter
Kawat akan mendapat gaya magnetik ke arah ... .
Yang merupakan satuan kuat medan magnetik adalah ....
a. 1, 2, dan 3 d. 4
b. 1, dan 3 e. semua benar
c. 2, dan 4
5. Dua kawat sejajar berarus listrik dalam arah berlawanan akan
saling tolak-menolak. Hal tersebut disebabkan karena
adanya ....
a. induksi diri pada setiap kawat
b. induksi timbal balik antara, kedua kawat
c. beda potensial antara kedua kawat
d. gaya listrik antara kedua kawat
e. gaya magnetik antara kedua kawat
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 32 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
6. Dua kawat sejajar, satu di atas yang lain dan terpisah sejauh 11. Solenoid yang panjangnya 5 cm dengan 200 lifitan diberi inti
besi lunak yang permeabilitas relatifnya 150, kemudian dialiri
a. Jika kedua kawat memiliki arus yang sarna besar dan arus 0,5 A.. Maka besar induksi magnetik dalam solenoid
adalah ....
berlawanan arah, besar induksi magnetik di tengah-tengah
antara kedua kawat adalah ....
a. oi d. oi a. 1,2 tesla d. 0,008 tesla
2a 4a b. 0,12 tesla e. 0,90 tesla
c. 0,08 tesla
b. oi e. 2oi
2a a
c. oi 12. Toroid yang diameternya D terbuat dari solenoid yang
a
7. Suatu kumparan yang berdiameter 40 cm dialiri arus listrik panjang dan memiliki N lilitan. Besarnya kuat medan magnet
2,5 A. Ternyata kuat medan magnet di pusatnya sebesar 1,26 toroid tersebut adalah ....
10−4 T. Jumlah lilitan pada kumparan sebanyak .... a. oIN d. o IN
2D
a. 8 d. 20
b. 12 e. 25 b. o IN e. 2o I
c. 16 D ND
8. Kawat sepanjang 4,5 meter (hambatan totalnya 10 ohm) c. o IN
D
dililit menjacli kumparan berdiameter 0,30 meter.
Ujung-ujung kumparan dihubungkan ke sumber 12 volt. Dari 13. Induksi magnetik suatu toroid dengan inti berisi udara dan
data tersebut dapat dihitung kuat induksi magnetik di pusat
kumparan sebesar .... berjari-jari a adalah ....
a. 60 o Wb/m2
b. 6 o Wb/m2 a. oi d. o 2i
c. 0,6 o/ Wb/m2 2a 4a
d. 12 o Wb/m2
e. 1,2 o/ Wb/m2 b. 4oi e. nol
a
9. Seutas kawat dibentuk menjadi lingkaran yang berjari-jari
c. oi
10 cm, kemudian dialiri arus listrik sebesar 5 A. Bila nilai o 4a
= 4 10−7 Wb. A−1m−1, maka induksi magnetik di titik pusat 14. Dua kawat yang sama panjangnya, satu kawat dibuat
lingkaran adalah .... menjadi kumparan N1 dengan satu lilitan, lainnya dibuat
a. 10−6 Wb.m2
b. 10−5 Wb.m2 menjadi kumparan N2 dengan dua lilitan yang jari-jarinya
c. 5 10−5 Wb.m2
d. 10−4 Wb.m2 lebih kecil. Jika masing-masing kumparan diberi arus yang
e. 2 x 10−4 Wb.m2
besarnya sama, induksi magnetik di pusat N2 dibandingkan
di pusat N1 adalah ....
a. 1 : 2 d. 1 : 3
b. 2 : 1 e. 4 : 1
c. 3 : 1
10. Kawat setengah lingkaran seperti pada gambar di bawah 15. Sepotong kawat yang panjangnya L dan berarus i dibuat
berbentuk lingkaran. Maka induksi magnetik di pusat
memiliki jari-jari a, maka induksi magnetik di titik pusat lingkaran adalah ....
setengah lingkaran tersebut (P) memenuhi persamaan ....
a. B= oi d. B = oi a. oi d. oi
2a 4a 2L 4L
b. B= oi e. B = 2oi b. o 2i e. oi
2a a L 2L
c. B= oi c. o i
2a L
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 33 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
16. Dua kawat lurus sejajar masing-masing dialiri arus 1 A. Bila magnetnya ke barat. Arah gaya Lorentz yang dialami elektron
jarak antara kedua kawat =1 meter dan o = 4 10−7 Wb tersebut adalah
A−1m−1, maka besar gaya Lorentz persatuan panjang kawat a. ke atas d. ke barat laut
yang bekerja pada masing-masing kawat adalah .... b. ke bawah e. ke tenggara
c. ke timur
a. 2 10−7 N d. 4 107 N
b. 4 10−7 N e. 9 107 N 22. Muatan positif q bergerak dengan kecepatan v, memotong
c. 2 107 N
medan magnet B seperti pada gambar berikut. Muatan
17. Dua penghantar I dan II sejajar berarus listrik, sehingga gaya tersebut mengalami gaya sebesar :
yang dialami masing-masing penghantar tiap satuan panjang a. Bq d. B
2v 2qv
F1. Bila pada penghantar I arus dinaikkan 4x semula dan
Bv Bqv
jarak kedua penghantar menjadi 1 semula, maka gaya b. 2q e. 2
2
pada masing-masing penghantar menjadi F2. Perbandingan c. qv
2B
besar gaya F, dan F2 adalah ....
a. 1 : 2 d. 2 :1 23. Kawat vertikal dialiri arus 10 A dengan arah ke atas. Sebuah
b. 1 : 4 e. 4 :1
c. 1 : 8 elektron bergerak dengan Icecepatan 5 104 m/s di sebelah
18. Sepotong kawat yang panjangnya 50 cm dan memiliki massa timur kawat, yang berjarak I cm dari kawat. Besar gaya yang
15 gram berada di dalam medan magnetik 0,6 Wb/m2 yang dialami elektron .... (e = 1,6 10−19 C, o = 4 10−7
arahnya keluar tegak lurus bidang gambar. Tiap ujung kawat Wb/A.m)
tergantung pada tali. Arah arus pada kawat sedemikian rupa a. 3,2 10−18 N
b. 1,6 10−18 N
sehingga gaya yang dihasilkan dapat mengimbangi gaya c. 1,6 10−20 N
d. 8 10−21 N
tegangan tali penggantung. Maka besar dan arah arus pada e. 8 10−20 N
kawat adalah .... 24. Sebuah partikel bermuatan q bergerak dengan kecepatan v
a. 0,5 A, ke kanan masuk ke dalam solenoid berarus listrik dengan arah sejajar
b. 0,5 A, ke kiri
c. 1,5 A, ke kanan sumbu solenoid. Gaya magnetik yang bekerja pada partikel
d. 1,5 A, ke kiri adalah ....
e. 2,0 A, ke kanan
19. Kawat berarus membentang dari barat ke timur dengan arah a. Bqv d. Bv
q
arus dari timur ke barat. Sebuah elektron bergerak di bawah
kawat itu dalam arah dari barat ke timur. Maka arah gaya b. Bq e. 0
v
yang dialami elektron adalah ke ....
a. bawah d. barat c. B
b. atas e. selatan qv
c. timur 25. Sebuah elektron (m = 9 10−31 kg, muatan 1,6 10−19 C)
20. Jika muatan positif bergerak dari selatan ke utara. dalam bergerak dengan kecepatan 106 m/s masuk ke dalam medan
medan magnet yang berarah dari timur ke barat, maka magnetik. Jika lintasannya berupa lingkaran dengan
muatan akan .... diamater 0,2 m, besamya kuat medan magnetik haruslah
a. dibelokkan ke timur a. 1,8 10−4 T d. 8,0 l0−5 T
b. dibelokkan ke barat b. 3,5 10−4 T e. 2,5 10−6 T
c. dibelokkan ke atas c. 5,6 10−5 T
d. dibelokkan ke bawah
e. bergerak lurus
21. Sebuah elektron ditembakkan ke arah utara di dalam
ruangan bermedan magnet yang arah vektor induksi
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 34 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
BAB V B. GGL Induksi karena perubahan induksi magnetik
INDUKSI ELEKTROMAGNETIK Jika medan magnetiknya berubah, maka fluks magnetiknya
juga berubah.
Induksi elektromagnetik adalah terjadinya arus listrik karena ∅
perubahan medan magnetik pada sebuah penghantar. Fluks = −
Magnetik adalah banyaknya garis medan magnetik yang Jika medan magnetiknya berubah terhadap waktu :
menembus permukaan bidang kumparan secara tegak lurus.
Secara matematis dapat dinyatakan : = − cos
Jika laju perubahan medan magnetiknya kosntan
= B. A = BA cos
= − cos
Dengan :
= Fluks magnetik ( Wb) C. GGL Induksi karena perubahan perubahan sudut
A = luas bidang kumparan (m2) Jika sudutnya berubah, maka perubahan fluks magnetinya
= sudut antara medn magnetik dengan normal bidang kumparan. tergantung oleh perubahan sudutnya.
∅
Fluks magnetik mencapai nilai maksimum jika fluks tegak lurus = −
dengan bidang kumparan ( = 0) dan minimum saat sejajar bidang Karena yang berubah adalah sudutnya, maka persamaan
kumpran ( = 90) gglna dapat dinyatakan dengan
GGL Induksi, beda potensial yang terjadi karena perubahan fluks = −
Jika = t, maka persamaan di atas dapat dinyatakan
magnetik. Farady menyatakan bahwa GGL induksi yang timbul sebagai :
antara ujung0ujung loop kawat sebanding dengan laju perubahan = − = sin
fluks magnetik (d/dt) yang dilingkupi kawat tersebut. Jika loop
dinyatakan terdiri dari N lilitan maka ggl induksi dapat dinyatakan
oleh :
∅ Dengan m = N B A
= −
Jika lajunya konstan maka persamaan di atas menjadi : m = GGL induksi kumparan maksimum
N = jumlah lilitan
= − ∆∅ − (∅2 − ∅1) A = luas bidang kumparan
∆ = 2 − 1 = kecepatan sudut putaran kumparan
B = besar induksi magnetiknya
Tanda negatif berasal dari Hukum Lenz yang menyatakan bahwa Jika laju perubahan sudut konstan, maka besar ggl induksi
bertanda negatif berarti nahwa arah fluks magnetik induksi yang terjadi adalah :
berlawanan arah arah gluks magnetik utama (penyebabnya).
Karena fluks magnetik dipengaruhi oleh medan magnetik, luas dan = −
sudut, maka ggl induksi yang terjadi juga dipengaruhi oleh ketiga
faktor tersebut. Induktansi diri. Jika arus yang masuk dalam kumparan selalu
A. GGL induksi karena perubahan Luas berubah terhadap waktu, maka besar ggl induksi diri dinyatakan
sebagai :
Jika suatu kawat penghantar lurus panjang l digerakan dalam
medan magnetik B dengan laju v, maka antara ujung-ujung
penghantar tersebut akan terdapat beda potensial yang = −
disebut dengan ggl
Atau jika perubahan arusnya konstan, maka ggl induksi diri dapat
= - B l v sin dinyatakan sebagai :
XXXX
= −
X X X XB
X X XV X
XXXX Untuk menentukan besar induktansi diri kumparan L dapat
XXXX dinyatakan sebagai : 0
XXXX = 2
Dengan:
Arah gaya magnetik F selalu melawan arah gerak penghantantar L = induktansi diri kumparan (solenoid/toroid) (H)
v, sehingga dengan aturan tangan kanan, mka arah arus listrik i
dapat ditentukan. Besar gaya magnetiknya : N = jumlah lilitan
= sin A = luas permukaan (m2)
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 35 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
l = panjang kumparan (m) 3. Sepotong kawat penghantar dengan panjang l digerakan
memotong tegak lurus medan magnetik B, sehingga
Jika di dalam kumparan dimasuki bahan dengan permeabilitas menimbulkan ggl , jika kemudian kecepatan gerakan kawat
dijadikan dua kali semula dengan arah tetap dimana panjang
relati bahannya r 0 kawat menjadi ¼ panjang awalnya, maka ggl induksi yang
terjadi menjadi ....
= 2
4. Sebuah kawat penghntar U berada dalam medan magnetik
Besar energi yang tersimpan : 0,5 T mempunyai hambatan R = 20 , jika sebuah tongkat
panjang 20 cm digerakan ke kanan dengan 5 m/s,
= 1 2 tentukanlah :
2 P
TRANSFOMATOR(TRAFO) xxxxxxxxxxx
Dasar timbulnya GGL induksi adalah karena adanya perubahan Rv
fluks magnetik yang menembus kumparan. Untuk menimbulkan
xxxxxxxxxxx
perubahan fluks magnetik ini, kita dapat membangkitkannya
xxxxxxxxxxx Q
dengan mengalirkan arus listrik yang berubah setiap saat. Prinsip a. Besar gxglxyaxnxg xterxjaxdixdaxnxkuxtub mana yang positif
seperti ini digunakan pada transformator (trafo). Transformator b. Besar dan aah arus induksi pada hambatan R
c. Besar dan arah gaya magnetik pada tongkat
adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan
tegangan listrik arus bolak-balik. Kumparan primer dihubungkan
dengan sumber tegangan arus bolak-balik.
SOAL LATIHAN UNTUK
JOMBLOWER Jangan terlalu
idealis mencari pasangan,
jangan terlalu egois menahan
hati, terimalah pasanganmu
apa adanya, atau terimalah
cinta dia, daripada gak ada yang mau (Mr. Yan : 10:34)
1. Tentukan besar fluks magnetik yang melingkupi permukan 20
cm x 30 cm saat medan magnetik 0,04 Wb/m2 menembus
bidang dengan arah :
a. Sejajar bidang kumparan
b. Tegak lurus dengan bidang
c. Membentuk sudut 60 terhadap bidang
2. Sebuah batang panjang 2 m digerakan dalam ruang 5. Sebuah kumparan terdiri dari 100 lilitan dengan persamaan
bermedan magnetik 2 T dengan kecepatan 2 m/s, besar ggl fluks yang selalu berubah terhadap waktu = (4t – 3t2) Wb.
yang terjadi pada batang tersebut adalah .... Tentukanlah :
a. Besar ggl yang terjadi dalam 2 detik
b. Jika hmbatan totalnya 200 , berapakah arus yang
mengalir
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 36 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
6. Pada kumparan yang terdiri dari 100 lilitan fluks manetik 9. Sebuah kumparan dengan 200 lilitan diputar dengan
berubah dari 40 Wb menjadi 10 Wb dalam 2 milidetik, frekwensi sudut 250 rad/s dalam daerah bermedn magnetik
berapakah ggl yang terjadi! 0,4 T. Jika ukuran kumparan 20 cm x 30 cm, maka ggl
maksimum yang terjadi adalah ....
7. Sebuah batang penghantar panjang 40 cm diputar pada 10. Medan magnetik B = 103 sin 5t Wb/m2, menembus tegak
lurus dengan loop kumparan yang terdiri 40 lilitan. Hambatan
daerah bermedan magnetik 2 T dengan kecepatan sudut 20 loop adalah 8 , jika arus yang mengalir 23 A, berapa cm2
luas loop kumparan tersebut!
rad/s. Besar ggl yang terjadi adalah ....
11. Luas penampang kumparan dengan jumlah 20 lilitan adalah
X XX X X X XXXX 2 cm2 dengan hambatan total 9 , kumparan dihubungkan
XXXXX X XXXXX ke suatu instrumen secara seri dengan hambatan 16 .
X X X X X X X XXXXXX Tentukan muatan listrik induksi yang mengalir saat kumparan
X X X X X X XX X XXX ditarik dari daerah yang yang bermedan magnetik 2 T ke
X XX X X X XXXX suatu tempat yang tidak bermedan magnet!
XXXXX X XXXXX
X X X X X X X XXXXXX
X X X X X X XX X XXX
8. Pada kumparan yang terdiri dari 100 lilitan fluks manetik 12. Suatu kumparan berbentuk segi empat dengan ukuran 50 cm
berubah dari 20 Wb menjadi berada dalam daerah tanpa x 40 cm terdiri dari 400 lilitan terhadap salah satu poros yang
medanmagnetik dalam 2 milidetik, berapakah ggl yang sejajar dengan salah satu sisinya. Jika kumparan diputar
terjadi! dengan 600 ppm, berapakah ggl induksi sesaat medan
magnetik 200 gauss dan bidang kumparan membentuk
sudut :
a. o
b. 37
c. 60
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 37 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
13. Sebuah kumparan terdiri dari 100 lilitan . Jika fluks magnetik 16. Sebuah kumparan luas 200 cm2 dengan jumlah 500 lilitan
awal yang menembus bidang 0,01 Wb dan secara tiba-tiba berada dalam daerah bermedan magnet yang sjajar dengan
dalam 20 ms arah fluks magnetiknya dibalik, berapakah ggl sumbu kumparan. Besar medan magnetiknya berubah-ubah
induksi yang terjadi? terhadap waktu dengan persamaan B = 10-4 sin 2000 t (dalam
SI) , tentukan besar ggl maksimum yang terjadi!
14. Suatu kumparan berbentuk persegi dengan ukuran 40 cm x
40 cm terdiri dari 500 lilitan terhadap salah satu poros yang 17. Sebuah induktor dengan induktansi 2 H dialiri arus 2 A,
berapakah besar energi yang tersimpan?
sejajar dengan salah satu sisinya. Jika hambatan total 100
dan mula-mula bidang kumparan tegak lurus dengan medan
magnetik 1000 gauss, berapakah arus induksi yang mengalir
dalam 0,2 detik jika kumparan diputar melalui sudut :
a. 37 b. 53
18. Dua kumparan X dan Y jari-jarinya 5 cm dan 10 cm masing-
masing mempunyai 16 lilitan dan 4 lilitan. Kedunya berada
dalam medan magnetik serba sama B. Bila induksi magnetik
B bertambah dengan kecepatan tetap maka perbandingan
ggl X dan Y adalah ....
15. Perrhatikan gambar di bawah ini
19. Data spesifik dua buah generator tetera dalam tabel berikut
ini:
Generator Jumlah lilitan Induksi magnet
A 1200 50 mT
B 6000 30 mT
Ceritakan apa yang akan terjadi pada tiap kejadian di atas Jika kedua generator diputar dengan frekwensi dudut yang
sama, maka perbandingan GGL induksi maksimum
generator A dan B adalah .....
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 38 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
20. Berapakah ggl yang terjadi sebuah kumparan dengan 24. Suatu kumparan dihubungkan dengan hambatan luar 20 .
induktansi 100 mH mengalami perubahan arus 10 A menjadi
7 A dalam 3 ms! Jika hmbatan total kumparan 5 dan mempunyai induktansi
200 mH sehingga terjadi penguranga arus 2 A/s, maka besar
arus induksi yang terjadi adalah ....
25. Sebuah trafo step-down dipakai untuk menurunkan tegangan
2.200 V menjadi 110 V. Jika pada kumparan sekunder
terdapat 25 lilitan, banyaknya lilitan pada kumparan primer
adalah ....
21. Sebuah kumparan dengan ukuran luas 10 cm2 dan jejari
efektif 10 cm dan 200 lilitan berisi bahan dengan
permeabilitas reltif 2 (r = 2), tentukanlah :
a. Induktansi kumparan
b. Energi magnetik yang tersimpan jika dialiri arus 1 A
26. Sebuah trafo menurunkan tegangan AC dari 220 volt menjadi
110 volt. Jika efisinsi trafo = 80 %, dan daya keluaran 40 watt,
berapakah arus masuk pada trafo tersebut?
22. Bagaimanakah cara memperbesar GGL induksi maksimum 27. Sebuah transformator dapat digunakan untuk
sebuah kumparan! menghubungkan radio transistor 9 volt AC, dari tegangan
sumber 120 volt. Kumparan sekunder transistor terdiri atas
23. Sebuah pesawat terbang dimana sayapnya panjang 20 m 30 lilitan. Jika kuat arus yang diperlukan oleh radio transistor
menembus medan mgnetik 20 mT dengan kecepatan 20 m/s. 400 mA, hitunglah:
Jika arah gerak pesawat membentuk sudut 60 terhadap a. jumlah lilitan primer,
medan magnetik< berapa ggl induksi yang terjadi! b. kuat arus primer,
c. daya yang dihasilkan transformator
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 39 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
28. Sebuah trafo step-up mengubah tegangan 25 volt menjadi 3. Jika dua buah lampu dengan 20mV 50mW di bawah ini dapat
250 volt. Jika efisiensi transformator 80% dan kumparan menyala dengan baik jika batang AB digerakan ke kanan
sekundernya dihubungkan dengan lampu 250 V/50 W, dengan 5 m/s, maka besar dan arah gaya magnetik yang
tentukan kuat arus primernya! terjadi adalah
Bagaimana Jika lampu dipasang secara seri dan dapat
menyala dengan baik juga!
SOAL ULANGAN
1. Rangkaian kawat PQRS terletak dalam medan magnet yang
kuat medannya 0,5 Wb/m2, dan arahnya masuk bidang
kertas (lihat gambar). Bila kawat AB yang panjangnya 50 cm
digeser ke kanan dengan kecepatan 4 m/s, tentukanlah :
Q A
PP
R = 250 cm v
R S
B
a. Besar ggl induksi yang terjadi dan tentukan mana yang
kutub positif
b. Besar dan arah arus induksi pada hambatan
c. Besar dan arah gaya magnetik pada batang AB
2. Suatu kumparan berbentuk persegi dengan ukuran 40 cm x 4. Suatu kumparan berbentuk persegi dengan ukuran 40 cm x
40 cm terdiri dari 500 lilitan dimana bidang kumparan tegak 40 cm terdiri dari 500 lilitan terhadap salah satu poros yang
lurus dalam medan magnet 500 gauss, berapakah ggl yang
terjadi jika dalam 20 ms kumparan ditarik ke suatu daerah sejajar dengan salah satu sisinya. Jika hambatan total 100
yang tidak bermedan magnet ! dan mula-mula bidang kumparan tegak lurus dengan medan
magnetik 0,4 T, berapakah GGL induksi dan arus induksi
yang mengalir dalam 0,2 detik jika kumparan diputar melalui
sudut 60
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 40 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
5. Sebuah kumparan luas 400 cm2 dengan jumlah 200 lilitan 9. Berapakah efisiensi sebuah trafo yang mempunyai
berada dalam daerah bermedan magnet yang sjajar dengan perbandingan lilitan primer dan skunder 5 : 3 dan
sumbu kumparan. Besar medan magnetiknya berubah-ubah perbandingan arus skunder dan primernya 2 : 5!
terhadap waktu dengan persamaan B = 10-4 sin 2000 t (dalam
SI) , tentukan besar arus maksimum yang terjadi jika
dihubungkan dengan hambatan 10!
10. Tongkat konduktor yang panjangnya 1 m berputar dengan
120 ppm di dalam daerah bermedan magnet seragam B =
0,8 T. Sumbu putaran tersebut melalui salah satu ujung
tongkat dan sejajar arahnya dengan arah garis-garis medan
magnet di atas. Besar GGL yang terinduksi antara kedua ini
ujung tongkat adalah ...
6. Suatu kumparan yang terdiri dari 200 lilitan mempunyai fluks
magnetik 20 mWb saat dialiri arus 200 mA. Jika dalam 0,02
detik arusnya dikurangi 80 mA, maka besar GGL yang terjadi
adalah ....
7. Suatu kumparan dengan 600 lilitan dan induktansi diri 40 mH 11. Sebuah solenoid panjang 20 cm terdiri dari 1000 lilitan
mengalami perubahan arus listrik dari 10 ampere menjadi 4
ampere dalam waktu 0,1 detik. Beda potensial antara ujung- dengan luas penampang lintang solenoida 2 x 10−3 m2 dan
ujung kumparan adalah .... arus listrik berubah dari 7 A menjadi 9 A dalam satu detik
maka besar GGL Induktansi diri jika didalam slenid diberi
bahan yang mempunyai permitivitas realtif 100 adalah .....
12. Suatu kumparan dihubungkan dengan hambatan luar 15 .
Jika hmbatan total kumparan 5 dan mempunyai induktansi
500 mH sehingga terjadi penguranga arus 0,8 A/s, maka
besar arus induksi yang terjadi adalah ....
8. Suatu kumparan terdiri dari 200 lilitan berbentuk persegi 13. Sebuah kumparan dengan luas 10 cm2 dan jejari efektif 20
panjang dengan panjang 10 cm dan lebar 5 cm. Kumparan cm dan 200 lilitan berisi bahan dengan permeabilitas reltif 2
ini bersumbu putar tegak lurus medan magnet sebesar 0,5
Wb/m2 dan diputar dengan kecepatan sudut 60 rad/s. Besar (r = 200), tentukanlah :
ggl maksimum sebesar .... a. Induktansi kumparan
b. Energi magnetik yang tersimpan jika dialiri arus 0,2 A
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 41 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
14. Sebuah transformator yang efisiensinya 80% dan SOAL PILIHAN GANDA
dihubungkan dengan tegangan primer 200 volt, 1. Perhatikan gambar berikut
menghasilkan tegangan sekunder 100 volt. Jika arus pada
kumparan sekunder sebesar 2 A, maka arus pada kumparan
primer adalah ....
15. Sebuah trafo step-up mengubah tegangan 20 volt menjadi Sebuah kumparan seperti gambar dihubungkan dengan
200 volt. Jika efisiensi transformator 80% dan kumparan
sekundernya dihubungkan dengan lampu 200 V/50 W, galvanometer yang peka. Jika arus mengalir dari A ke B
tentukan kuat arus masukannya!
maka jarum galvanometer akan bergerak ke kanan. Jika
kutub utara magnet dimasukkan, kemudian dikeluarkan dari
kumparan maka jarum dalam galvanometer bergerak ....
a. ke kanan kemudian diam
b. ke kiri kemudian diam
c. ke kanan, ke kiri kemudian berhenti
d. ke kanan, kemudian ke kiri
e. ke kiri ke kanan kemudian berhenti
2. Perhatikan Gambar
Q A
50 cm PP
v
16. Sebuah trafo mengubah tegangan 40 V menjadi 200 V. Jika R S
efisiensi trafo 80% dan kumparan skunder dihubungkan B
dengan lampu yang mempunyai spesifikasi 400V 40 W,
maka besar arus yang mengalir pada kumparan sekundernya Rangkaian kawat PQRS terletak dalam medan magnet yang
adalah .... kuat medannya 0,5 Wb/m2, dan arahnya masuk bidang
kertas (lihat gambar). Bila kawat AB digeser ke kanan dengan
kecepatan 4 m/s, gaya gerak listrik induksi yang terjadi
adalah ....
a. 1 volt dengan arah arus dari A ke B
b. 1 volt dengan arah arus dari B ke A
c. 4 volt dengan arah arus dari A ke B
d. 4 volt dengan arah arus dari B ke A
e. 10 volt dengan arah arus dari A ke B
3. Perhatikan Gambar
Sebuah penghantar berbentuk U terletak di dalam daerah
berinduksi magnetik homogen B = 4 x 10−3 tesla, seperti terlihat
pada gambar. Penghantar PQ sepanjang 40 cm menempel
pada penghantar U dan digerakkan ke kanan dengan
kecepatan tetap v = 10 m/s. Di antara ujung-ujung penghantar
PQ timbul GGL induksi yang besarnya ....
a. 0,8 x 10−2 volt d. 1,6 x 10−1 volt
b. 1,6 x 10−2 volt e. 1,6 volt
c. 0,8 x 10−1 volt
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 42 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
4. Tongkat konduktor yang panjangnya 1 m berputar dengan 9. Kuat arus listrik dalam suatu rangkaian tiba- tiba turun dari 10
kecepatan sudut tetap sebesar 10 rad/s di dalam daerah A menjadi 2 A dalam waktu 0,1 detik. Selama peristiwa ini
bermedan magnet seragam B = 0,1 T. Sumbu putaran terjadi timbul GGL induksi sebesar 32 V dalam rangkaian.
tersebut m melalui salah satu ujung tongkat dan sejajar Induktansi rangkaian adalah .... (dalam henry)
arahnya dengan arah garis-garis medan magnet di atas. GGL a. 0,32 d. 32
yang terinduksi antara kedua ini ujung tongkat dalam volt b. 0,40 e. 40
c. 2,5
besarnya ....
a. 0,5 d. 3,1 10. Suatu kumparan terdiri dari 200 lilitan berbentuk persegi
b. 1,0 e. 6,0 panjang dengan panjang 10 cm dan lebar 5 cm. Kumparan
c. 1,6
ini bersumbu putar tegak lurus medan magnet sebesar 0,5
5. Sebuah kumparan terdiri atas 1.000 lilitan dengan teras kayu Wb/m2 dan diputar dengan kecepatan sudut 60 rad/s. Pada
berdiameter 4 cm. Kumparan tersebut memiliki hambatan ujung kumparan timbul ggl maksimum sebesar ....
400 , dan dihubungkan seri dengan galvanometer yang a. 30 V d. 220 V
hambatan dalamnya 200, apabila medan magnetik B = b. 60 V e. 500 V
c. 110 V
0,015 tesla yang dililiti kumparan dengan garis medan sejajar
batang kayu tiba-tiba dihilangkan, maka jumlah muatan listrik 11. Menaikkan GGL maksimum suatu generator AC agar
menjadi 4 kali semula, dapat dilakukan dengan cara:
(dalam coulomb) yang mengalir lewat galvanometer adalah a. jumlah lilitan dilipatduakan dan periode putar menjadi
.... 1 kali mula-mula
a. x 10−5 d. 6 x 10−5 2
b. 2 x 10−5 e. 8 x 10−5
c. 4 x 10−5 b. kecepatan sudut dan luas penampang kumparan
6. Kumparan K yang berbentuk lingkaran (luas = 200 cm2, dijadikan 1 kalinya
jumlah lilitan = 50, dan hambatan dalam = 10 ) diletakkan 2
di dekat dua kutub magnet batang seperti tampak dalam c. induksi magnet dan jumlah lilitan dijadikan 4 kali semula
d. luas penampang dan periode putar dijadikan 2 kali
gambar. Dalam rangkaian di samping, R = 10 . Besar
semula
muatan listrik yang mengalir dalam rangkaian setelah
kumparan tersebut tiba-tiba ditarik keluar dari daerah e. penampang dan periode dijadikan 1 kali semula
bermedan magnet 50 mT di atas adalah sama dengan . . .
2
12. Data spesifik dua buah generator tertera dalam tabel di
bawah ini
Generator jumlah lilitan induksi magnet
kumparan
a. 7,5 mC A 1200 5 10−2 T
b. 2,5 mC B 6000 3 10−2T
c. 5,0 mC
d. 1,5 mC Jika kedua generator berputar dengan frekuensi yang sama
e. 3,5 mC
maka perbandingan GGL maksimum generator A dan B
adalah ....
7. Suatu kumparan dengan 600 lilitan dan induktansi diri 40 mH a. 5 : 3 d. 1 : 3
b. 5 : 1 e. 1 : 5
mengalami perubahan arus listrik dari 10 ampere menjadi 4
c. 1 : 2
ampere dalam waktu 0,1 detik. Beda potensial antara ujung-
ujung kumparan yang diakibatkannya adalah .... (dalam volt) 13. Sebuah transformator yang efisiensinya 75% dan
a. 1,8 d. 10,8 dihubungkan dengan tegangan primer 220 volt,
b. 2,4 e. 14,4 menghasilkan tegangan sekunder 110 volt. Jika arus pada
c. 4,8
kumparan sekunder sebesar 2 A, maka arus pada kumparan
8. Sebuah kumparan (solenoid) mempunyai induktansi 500 primer adalah .... (dalam A)
mH. Besar ggl induksi diri yang dibangkitkan dalam a. 0,75 d. 1,20
b. 0,80 e. 1,33
kumparan itu jika ada perubahan arus listrik dari 100 mA
c. 1,00
menjadi 40 mA dalam waktu 0,01 detik secara beraturan
sama dengan ....
a. 3 mV d. 300 mV
b. 3 V e. 30 V
c. 300 V
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 43 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
14. Sebuah trafo step-up mengubah tegangan 25 V menjadi 250
V. Jika efisiensi trafo itu 80% dan kumparan sekundernya
dihubungkan ke lampu 250 V, 50 W, maka kuat arus dalam
kumparan primernya adalah ....
a. 5,8 A d. 1,0 A
b. 2,5 A e. 0,5 A
c. 1,5 A
15. Efisiensi sebuah transformator adalah 60%. Hal ini berarti ...
a. kuat arus pada kumparan primer berbanding kuat arus
pada kumparan sekunder 5 : 3
b. tegangan pada kumparan primer berbanding tegangan
pada kumparan sekunder 3 : 5
c. jumlah lilitan kumparan primer berbanding jumlah lilitan
pada kumparan sekunder 3 : 5
d. daya pada kumparan primer berbanding dengan daya
pada kumparan sekunder 5 : 3
e. hambatan pada kumparan primer berbanding hambatan
pada kumparan sekunder 3 : 5
16. Perbandingan jumlah lilitan kawat pada kumparan primer dan
sekunder sebuah transformator adalah 1 : 4. Tegangan dan
kuat arus masukannya masing-masing 10 V dan 2 A. Jika
daya rata-rata yang berubah menjadi kalor pada
transformator tersebut adalah 4 W dan tegangan
keluarannya adalah 40 V, maka kuat arus keluarannya
bernilai ....
a. 0,1 A d. 0,6 A
b. 0,4 A e. 0,8 A
c. 0,5 A
17. Agar ggl maksimum yang timbul pada generator menjadi 4 x
dapat dilakukan ....
1. jumlah lilitan dan frekuensi putar dijadikan 2 x semula
2. jumlah lilitan dijadikan 1 x, sedang frekuensi tetap
4
3. luas penampang kumparan dijadikan 8 x dan
frekuensinya dijadikan 1 x
2
4. jumlah lilitan, luas penampang dan frekuensi putar
dijadikan 4 x
Pernyataan yang benarr adalah ...
a. 1, 2 dan 3 d. 4 saja
b. 1 dan 3 e. semua benar
c. 2 dan 4
18. Sebuah traffo mengubah tenganan 100 menjadi 200 V, jika
pada kumparan skunder di pasang lampu 80 W 400V, dan
efisiensi trafo 80%, arus yang masuk pada kumparan primer
adalah ...
a. 0,25 A d. 0,8 A
b. 0,40 A e. 1,0 A
c. 0,50 A
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 44 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
BAB VI
RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK (AC)
Nilai maksimum dan efektif
Hubungan antara nilai maksimum dan efektif
V = Veff √2 dan I = Ieff √2
Angka yang ditunjukan oleh alat ukur listrik adalah nilai efektifnya
Macam Rangkaian AC Antara tegangan dan arus berbeda fase 90. Jika ditulis
dalam persamaan
1. Rangkaian Resistor ( R)
Pada rangkaia AC untuk Resistor seperti gambar V = Vm sin t
Dan arus
I = Im sin (t -/2)
Hasil bagi antara V dan I dinamakan sebagai reaktansi
indultif ( XL )
XL = L = 2 f L = V / I
3. Rangkaian Kapasitor ( C )
Pada rangkaian AC untuk kapasitor murni, seperti gambar
Antara tegangan V dan arus I adalah sefase, sesuai aturan:
Dan arus V=IR
V = Vm sin t
I = Im sin t
2. Rangkaian Induktor (L)
Pada rangkaian AC untuk induktor murni, seperti gambar
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 45 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
FISIKA KELAS 12 ILMU ALAM PHYSICS IS EASY COMMUNITY – KURIKULUM 13 EDISI REVISI
Antara tegangan dan arus berbeda fase 90. Jika ditulis a. Resitif, jika XL = XC atau disebut sebgai rangkaian
dalam persamaan resonansi, dimana frekwensi resonansinya dinyatakan
dengan :
V = Vm sin t
Dan arus f= 1
2 LC
I = Im sin (t+/2)
Hasil bagi antara V dan I dinamakan sebagai reaktansi b. Kapasitif , jika XC > XL
kapasitif ( XC ) c. Induktif , jika XL > XC
XC = 1 = 1 SOAL – SOAL PENENANG DIRI
C 2fC Orang sukses tidak bisa santai, orang santai tidak bisa Sukses (
Mr. Yan : 11:23)
4. Rangkaian Seri RLC 1. Sebuah rangkaian seri RLC, terdiri dari R = 30 ; C = 20F ;
Lihata Gambar :
L : 10 mH dipasang pada tegangan V = 200 sin 1000t volt.
Tentukanlah (a) Impedansi total (b) arus yang mengalir (c)
tegangan maksimum masing-masing komponen (d) faktor
daya (e) sudut fase (f) daya disipasi (g) sifat rangkaian
Impedansi rangkaian dinyatakan dengan :
Z = R2 + (X L − XC )2
Tegangan masing-masing komponen
VR = I R ; VL = I XL ; VC = I XC
V = VR2 + (VL − VC )2
Sudut fase , tan = X L − X C = VL − VC
R VR
Antara V dan I berbeda fase sebesar , sehingga persamaan
tegangan dinyatakan dengan :
V = Vm sin t dan I = Im sin (t+)
Daya disipasi
P = Vef Ief cos = Ieff2 R,
P = ½ Vm Im cos = ½ Im2 R
cos selanjutnya disebut faktor daya, cos = R
Z
Sifat Rangkaian
Bahan Ajar Fisika Kelas XII Ilmua Alam – MGMP FISIKA PROVINSI JAWA TENGAH PAGE - 46 | 2 0 1 8 / 2 0 1 9
The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
eko widayanti
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search