fisika smp_jerry

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

V = = . .q


q q
= k
r

Contoh :

1. Untuk memindahkan muatan sebesar 10 C dari titik P ke titik Q diperlukan

usaha sebesar 60 J. Hitung beda potensial antara titik P dan titik Q!

Dik : = 50 , = 10
Dit : besar potensial listrik ?
Jawab :

=


= 60
10

= 6

2. Berapa kerja minimum yang diperlukan oleh gaya luar untuk membawa

muatan q = 3 dari jarak yang sangat jauh (tak berhingga) ke titik yang

berjarak 0,2 m dari muatan sebesar q = 20 ?

Dik : = 3 , = 20 , dan = 0,2
Dit : besar kerja minimum ?
Jawab :

= = . .

= 9 × 109 2⁄ 2 20×10−6 .3×10−6

0,2
9 .20 .3
= 0,2 × 109 × 10−6 × 10−6

= 5,4

3. Tentukan potensial listrik di titik yang berjarak 10 cm dari muatan 10−6C !

Dik : = 10−6 dan = 0,1

Dit : besar potensial listrik ?
Jawab :
=



= 9 × 109 2⁄ 2 10−6 .

0,1

= 9 × 104

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 250

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

LISTRIK DINAMIS

E. Arus Listrik

Pada bab sebelumnya telah dibahas mengenai muatan listrik.
Banyaknya muatan yang mengalir melalui suatu penampang tiap detik disebut
kuat arus listrik. Jika terdapat muatan sebesar ∆ melewati suatu penampang
konduktor dalam interval waktu ∆ , maka besarnya kuat arus listrik adalah

= ∆

∆

Dalam SI ( Satuan International ), satuan arus listrik adalah ampere (A).

1A = 1 coulomb/sekon
artinya setiap 1 sekon muatan yang mengalir melewati konduktor sebanyak 1
coulomb,

padahal 1 elektron bermuatan 1,60 × 10−19 coulomb  1 − = 1,6 × 10−19
sehingga 1 C terdiri dari

1 = 1
1,6×10−19
sehingga banyaknya elektron yang mengalir melalui satu titik pada rangkaian

sebanyak

1A = 1 /sekon = 6.25 × 1019 /sekon
1,6 × 10−19
Pada konduktor, muatan yang mengalir adalah electron – electron yang

bebas bergerak, sedangkan pada zat cair muatan yang mengalir adalah electron,

ion - ion negative dan ion – ion positif. Perjanjian : Arah arus listrik sesuai arah

gerakan muatan positif (berlawanan dengan arah gerak muatan negative).
Muatan positif mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah,
sedangkan muatan negative mengalir dari potensial rendah ke potensial yang

lebih tinggi seperti yang ditunjukkan pada gambar 10.14 berikut ini.

Titik A dihubungkan ke sumber tengangan yang memiliki potensial
lebih tinggi, sedangkan titik B dihubungkan ke sumber tegangan yang memiliki
potensial lebih rendah. Oleh karena itu, titik A memiliki potensial yang lebih
tinggi daripada titik B. Elektron akan mengalir dari B ke A sedangkakn muatan
positif akan mengalir dari A ke B. Karena arah arus mengikuti arrah aliran
muatan positif, maka arus akan mengalir dari A ke B.
Contoh:
1. Muatan listrik sebesar 100 coulomb mengalir selama 20 sekon dalam kawat

penghantar. Hitunglah kuat arus yang mengalir dalam kawat tersebut!

Dik : = 100 dan = 20
Dit : besar arus yang mengalir?
Jawab :

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 251

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

=



= 100 .

20

= 5 = 5



2. Jika kuat arus listrik yang mengalir selama 2 menit dalam kawat penghantar

adalah 4 A. Hitunglah

a. Muatan listrik yang mengalir dalam kawat tersebut!

b. Jumlah elektron yang mengalir tiap detik!

Dik : = 4 dan = 2 = 120
Dit : besar arus yang mengalir?
Jawab :
a. Muatan listrik yang mengalir.
=



= .

= 4 . 120 = 480
b. Jumlah elektron yang mengalir tiap detik
Berdasarkan soal nomor a kita peroleh jumlah muatan yang mengalir sebesar

480 coulomb.

Untuk 1 elektron muatannya 1,60 × 10−19 coulomb
1 − = 1,6 × 10−19

Maka jumlah elektron untuk memperoleh muatan 480 coulomb adalah

1 − = 1,6×10−19
480
480
= 1,6×10−19 −

= 300 × 1019 −

= 3 × 1021

3. Besar muatan listrik yang mengalir dalam suatu kawat penghantar sebesar
100 Coulomb. Jika kuat arusnya 0,25 A, berapakah waktu yang diperlukan
untuk memindahkan muatan tersebut?

Dik : = 100 dan = 0,25
Dit : waktu ?
Jawab :

=



= 100 = 400

0,25

F. Hukum Ohm
Beda potensial antara ke dua ujung tahanan sama dengan hasil kali nilai

tahanan dan arus yang mengalir melalui tahanan.

= atau V = R I



Tahanan R dapat dipertahankan konstan dengan menjaga suhu tetap
konstan. Satuan tahanan adalah

1 ohm = 1 volt⁄ampere
Contoh :
1. Sebuah pemanas listrik diberi tegangan 12 volt. Hitunglah hambatan

pemanas itu jika kuat arus yang mengalir 0,5 ampere!
Dik : = 12 dan = 0,5
Dit : hambatan pemanas?

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 252

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Jawab :

=

= 12 = 24
0,5

2. Sebuah kawat penghantar memiliki hambatan 40 Ω. Ujung – ujung diberi
beda potensial 240 V. Hitung kuat arus yang mengalir!
Dik : = 40 dan = 240
Dit : arus yang mengalir di kawat?
Jawab :
=



= 240 = 6

40

3. Sebuah kawat penghantar mempunyai hambatan 5 Ω. Supaya arus sebesar
4 A mengalir dalam kawat, maka tegangan yang diberikan sebesar…
Dik : = 5 dan = 4
Dit : tegangan kawan?
Jawab :
=
= 4 . 5 = 20

C. Hambatan (Resistor)
Resistor disebut juga sebagai tahanan. Tahanan memiliki symbol

sebagai berikut

Nilai tahanan tergantung pada jenis bahan( ), panjang bahan ( ), dan
luas penampang ( ).

= .



dengan, = tahanan jenis (Ω. m)
Nilai tahanan jenis tergantung pada suhu mengikuti

= 0[1 + ( − 0)]
dengan, = tahanan jenis bahan pada suhu T

0 = tahanan jenis bahan pada suhu 0
= koef. Suhu dari bahan
Konduktans/hantaran dirumuskan sebagai

G = 1 (mho)

R

Sedangkan daya hantar jenisnya dirumuskan sebagai

= 1 =



dengan, = daya hantar jenis, bersatuan siemen.
sehingga konduktans / hantaran dapat ditulis sebagai beriktu

= 1 =



Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 253

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Contoh :

1. Hitunglah hambatan listrik seutas kawat alumunium yang panjangnya 0,2

meter, hambatan jenis 2,82 × 10−8Ω , dan luas penampangnya 2 ×

10−3 2!

Dik: = 0,2 , = 2,82 × 10−8 , dan = 2 × 10−3 2
Dit : ?
Jawab :
Nilai tahanan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.

= .

2,82×10−8 . 0,2
= 2×10−3 2

= 2,82 . 0,2 × 10−8 × 103
2
= 0,282 × 10−5

= 2,82 × 10−6

2. Sepotong kawat memiliki panjang 2,5 m dan hambatannya 2Ω. Jika panjang

dan jari – jarinya dijadikan dua kali semula, hitunglah hambatannya

sekarang!

Dik: 1 = 2,5 , 1 = 2 , 2 = 2 1dan 2 = 2 1
Dit : ?
Jawab :
Karena panjang dan jari – jari di jadikan dua kalinya maka kita hitung dahulu

luas penampang kawat. Pada umumnya penampang kawat berbentuk lingkaran.
Maka

1 = 12
2 = 22 = (2 1)2 = 4 12
Untuk menghitung nilai tahanan ke dua kita gunakan perbandingan berikut.

. 2
= 2 2
1 . 1
1
.2 1
= 2 4 21
2 . 1
12
12
2 = .2 1 . . 1 . 2
4 12

Soal memberi informasi bahwa yang berubah adalah ukurannya saja, sehingga
kita dapat simpulkan jenis kawat tidak berubah 2 = 1 =
12
2 = 2.2 . 1 . . 1
4 12

2 = 1

D. Hukum Kirrchoff
1. Kaidah arus

Jumlah aljabar arus pada suatu titik percabangan sama dengan nol.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 254

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Arus yang mengalir keluar dari titik percabangan bernilai positif dan arus
yang mengalir menuju titik percabangan bernilai negative, maka:

− 1 − 2 − 3 − 4 + 5 + 6 − 7 = 0
∑ = 0

2. Kaidah tengangan
Jumlah aljabar V di sekitar lintasan tertutup sama dengan jumlah aljabar IR
pada rangkaian tertutup. Dengan kata lain jumlah aljabar dari beda potensial
setiap elemen – elemen yang membentuk suatu rangkaian tertutup sama
dengan nol.

Dasar Hukum Kirchoff adalah : kekekalan energi
Gambar 4.17, muatan positif bergerak dari titik a melalui loop abcdea

dan kembali ke titik a. Energi bersifat kekal, oleh karena itu dapat dikatakan
bahwa potensial di titik a sebelum akan sama dengan potensial a sesudah
muatan positif mengelilingi loop.

+ + + + = 0………………………………*
didefinisikan sebagai beda (selisih) potensial di titik d dan a

( = − )
Menentukan

Arah arus dalam rangkaian yang ditunjukkan gambar 4.17 searah
dengan jarum jam sehingga arus akan melalui titik a kemudian menuju titik b.
Berdasarkan kesepakatan, arus adalah muatan positif yang bergerak. Muatan
positif bergerak dari titik yang potensialnya tinggi ke titik yang potensialnya
rendah (sesuai dengan arah medan). Padahal arus mengalir dari titik a ke titik
b, maka titik a lebih positif daripada titik b sehingga = − nilainya
negatif. Menurut Hukum Ohm, besar tegangan pada resistor adalah . 1,
sehingga

Menentukan =− . 1

Arus melalui titik b menuju titik c, sehingga potensial di b lebih positif
daripada titik c sehingga = − nilainya juga negative. Sehingga.

Menentukan = −I. 2

Di antara titik c dan titik d tidak ada elemen, sehingga potensial d sama
dengan potensial c.

Menentukan = 0

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 255

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Di antara titik d dan e terdapat satu elemen yaitu sumber tegangan V.
Tegangan dilambangkan dengan dua garis sejajar. Garis tegak yang panjang
melambangkan kutub positif, sedangkan garis tegak pendek melambangkan
kutub negative. merupakan beda potensial titik e dan titik d. Titik e lebih
positif daripada titik d, maka bernilai positif.

Menentukan = − =

Di antara titik e dan titik a tidak ada elemen, sehingga potensial a sama
dengan potensial e.

= 0
Berdasarkan persamaan * maka kita peroleh persamaan sebagai berikut:

− . 1 − . 2 + 0 + + 0 = 0
V − . 1 − . = 0

Contoh :
1. Tuliskan persamaan arus I1 berikut !

Dik:
Rangkaian campuran.
I1 sebagai arus utama.
I2, I3, I4 sebagai cabang
Dit : besar arus I1 ?
Jawab:
Untuk mengerjakan soal tersebut kita gunakan hukum kirrchoff I tentang kuat
arus. Ingat kuncinya adalah kuat arus listrik di titik P totalnya adalah nol. Arus
menuju titik percabangan bernilai positif, sedangkan arus yang keluar dari titik
percabangan P bernilai negative.
Dengan demikian kita dapat tuliskan persamaan untuk contoh ini menjadi

∑ = 0
1 − 2 − 3 − 4 = 0
Maka besarnya 1 dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
1 = 2 + 3 + 4

2. Hitunglah nilai kuat arus 4 berikut ini!

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 256

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Dik :
I1= 2A
I2= 3A
I3= 4A
Dit : I4= ..A?
Jawab:
Berdasarakan kaidah arus menurut Kirchoff, maka total arus di titik P adalah nol.

∑ = 0
1 + 2 − 3 + 4 = 0
Maka besarnya 1 dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
4 = − 1 − 2 + 3
4 = −2 − 3 + 4
4 = −1
Tanda negative artinya arus meninggalkan titik percabangan yaitu titik P.

3. Tentukan nilai kuat arus 5!

Dik:

I=11A
I1=2 A
I5=2I4
I3=3A
Dit: I5?
Jawab :
Langkah pertama kita tandai terlebih dahulu titik – titik percabangan yang ada.

berdasarkan gambar di atas kita memperoleh 2 titik percabangan yaitu titik A dan
titik B. Nah, sekarang kita dapat menggunakan kaidah arus menurut Kirchoff si
setiap titik percabangan untuk menyelesaikan persoalan ini.
Titik A

− 1 − 2 − 3 = 0
= 1 + 2 + 3 …………..(1)

Titik B

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 257

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

2 − 4 − 5 = 0
2 = 4 + 5 ………………….(2)

Selain itu adalah tambahan informasi lagi yaitu

5 = 2 4 ………………………...(3)
Sekarang kita dapat menyelesaikan persamaan tersebut
Kita mulai dari persamaan (1)

= 1 + 2 + 3
11 = 2 + 2 + 3

2 = 5 − 11
2 = −6 , karena meninggalkan titik A.
Berdasarkan persaman (1) kita peroleh nilai arus 2 = 6 . Nilai ini sangat
berguna untuk menyelesaikan persamaan (2). Nah, sekarang kita selesaikan

persamaan ke (2)

2 = 4 + 5
Perhatikan bahwa arus 2 keluar dari titik A dan menuju titik B. Maka di titik B
arus 2 bernilai positif.

6 = 4 + 5, karena 4 = 2 5, maka
6 = 4 + 2 4

3 4 = 6
4 = 2
Oleh karena itu, nilai arus 5

5 = 2 4 = 2.2 = 4
Untuk membuktikan kebenaran kita masukkan data – data ini ke persamaan (2).

2 − 4 − 5 = 0
6 − 2 − 4 = 0

Terbukti.

4. Tentukan nilai kuat arus I yang keluar dari hambatan 8Ω!

Dik : Page | 258
arus keluar dari titik A adalah 3A
arus masuk ke titik B adalah 2 A dan 4A
arus uang keluar dari titik C adalah I dan 8A
dit: 8 ?
jawab:
Gunakan Hukum
Kirchoff I tentang
kaidah arus
Langkah pertama
kita tandai terlebih
dahulu titik – titik
percabangan yang
ada dan melabeli
nilai

Fisika SMP_Listrik dan Magnet

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

berdasarkan gambar di atas kita memperoleh 3 titik percabangan yaitu titik A, B,
dan titik C. Nah, sekarang kita dapat menggunakan kaidah arus menurut Kirchoff
di setiap titik percabangan untuk menyelesaikan persoalan ini.

Titik A 2 + 4 − 3 = 0…………(*)
Titik B 4 + 2 + 4 + 8 = 0……………(**)
Titik C 8 − − 8 = 0 ………………………..(***)

Berdasarkan gambar pada soal no 4 di ujung – ujung kawat aA yang memiliki
tahanan sebesar 2 terdapat beda potensial sebesar

Maka kuat arus nya adalah = 8

2 = = 8 = 4
2 2

Subtitusi 2 = 4 ke persamaan (*) maka diperoleh

4 + 4 − 3 = 0
4 = −1
keluar dari titik percabangan A

sekarang kita selesaikan persamaan (**) di titik B

4 + 2 + 4 + 8 = 0
Perhatikan arus 4 meninggalkan titik A dan menuju titik B, maka di titik B arus
4 bernilai positif.

1 + 2 + 4 + 8 = 0
8 = −7

Keluar dari titik percabangan B, kemudian masuk ke titik percabangan C.

Sehingga persamaan (***) menjadi

7 + − 8 = 0

= 1
Arus i = 1 A masuk ke titik percabangan C.

5. Tentukan kuat arus yang mengalir pada rangkaian di bawah!

Dik : 1 = 8 Page | 259
2 = 8
= 6
= 12
Dit: ?

Fisika SMP_Listrik dan Magnet

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Jawab:
Langkah penyelesaian
Pertama, kita tentukan terlebih dahulu arah
loopnya seperti gambar di bawah.

Ke dua, menerapkan hukum kirchoff II yaitu
kaidah tegangan.
Menentukan
Di antara titik a dan b terdapat satu elemen
yaitu sumber tegangan V. Tegangan
dilambangkan dengan dua garis sejajar.
Garis tegak yang panjang melambangkan
kutub positif, sedangkan garis tegak pendek
melambangkan kutub negative. merupakan beda potensial titik b dan titik a.
Titik b lebih positif daripada titik a, maka bernilai positif.

= − = = 6
Menentukan

Arus melalui titik b menuju titik c, sehingga potensial di b lebih positif
daripada titik c sehingga = − nilainya juga negative. Sehingga.

= − . 1 = − . 8
Menentukan

Di antara titik d dan c terdapat satu elemen yaitu sumber tegangan V.
Tegangan dilambangkan dengan dua garis sejajar. Garis tegak yang panjang
melambangkan kutub positif, sedangkan garis tegak pendek melambangkan
kutub negative. merupakan beda potensial titik d dan titik c. Titik d lebih
negatif daripada titik d, maka bernilai negatif.

= − = − = −12
Menentukan
Arus melalui titik d menuju titik a, sehingga potensial di d lebih positif daripada
titik a sehingga = − nilainya juga negative. Sehingga.

= − . 2 = − . 10

Berdasarkan persamaan * maka kita peroleh persamaan sebagai berikut:

6 − . 8 − 12 − . 10 = 0

− 6 − . 18 = 0

− . 18 = 6

= − 6
18
= − 1
3
Berdasarkan hasil ini dapat disimpulkan besar arus yang mengalir dalam

rangkaian adalah 1/3 A. Arah aliran arus berlawanan dengan arah Loop.

E. Rangkaian Listrik pada Resistor
Rangkaian seri
Tahanan dapat dihubung secara seri/deret seperti gambar 10.26. Muatan listrik
dapat mengalir karena beda potensial. Pada tahanan yang terhubung secara seri
jumlah tegangan masing – masing elemen sama dengan tegangan sumber.
Tahanan pengganti dapat diperoleh dengan cara berikut.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 260

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

= 1 + 2
. = . 1 + . 2
Hal ini menunjukkan tidak ada muatan yang hilang, sehingga jumlah
muatan yang mengalir pada 1 sama dengan muatan yang mengalir pada
2, dengan demikian
= 1 + 2
Pada umumnya
= ∑
= tahanan setara/ekuivalen/total
Rangkaian parallel

= 1 + 2
= +

1 2

Pada tahanan yang terhubung jajar
1 =1+1

1 2

Tahanan yang dirangkai secara parallel/jajar, menurrut Hukum I

Kirchoff pada titik cabang berlaku:

Tahanan yang disusun jajar/paralel, besar tahanan pengganti (ekuivalen)

akan lebih kecil dari tahanan asal. Hal ini terjadi karena penambahan

tahanan (resistor) secara paralel berarti menambah jalur muatan yang

bergerak. Artinya memperlancar dan mempermudah gerakan muatan-

muatannya.

Pada umumnya

1 =∑1

= tahanan setara/ekuivalen/total

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 261

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Jembatan Wheatstone dan Delta Bintang
Jembatan wheatstone adalah susunan rangkaian listrik yang digunakan untuk
mengukur suatu tahanan yang tidak diketahui besarnya.
Cara kerja jembatan Wheatstone adalah sirkuit listrik pada 4 tahanan dan
sumber tegangan yang dihubungkan melalui 2 titik diagonal dan juga pada
kedua diagonal lain dimana galvanometer ditempatkan.

Jika G = 0 berarti tidak ada beda potensial antara titik c dan d, artinya potensial

di titik c sama dengan potensial di titik d ( = ). Hal ini berarti:
= dan =

1 1 = 2 4 1 2 = 2 3
Jika kita bandingkan ke dua persamaan ini

1 1 = 2 4

1 2 2 3

maka kita peroleh persamaan

1 3 = 2 4
Berdasarkan persamaan ini, dapat disimpulkan bahwa jika hasil kali
hambatan yang saling bersebrangan ini sama ( 1 3 = 2 4) maka tidak ada
arus yang mengalir di sepanjang kawat BC.

Jika syarat pada rangkaian di atas memenuhi persamaan ini 1 3 = 2 4, maka
5 dapat diabaikan dan prinsip jembatan Wheatstone berlaku.
Jika 1 3 ≠ 2 4, maka diperlukan cara delta bintang.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 262

_Aku Suka, aku bisa Fisika _
1, 2, dan 5 diganti dengan , , dan . Sehingga rangkaian pada gambar
… bisa diganti menjadi seperti di bawah ini.

Untuk memperoleh , , dan menggunakan persamaan berikut ini
1. 2
= 1+ 2+ 5

= 1. 5
1+ 2+ 5
2. 5
= 1+ 2+ 5

Contoh:

1. Hitunglah besar hambatan pengganti dari rangkaian berikut!

a.

Penyelesaian:
Karena rangkaian resistor tersusun secara seri maka hambatan penggantinya
dapat dihitung dengan cara :

= 1 + 2 = 4 + 4 = 8

b.

Penyelesaian :

Dua resistor tersusun secara paralel. Maka hambatan penggantninya dapat
dihitung menggunaka cara berikut

1 =1+1= 1+1 = 2
1 2 4 4 4
1 =2
4
4
= 2 = 2

c.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 263

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Penyelesaian
Rangkaian ini merupakan rangkaian campuran. Hambatan 6 paralel
terhadap hambatan 12 , kemudian hambatan paralel seri terhadao
hambatan 4
Pertama, kita hitung terlebih dahulu hambatan pengganti paralel

Nilai hambatan pengganti paralel nya adalah

1=1+ 1 = 3
6 12 12

= 12 = 2
3
Artinya dua hambatan 6 dan 12 dapat diwakili oleh satu hambatan paralel

= 2

Berdasarkan gambar terlihat bahwa hambatan = 2 dengan 4 tersusun
secara seri, sehingga hambatan total rangkaian tersebut adalah

= 2 + 4 = 6
d.

Penyelesaian
Perhatikan bahwa rangkaian diatas merupakan rangkaian campuran.
Hambatan 6 dan 12 disusun paralel kemudian diserikan dengan hambatan
4 . Pada kawat ke dua hambatan 3 dan 5 disusun secara seri.
Pertama, kita selesaikan terlebih dahulu rangkaian paralel hambatan 6 dan

12

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 264

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Nilai hambatan pengganti paralel nya adalah

1=1+ 1 = 3
6 12 12

= 12 = 2
3
Sekaran kita dapat mengubah rangkaian seperti pada gambar di bawah.

Berdasarkan gambar ini terlihat bahwa rangkaian seri I tersusun oleh
hambatan = 2 dan hambatan 4 (garis biru), sedangkan rangkaian seri
II terususun oleh hambatan 3 dan hambatan 4 (garis kuning). Untuk
rangkaian seri I

= 2 + 4 = 6
Untuk rangkaian seri II

= 3 + 5 = 8
Nah, langkah berikut nya kita sederhanakan rangkaian tersebut menjadi

Karena paralel terhadap maka,
1=1+1= 7
6 8 24

= 24
7
Maka besar hambatan pengganti untuk rangkaian campuran tersebut adalah

= 24

7

e.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 265

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Penyelesaian :
Dengan cara yang sama kita dapat menyelesaikan persoalan pada soal e.
Hambatan pengganti titik A dan B dapat diperoleh dengan langkah-langkah
berikut. Pertama, kita selesaikan rangkaian terluar pada rangkaian.

Besar hambatan pengganti rangkaian 1 adalah
1 = 1 + 2 + 3 = 6

Ke dua, mengubah rangkaian tersebut menjadi

Perhatikan bahwa hambatan pengganti 1 = 6 paralel terhadap
hambatan 12 . Maka

1 =1+ 1 = 3

1 6 12 12

1 = 12 = 4
3
Ke tiga, sederhanakan lagi rangkaian menjadi

Selanjutnya kita hitung hambatan pengganti 2
2 = 1 + 4 + 1 = 6

Ke empat, kita ubah rangkaian menjadi rangkaian yang lebih sederhana lagi.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 266

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Kembali kita mendapatkan rangkaian paralel

1 =1+1=3
3 6 6
6
= 3 = 2

Jadi, hambatan pengganti di antara titik A dan B adalah = 2 .

f.

Pertama, kita uji apakah rangkaian tersebut merupakan Jembatan wheatstone
atau bukan. Jika rangkaian memenuhi persamaan 1 3 = 2 4, maka
rangkaian tersebut menggunakan prinsip Jembatan wheatstone. Jika 1 3 ≠
2 4, maka diperlukan cara delta bintang.

1 3 = 2 4
4 . 2 = 6 . 3

8 ≠ 18
Karena 8 ≠ 18 , aka persoalan tersebut dapat diselesaikan menggunakan
delta bintang.

Hitung hambatan pengganti , , dan menggunakan persamaan berikut ini
6. 4 24
= 4+6+2 = 12 = 2

= 4. 2 = 8 = 2
4+6+2 12 3
6. 2 12
= 4+6+2 = 12 = 1

Kita dapat mengubah rangkaian menjadi

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 267

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Selanjutnya adalah menghitung hambatan total pengganti rangkaian di atas
Rangkaian seri 1 dan 2

1 = 2 + 3 = 11
3
3

2 = 1 + 2 = 3

Rangkaian paralel 1 terhadap 2

1 = 1 + 1 = 3 + 1 = 20
131 3 11 3 33

= 33
20
Hambatan totalnya adalah rangkaian ditambah

= + = 2 + 33 = 2 33
20 20
Jadi, besar hambatan pengganti pada rangkaian total adalah 2 33
20

2. Dari rangkaian tertutup berikut,
hitunglah :
a. Kuat arus total I
b. Kuat arus cabang I1 dan I2
c. Tegangan jepit

Penyelesaian

Diket : = 12 , 1 = 5 , 2 = 20 , 3 = 3 , dan = 1
Dit : , 1, 2, dan tegangan jepit ?
Jawab :
a. Arus total
Arus total dapat dihitung menggunakan hukum ohm

=

Informasi yang diperoleh dari soal ggl nya adalah 12 volt. Oleh karena itu,
kita perlu menghitung hambatan totalnya.
Hambatan 1 paralel terhadap 2
1 =1+1
1 2

1=1+ 1 = 5
5 20 20

= 20 = 4
5
Kemudian, seri terhadap 3 dan .

= + 3 +

= 4 + 3 + 1 = 8
Arus total sebesar

= = 12 = 3

8 2

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 268

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

b. Arus cabang 1 dan 2
Cara I
Hambatan 1dan 2 disusun secara paralel. Untuk menghitung Arus cabang
1 dan 2, kita perlu menentukan tegangan pada rangkaian paralel (cabang
AB) tersebut.

= . = 3 . 4 = 6
2
Sekarang kita dapat menghitung arus 1 dan 2
= = 6 = 1,2
1
1 5
= = 6 = 0,3
2
2 20
Cara II

Kita dapat menghitung arus percabangan untuk setiap hambatan yang
dihubungkan secara paralel dengan menggunakan prinsip pembagi arus,

yaitu:

1

1 = 1 .

11+ 12
1

2 = 2 .

11+ 12
Besarnya arus pada percabangan 1 dan 2 adalah
11
3 3 20 3
1 = 5 . 2 = 5 . 2 = 25 . 2 = 1,2
5
51+210
20
11
3 3 20 3
2 = 20 . 2 = 20 . 2 = 100 . 2 = 0,3
5
15+210
20

c. Tegangan jepit
Tegangan jepit pada rangkaian dapat dihitung dengan cara berikut
= = 3 . 7 = 10,5

2

Tegangan jepit selalu lebih kecil dari nilai GGL.

B. Energi dan Daya Listrik
Energi listrik
Usaha untuk memindahkan satu satuan muatan dari tempat yang satu ke
tempat yang lain di sebut energi potensial. Berdasarkan konsep usaha

= .
Muatan dapat berpindah karena adanya gaya listrik sebesar .

= . . , karena = . maka
= .
Anggap banyaknya muatan yang memasuki resistor selama waktu adalah
= . .
Energi ini dinamakan energi listrik yang hilang ketika melewati resistor dengan
hambatan sebesar R.
Satuan energi yang sering dipakai adalah kilowatt-hour (kWh)
Daya
Daya didefinisikan sebagai energi listrik tiap satuan waktu. Jika energi listrik W
mengalir selama selang waktu t, maka daya listrik P adalah

=



= . .



= .

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 269

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Satuan daya adalah joule/detik atau watt
Untuk menghitung besar energi listrik yang digunakan di rumah. PLN memasang alat
yang disebut kWh meter (kilowatt hoursmeter) atau yang sering kita kenal dengan
meteran listrik. 1kWh mempunyai nilai sebesar 1000 watt yang dapat digunakan selama
1 jam.

= × × ( )
Nilai ini sebanding dengan

= × × =

Contoh

1. Berapa biaya pemakaian lampu bohlam 100 watt jika dipakai terus

menerus selama 20 jam. Harga 1 kWh Rp. 96,5 ?

Penyelesaian
Informasi soal

P = 100 watt dan t=20 jam
Hasilnya

=


= . = 100 . 20 = 2000 .
2000 . artinya sama dengan

Karena harga 1 kWh adalah Rp. 96,5, maka harga yang harus dibayar untuk 2
kWh adalah Rp. 193, -

2. Pada sebuah rumah dipasang 5 buah lampu masing -masing 50 watt
digunakan selama 10 jam/hari, TV 100 watt digunakan 12 jam/hari dan
setrika listrik 300 watt selama 2 jam/hari. Jika harga energi listrik Rp.
300,00/kWh, maka biaya pemakaian alat alat listrik tersebut selama satu
bulan (30 hari) adalah…

Penyelesaian
Pertama kita buat tabel untuk mempermudah menganalisa

Barang Daya“P” Waktu ”t” Energi
(watt) (hourse) (Wh)

5 lampu 50 W 10 h 2500 Wh

1 TV 100 W 12 h 1200 Wh

1 setrika 300 W 2h 600 Wh

total 4300 Wh

Jadi, energi yang diperlukan tiap hari adalah 4300 Wh atau sama dengan 4,3
kWh. Oleh karena itu, energi yang diperlukan untuk satu bulan (30 hari ) adalah

× , =
Maka, biaya yang harus dibayar adalah

× . , / = . . ,

3. Di dalam sebuah ruangan terdapat 3 alat listrik masing – masing digunakan

selama waktu tertentu yang ditunjukkan tebel berikut.

Alat listrik Kuat Arus Waktu

Lampu 0,2 A 4 jam

Kipas 0,4 A 5 jam

TV 0,4 A 15 jam

Ketiga alat listrik dihubungkan dengan tegangan listrik 220 volt. Jika tarif

listrik Rp. 1500,00 per kWh, rekening yang harus dibayar dalam pemakaian

1 bulan (30 hari) adalah…

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 270

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Penyelesaian
Pertama kita hitung terlebih dahulu energi yang dibutuhkan salam satu hari untuk
masing – masing alat.

1 = 220 . 0,2 . 4 = 176 ℎ
2 = 220 . 0,4 . 5 = 440 ℎ
3 = 220 . 0,4 . 15 = 1320 ℎ

Jumlah = 1936 ℎ
Energi yang diperlukan selama 1 bulan (30 hari) sebesar × =
.
Setara dengan ,
Sehingga biaya listrik yang harus dibayarkan untuk pemakaian selama 1 bulan
adalah
, × . , / = . . ,

G. Gaya Gerak Listrik Suatu Sumber Arus Listrik
GGl adalah energi potensial listrik persatusan muatan yang digunakan

untuk memindahkan elektron dari kutub positif ke kutub negative suatu
baterai. Symbol GGL adalah , sedangkan satuannya adalah joule/coulomb
atau volt. Untuk memperoleh pemahaman tentang Gaya Gerak Listrik (GGL)
suatu sumber aurs listrik, perhatikan gambar 10.50 berikut!

Berdasarkan gambar 10.50 sebuah voltmeter dipasang secara paralel pada
sumber arus listrik di dalam rangkaian dengan keadaan sakelar yang terbuka
(tidak dihubungkan = off) dengan sebuah beban berupa lampu pijar. Pada
keadaan seperti gambar 10.9.a tidak ada arus mengalir karena sakelar masih
dalam keadaan terbuka. Nilai yang ditunjukkan oleh jarum volt meter ketika
elemen/sumber listrik tikda mengalirkan arus listrik inilah yang disebut
sebagai Gaya Gerak Listrk (GGL). Sedangkan ketika sakelar dalam keadaan
terhubung (on), nilai yang ditunjukkan oleh jarum voltmeter saat elemen listrik
memberikan arus listrik ini disebut tegangan jepit, dinyatakan dalam V. Oleh
karena itu, dapat disimpulkan nilai GGL lebih besar dari tegangan jepit ( > ).
Sumber arus listrik (sumber tegangan)

Sumber tegangan adalah alat yang mampu menghasilkan beda potensial
pada suatu rangkaian listrik. Sumber arus listrik searah adalah elemen volta,
elemen leclanche, elemen kering(baterai), dan aki (akumulator). Elemen
dikelompokkan menjadi dua yaitu elemen primer dan elemen sekunder.
1. Elemen primer

Elemen primer adalah elemen yang tidak dapat diisi kembali jika muatan
listriknya sudah habis.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 271

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

a) Elemen volta (basah)
Elemen volta terdiri dari lempengan pelat logam yang terbuat dari
tembaga (Cu) sebagai elektroda positif (anoda) dan lempeng seng (Zn)
sebagai elektroda negative (katoda). Larutan asam sulfat (H2SO4) encer
digunakan sebagai larutan elektrolit (penghantar arus listrik). Sebuah
lampu dipasang sebagai beban antara anoda dan katoda yang
dihubungkan menggunakan kawat. Arus listrik akan mengalir dari
anoda ke katoda, sedangkan elektron mengalir dari arah sebaliknya.
Reaksi kimia menyebabkan elektron terlepas dari pelat seng kemudian
mengalir ke tembaga sehingga lampu memnyala. Arus listrik yang
terjadi tidak berlangsung lama. Gelembung – gelembung gas hydrogen
di dalam elektrolit akan muncul
kemudian menutup permukaan
lempeng tembaga. Peristiwa
menempelnya gelembung gas
pada lempeng tembaga ini disebut
polarisasi. Kelemahan dari
elemen volta adalah terjadi
peristiwa polarisasi dan beda
potensial yang dihasilkan cukum
kecil ±1 volt.

b) Elemen Leclanche (basah)
Elemen Leclanche terdiri dari batang karbon (C) sebagai elektroda
positif (anoda) dan batang seng (Zn) sebagai elektroda negative
(katoda). Larutan yang digunakan adalah ammonium klorida (NH4Cl).
Serbuk Carbon dan mangan dioksida (MnO2) digunakan untuk
menghindari terjadinya polarisasi (depolarisator). Keuntungannya arus
yang dihasilkan relative lebih lama dan tegangan yang dihasilkan ± 1,5
volt.

c) Elemen Daniell (basah)

Susunan elemen daniell terdiri dari silinder tembaga sebagai elektroda

positif (anoda) dalam larutan sulfat tembaga(CuSO4) sebagai larutan

eletrolit, dan

batang seng

sebagai elektroda

negative (katoda)

dalam laruran

asam seng sulfat

(ZnSO4). Tegangan

yang dihasilkan

sekita 1,1 volt.

d) Elemen Kering (batu baterai)

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 272

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Batu baterai tersusun dari bahan seng (Zn) sebagai kutub negative

sekaligus penutup bagian luar dan karbon (C) sebagai kutub postif.

Larutan

elektrolitnya

menggunakan

ammonium klorida

(NH4Cl) dalam

bentuk pasta kering

dicapur serbuk

kayu atau getah.

Mangan dioksida

(MnO2) yang

dicampur serbuk

karbon digunakan

sebagai

depolarisator.

2. Elemen sekunder
Elemen sekunder adalah elemen yang dapat diisi kembali jika muatan

listriknya sudah habis.
a) Aki (akumulator)

Pada sebuah aki terdiri dari gabungan sel – sel aki yang disusun seri.
Setiap sel akan menghasilkan beda potensial 2 volt. Aki 6 volt tersusun
dari 3 sel aki, sedangkan aki 12 volt tersusun dari 6 sel. Sel aki terdiri
dari:
- Timbal dioksida(PbO2) sebagai kutub positif
- Timbal murni (Pb) sebagai kutub negative
- Larutan asam sulfat (H2SO4) encer sebagai larutan elektrolit. Larutan

asam sulfat ini bereaksi dengan timbal dioksoda dan perlahan – lahan
akan berubah menjadi timbal sulfat (PbSO4).

Pada aki ada 2 proses yaitu:

1. Proses pemakaian : terjadi perubahan energi kimia menjadi listrik
Pada saat aki digunakan maka aki akan melepaskan muatan listrik
dan timbal maupun timbal dioksida secara berlahan – lahan akan
berubah menjadi timbal sulfat (PbSO4), sehingga ke dua lempeng
menjadi sama dan atau tidak ada beda potensial. Reaksi kimia akan
mengencerkan asam sulfat sehingga massa jenisnya berkurang. Jika
keenceran asam sulfat mencapai nilai tertentu, maka aki tidak dapat
melepaskan muatan listrik lagi. Dengan kata lain aki mengalami
kehabisan muatan.

2. Proses pengisian : terjadi perubahan energi listrik menjadi energi
kimia.
Aki dapat diisi dengan cara mengalirkan arus lirtrik searah (DC) ke
kutub – kutub aki. Arah arus listrik yang diberikan pada saat proses
pengecasan berlawanan ketika aki digunakan. Kutub positif sumber
arus DC dihubungkan dengan kutub positif aki, kutub negative sumer
dihubungkan dengan kutub negative aki.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 273

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Kapasitas Aki (Qaki) .

Aki adalah alat yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik dengan
rekasi kimia. Kapasitas aki yaitu kemampuan aki menyimpan muatan listrik.
Satuan yang digunakan untuk menyatakan kapasitas listrik adalah Ah (Ampere
Hours)

1 Ah = 1A . 3600 detik = 3600 Coulomb.
Misalnya: Qaki=60 Ah, artinya jika aki digunakan selama

t(waktu) 30h 20h 15h 10h

I (arus yang dihasilkan) 2A 3A 4A 6A

Contoh

1. Sebuah aki memiiki potensial 12 volt dengan kapasitas aki 60 Ah. Jika aki

tersebut digunakan untuk menyalakan radio sehari 4 jam maka aki akan

habis dalam waktu 15 hari.

a. Berapa kuat arus yang mengalir di radio tersebut?

b. Berapa coulomb muatan yang dilepaskan oleh aki tersebut sampai

habis?

c. Berapa joule energi yang diperlukan untuk mengisi aki tersebut sampai

penuh kembali?

Penyelesaian
Dik:
V=12 volt,
kapasitas Aki = 60 Ah,
taki = 4 h.15 = 60 h

Dit : arus I, besar muatan listrik Q, dan energi W ?

Jawab :
a. Arus I yang mengalir dalam radio

= = 60 ℎ = 1

60ℎ

b. Muatan yang terlepas Q

= 60 ℎ = 60 . 3600 = 216000
c. Energi untuk mengisi ulang E

= . = 12 . 216000 = 2592000

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 274

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

MAGNET
A. Sejarah Magnet

Pada tahun 1269, Pierre de Maricourt, menyimpulkan bahwa sebuah
magnet selalu terdiri dari dua kutub (dwi kutub), yaitu kutub utara dan
selatan. Magnet dwi kutub berlaku hingga sampai sekarang, karena belum
ada eksperimen yang mampu membuktikan bahwa magnet dapat berdiri
sendiri dengan satu kutub. Belum pernah ada yang mampu membuktikan
kutub utara dan selatan magnet terpisah. Perkembangan tentang
kemagnetan mulai meningkat pada abad ke 16. William Gilbert melakukan
beberapa percobaan dengan berbagai material. Usulan Gilbert menyatakan
bahwa bumi merupakan suatu magnet permanen yang sangat besar. Kutub
selatan magnet bumi terletak di dekat kutub utara geografis bumi dan kutub
utara magnet bumi terletak di dekat kutub selatan geografis bumi. Sebuah
magnet jarum kompas dalam keadaan bebas tanpa pengaruh gaya lain akan
selalu menunjuk ke arah utara dan selatan bumi. Fakta ini menunjukkan
bahwa bumi memiliki sifat kemagnetan. Hal ini dapat dijelaskan dengan
asumsi bahwa bumi merupakan magnet yang sangat besar. Kutub utara
jarum kompas ditarik oleh kutub selatan magnet bumi, sedangkan kutub
selatan jarum kompas ditarik oleh kutub utara magnet bumi. Oleh karena itu,
kutub utara magnet bumi terletak di sekitar kutub selatan geografis bumi,
sedangkan kutub selatan magnet bumi terletak di sekitar kutub utara
geografis bumi. Letak kutub – kutub magnet bumi tidak tepat berimpit
dengan letak kutub – kutub geografis bumi seperti yang ditunjukkan gambar
10.54. Sudut yang dibentuk jarum kompas terhadap arah utara selatan bumi
disebut deklinasi, sedangkan sudut yang dibentuk jarum kompas terdahap
bidang horizontal bumi adalah sudut inklanasi.

Hans Christian Oersted (1819) merupakan orang pertama yang
menyelidiki bahwa kawat berarus listrik menyimpangkan jarum kompas
yang ditunjukkan oleh gambar 10.54. Hal ini menunjukkan bahwa muatan
listrik yang bergerak menimbulkan medan magnet. Persamaan matematis
tentang adanya gaya antara dua kawat yang dialiri arus listrik akhirnya
ditemukan oleh Andre Marie Ampere (1820). Penelitian mengenai gejala
yang menunjukkan hubungan antara kelistrikan dan kemagnetan terus
dilakukan. Michael faraday dan Joseph Henry berhasil menunjukkan bahwa
medan listrik dapat diperoleh dari perubahan medan magnet. Penemuan
Michael Faraday ini dikenal dengan hukum induksi kemagnetan. Hal ini
menunjukkan bahwa sebenarnya kelistrikan dan kemagnetan merupakan
satu kesatuan yang tidak terpisahkan. Kesatuan listrik dan magnet

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 275

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

dirumuskan oleh Maxwell dalam teori medan elektromagnetiknya yang
dirumuskan pada tahun 1865. Penemuan ini semakin diperkuat dengan
percobaan – percobaan Heinrich Hertz tentang gelombang elektromagnetik.

B. Medan Magnet
Medan magnet adalah daerah sekitar magnet yang masih dapat

pengaruh gaya tarik magnet tersebut. Medan magnet ditunjukkan oleh garis
– garis gaya magnet. Garis gaya gaya magnet ini disebut fluks magnetik.
Semakin rapat garis gaya magnet semakin besar medan magnet, begitu juga
sebaliknya semakin renggang garis gaya magnetnya semakin lemah medan
magnetnya. Garis – garis gaya magnet adalah garis khayal, yang arahnya
keluar dari kutub utara magnetik dan masuk ke kutub selatan seperti yang
ditunjukkan gambar 10.55 berikut.

Kawat lurus berarus.

Medan magnet di tempat
berjarak R dari kawat panjang
tak berhingga berarus listrik I
ditunjukkan seperti pada gambar
10.56. Besar medan magnet pada
kawat berarus mengikuti
persamaan berikut:

=

2

Sebuah solenoida dengan panjang L dan banyak lilitan N dialiri arus I
ditunjukkan seperti pada gambar 4.57. Sesuai dengan kaidah tangan kanan, jika
kita menggenggam solenoida berarus dengan tangan kanan dengan arah lipatan
tangan ke empat jari kita sesuai arah arus, maka arah garis gaya magnetik di
dalam solenoida adalah searah dengan arah ibu jari sekaligus menunjukkan
ujung solenoida merupakan kutub utara. Selenoida merupakan kumpulan dari
loop melingkar kawat. Selenoida dengan panjang l berjari – jari R dan terdiri

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 276

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

dari N lilitan yang dialiri arus listrik i memiliki kuat medan magnetik yang
dihasilkan dari kontribusi masing - masing loop kawat.

C. Cara Membuat Magnet
Magnet dapat dibuat menggunakan bahan feromagenetik. Bahan

feromagnetik adalah bahan yang dapat ditarik oleh magnet, seperti besi, baja,
nikel, dan kobalt. Bahan yang biasanya digunakan untuk membuat magnet
adalah besi dan baja. Bahan – bahan feromagnetik dapat dibuat menjadi magnet
dengan cara sebagai berikut:
1. Menggosokkan magnet dengan

benda feromagnetik.
Ujung berawalnya gosokan akan
mendapat kutub yang sejenis
dengan kutub magnet penggosok.

Percobaan ke Kutub L Ujung P Ujung Q
1 Utara Utara Selatan
2 Selatan Selatan Utara

2. Induksi.
Membuat magnet dengan cara induksi yaitu dengan mendekatkan

besi dan baja ke magnet. Setelah didekatkan dengan magnet, sebuah batang
besi berubah menjadi magnet sementara dengan kutub – kutub tampak
seperti gambit berikut.

Paku besi YZ didekatkan dengan magnet batang, kemudian paku
besi PQ didekatkan pada paku YZ. Jenis kutub magnet yang dihasilkan oleh
ujung paku adalah :

Y ZP Q
Utara Selatan Utara Selatan

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 277

_Aku Suka, aku bisa Fisika _
3. Mendekatkan atau melilitkan kawat berarus pada benda feromagnetik.

Ketika kawat berarus dililitkan pada besi, maka medan magnet yang

dihasilkan kawat berarus akan mempengaruhi magnet elementer dari besi.

Kutub magnet yang dihasilkan Sifat

Ujung K Ujung L Baja : permanen

Utara Selatan Besi : sementara

Cara elektromagnetik memiliki banyak kelebihan, yaitu kekuatan magneti

dapat diubah dengan mengatur jumlah lilitan dan besar arus yang mengalir

dan ke dua kutub dapat ditukar dengan mengubah arah arus.

Contoh

1) Perhatikan gambar pembuatan magnet berikut!

Jika PQ terbuat dari besi, maka…

Penyelesaian
Arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negative.
Jadi gambit arus listrik yang benar adalah seperti berikut.

Gunakan kaidah tangan kanan untuk
menentukan letak kutub utara dan selatan.
Posisikan tangan dengan empat jari (selain
ibu jari)mengikuti arah listrik. Posisi tangan
kanan yang benar dapat dilihat seperti
gambar 10.62 di atas. Jika kita terapkan pada
soal maka
Karena logam terbuat dari besi, maka sifat kemagnetannya sementara. Jadi
kesimpulaln yang dapat diambil adalah P kutub utara, Q kutub selatan, sifat
kemagnetannya sementara.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 278

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

2) Berdasarkan gambar berikut, dapat ditentukan kutub utara (U) dan selatan
(S) pada batang A dan B adalah…

Penyelesaian :
Dengan menggunakan aturan tangan kanan seperti pada gambar 10.64, kita
dapat menentukan garis – garis gaya magnet pada batang adalah keluar dari Y
kemudian masuk ke X. Garis gaya magnet keluar dari kutub utara dan masuk ke
kutub selatan. Sifat kemagnetan elektromagnetik adalah sementara. Sehingga Y
kutub utara, X kutub selatan, dan bersifatk sementara.

3) Perhatikan gambar berikut!

Jika C kutub selatan, B dengan C tolak menolak, serta D dengan E tari –
menarik, sehingga jenis kutub magnet A dan F adalah…
Penyelesaian
Dik :
Jenis kutub C : selatan
Interaksi B dan C tolak menolak
Interaksi D dan E tarik menarik
Dit : jenis kutub A dan F?
Jawab :
Informasi soal C adalah kutub selatan. B dengan C tolak menolak. Dua kutub
magnet akan saling tolak menolak jika kutub – kutub magnet sejenis. Maka,
kutub B sejenis dengan kutub C. Karena C adalah kutub selatan, berarti B juga
kutub selatan. Karena magnet selalu bersifat dwi kutub dan saling berlawanan,
ketika B adalah kutub selatan maka A pasti kutub Utara. Perhatikan magnet CD!
Kutub C adalah kutub selatan, maka D adalah kutub utara. D dengan E saling tarik
menarik. Dua kutub magnet saling tarik menarik jika kutub – kutub magnet
berlawanan jenis. Jika D kutub utara, maka E adalah kutub selatan. Perhatikan
magnet EF ! karena E merupakan kutub selatan, maka F adalah kutub utara.
Kesimpulannya A adalah kutub utara, sedangkan F adalah kutub utara.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 279

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

D. Gaya magnetik
Gaya magnetik pada kawat berarus
Jika kawat berarus diletakkan dalam medan magnet, kawat tersebut
akan mengalami gaya Lorentz.

Gaya pada kawat sepanjang L berarus I di dalam medan magnet B (arah
saling tegak lurus) adalah

= | × ⃑ |
Jika arah arus denganarah mendan magnet saling tegak lurus besar gaya
magnetik :

=
Perhatikan gambar 10.66 dan 10.67. Kawat sepanjang L berarus I di
dalam medan magnet B. Arus dalam kawat membentuk sudut sebesar
terhadap medan magnet. Ketika arus mengalir pada kawat, gaya diberikan pada
kawat. Arah gaya tegak lurus
terhadap arah medan magnet
⃑ dan terhadap arus listrik .
Kaidah tangan kanan : kita
atur tangan kanan sehingga
ke empat jari terbuka

sepanjang arah arus listrik
seperti pada gambar 10.66,
dan ketika kita menekuk ke
empat jari tersebut, ke empat
jari harus menujuk sepanjang
arah ⃑ ; kemudian ibu jari kita

menunjuk arah × ⃑ . Arah

× ⃑ adalah arah gaya
Lorentz.

Gaya magnetik pada kawat berarus yang sejajar

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 280

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Dua kawat berarus listrik dengan arah sama yang sejajar akan saling
tarik. Sebaliknya, jika arah kedua arus yang mengalir dalam kawat berlawanan
maka kedua kawat akan saling tolak. Dua kawat lurus dan sejajar terpisah
sejauh d dan dialiri arus masing – masing sebesar 1 dan 2 diperlihatkan oleh
gambar 10.68 a dan b.

Medan magnetik yang dihasilkan masing – masing kawat lurus berarus

adalah :

Kawat 1 Kawat 2

1 = 1 2 = 2
2 2

Ketika panjang kawat L dan medan magnet B saling tegak lurus, besar gaya
magnetik pada kawat berarus listrik yang disebabkan karena pergerakan elektron

adalah

=

Kawat 1 Kawat 2

Gaya pada kawat 1 sepanjang L berarus Gaya pada kawat 2 sepanjang L berarus
listrik 1 di dalam medan magnet B yang listrik 2 di dalam medan magnet B yang
ditimbulkan oleh kawat 2 berarus 2 ditimbulkan oleh kawat 1 berarus 1
adalah adalah

1 = 1 1 2 2 = 2 2 1
2 1
1 = 1 1 2 2 = 2 2 2

Perhatikan bahwa besar gaya pada kawat 1 sama dengan besar gaya

pada kawat 2 yaitu

2 = 1 = 1 2 1
2
Sehingga gaya persatuan panjang yang dialami oleh kedua kawat adalah

= 1 2

2

Gaya magnetik pada muatan yang bergerak

Arus listrik pada suatu kawat penghantar disebabkan karena
pergerakan elektron. Karena kawat berarus dalam medan magnet mengalami
gaya Lorentz, maka muatan elektron yang bergerak di dalam medan magnet

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 281

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

juga mengalami gaya Lorentz. Gaya magnetik yang dialami suatu partikel

bermuatan diperoleh dari persamaan berikut.

arus listrik merupakan banyaknya =
kecepatan merupakan panjang
muatan listrik yang mengalir dalam dan lintasan yang ditempuh tiap detik

suatu penampang tiap detik

= =

Maka persamaan tersebut menjadi

F = q (v. t)B

t

F = qvB
Persamaan tersebut dapat ditulis ke dalam bentuk vektor

F⃑ = q (⃑v × ⃑B)

Sebuah muatan positif bergerak
dengan kecepatan di dalam medan
magnetik. Arah gaya magnetik ditentukan

dari perkalian ⃑v × B⃑ , yaitu diperleh dari
aturan tangan kanan. Pertama posisikan arah
keempat jari kita searah dengan kecepatan
muatan. Keempat jari dilengkungkan dari
arah v ke arah maka arah ibu jari

menyatakan arah v⃑ × ⃑B.
Jika partikel bermuatan positif arah gaya

Lorentz searah dengan arah ⃑v × ⃑B, sedangkan jika
partikel bermuatan negatif arah gaya Lorentz

berlawanan arah dengan arah ⃑v × B⃑ . Sebuah
proton ditembakkan tegak lurus medan magnetik
uniform seperti pada gambar 10.70 berikut ini.

Pada posisi 1 dalam gambar di samping
pertikel bergerak ke bawah sesuai dengan arah v.
Arah medan magnet masuk bidang kertas
(digambarkan dengan tanda silang “x”).
Berdasarkan aturan tangan kanan maka arah gaya Lorentz ke kanan. Lintasan
proton tersebut ditunjukkan oleh gambar 10.70.

Momen kopel

Penerapan gaya Lorentz yang dialami oleh penghantar berearus dalam
medan magnetik yaitu pada galvanometer dan motor listrik. Penghantar
berarus yang diletakkan dalam medan magnet akan mengalami momen kopel.
Momen kopepl ini yang menyebabkan penghantar berputar.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 282

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Perhatikan seutas kawat penghantar abcd (persegi panjang) berarus I
yang diletakkan dalam medan magnetik homogen B. Kawat abcd dapat diputar
terhadap sumbu putar X. Pada kawat ad dan bc arah arus sejajar dengan arah
medan magnet sehingga di sepanjang kawat ad dan bc tidak terjadi gaya
Lorentz. Pada awat ab dan cd terlihat bahwa arah arus I tegak lurus dengan arah
medan magnet B. Berdasarkan aturan tangan kanan, di sepanjang kawat ab dan
cb mengalami gaya Lorentz.

Contoh :

1. Sebuah kawat penghantar memiliki panjang 12 m tegak lurus berada dalam
sebuah medan magnet sebesar 90 Tesla. Jika kuat arus listrik yang mengalir
pada kawat sebesar 0,02 mA. Hitunglah Gaya Lorentznya!
Penyelesaian:
Dik:
= 12
= 90
= 0,02 = 2 × 10−5
Dit: Gaya Lorentz?
Gaya Lorentz dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.
=
= 2 × 10−5 . 12 . 90
= 2,16 × 10−3

2. Sepotong kawat listrik I dengan arah sejajar sumbu Y(-
) dan arah arus nya searah dengan sumbu y negative,
berada di antara dua kutub magnet. Kawat
mendapatkan gaya Lorentz ke arah sumbu …

Penyelesaian
Dik:
arah : sejajar dengan sumbu z negatif
arah I : searah dengan sumbu Y negatif
dit: arah gaya lorentz ?

jawab:
Persoalan ini dapat diselesaikan menggunakan kaidah tangan kanan. ingat
kaidah tangan kanan!

Kaidah tangan kanan : kita atur tangan kanan sehingga ke empat jari
terbuka sepanjang arah arus listrik , dan ketika kita menekuk ke empat jari
tersebut, ke empat jari harus menujuk sepanjang arah ⃑ ; kemudian ibu jari kita
menunjuk arah × ⃑ . Arah × ⃑ adalah arah gaya Lorentz.
Penerapan kaidah tangan kanan pada contoh soal no 2:
Pertama. Posisikan ke empat jari terbuka sepanjang arah arus listrik , dalam
contoh ini ke empat jari mengarah ke sumbu Y negative.
Ke dua. Tekuk ke empat jari dan harus menunjuk arah ⃑ , dalam contoh ini maka
ke empat jari ditekuk ke arah Z negative.
Maka ibu jari kita menunjuk arah X negative yaitu. Arah × ⃑ yang mewakili
arah gaya Lorentz. maka arah gaya Lorentz menuju ke sumbu X negative.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 283

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

3. Pada sebuah bidang datar, diantara dua buah kutub

magnet U dan S ditempatkan sebuah kawat berarus I.

kawat tersebut kanan mendapatkan gaya Lorentz yang

arahnya …

Penyelesaian:
Dik:
arah : ke kanan
arah I : ke atas
dit: arah gaya lorentz?
Jawab :
Kaidah tangan kanan.
Arah kan ke empat jari tangan searah dengan arah arus listrik. Kemudian tekuk
ke empat jari mengarah mengarah kea rah medan magnet. Maka arah ibu jari
adalah masuk bidang kertas. Arah ibu jadi ini mewakili arah gaya Lorentz. Jadi,
arah gaya Lorentz adalah masuk bidang kertas.

4. Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan 4 × 105 searah sumbu X+



memotong medan magnet 5 × 10−4 / 2 searah sumbu Z+, bila muatan

elektron adalah 1,6 × 10−19 , besar dan arah gaya yang bekerja pada

elektron adalah…

Penyelesaian
Dik:

= 4 × 105 , arah sumbu X positive

= 5 × 10−4 / 2, arah sumbu Z positive

= 1,6 × 10−19
Dit: gaya Lorentz?

= ( × ⃑ )

= 1,6 × 10−19 (4 × 105 . 5 × 10−4 / 2)

= 3,2 × 10−19

5. Dua kawat lurus sejajar berjarak 20 cm satu sama lain seperti pada gambar.

apabila kawat I1 = 0,5A dan I2 = 4 A jika permeabilitas medium 0= 4 ×
10−7 ⁄ . , maka besar gaya tarik menarik persatuan panjang adalah...

Dik :

I1 = 0,5A
I2 = 4 A
d=20 cm

0= 4 × 10−7 ⁄ .
Dit : gaya persatuan panjang(F/l)?
Gaya persatuan panjang dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.

= 1 2
2
4 ×10−7 ⁄ . . 0,5 .
= 2 .2×10−2 4

= 4 . 0,5 . 4 × 10−7 × 102
2 .2
= 2 × 10−5


Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 284

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

B. Induksi Elektromagnetik
Induksi elektromagnetik adalah

timbulnya ggl induksi atau arus induksi
akibat perubahan (besar dan arah) medan
magnetik. Induksi elektromagnetik dapat
dibuktikan dengan percobaan oleh Michael
Faraday. Percobaan faraday ditunjukkan
oleh gambar 10.74. Galvanometer G hanya
menyimpang ketika magnet batang
digerakkan mendekati kumparan.
Galvanometer tidak menyimpang ketika
magnet batang tidak bergerak. Magnet
batang bergerak mendekati kumparan,
garis – garis gaya magnet yang menembus
kumparan semakin banyak, artinya terjadi
perubahan medan magnetik. Padahal,
perubahan medan magnet ini
menyebabkan arus induksi mengalir pada
solenoida. Hal ini ditunjukkan oleh jarum
galvanometer menyimpang. Ketika
magnet berhenti bergerak, tidak ada
perubahan medan magnet yang
menembus solenoida sehingga arus
induksi tidak muncul. Hal ini ditunjukkan
oleh jarum galvanometer yang tidak
menyimpang. Hasil percobaan faraday ini
menunjukkan bahwa aurs induksi
ditimbulkan hanya oleh perubahan medan magnetik.

Hukum Michael Faraday
“GGL induksi yang terjadi antara ujung – ujung suatu loop kawat berbanding

lurus dengan kaju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi loop kawat
tersebut“

Percobaan tentang arus induksi juga dilakukan oleh Lenz. Lenz
menentukan arah arus unduksi yang dibangkitkan pada percobaan solenoida
Faraday.

Hukum Lenz
“Arah arus induksi dalam suatu rangkaian tertutup selalu melawan perubahan

medan magnetik yang menghasilkannya”

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 285

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Besar ggl induksi dirumuskan :

Dimana = − ∆

∆

= nilai ggl induksi (volt)
= jumlah lilitan kumparan
∆ = perubahan fluks magnetik (weber / Wb)
∆ = selang waktu (sekon)

∆ = laju perubahan fluks magnetik (Wb/s)

∆

Contoh:

1. 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!

Penyelesaian
Dik:

= 300

1 = 0,5

2 = 0,2
= 5
Dit: Besar GGL induksi ( ) ?
Jawb : Besar GGL induksi dapat dihitung mengunakan persamaan berikut

= − ∆

∆

= − 2− 1

∆

= −300 0,2 −0,5

5

= 18

2. Suatu generator menghasilkan tegangan GGL induksi sebesar . Jika

generator tersebut kumparannya dirubah sehingga jumlah lilitannya

menjadi dua kali lipat dari semula, dan laju perubahan fluksnya menjadi tiga

kali semula, besar perbandingan GGL sekarang dan GGL mula – mula

adalah…

Dik:

2 = 2 1
(∆ ) = 3 (∆ )
∆ 2 ∆ 1

1 = GGL induksi sekarang dan mula – mula ( 2) ?
Dit: perbandingan 1

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 286

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Jawab :
Besar GGL induksi 2 dapat dihitung mengunakan persamaan berikut
= 2 − 2(∆∆ )2

1 − 1(∆∆ )1
−2 1 . 3 (∆∆ )1
2 = − 1(∆∆ )1
=
6
2



2 = 6

3. Suatu kumpaaran diletakkan pada medan magnetik homogen. Dalam waktu

30 detik terjadi perubahan fluks sehingga GGl menjadi 1. Jika dalam waktu
20 sekon terjadi perubahan fluks yang sama sehingga GGL yang dihasilkan

adalah 2, maka perbandingan 1 dan 2 adalah…
Dik :

1 = 30

2 = 20

1 = 1

1 = 2 =

∆ 2 = ∆ 1 = ∆
Dit: perbandingan 1 dan 2 ?
Jawab :
Besar GGL induksi 2 dapat dihitung mengunakan persamaan berikut
= 2 − 2(∆∆ )2

1 − 1(∆∆ )1
∆
= 2 20

1 ∆
30
2 = 30
1 20

2: 1 = 3: 2

C. Transformator

Transformator adalah alat yang

digunakan untuk mengubah suatu

tegangan AC ke tegangan AC yang lain

yang diperlukan oleh beban listrik.

Transformator (trafo) ada dua jenis, yaitu

transformator step up yang dapat

meningkatkan tegangan dan

transformator step down yang dapat

menurunkan tegangan. Transformator

bekerja berdasarkan prinsip induksi

elektromagnetik. Kumparan primer yang dilalui oleh arus listrik bola – balik

menghasilkan medan magnet induksi. Arus listrik di kumparan primer berubah

– ubah besar dan arahnya, menyebabkan terjadinya perubahan fluks magnetik

yang dialami oleh kumparan sekunder. Akibatnya pada kumparan sekunder

juga timbul ggl induksi.

Pada transformator berlaku persamaan:

= =



Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 287

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

Trafo step up (menaikkan tegangan), jika jumlah lilitan kumparan primer lebih
sedikit daripada jumlah lilitan kumparan sekunder ( < , < , > )
Trafo step down(menurunkan tegangan), jika jumlah lilitan kumparan primer lebih
banyak daripada jumlah lilitan kumparan sekunder ( > , > , < )

Pada trafo ideal, daya listrik pada kumparan primer yang masuk sama

dengan daya listrik pada kumparan sekunder. Tetapi, kenyataannya pada trafo

selalu ada daya yang hilang, sehingga daya keluar lebih kecil dari daya masuk.

Suatu trafo memiliki efisiensi yang menunjukkan perbandingan daya pada

lilitan sekunder terhadap daya pada lilitan primer.

= × 100%



Contoh:

1. Sebuah transformator mempunyai kumparan primer dan sekunder dengan

jumlah lilitan masing – masing 500 dan 5000, dihubungkan dengan jaringan

bertegangan arus bolak – balik 220 V. Hitunglah tegangan keluaranya!

Penyelesaian
Dik:

= 500

Dit : ? = 5000
Jawab = 220

=



= 5000

220 500
5000
= 500 . 220

= 2200
2. Pada sebuah transformator terdapat kumparan primer yang mempunyai

1200 lilitan dan kumparan sekunder yang mempunyai 1000 lilitan. Jika arus

primer 4 A, maka kuat arus sekunder adalah…

Penyelesaian

Dik :

= 1200

Dit : ? = 1000
Jawab = 4

=



Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 288

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

1000 = 4

1200
1200
= 1000 . 4

= 4,8

3. 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…

Penyelesaian

Dik :

= 220

= 8
= 2

= 80%
Dit : ?
Jawab

= × 100%



= . × 100%



80 = 8 . 2 × 100


= 8 .2
0,8

= 20 .
Karena = . , maka

. = 20 .

= 20 . = 20 = 1
220
11

4. Perbandingan jumlah lilitan kawat 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 adalah 4 W dan tegangan keluarannya 40 V, maka kuat arus

keluarannya bernilai…

Penyelesaian

Dik :

: = 1 ∶ 4

= 10
= 2
= 4

= 40
Dit : ?
Jawab

Berdasarkan soal dapat kita tentukan daya masukkan sebesar

= . = 10 . 2 = 20
Berarti daya masukkan yang dihasilkan oleh kumparan primer adalah 20 watt.
Karena daya yang hilang menjadi kalor adalah 4 W, maka daya dikumparan

sekundernya sebesar :

= −

= 20 − 4 = 16
Karena tegangan keluarnya 40 V, maka arus pada kumparan sekunder nya

sebesar.

= = 16
40

= 0,4

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 289

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

LATIHAN SOAL PG 5. Dua buah muatan listrik masing –
masing +2 dan −2 tarik
1. Sepotong ebonite akan bermuatan menarik di udara dengan gaya 9 ×
listrik negative jika digosokan dengan 10−1 . Jarak antara ke dua muatan di
kain wol karena… udara adalah… cm
A. Muatan positif ebonite pindah ke A. 20
kain wol B. 32
B. Elektron dari kain wol pindah ke C. 41
ebonite D. 52,5
C. Muatan positif dari kain wol
pindah ke ebonite 6. Gaya Coulomb yang ditimbulkan
D. Elektron dari ebonite pindah ke antara dua muatan +12 dan
kain wol 16 adalah 48 dn. Berapa jarak ke
dua muatan tersebut adalah…cm
2. Ruang dimana sebuah muatan listrik A. 1
masih mendapat pengaruh gaya B. 2
listrik disebut dengan … C. 3
A. Kuat arus listrik D. 4
B. Daya listrik
C. Medan listrik 7. Muatan 2,4 berjarak 5 cm di udara
D. Potensial listrik dengan muatan 1,5 . Besar gaya
tarik antara dua muatan tersebut
3. Perhatikan tabel berikut! adalah…
A. 1,296 N
No Benda yang Perpindahan Yang B. 12,96 N
digosokkan e- bermuatan C. 129,6 N
D. 1296 N
1A B Dari A ke B positif
2A C Dari A ke C 8. Gaya sebesar 0,9 N digunakan untuk
3B D Dari D ke B Benda A menahan dua buah muatan sejenis
4C E Dari E ke C pada jarak 20 cm supaya muatan
Benda C diam di tempat. Jika salah satu
muatan besarnya +1,6 , maka besar
Benda D muatan yang lain adalah…
A. 1,56
Benda C B. 2,05
C. 2,50
Pernyataan yang benar ditunjukkan D. 3,12

percobaan nomor… 9. Jarak antara kedua muatan titik
digandakan tiga kali. Dibandingkan
A. 1 dan 2 dengan gaya semula, gaya
elektrostatik sekarang di antara
B. 1 dan 3 kedua muatan adalah…
A. Berkurang menjadi sepersembilan
C. 2 dan 3 B. Berkurang menjadi sepertiga

D. 2 dan 4

4. Misalkan ada empat muatan listrik A,
B, C, dan D. jika muatan A dan B
didekatkan saling tarik menarik, B
dan C didekatkan akan tarik menarik,
B dan D didekatkan akan tolak
menolak. Jika A bermuatan positif,
maka B, C, dan D adalah…
A. B = positif, C = negative, D = positif
B. B = negative, C = negative, D =
positif
C. B = negative, C = positif, D =
negative
D. B = positif, C = positif, D = negative

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 290

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

C. Meningkat 3 kali D. 100 J
D. Meningkat 9 kali
14. Jika 8 joule usaha yang diperlukan
10. Gaya elektrostatik di antara dua untuk memindahkan muatan 4
muatan titik positif adalah F ketika coulomb di antara dua titik, maka
muatan – muatan terpisah sejauh 0,1 benda potensial di antara kedua titik
m. ketika titik muatan ini terpisah itu adalah…
sejauh 0,05 m, gaya elektrostatik di A. 2,0 V
antara keduanya adalah… B. 6,4 V
A. 4 F, dan tarik menarik C. 32 V
B. 4/F, dan tarik menarik D. 40 V
C. 4 F, dan tolak menolak
D. F/4, dan tolak menolak 15. Diperlukan usaha 350 J untuk
memindahkan suatu muatan
11. Dua muatan +Q dan -3Q terpisah melintasi beda potensial 14 volt.
sejauh r saling tarik menarik dengan Muatan listrik yang dipindahkan
gaya listrik sebesar F. jika muatan adalah…
listrik diubah menjadi +2Q dan -4Q A. 25 C
dan terpisah sejauh 2r, maka gaya B. 28 C
listrik tarik menariknya menjadi… C. 35 C
A. 4 F D. 50 C
B. ½ F
C. 2/3 F 16. Muatan 600 C mengalir dalam
D. ¾ F wakti 1 menit. Kuat arusnya sebesar…
A. 5 mA
12. Titik A terletak di antara 2 buah B. 5,7 mA
muatan q1 dan q2 yang berada di C. 8 mA
udara. Jika besar muatan tersebut D. 10 mA
berturut – turut adalah +36 dan
−48 . Jika jarak ke dua muatan 17. Pada seutas kawat mengalir arus
adalah 20 cm. Besar medan listrik listrik sebesar 500 mA. Berapakah
yang dialami oleh titik A yang banyaknya muatan yang mengalir
berjarak 12 cm dari muatan q1 selama ½ jam?
adalah… A. 450 C
A. 90,0 B. 2000 C
C. 1200 C
D. 900 C

B. 75,6 18. Suatu sinar kilat antara awan dan
bumi, yang beda potensial antara
keduannya 109 V, menghasilkan
perpindahan muatan 40 C dalam
C. 37,5 waktu 10-2 detik. arus rata – rata,
dalam ampere, adalah..
A. 4000
B. 0,4
D. 75,5 C. 40
D. 400


13. Usaha yang diperlukan untuk
memindahkan 4 coulomb muatan
melintasi benda potensial 5 volt
adalah…
A. 4 J
B. 20 J
C. 50 J

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 291

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

19. Dua kawat penghantar terbuat dari Nilai X pada rangkaian listrik di atas
bahan yang sama, panjang kawat adalah … Ω
pertama dua kali kawat ke dua, A. 2
sedangkan diameter ke dua dua kali B. 4
diameter kawat pertama. Jika kawat C. 6
pertama mempunyai hambatan 20 D. 8
ohm, maka hambatan kawat ke dua
adalah… 23. Perhatikan
A. 2 ohm gambar berikut!
B. 2,5 ohm Besar arus yang
C. 4 ohm mengalir dalam
D. 4,7 ohm rangkaian
tersebut adalah…
20. Untuk mengetahui hambatan A. 1 ampere
pengganti rangkaian ini, batang B. 1,2 ampere
penyidik ohmmeter dihubungkan ke C. 1,5 ampere
ujung rangkaian A dan B. Hambatan D. 2,4 ampere
pengganti rangkaian adalah…ohm
A. 9,0 24. Perhatikan gambar berikut!
B. 7,0 Pada gambar rangkaian di atas, kuat
C. 8,2 arus yang melalui R dan tegangan
D. 5,2 unjung – ujung R masing – masing
adalah…
21. Dari hasil A. 0,6 A dan 2,76 V
percobaan B. 0,8 A dan 3,2 V
Hukum C. 0,6 A dan 3,3 V
Ohm D. 0,4 A dan 1,84 V
diperoleh
grafik 25. Pada sebuah lampu pijar bertuliskan
hubungan 50 W, 220 volt. Apabila lampu
antara tersebut dipasang pada tegangan 110
tegangan V volt maka daya lampu adalah…
dan kuat arus I seperti gambar! A. 5,5 watt
Nilai hambatan yang digunakan B. 12,5 watt
dalam percobaan tersebut adalah… C. 25 watt
A. 0,5 Ω D. 100 watt
B. 1,0 Ω
C. 1,5 Ω 26. Pesawat TV dinyalakan rata – rata 6
D. 2,0 Ω jam sehari, pesawat tersebut
dihubungkan pada tegangan 220 volt
22. Perhatikan gambar berikut! dan menarik arus 2,4 A. jika harga
energi listrik Rp. 150,00/kWh maka
biaya listrik untuk pemakaian TV
selama satu bulan (30 hari) adalah..
A. Rp. 24.750,00
B. Rp. 19.800,00
C. Rp. 14.256,00
D. Rp. 9.900,00

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 292

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

27. Sebuah rumah berlangganan listrik A. X menjadi kutub selatan dan tolak
dari PLN. Dalam sehari rumah menolak dengan B
tersebut menggunakan 4 lampu TL
masing – masing 10 watt menyala 5 B. Y menjadi kutub selatan dan tarik
jam, 1 buah TV 80 watt menyala 10 menarik dengan A
jam, 2 buah kipas masing – masing 25
watt menyala 6 jam, 1 buah kulkas 75 C. X menjadi kutub utara dan tolak
watt menyala 24 jam, dan 1 buah menolak dengan A
setrika 150 watt menyala 2 jam. Jika
harga 1 kWh yang ditetapkan PLN D. Y menjadi kutub utara dan tarik
Rp.500,00, berapa biaya yang harus menarik dengan B
dibayar selama 1 bualn (30 hari)?
A. Rp. 42.500,00 30. Perhatikan gambar berikut!
B. Rp. 52.500,00
C. Rp. 62.500,00
D. Rp. 72.500,00

28. Batang besi A – B yang disentuhkan Arah medan magnet B pada suatu
magnet batang P-Q akan terbentuk kawat panjang berarus yang benar
kutun magnet seperti pada gambar. ditunjukkan oleh gambar…
A. I dan II
Cara pembuatan magnet P-Q yang B. II dan III
benar ditunjukkan oleh gambar… C. I dan III
A. D. II dan IV

B. 31. Sebuah kawat tembaga sepanjang 10
C. m dialiri arus listrik sebesar 5 mA.
Jika kawat tembaga tersebut tegak
D. lurus berada dalam medan magnet
sebesar 8 Tesla. Besar gaya Lorentz
adalah..
A. 0,40 N
B. 0,35 N
C. 0,15 N
D. 0,12 N

29. Gambar berikut menunjukkan salah 32. Apabila sumbu X positif menunjukkan
satu cara pembuatan magnet. arah kuat arus listrik dan sumbu Z
positif arah medan magnet, maka
Setelah batang besi x y menjadi arah gaya Lorentz ditunjukkan oleh
magnet, kemudian didekatkan arah sumbu…
dengan magnet AB. Kutub x-y dan A. X positif
sifat magnetnya adalah… B. Y negatif
C. Z negatif
D. X negatif

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 293

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

33. Pada gambar di bawah ini, kawat L B. 5 : 6
pada bidang XOY sejajar sumbu X dan C. 3 : 1
berarus listrik i. Arah Medan D. 2 : 5
magnetik di titik O searah sumbu…
A. X + 37. Data tabel di samping adalah nilai
B. Y – lilitan dan tegangan transformator
C. Z + ideal. Dari tabel, nilai x dan y yang
D. Z – tepat adalah…

34. Kawat lurus berarus listrik i berada
dalam medan magnet B seperti
gambar! 50 X 12 24
100 200 Y 48

A. X = 100 lilitan dan Y = 16 volt
B. X = 200 lilitan dan Y = 18 volt
C. X = 25 lilitan dan Y = 28 volt
D. X = 100 lilitan dan Y = 24 volt

Gambar yang benar sesuai aturan 38. Trafo memiliki kumparan primer
tangan kanan pada kawat adalah.. yang bekerja pada 220V/110W dan
A. 1 dan 2 jumlah lilitan 1200. Jika trafo memilki
B. 1 dan 3 lilitan sekunder 300, maka tegangan
C. 2 dan 4 dan arus sekunder yang dihasilkan
D. 3 dan 4 adalah…
A. 55 volt dan 0,5 ampere
35. Pada keadaan awal (1), fluks B. 55 volt dan 2,0 ampere
magnetik berubah sebesar 5 Wb C. 110 volt dan 0,5 ampere
selama 2 detik pada sebuah D. 110 volt dan 2,0 ampere
kumparan yang mempunyai 20 lilitan.
Pada keadaan (2) untuk perubahan 39. Diketahui efisiensi trafo adalah 60%.
fluks yang sama, dibutuhkan waktu 8 Jika daya keluaran pada trafo tersebut
detik. perbandingan ggl induksi 300 watt, berapakah daya
keadaan (1) dan (2) adalah… masukkannya?
A. 1 : 1 A. 30 watt
B. 2 : 1 B. 180 watt
C. 4 : 1 C. 500 watt
D. 4 : 3 D. 160 watt

36. Fluks magnet pada sebuah kumparan 40. Sebuah travo step up mengubah
100 lilitan berubah dari 0,3 Wb tegangan 25 volt menjadi 250 volt.
menjadi 0,2 Wb dalam waktu 0,2 s. Jika efisiensi trafo 80% dan kumparan
Bila perubahan fluks sebesar 0,6 Wb sekundernya dihubungkan ke lampu
terjadi dalam waktu 0,1 s, maka 250 volt; 50 watt, maka kuat arus
perbandingan GGL yang dihasilkan dalam kumparan primer adalah…A
mula – mula dengan akhir adalah… A. 5,8
A. 1 : 12 B. 2,5
C. 1,5
D. 1,0

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 294

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

KUNCI 6. B 11. C 16. D 21. D 26. C 31. A 36. A
7. B 12. A 17. D 22. A 27. B 32. B 37. D
1. B 8. C 13. B 18. A 23. B 28. B 33. D 38. B
2. C 9. A 14. A 19. B 24. A 29. C 34. A 39. C
3. B 10. C 15. A 20. D 25. B 30. D 35. C 40. B
4. C
5. A

Pembahasan

No 4 No 3
Infomasi soal Informasi soal
A dan B: tarik menarik  berlawanan jenis
B dan C: tarik menarik  berlawanan jenis = 9 × 109 2
B dan D: tolak menolak  sejenis 2
Jika A : muatan positif, maka 1 = 2 × 10−6
B : muatan negative 2 = 2 × 10−6
C : muatan positif 12 = 9 × 10−1
D : muatan negative Maka r :
Jawabannya A k q1q2
r122 =
12
2 2×10−6 2×10−6
r122 = 9 × 109 2 9×10−1

r122 = 9.2.2 × 109 × 101 × 10−12 2
9

12 = √2.2 × 10−2 = 2 × 10−1

12 = 20
Jawaban B

No 9 No 13
Informasi soal Informasi soal

1 = 3 2 = 4
= 2 kq1r22q2
= 5
1 kq1r12q2
1 Usaha :
= . = 4 . 5 = 20
= 2 r22
1 1
r21 Jawabannya B
r21
2 = r22
1
r21
2 = r22 1 = 1 1, jawabannya A
9

No 16 No 19. Informasi soal

Informasi soal 1 = 2 2

= 600 2 = 2 1

= 1 = 60 1 = 20
Besar hambatan 2
Kuat arus listrik nya = 2 22
= = 600 = 10
1 11
60 2
= 2 14.4 12
Jawabannya D

1 2 2
14 21
2 = 1
1 2.4
1
2 = 2.4 20 = 2,5 jawbannya B

No 20 No 21
Informasi soal Informasi soal
∆ = 1
1 = 2 ∆ = 0,5
2 = 3
3 = 4 Besar hambatan adalah
Hambatan pengganti untuk rangkain tersebut
jika 1 paralel terhadap 2

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 295

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

1 =1+1 = ∆ = 1 = 2

1 2 ∆ 0,5

1=1+1 Jawabannya D

2 3

1 = 3+2

6

= 6
5
Sedangkan seri terhadap 3, maka

= + 4 = 6 + 4 = 26
5 5
= 5,2 , jawabannya D
No 22 No 25
Informasi soal Informasi soal

= 12 1 = 220 suatu elemen listrik mengikuti
= 2 2 = 110
1 = 6 1 = 2 =
2 = 12 1 = 50
3 = Daya pada
Pertama kita hitung dulu hambatan totalnya
persamaan berikut

= = 12 = 6 = , karena = maka = 2
2

Padahal hambatan pengganti juga dapat
diperoleh dengan cara Lampu bertuliskan 50 W, 220 V artinya lampu

tersebut bekerja dengan baik ketika lampu dialiri
arus listrik sesuai dengan spesifikasi yaitu
= + menggunakan = 50 dan tegangan kerja 220 .
Hambatan paralel Ketika lampu dipasang pada tegangan 110 maka
daya keluarannya sebesar
1=1+ 1 = 3
= = 2 22 22
6 12 12
1 12 12
= 4
Maka nilai X sebesar

= + ( 2)2
6 = 4 + 22
2 = 12 1 = 1 . 1
= 2
Jawabannya B 2 = (110)2 . 50 = 1 . 50 =
4
220
12,5 , Jawabannya B

No 28 Opsi B
Informasi soal Membuat magnet dengan cara mengaliri arus.
Magnet A – B didekatkan pada magnet batang P Sebuah calon magnet ketika dialiri arus listrik
– Q. B menempel pada P, maka P pasti lah kutub dengna kutub – kutub seperti pada gambar maka
Utara. Oleh karena itu Q merupakan kutub arah medan magnet mengikuti aturan tangan
selatan. kanan seperti yang pada gambar 10.29. maka P
Untuk menjawab persoalan ini kita analisa menjadi kutub U dan Q menjadi kutub S.
setiap opsi jawaban. (benar)
Opsi A Opsi C
Cara membuat magnet dengan mendekatkan Ujung Q menempel pada kutub S magnet batang,
sebuah magnet ke batang P-Q. gambar maka Q merupakan kutub U magnet sedangkan
memperlihatkan ujung P menempel pada kutub P kutub selatan. (salah)
U magnet, sedangkan ujung Q menempel pada Opsi D
kutub S magnet. Berarti P adalah kutub S, dan Membuat magnet dengan cara menggosok.
Q adalah kutub U. (salah) Sentuhan pertama akan menjadi kutub sejenis,
bagian batang calon magnet yang ditinggalkan
No 31 akan menjadi kutub berlawanan. Maka P akan
Informasi soal menjadi kutub S dan Q kutub utara. (salah)
= 10 , = 5 , dan = 8
Besar gaya Lorentz adalah No 32
= . = 10 . 5 × 10−3 . 8 Informasi soal
= 0,4 , jawabannya A Arah I sumbu X positif, arah medan magnet sumbu
Z positif. Menggunakan aturan tangan kanan, yang
diputar dari I ke B, maka arah gaya Lorentz adalah
y negative.
Jawabannya D

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 296

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

No 35 No 37
Informasi soal Informasi soal

∆ 1 = 5
Δ 1 = 2
Δ 2 = 8 50 X 12 24
∆ 2 = ∆ 1
1 = 2 = 20 100 200 Y 48
Perbadingan ggl induksi 1 dan 2 adalah
Menghitung nilai X

= 1 − 1(∆∆ )1 =

2 − 2(∆∆ )2
5
1 = 2 = 24
2
5 12
8
= 24 . 50 = 100

12

Menghitung nilai Y

1 = 1 =
2 1
4

1: 2 = 4: 1 = 100
Jawabannya C
48

= 100 . 48 = 24

200

Jawabannya D

No 38 No 39

Informasi soal Informasi soal

= 1200 = 60% = 0,6

= 300 = 300
Trafo kumparan primer bekerja pada = × 100%

220V/110W, artinya trafo dengan daya primer 60% = 300 × 100%

110 W jika dipasang pada tegangan 220 V maka
arus yang mengalir sebesar
0,6 = 300
110
= 220 = 0,5 300
= 0,6 = 500
Maka tegangan dan arus sekundernya adalah
Tegangan Jawabannya C

=

= 300
110 1200
300
= 1200 . 220 = 55

Arus

= 2
1
2 220
= 1 = 110 . 0,5 = 2

Jawabanya B

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 297

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

BAB XI
FISIKA BUMI ANTARIKSA
A. Jagad Raya
- Jagad raya adalah kumpulan galaksi yang jumlahnya lebih dari 100 milyar.
- Galaksi adalah kumpulan suatu sistem bintang yang jumlahnya milyaran.
- Sistem tata surya kita dengan matahari sebagai bintanya adalah salah satu
anggota dari galaksi BIMA SAKTI (Milky Way).

- Cabang ilmu yang mempelajari berbagai benda langit beserta dengan
sifatnya dan gejalanya atau karakteristiknya dinamakan astronomi.
Sebelum kalian belajar lebih dalam berikut ini gambar cuplikan tentang
alam semesta yang tersusun dari galaksi – galaksi.

- Teropong yang digunakan ada landas bumi seperti di Observatorium
Bosscha, dan teropong ruang angkasa yang berada di atas Bumi seperti
teleskop Hubble. Pusat tata surya adalah matahari. Matahari sebagai
bintang.

B. Sistem Tata Surya

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 298

_Aku Suka, aku bisa Fisika _

SEKARANG MARI KITA BAHAS SATU PER SATU MENGIKUTI PETA KONSEP
TERSEBUT.!!
Jenis benda langit yang termasuk ke dalam anggota sistem tata surya adalah
sebagai berikut.
1. Matahari

 Apakah sumber pembentukan energi di matahari?
o Matahari diperkirakan mengandung 75% unsur Hydrogen, 20%
Helium, dan 2% unsur-unsur lebih berat (oksigen, karbon, dan
neon).

 Apa sajakah bagian – bagain dari matahari?
o Inti
 Bersuhu 15 juta Kelvin
o Fotosfer
 Bersuhu 5700 K
 Merupakan lapisan matahari yang tampak oleh kita di Bumi
berupa piringan emas yang terang.
o Kromosfer
 Bersuhu 10.000 K
o Korona
 Bersuhu 2 juta K

2. Planet
a. planet adalah benda gelap dalam tata surya yang bergerak mengitari
Matahari(pusatnya).
Gambar 2 di atas merupakan usutan planet dari matahari sesuai dengan
siding International Astronomical Union (IAU) ke – 26 di Praha, Cheska,
Agustus 2006 maka hanya ada delapan planet anggota tata surya.

b. Ada tiga cara pengelompokan planet.
o Pengelompokan pertama jika kita mengelompokkan planet
berdasarkan BUMI sebagai pembatas, maka ada planet inferior dan
planet superior.
 Planet inferior adalah planet diantara Matahari dan Bumi.
 Terdiri dari : Merkurius dan Venus
 Planet superior adalah planet yang orbitnya diluar orbit bumi
 Terdiri dari : Mars, Yupiter, Saturnus, Uranus, dan
Neptunus.

Fisika SMP_Listrik dan Magnet Page | 299