pembahasan selanjutnya adalah
- besar dan arah induksi magnet,
- gaya Coulomb,
- potensial listrik,
- rangkaian kapasitor, serta
- grafik rangkaian R-L-C seri.
Soal No. 31 tentang Induksi Magnet
![Induksi magnetik pada kawat lengkung Besar dan arah Induksi magnetik pada kawat lengkung](https://4.bp.blogspot.com/-6fkv60qvTzQ/VnA0sK6lS4I/AAAAAAAADdY/6biZY-_pIRQ/s1600/induksi-kawat-lengkung.jpg)
Besar dan arah induksi magnetik di titik P adalah …. (μo = 4π × 10−7 Wb.A−1.m−1)
A. 2,5π × 10−7 T ke dalam bidang
B. 5 × 10−7 T ke luar bidang
C. 5π × 10−7 T ke dalam bidang
D. 1 × 10−6 T ke luar bidang
E. π × 10−6 T ke dalam bidang
Pembahasan
Induksi magnet pada kawat melingkar penuh dirumuskan
Sedangkan besar induksi magnet di titik P dipengaruhi oleh arus listrik mengalir melalui kawat setengah lingkaran. Sehingga besar induksi magnet di titik P adalah setengah dari rumus di atas.
Untuk menggunakan rumus tersebut, satuan jari-jari harus dikonversi terlebih dahulu. a = 40 cm = 0,4 m.
= 5π × 10−7
Sampai di sini jawabannya sudah ketemu, yaitu opsi C. Sambil belajar, kita tentukan juga arah induksi magnetnya.
Arah induksi magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Perhatikan ilustrasi berikut!
![Arah induksi magnet pada kawat melingkar arah induksi magnet atau arah medan magnet pada kawat setengah lingkaran yang berarus listrik, arah B](https://3.bp.blogspot.com/-fFkkJtSsFJo/VnEjPdtYiQI/AAAAAAAADew/j9dapdND5qg/s1600/arah-induksi-melingkar.jpg)
Arah induksi magnet (B) ditunjukkan oleh arah empat jari yang digenggam, sedangkan arah arus (I) ditunjukkan oleh arah ibu jari. Pada ilustrasi di atas terlihat bahwa arah B di titik P adalah masuk ke dalam bidang.
Jadi, besar dan arah induksi magnet di titik P adalah 5π × 10−7 T ke dalam bidang (C).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Induksi Magnetik.
Soal No. 32 tentang Gaya Coulomb
![Gaya Coulomb antar muatan listrik Gaya Coulomb antar muatan listrik, listrik statis,](https://4.bp.blogspot.com/-MIhmRQpO2H0/VnA3Y1k_D7I/AAAAAAAADdk/y3edkdY-Y3Y/s1600/gaya-antar-muatan.jpg)
Gaya Coulomb yang dihasilkan kedua muatan sebesar 180 N. Jarak kedua muatan tersebut adalah …. (k = 9 × 109 N.m2.C−2, 1 µC = 10−6 C)
A. 10 cm
B. 20 cm
C. 30 cm
D. 40 cm
E. 50 cm
Pembahasan
Dua muatan yang berdekatan akan terjadi gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak. Gaya-gaya tersebut dikenal dengan istilah gaya Coulomb yang dirumuskan
Karena yang ditanyakan adalah jarak kedua muatan, rumus tersebut kita ubah dulu menjadi
r = 10−1 m
= 10 cm
Jadi, jarak kedua muatan tersebut adalah 10 cm (A).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya Coulomb.
Soal No. 33 tentang Potensial Listrik
![Potensial listrik pada bola logam berongga yang bermuatan listrik Potensial listrik pada bola logam berongga yang bermuatan listrik](https://2.bp.blogspot.com/-GYC8Todd8sM/VnDbCcqAt9I/AAAAAAAADd4/mtPe59WlW6g/s1600/potensial-benda-bermuatan.jpg)
Potensial listrik di titik P yang berjarak 6 cm dari pusat bola adalah …. (k = 9 × 109 N.m2.C−2 )
A. 1,8 × 10−8 volt
B. 2,1 × 10−8 volt
C. 2,7 × 10−8 volt
D. 3,6 × 10−8 volt
E. 4,0 × 10−8 volt
Pembahasan
Potensial listrik di titik P (di luar bola) memenuhi rumus
= 1,8 × 10−8
Jadi, potensial listrik di titik P adalah 1,8 × 10−8 volt (A).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kuat Medan Listrik dan Potensial Listrik.
Soal No. 34 tentang Rangkaian Kapasitor
![Rangkaian lima kapasitor identik Rangkaian lima kapasitor identik, seri dan paralel, muatan kapasitor](https://2.bp.blogspot.com/-e1z6WpA315I/VnDfHZoXDSI/AAAAAAAADeE/_RrOTPwahmk/s1600/rangkaian-kapasitor-identik.jpg)
Jika kelima kapasitor tersebut besarnya identik = 2 µF maka nilai muatan total pada kapasitor penggantinya adalah ….
A. 6 µC
B. 8 µC
C. 15 µC
D. 21 µC
E. 25 µC
Pembahasan
Kita tentukan dulu kapasitas total dari kelima kapasitor tersebut.
- C1, C2, dan C3 tersusun paralel. Sebut saja kapasitor penggantinya adalah Cp.
Cp = C1 + C2 + C3
= 2 µF+ 2 µF+ 2 µF
= 6 µF
- Cp tersusun seri dengan C4. Sebut saja kapasitor penggantinya adalah Cs.
- Cs dan C5 tersusun paralel. Kapasitor penggantinya merupakan kapasitas total seluruh rangkaian. Sebut saja Ct.
Ct = Cs + C5
= 1,5 µF + 2 µF
= 3,5 µF
Muatan total pada kapasitor penggantinya adalah
Qt = Ct . V
= 3,5 µF . 6 volt
= 21 µC
Jadi, nilai muatan total pada rangkaian tersebut adalah 21 µC (D).
Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kapasitor dan Rangkaian Kapasitor.
Soal No. 35 tentang Grafik Rangkaian R-L-C Seri
![Rangkaian RLC seri Rangkaian RLC seri dengan XL > XC](https://2.bp.blogspot.com/-QgqU_O8FrHI/VnDhkiR6EuI/AAAAAAAADeQ/vIzB4Ei8ibY/s320/rangkaian-RLC-seri.jpg)
Rangkaian R-L-C disusun seperti pada gambar di atas. Grafik gelombang sinus yang dihasilkan jika XL > XC adalah ….
![Grafik rangkaian RLC seri Grafik rangkaian RLC seri, XL > XC, induktif](https://4.bp.blogspot.com/-Yb3ZYCYzU4w/VnEYHjNNO2I/AAAAAAAADeg/Rb2bhr6LASw/s1600/grafik-rangkaian-RLC.jpg)
Pembahasan
Jika XL > XC maka rangkaian akan bersifat induktif. Pada rangkaian induktif fase tegangan mendahului fase arus sebesar 90°.
Untuk mengetahui grafik mana yang menunjukkan fase tegangan mendahului arus, amatilah sumbu vertikalnya. Perhatikan grafik opsi C berikut.
![Grafik rangkaian yang bersifat induktif Grafik rangkaian yang bersifat induktif, XL>XC](https://2.bp.blogspot.com/-8SbbjPbynHM/VnFsrpbsm4I/AAAAAAAADfE/FDHGviZVD2o/s1600/grafik-rangkaian-induktif.jpg)
Sumbu vertikal pada grafik di atas menunjukkan bahwa pada saat tegangan mencapai maksimum, kuat arusnya nol, artinya fase tegangan mendahului fase arus sebesar 90°.
Opsi A dan E salah karena grafik arus tidak berbentuk sinus tetapi garis lurus.
Opsi B adalah grafik untuk rangkaian resistif karena tegangan dan arus sefase.
Opsi D adalah grafik untuk rangkaian kapasitif karena fase tegangan tertinggal 90° terhadap fase arus.
Jadi, grafik gelombang sinus yang dihasilkan jika XL > XC adalah opsi (C).
Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2015 selengkapnya.
Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf di sini.
Terimakasih
Semoga Bermanfaat