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
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 (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 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 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
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 R-L-C disusun seperti pada gambar di atas. Grafik gelombang sinus yang dihasilkan jika XL > XC adalah ….
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.
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