Pembahasan Fisika UN 2015 No. 31

Posted on

pembahasan selanjutnya adalah

Pembahasan soal Fisika Ujian Nasional 2015 nomor 31 sampai dengan nomor 35 tentang:

  • besar dan arah induksi magnet,
  • gaya Coulomb,
  • potensial listrik,
  • rangkaian kapasitor, serta
  • grafik rangkaian R-L-C seri.

Soal No. 31 tentang Induksi Magnet

Suatu kawat dilengkungkan dengan jari-jari 40 cm dan dialiri arus listrik seperti pada gambar.
Besar dan arah Induksi magnetik pada kawat lengkung

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

Rumus Induksi magnet pada kawat melingkar penuh

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.

Rumus Induksi atau medan Magnet pada kawat berarus setengah lingkaran

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 atau arah medan magnet pada kawat setengah lingkaran yang berarus listrik, arah B

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.

Artkel Terkait  Pembahasan IPA SMP UN 2019 No. 26

Soal No. 32 tentang Gaya Coulomb

Perhatikan gambar di bawah ini!
Gaya Coulomb antar muatan listrik, listrik statis,

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

Rumus gaya Coulomb antara dua muatan listrik, gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak

Karena yang ditanyakan adalah jarak kedua muatan, rumus tersebut kita ubah dulu menjadi

Rumus gaya Coulomb jika ditanyakan jarak kedua muatan
    
      
 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

Sebuah bola logam berongga berjari-jari 4 cm diberi muatan listrik sebesar 1,2 × 10−19 C.
Potensial listrik pada bola logam berongga yang bermuatan 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

Rumus potensial listrik di titik P di luar bola berongga
      
       = 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

Gambar berikut adalah susunan rangkaian lima kapasitor.
Rangkaian lima kapasitor identik, seri dan paralel, muatan kapasitor

Jika kelima kapasitor tersebut besarnya identik = 2 µF maka nilai muatan total pada kapasitor penggantinya adalah ….

Artkel Terkait  Apa kang diarani nilai sosial sajroning tembang

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.

Rumus kapasitas pengganti susunan seri
     

  • 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

Perhatikan gambar berikut!
Rangkaian RLC seri dengan XL > XC

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

Grafik rangkaian RLC seri, XL > XC, induktif

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, XL>XC

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

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *