111. Perhatikan gambar berikut!
Arus listrik yang mengalir pada hambatan R2
adalah ….
A. 0,7 A B. 1,3 A C. 2,0 A D. 3,0 A E. 3,3 A
UN 2012
Pembahasan
Untuk menentukan arus listrik yang mengalir pada R2, kita tentukan terlebih dahulu arus totalnya (arus sebelum percabangan).
Sedangkan untuk menentukan arus total, harus dicari dulu hambatan totalnya.
Hambatan R2 dan R3 tersusun paralel sehingga hambatan paralelnya (Rp) adalah
1 𝑅𝑝= 1
𝑅2+ 1
𝑅3
=1
3+1
6
=2
6+1
6
=3
6 𝑅𝑝 =6
3
= 2
Sedangkan hambatan R1 dan Rp tersusun seri sehingga hambatan totalnya (Rt) adalah
Rt = R1 + Rp = 1 + 2 = 3
Arus totalnya rangkaian di atas dapat dicari dengan menggunakan hukum Ohm.
𝐼 = 𝑉
𝑅𝑡
=6
3
= 2
Misalkan arus yang mengalir pada R2 kita sebut I2 maka arus yang mengalir pada hambatan tersebut dapat ditentukan dengan rumus
𝐼2= 𝑅3
𝑅2+𝑅3𝐼
= 6
3+6× 2
=2
3× 2
= 1,33
≡ 1,3
Jadi, arus listrik yang mengalir pada hambatan R2 adalah 1,3 A (B).
112. Perhatikan gambar rangkaian tertutup di bawah ini!
Apabila R1 = 2 Ω, R2 = 4 Ω, dan R3 = 6 Ω, maka kuat arus yang mengalir pada rangkaian adalah ....
A. 1,2 ampere B. 1,0 ampere C. 0,6 ampere D. 0,5 ampere E. 0,2 ampere
UN 2013
Pembahasan
Rangkaian listrik di atas tersusun dari 2 sumber tegangan sehingga harus diselesaikan dengan hukum II Kirchhoff.
Hukum II Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah tegangan pada sebuah loop adalah nol.
ΣV = 0
Hukum II Kirchhoff di atas juga berarti bahwa jumlah ggl listrik (E) dalam rangkaian tersebut sama dengan perkalian arus terhadap hambatan totalnya.
Σ𝐸 = 𝐼 ∙ 𝑅𝑡
𝐸1+ 𝐸2= 𝐼 𝑅1+ 𝑅2+ 𝑅3 9 + −3 = 𝐼 2 + 4 + 6
6 = 12𝐼 𝐼 = 6
12
= 0,5
Jadi, kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 0,5 ampere (D).
113. Perhatikan rangkaian listrik di bawah ini!
Bila hambatan dalam sumber tegangan masing-masing 0,5 Ω, besar kuat arus listrik yang melalui rangkaian tersebut adalah ….
A. 0,5 A B. 1,5 A C. 1,8 A D. 4,5 A E. 5,4 A
UN 2011
Pembahasan
Pada rangkaian listrik di atas, hambatan totalnya merupakan jumlah seluruh hambatan, baik hambatan luar (R) maupun hambatan dalam (r).
Hukum II Kirchhoff yang berlaku untuk rangkaian di atas adalah
Σ𝐸 = 𝐼 ∙ 𝑅𝑡
18 + −9 = 𝐼 2 + 3 + 0,5 + 0,5 9 = 6𝐼
𝐼 =9
6
= 1,5
Jadi, besar kuat arus listrik yang melalui rangkaian tersebut adalah 1,5 A (B).
114. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut!
Kuat arus listrik total yang mengalir pada rangkaian adalah ....
A. 3,6 A B. 2,8 A C. 2,4 A D. 2,2 A E. 1,2 A
UN 2014
Pembahasan
Tingkat kesulitan soal di atas hanya terletak pada penentuan hambatan total. Mari kita tentukan terlebih dahulu hambatan total rangkaian tersebut.
Dua hambatan 3 Ω tersusun seri. Sebut saja hambatan penggantinya adalah Rs.
Rs = 3 Ω + 3 Ω = 6 Ω
Sedangkan hambatan pengganti Rs tersusun paralel dengan hambatan 6 Ω. Karena keduanya bernilai sama maka hambatan paralelnya (Rp) dapat dirumuskan
𝑅𝑝 =𝑅
𝑛
=6
2
= 3
Hambatan pengganti Rp ini tersusun seri dengan hambatan 2 Ω. Sehingga hambatan total (Rp) rangkaian tersebut adalah
Rt = Rp + 2 Ω = 3 Ω + 2 Ω = 5 Ω
Dengan demikian, arus total yang mengalir pada rangkaian, sesuai dengan hukum II Kirchhoff adalah
Σ𝐸 = 𝐼 ∙ 𝑅𝑡 12 + −6 = 𝐼 × 5
6 = 5𝐼 𝐼 =6
5
= 1,2
Jadi, kuat arus listrik total yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 1,2 A (E).
115. Perhatikan rangkaian listrik berikut!
Tegangan jepit antara titik A dan E adalah ....
A. 1 volt B. 2 volt C. 4 volt D. 6 volt E. 8 volt
UN 2015
Pembahasan
Semua komponen pada rangkaian di atas tersusun seri sehingga arus yang mengalir pada setiap komponen adalah sama.
Kuat arus pada rangkaian tersebut dapat ditentukan dengan hukum II Kirchhoff.
Σ𝐸 = 𝐼 ∙ 𝑅𝑡 9 + 3 = 𝐼 3 + 1 + 2
12 = 6𝐼 𝐼 =12
6
= 2
Dengan demikian beda potensial antara titik A dan E adalah
VAE = I . RAE = 2 × 1 = 2
Jadi, tegangan jepit antara titik A dan E adalah 2 volt (B).
24. Kemagnetan
116. Pada gambar kawat berarus listrik berikut, tanda ⊙ menyatakan induksi magnetik keluar tegak lurus bidang kertas dan tanda ⊗ menyatakan induksi magnetik masuk tegak lurus bidang kertas, maka gambar yang benar adalah ....
UN 2014
Pembahasan
Arah induksi magnetik pada kawat berarus listrik ditentukan dengan kaidah tangan kanan Ampere. Kaidah tersebut menyatakan bahwa ibu jari menunjukkan arah arus listrik (I) sedangkan lipatan jari yang digenggam menyatakan arah induksi magnetik (B)
Dengan menerapkan kaidah tangan kanan tersebut pada gambar di atas, gambar yang benar adalah opsi C. Pada opsi C, arah induksi magnet di sebelah kiri kawat masuk bidang kertas (⊗) dan di sebelah kanannya keluar bidang kertas (⊙).
Opsi B dan D pasti salah karena arah induksi magnet di sebelah kiri dan kanan sama.
Jadi, gambar yang menunjukkan arah induksi magnetik yang benar adalah opsi (C).
117. Selembar kawat berarus listrik dilengkungkan seperti gambar.
Jika jari-jari kelengkungan sebesar 50 cm maka besarnya induksi magnetik di pusat kelengkungan adalah ... (μo = 4π × 10−7 Wb A−1 m−1).
A. 1
3π × 10−7 T B. 1 × 10−7 T C. π × 10−7 T D. 2 × 10−7 T E. 2π × 10−7 T
UN 2013
Pembahasan
Diketahui:
I = 1,5 A a = 50 cm = 5 × 10−1 m α = 120°
Induksi magnetik di pusat kelengkungan kawat dengan sudut pusat α dirumuskan sebagai
𝐵 = 𝛼
360 °×𝜇0𝑖
2𝑎
=120 °
360 °×4𝜋×10−7×1,5
2×0,5
= 2𝜋 × 10−7
Jadi, besar induksi magnetik di pusat kelengkungan kawat tersebut adalah 2π × 10−7 T (E).
118. Sebuah kawat PQ diletakkan di dalam medan magnet homogen seperti gambar.
Jika kawat dialiri arus listrik dari Q ke P maka arah kawat akan melengkung ….
A. ke bawah B. ke atas C. ke samping
D. keluar bidang gambar E. masuk bidang gambar
UN 2011
Pembahasan
Kawat PQ akan melengkung karena berada dalam medan magnet. Hal ini karena kawat tersebut mengalami gaya magnet (gaya Lorentz). Arah lengkungan kawat sesuai dengan arah gaya Lorentz yang terjadi pada kawat tersebut.
Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan tangan kanan berikut ini:
Pada gambar di atas, arah medan magnet ditunjukkan dengan tanda silang. Berarti arah medan magnet tersebut masuk tegak lurus bidang kertas.
Sedangkan arus listrik pada kawat mengalir dari Q ke P. Berarti arah arus listriknya ke kiri.
Sekarang kita tentukan arah lengkungan kawat atau arah gaya magnetik yang terjadi.
Arahkan empat jari masuk tegak lurus bidang kertas.
Arahkan ibu jari ke kiri.
Maka akan diperoleh arah telapak tangan ke bawah.
Jadi, kawat PQ dalam medan magnet tersebut akan melengkung ke bawah (A).
119. Dua kawat sejajar dialiri arus listrik seperti tampak pada gambar.
Jika μ0 = 4π × 10−7 W.A−1.m−1 maka besar dan arah gaya magnetik per satuan panjang yang dialami kedua kawat adalah ....
A. 1 × 10−5 N.m−1, tarik-menarik B. 3 × 10−5 N.m−1, tolak-menolak C. 3 × 10−5 N.m−1, tarik-menarik D. 6 × 10−5 N.m−1, tolak-menolak E. 6 × 10−5 N.m−1, tarik-menarik
UN 2015
Pembahasan
Diketahui:
I1 = 2 A I2 = 6 A a = 4 cm = 4 × 10−2 m
Gaya magnet per satuan panjang pada dua kawat sejajar memenuhi rumus:
𝐹
𝑙 =𝜇0𝐼1𝐼2 2𝜋𝑎
=4𝜋×10−7×2×6
2𝜋 ×4×10−2
= 6 × 10−5
Sedangkan arah gaya magnetnya dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan ampere berikut ini.
B1 adalah induksi magnet yang ditimbulkan oleh arus I1 dan B2 adalah induksi magnet yang ditimbulkan oleh I2. Antara B1 dan B2
berlawanan arah. Akibatnya terjadi tarik-menarik sehingga kedua kawat melengkung ke dalam.
Jadi, besar dan arah gaya magnetik per satuan panjang yang dialami kedua kawat adalah 6 × 10−5 N.m−1, tarik-menarik (E).
120. Perhatikan pernyataan berikut!
(1) jumlah lilitan (2) kecepatan putaran (3) induksi magnet (4) hambatan kumparan
Faktor-faktor yang memengaruhi besarnya GGL pada generator adalah ….
A. (1), (2), dan (3)*
B. (1), (2), dan (4) C. (1) dan (4) D. (2) dan (4) E. (4) saja
UN 2012
Pembahasan
Besarnya GGL induksi pada generator ditentukan dengan rumus:
𝜀 = −𝑁𝐵𝐴𝜔 sin 𝜔𝑡 dengan:
𝑁 : jumlah lilitan 𝐵 : induksi magnet
𝐴 : luas penampang kumparan
𝜔 : frekuensi sudut atau kecepatan putaran Jadi, faktor-faktor yang memengaruhi besarnya GGL pada generator adalah pernyataan 1, 2, dan 3 (A).