Rangkaian Seri Rangkaian Paralel

1 𝐶_𝑠 =_𝐶¹

1+_𝐶¹

2+ … +_𝐶¹

𝑛 𝐶_𝑝 = 𝐶₁+ 𝐶₂+ … + 𝐶_𝑛

𝑉 = 𝑉₁+ 𝑉₂+ … + 𝑉_𝑛 𝑉 = 𝑉₁ = 𝑉₂ = … = 𝑉_𝑛 𝑞 = 𝑞₁ = 𝑞₂ = … = 𝑞_𝑛 𝑞 = 𝑞₁+ 𝑞₂+ … + 𝑞_𝑛

TRIK SUPERKILAT:

Menentukan kapasitor pengganti pada rangkaian seri:

𝐶_𝑠 = 𝐾𝑃𝐾 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑜𝑟 Σℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑏𝑎𝑔𝑖 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐾𝑃𝐾

+

− 𝑉 𝐶₁ 𝐶₂

𝑉₁ 𝑉₂

+

− 𝑉 𝐶₁

𝑞₁ 𝐶₂

𝑞₂

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 158 TRIK SUPERKILAT:

Syarat yang WAJIB diperlukan agar kita bisa nyaman dalam mengerjakan soal-soal pada indikator SKL mengenai fluks, potensial listrik, energi potensial listrik, serta kapasitor keping sejajar adalah mampu menguasai konsep hubungan antar besaran!!!!

Contoh masalah pada soal…

Misal pada soal disajikan besar energi potensial dan muatan. Ternyata yang ditanyakan adalah berapa besar beda potensial…

Tips:

Maka yang harus diingat adalah bagan 𝑭𝑬𝑽𝑬𝒑 seperti pada TRIK SUPERKILAT di halaman depan…

Langkah penyelesaian:

Ingat 𝑭𝑬𝑽𝑬𝒑 ya!!! Ada empat variabel. 𝐹, 𝐸, 𝑉, dan 𝐸𝑝.

Pertama lihat variabel yang diketahui. Oh, Energi potensial (𝑬𝒑).

Yang ditanya adalah beda potensial (𝑽).

Maka, potongan diagram yang berwarna merah berikut bisa membantu dalam menyelesaikan soal tersebut:

𝐹 = 𝑘^𝑞𝑄

𝑟² 𝐸

𝐸_𝑝 𝑉

TIPS FI-Easy-KA!!

Jangan hanya menghafalkan notasi rumusnya saja!

Tapi kuasai juga proses penurunan rumusnya, karena satu rumus dengan rumus yang lain sebenarnya saling berkait.

× 𝑟

× 𝑟

÷ 𝑞

÷ 𝑞

𝐸𝑝 𝑞 = 𝑉

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 159 CONTOH SOAL

Menentukan besar fluks listrik

1. Kuat medan listrik homogen sebesar 100 N/C berarah tegak lurus ke bidang seluas 800 cm². Besar fluks medan listrik yang terjadi adalah ....

A. 2 weber B. 4 weber C. 8 weber D. 16 weber E. 32 weber

2. Kuat medan listrik homogen sebesar 200 N/C menembus bidang yang memiliki panjang 30 cm dan lebar 30 cm dengan sudut 60°. Fluks medan listrik yang terjadi sebesar ....

A. 0

B. 4,5 weber C. 9,0 weber D. 18 weber E. 27 weber

3. Sebuah pelat berukuran 5 cm × 8 cm membentuk sudut 30° terhadap kuat medan listrik homogen. Jika 𝐸 = −800 N/C, maka fluks medan listrik yang menembus pelat adalah ....

A. 0,40 weber B. 0,64 weber C. 1,6 weber D. 1,6√3 weber E. 3,2 weber

4. Sebuah bidang seluas 500 cm² terkena kuat medan listrik homogen dengan sudut kedatangan sebesar 45°. Jika besar kuat medan 200 N/C, fluks medan listrik yang terjadi pada luasan itu sebesar ....

Menentukan besar potensial listrik

5. Titik X terletak 1,5 cm dari muatan +3 𝜇C. Jika 𝑘 = 9 × 10⁹ Nm²/C², potensial listrik di titik X

6. Titik A dan B berturut-turut berada pada jarak 25 cm dan 5 cm dari muatan sebesar 10 𝜇C. Beda potensial antara kedua titik sebesar ....

A. 1,16 × 10⁶ volt

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja 𝜙 = 𝐸𝐴 cos 𝜃 = 1 × 8 × 1 = 8 (pasti jawabannya C)

TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja 𝜙 = 𝐸𝐴 cos 𝜃 = 2 × (3 × 3) × 5 = 9 (pasti jawabannya C)

TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja 𝜙 = 𝐸𝐴 cos 𝜃 = 8 × (5 × 8) × 5√3 = 16√3 (pasti jawabannya C)

TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja 𝜙 = 𝐸𝐴 cos 𝜃 = 2 × 5 × 5√2 = 5√2 (pasti jawabannya B)

TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja 𝑉 = 𝑘𝑞

𝑟 = 9 × 3

1,5= 18 (pasti jawabannya E)

TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

∆𝑉 = 𝑉1− 𝑉2= 𝑘𝑞

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 160 7. Titik A dan B berjarak 9 cm dan di antara A dan B terletak titik C yang berjarak 3 cm dari A. Titik

A diberi muatan sebesar +5 𝜇C dan B sebesar +10 𝜇C. Apabila 𝑘 = 9 × 10⁹ Nm²/C², potensial listrik di titik C sebesar ....

A. −5 × 10⁶ volt B. −3 × 10⁶ volt C. 1 × 10⁶ volt D. 3 × 10⁶ volt E. 5 × 10⁶ volt

8. Perhatikan gambar di bawah ini!

Beda potensial listrik di titik B adalah ....

A. 0 B. 2 V C. 4 V D. 5 V E. 8 V

9. Perhatikan gambar berikut!

Besar potensial listrik di titik C adalah ....

A. 3,6 × 10⁵ volt B. 7,2 × 10⁵ volt C. 1,4 × 10⁶ volt D. 3,2 × 10⁶ volt E. 3,8 × 10⁶ volt

10. Perhatikan gambar berikut!

Pada tiap titik sudut suatu persegi yang panjang sisinya 2 m ditempatkan muatan yang besarnya berturut-turut −2 𝜇C, +4 𝜇C, −6 𝜇C, dan +8 𝜇C. Nilai potensial listrik di titik perpotongan

diagonal persegi sebesar .... V (√2 = 1,4)

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

Σ𝑉 = 𝑉_𝐴+ 𝑉_𝐵= 𝑘𝑞𝐴

Jarak B ke kedua muatan adalah sama. Dua muatan juga memiliki besar yang sama, tapi jenisnya berlainan. Artinya besar resultan potensial listriknya sama dengan nol.

(pasti jawabannya A)

TRIK SUPERKILAT:

BC = 10 cm (ingat tripel Pythagoras ya! )

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

Σ𝑉 = 𝑉𝐴+ 𝑉𝐵= 𝑘𝑞_𝐴

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

Muatan diletakkan di perpotongan diagonal, artinya jarak ke masing-masing muatan adalah separuh diagonal, yakni 𝑟1= 𝑟2= 𝑟3= 𝑟4= 𝑟 = √2 = 1,4 (Jawaban pasti E)

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 161 Menentukan besar energi potensial listrik

11. Titik A berada pada jarak sejauh 0,001 m dari muatan +0,5 𝜇C. Suatu muatan positif sebesar +2 × 10⁻⁸ C diletakkan pada titik tersebut. Energi potensial listrik muatan tersebut di titik A sebesar ....

12. Titik A berada pada jarak 9 mm dari muatan +2,5 𝜇C. Suatu muatan positif sebesar +4 × 10⁻⁷ C diletakkan pada titik A. Energi potensial muatan tersebut sebesar ....

A. 100 joule B. 10 joule C. 1 joule D. 0,1 joule E. 0,01 joule

Menentukan energi yang tersimpan dalam kapasitor

13. Sebuah kapasitor 6 𝜇F diberi tegangan 100 V. Muatan dan energi yang tersimpan dalam kapasitor tersebut adalah ....

A. 3 × 10⁻⁴ C dan 5 × 10⁻² J B. 4 × 10⁻⁴ C dan 3 × 10⁻² J C. 5 × 10⁻⁴ C dan 5 × 10⁻² J D. 6 × 10⁻⁴ C dan 2 × 10⁻² J E. 6 × 10⁻⁴ C dan 3 × 10⁻² J

14. Kapasitor 10 𝜇F diberi tegangan 200 V. Energi yang tersimpan dalam kapasitor tersebut ....

A. 0,1 joule B. 0,2 joule C. 0,3 joule D. 0,4 joule E. 0,5 joule

15. Dua kapasitor 4 𝜇F dan 2 𝜇F disusun seri, kemudian diberi tegangan 6 volt. Energi yang tersimpan dalam rangkaian tersebut sebesar ....

A. 1,8 × 10⁻⁵ joule B. 2,4 × 10⁻⁵ joule C. 3,2 × 10⁻⁵ joule D. 4,8 × 10⁻⁵ joule E. 5,6 × 10⁻⁵ joule

16. Kapasitor X, Y, dan Z dirangkai seperti pada gambar!

Bila saklar S ditutup selama 5 menit, energi listrik yang tersimpan pada kapasitor Z adalah ....

A. 144 joule

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

𝑊 =1

2𝐶𝑉²=1

2× 1 × 2²=4

2= 2 (Pasti jawabannya B)

TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

Rangkaian seri kapasitor:

𝐶_𝑠= 𝐾𝑃𝐾

Rangkaian paralel kapasitor X dan Y: 𝐶𝑠= 𝐾𝑃𝐾

Σℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑏𝑎𝑔𝑖 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝐾𝑃𝐾= 12

6 = 1.728 (Pasti jawabannya D)

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 162 17. Kapasitor X, Y, dan Z dirangkai seperti pada gambar.

Bila saklar S ditutup selama 5 menit, energi listrik yang tersimpan pada kapasitor Z adalah ....

A. 144 joule B. 720 joule C. 864 joule D. 1.728 joule E. 4.320 joule Kapasitor keping sejajar

18. Suatu kapasitor keping sejajar mempunyai luas tiap keping 400 cm² dan jarak antarkeping adalah 2 mm. Jika muatan kapasitor sebesar 1,06 × 10⁻⁹ C, kapasitor tersebut dipasang pada tegangan ....

19. Kapasitor keping sejajar mempunyai luas tiap keping 300 cm² dan jarak antarkeping 3 mm.

Muatan kapasitor sebesar 1 × 10⁻⁹ C. Tegangan yang dipakai oleh kapasitor mendekati ....

A. 9,7 volt B. 10,6 volt C. 11,3 volt D. 12,5 volt E. 13,2 volt

20. Suatu kapasitor keping sejajar memiliki luas tiap keping 200 cm² dan jarak antarkeping 0,5 cm.

Kapasitor diisi bahan dielektrik (𝜀_𝑟= 5) dan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 V.

Energi yang tersimpan dalam kapasitor sebesar ....

A. 2,54 × 10⁻⁹ joule B. 3,62 × 10⁻⁹ joule C. 1,27 × 10⁻⁸ joule D. 2,27 × 10⁻⁸ joule E. 3,27 × 10⁻⁸ joule Hubungan antar konsep

21. Diperlukan usaha sebesar 4 J untuk memindahkan muatan 10 C dari titik A ke titik B yang berjarak 20 cm. Beda potensial antara titik A dan titik B sebesar ....

A. 0,02 volt B. 0,04 volt C. 0,1 volt D. 0,4 volt E. 8 volt

22. Kapasitor keping sejajar mempunyai jarak antarkeping 0,1 mm. Jika kuat medan dalam kapasitor sebesar 200 N/C, kapasitor tersebut terpasang pada tegangan listrik sebesar ....

A. 0,02 volt

12 = 864 (Pasti jawabannya D)

TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

𝐶 =𝜀₀𝐴

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

𝐶 =𝜀_𝑟𝜀₀𝐴 (Pasti jawabannya C) TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

𝐶 =𝜀₀𝐴

9 → mendekati 1,11 (Pasti jawabannya C)

TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

𝑉 = 𝐸𝑑 = 2 × 1 = 2 (Pasti jawabannya A)

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 163 23. Kapasitor keping sejajar yang jarak antarkepingnya 0,5 mm memiliki kapasitas sebesar 300 nF.

Kuat medan yang muncul dalam kapasitor sebesar 500 N/C. Kapasitor tersebut terpasang pada tegangan ....

A. 0,25 volt B. 0,50 volt C. 0,75 volt D. 1 volt E. 1,25 volt

24. Kapasitor keping sejajar memiliki jarak antarkeping 0,2 mm. Kuat medan yang muncul sebesar 100 N/C, kapasitor terpasang pada tegangan ....

A. 0,01 volt B. 0,02 volt C. 0,03 volt D. 0,04 volt E. 0,05 volt

25. Dua buah kapasitor A dan B berturut-turut mempunyai kapasitas sebesar 4 mikrofarad dan 6 mikrofarad. Kedua kapasitor tersebut disusun seri dan dihubungkan dengan beda potensial 100 volt. Tegangan pada A dan B berturut-turut sebesar ....

A. 30 volt dan 70 volt B. 40 volt dan 60 volt C. 50 volt dan 50 volt D. 60 volt dan 40 volt E. 70 volt dan 30 volt

26. Perhatikan gambar di bawah ini!

Sebuah partikel bermassa 3,5 × 10⁻²⁵ kg dan bermuatan 3,31 × 10⁻¹⁷ C akan diatur agar posisinya seimbang. Beda potensial kedua keping harus bernilai .... (𝑔 = 9,8 m/s²)

A. 1,064 × 10⁻⁹ volt B. 2,072 × 10⁻⁹ volt C. 3,056 × 10⁻⁹ volt D. 4,078 × 10⁻⁹ volt E. 5,094 × 10⁻⁹ volt

27. Soal masih diketik... Tunggu updatenya di http://pak-anang.blogspot.com. Contoh soal lainnya menyusul ya... Pembahasan soal di SKL ini akan segera diupdate... Kunjungi terus posting tentang SMART SOLUTION pada SKL ini di blog Pak Anang di http://pak-anang.blogspot.com.

Terima kasih.

𝐹𝑒

𝑀𝑔

2 cm

− − − − − − − − + + + + + + + +

TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

𝑉 = 𝐸𝑑 = 5 × 5 = 25 (Pasti jawabannya A)

TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

𝑉 = 𝐸𝑑 = 1 × 2 = 2 (Pasti jawabannya B)

TRIK SUPERKILAT:

Karena semua bilangan pada jawaban berbeda, maka gunakan angka penting saja.

Agar setimbang maka 𝐹 = 𝑚𝑔 ⇒ 𝐸𝑞 = 𝑚𝑔 𝐸 =𝑚𝑔

𝑞 =35 × 98

331 ≈35 × 100 350 ≈ 1

𝑉 = 𝐸𝑑 ≈ 1 × 2 ≈ 2 → mendekati 2,072 (Pasti jawabannya B) TRIK SUPERKILAT:

Ingat 𝐹 = 𝑞𝐸 dan 𝑉 = 𝐸𝑑 TRIK SUPERKILAT:

𝑉_𝐴= 𝐶_𝐵

𝐶_𝐴+ 𝐶_𝐵𝑉 = 6

4 + 6× 100 = 60 volt 𝑉_𝐵= 𝐶_𝐴

𝐶_𝐴+ 𝐶_𝐵𝑉 = 4

4 + 6× 100 = 40 volt

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 164 PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA SMA 2012

1. Gambar berikut menunjukkan dua kapasitor keping sejajar I dan II.

Perbandingan kapasitas kapasitor keping sejajar I dan II adalah ....

A. 1 : 6 B. 1 : 1 C. 2 : 3 D. 3 : 2 E. 6 : 1

Jika adik-adik butuh ’bocoran’ butir soal Ujian Nasional tahun 2013, maka adik-adik bisa download di http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/prediksi-soal-un-fisika-sma-2013.html. Semua soal tersebut disusun sesuai kisi-kisi SKL UN tahun 2013 yang dikeluarkan secara resmi oleh BSNP tanggal 20November 2012 yang lalu.

Kisi-kisi SKL UN SMA tahun 2013 untuk versi lengkap semua mata pelajaran bisa adik-adik lihat di http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/kisi-kisi-skl-un-2013.html.

Terimakasih, Pak Anang.

TRIK SUPERKILAT:

𝐶 =𝜀₀𝐴 𝑑 𝐶𝐼

𝐶𝐼𝐼= 𝜀₀𝐴_𝐼

𝑑𝐼

𝜀0𝐴𝐼𝐼

𝑑𝐼𝐼

= 𝐴𝐼

𝐴𝐼𝐼

𝑑𝐼𝐼

𝑑𝐼 = 𝐴 3𝐴

𝑑 2𝑑=1

6

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 165 5.3. Menentukan besaran-besaran listrik pada suatu rangkaian berdasarkan hukum Kirchoff.

Hukum I Kirchoff Hukum II Kirchoff

Σ𝐼_{𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘} = Σ𝐼_{𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟} Σ𝑉 = 0 atau Σ𝐸 + Σ𝐼𝑅 = 0

Langkah-langkah Penyelesaian:

1. Lengkapi tanda pada kutub-kutub GGL dengan benar. (kutub panjang adalah kutub positif)

2. Buat permisalan arah loop (usahakan searah dengan arus)

3. GGL positif jika putaran loop bertemu pertama kali dengan kutub positif GGL, dan sebaliknya.

GGL bernilai negatif, karena putaran loop bertemu kutub negatif dulu.

4. Arus positif jika searah loop, dan sebaliknya.

Pada gambar 𝑰 bernilai positif, karena searah dengan arah loop.

5. Jika hasil akhir arus bertanda negatif, berarti arah yang sebenarnya berlawanan dengan permisalan loop tadi.

+ −

+ −

+ −

+ − 𝑰

Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 166