Prosus INTEN – Sukses TO – Fisika 01. Hal. 43 No. 10
Tiga buah kawat A, B, dan C diletakkan paralel pada bidang datar yang sama seperti gambar berikut. Suatu panjang sebesar 0,5 m pada kawat B mengalami gaya
….
SIMAK KONSEP DASARNYA !
1) Pada dua kawat sejajar yang dialiri arus dalam ARAH YANG SAMA, timbul gaya TARIK – MENARIK, dan sebaliknya ; jika kedua kawat dialiri arus listrik dalam ARAH YANG BERLAWANAN, akan timbul gaya TOLAK – MENOLAK
2)
12 1 2 1 12 o
2 r
L . I . I F .
dan
12 2 2 1 21 o
2 r
L . I . I F .
3)
Kawat B diTOLAK kawat A dengan FBA (menuju C). Kawat B juga diTOLAK kawat C dengan FBC
(menuju A). Pada kawat B sepanjang 0,5 m, bekerja dua gaya (FBA dan FBC) yang saling berlwanan arah, sehingga resultan gaya yang bekerja pada B dinyatakan dengan : FB = FBA – FBC
AB B B A BA o
2 r
L . I . I F .
;
CB B B C BC o
2 r
L . I . I F .
o 7 BC
C BA
A B B
B o
4 x 10
r I r
I 2
L . I
F .
KUNCI : ( C ) 02. Hal 43, no. 12
Dua kawat logam P dan Q pada ruang hampa terpisah pada jarak 4 cm dan secara berurutan membawa arus 1 A dan 5 A mengalir pada arah yang sama. Jika P dipertahankan ajeg, sedang Q bebas untuk bergerak, maka gaya per meter yang harus dikenakan pada Q agar tetap pada posisi yang sama bernilai sekitar …
Arah arus pada kawat P dan Q SEARAH, sehingga kawat Q ditarik oleh kawat P ke arahnya. Untuk mempertahankan kawat Q tetap diam, maka resultan gaya pada kawat Q haruslah = 0, artinya diperlukan gaya luar ( Fluar ) yang besarnya sama dengan FQP
(arahnya menjauhi kawat P).
PQ Q P o uar QP
l
r 2
I . I . L F L F
KUNCI : ( B ) 03. Hal : 37, no. 05
1) Kita ambil potongan kawat lurus untuk
“mewakili” kawat melingkar seperti gambar di atas.
2) Arah arus pada kawat X awalnya kita andaikan searah putaran jarum jam (gbr – 1). Dengan aturan tangan kanan, kita dapatkan medan magnet di titik O adalah MASUK TEGAK LURUS MENJAUHI PEMBACA. (X)
3) Pada soal disebutkan, saat pada kawat Y dialirkan arus listrik, kuat medan magnet di titik O, berkurang. Karena posisi titik O, berada pada pihak yang sama terhadap kawat X dan Y (titik O sama-sama “di bawah” kedua kawat, maka kita pastikan arah arus pada kawat Y “berlawanan arah” dengan arus pada kawat Y (dalam hal ini berlawanan arah jam, lihat gbr – 2)
4) Titik P berada pada posisi yang berlawanan terhadap kedua kawat (titik P “di atasnya’kawat Y dan “dibawahnya kawat X, kita pastikan di titik P kuat medan magnet BERTAMBAH, sementara titik Q di pihak yang sama terhadap kawat X dan Y, pastilah kuat medannya BERKURANG.
KUNCI : ( C )
Siaga TO Fisika SUKSES PTN 2022
Fisika
Siap TO 3
C
A B
F
BAF
BC IC = 2AIA = 3A IB = 1A
4 cm 3 cm
0,5 m
IP FQP IQ
Q P
Fluar
Ajeg = diam
Q
X Y O
P Q
X Y O
P
(gbr – 1) (gbr – 2)
I
Prosus INTEN – Sukses TO – Fisika 04. Hal 37, no. 04
.
Dengan aturan tangan kanan, kita dapatkan kuat medan oleh kedua kawat seperti pada gambar di atas.
Kedua vector saling tegak lurus, sehingga resultan kuat medan di titik O adalah :
2 B B B B
B
R R d2 B oI.
KUNCI : ( E ) 05. Hal 37, no : 03
Mirip dengan soal no.03 di atas, titik P berada pada pihak yang berlawanan terhadap kawat a dan b (titik P di kanan kawat a dan di kiri kawat b). Karena kedua arah arus sama, (arah arus I pada kedua kawat sama- sama ke atas), maka kuat medan di P akibat kedua kawat pastilah berlawanan arah. Dengan tangan kanan, di P akibat kawat a adalah masuk tegak lurus menjauhi pembaca (X) sedangkan di P akibat kawat b, adalah keluar tegak lurus bidang menuju pembaca (dot), sehingga :
BP = BPa – BPb
13 , 6 0 1 2 20 1 . 10 x 2
BP 7
(lihat option)
KUNCI : ( B ) 06. Hal 37, no : 02
Keberadaan medan magnet di sekitar kawat lurus berarus listrik, digambarkan sebagai lingkaran mengelilingi kawat dimana arah putarannya mengikuti aturan tangan kanan. Vektor medan magnet B di suatu titik digambarkan sebagai garis singgung lingkaran di titik tersebut. INGAT ! garis singgung lingkaran TEGAK LURUS terhadap jarak (jari-jari lingkaran).
KUNCI : ( E )
07. Hal 37, no : 01
KUNCI : ( C ) 08. Hal 34, no : 21
1) Pada rangkaian seri kapasitor
Muatan ( Q ) pada setiap kapasitor SAMA BESAR
Beda potensial pada setiap kapasitor, berbanding terbalik dengan nilai kapasitasnya
V1 : V2 : V3 = 1/C1 : 1/C2 : 1/C3
Kapasitas pengganti dapat dicari dengan : 1/Cseri = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + … 2) Pada rangkaian parallel kapasitor
Beda potensial pada setiap kapasitor, SAMA BESAR
Besar muatan pada setiap kapasitor, sebanding dengan nilai kapasitasnya.
Q1 : Q2 : Q3 = C1 : C2 : C3
Kapasitas pengganti dapat dicari dengan : Cparalel = C1 + C2 + C3
Pada soal ini : diketahui energy pada C2 = W, dimana W = ½ C2.V22
Kapasitor C2 ini parallel dengan : C3 sehingga CP = C2 + C3 = 2C + 3C = 5C. Tegangan pada C2
sama dengan C3, sama dengan Vparalel. Karena CP = 5C seri dengan C1 = C, maka : V1 : VP = 1/C : 1/5C = 5 : 1
2 25 1 5 C 2
C W
W
1 2
KUNCI : ( C )
09. Hal 34, no 20.
Gambar rangkaian pada soal ini merupakan rangkaian seri kapasitor, sehingga :
Vac : Vbd = 1/Cac : 1/Cbd = Cbd : Cac Cbd = 2C seri dengan 3C, maka :
Cbd = (x)/(+) = 6C/5 , dan Cac = C seri dengan 2C, Cac = 2C/3
Vac/2V = 6/5 : 2/3 = 9/5 Vac = 2V x (9/5) = 3,6 V
KUNCI : ( A ) B
B
B√2 B
I
U
S
TIMUR
X X B
B B B A D
B C
Prosus INTEN – Sukses TO – Fisika 10. Hal 23, no : 16
Energi potensial system = energy potensial total EP = kq1.q2/r12 + kq1.q3/r13 + kq1.q4/r14 + kq2.q3/r23 + kq2.q4/r24 + kq3.q4/r34
q1 = +4μC ; q2 = +4μC ; q3 = – 4μC ; q4 = – 4μC r12 = r14 = r23 = r34 = 15√2 cm (panjang sisi persegi) r13 = r24 = 30 cm (panjang diagonal bidang)
catt : tanda muatan (+) atau (-) diikutkan dalam perhitungan !
KUNCI : ( E ) 11. Hal 23, no : 17
Sama dengan soal di atas, maka : EP = kq1q2/r12 + kq13/r13 + kq2q3/r23
Karena : q1 = q2 = q2 = q dan r12 = r13 = r23 , maka : EP = 3kq2/r = 3.9.5.5/3 = 2,25 J
KUNCI : ( B ) 12. Hal 24, no : 18
ΔEP = q.ΔV dan ΔV = E.Δd
Pada soal dikatakan medan listrik E, pada arah sumbu-x positif, sehingga
Δd = Δx = (20 – 0) cm = 0,2 m ΔV = 250. 0,2 = 50 V
ΔEP = 12 x 10-6 . 100/2 = 6,0 x 10-4 J
KUNCI : ( D ) 13. Hal 24, no : 19
Perhatikan ! Pada soal ini muatan – 20 mC dibuat tetap, sedangkan muatan +5μC digeser dari jarak r1 = 10 cm ke jarak r2 = 5 m.
Dua muatan berbeda jenis, kecenderungannya adalah medekat (akibat gaya tarik – menarik), dan pada soal ini gaya colulomb MELAKUKAN KERJA/USAHA, (W = +), pastilah system muatan ini “kehilangan”
energy potensialnya (energy potensialnya berkurang).
Dalam hal ini energy potensialnya berkurang, maka energy kinetiknya pastilah bertambah.
Pengurangan energy potensial = pertambahan energy kinetic = kq1.q2 (1/r1 – 1/r2)
KUNCI : ( A ) 14. Hal 18, no : 10
Gambarkan posisi setiap muatan di titik sudut segitiga siku-siku di A dengan tepat !
INGAT !! sejenis tolak-menolak dan beda jenis tarik- menarik
27 ).
5 ( F
27 ).
3 3 (
27 . 3 . F 9
27 ).
4 1 (
4 . 3 . F 9
A AC 2
AB 2
KUNCI : ( D ) 15. Hal 18, no : 12
Analogi dengan soal sebelumnya, ketiga muatan diletakkan pada titik sudut segitiga sama kaki dengan alas 10 cm dan panjang kaki-kakinya = 20 cm
Segitiga vector yang terbentuk, sebangun dengan segitiga kerangka letak muatannya, sehingga nilai vector gaya yang bersesuaian dengan panjang kerangka segitiga.
F/20 = FR/10 → FR = ½ F
25 , 20 2 . 20
2 . 10 . 9 2
F
R 1
(lihat option)!!!KUNCI : ( C ) 16. Hal 18, no : 13
Jika : 2
2
o
a q 4 F 1
, maka :
2 1 2
a q 4
F 1
22o
R
KUNCI : ( D ) 17. Hal 12, no : 01 s/d 06
1) Hal tentang voltmeter
Alat Untuk mengukur tegangan ( V )
Dipasang parallel dengan rangkaian yang mau diukur tegangannya
Untuk menaikkan daya ukur alat, dipasang suatu hambatan SERI/hambatan MUKA/hambatan DEPAN, yang tujuannya untuk membagi tegangan, jika batas ukur voltmeter INGIN dinaikkan.
Misalnya saat awal, daya ukur (batas maksimum) yang dapat diukur voltmeter adalah : Vo, hambatan dalam Rv, kemudian diharapkan batas ukur maksimum baru adalah : V dan V > Vo. C
FAB
FAC
FA
A B 0,1
0,3
½ F F F
`20 cm
`10 cm
-q
+q -q
-q
F√2
F F
½ F
Prosus INTEN – Sukses TO – Fisika
Diperlukan hambatan seri untuk membagi tegangan, “paling sedikit” (tegangan minimum yang harus dibagi) adalah : (V – Vo), dan pada SERI, arus sama besar, sehingga :
o v seri
seri o v
o
R
V V R V
R V V R
V
Catatan PENTING !!!
Rseri yang diperlukan ini adalah “hambatan minimum” yang dibutuhkan, artinya Rseri yang dihubungkan “boleh” LEBIH BESAR dari Rseri ini, (tapi kurang dari Rseri ini TIDAK BOLEH) untuk menjaga voltmeter tidak rusak !!
2) Hal tentang Amperemeter !!
Alat Untuk mengukur kuat arus yang mengalir pada suatu rangkaian
Dipasang SERI dengan rangkaian dimana kuat arusnya mau diukur
Untuk menaikkan daya ukur amperemeter, diperlukan hambatan Shunt/hambatan Parallel/hambatan Cabang, untuk membagi
“kelebihan” kuat arus.
Misalnya daya ukur (batas maksimum) sebuah amperemeter adalah : Io, kemudian alatnya diinginkan bisa membaca kuat arus I, dengan I > Io. Untuk “membagi” arus ini, kita butuhkan suatu hambatan parallel. Kuat arus yang harus dibagi, “paling sedikit” (minimum), (I – Io) , artinya kuat arus yang akan dibagi, “BOLEH”
lebih besar dari (I – Io), kurang dari (I – Io), TIDAK BOLEH.
Pada parallel, tegangan sama, sehingga : Io .RA = (I – Io).Rshunt
) I I (
R R I
o A . shunt o . Catatan PENTING !!
Karena (I – Io) adalah arus minimum yang harus dibagi, besar Rshunt di atas merupakan Rmaksimum. Hambatan R yang dihubungkan paralel boleh lebih kecil dari Rshunt ini, tapi lebih besar tidak boleh.
Tersedia sebuah alat yang beroperasi maksimum pada tegangan 12 V dan kuat arus 2 A.
18. Jika alat hendak dipasang pada kutub batere 24 V yang tidak memiliki hambatan dalam, agar alat dapat digunakan tanpa merusak alat, maka ….
(A) Alat dipasang parallel dengan hambatan 6 ohm (B) Alat dipasang seri dengan hambatan 9 ohm
(C) Alat dipasang seri dengan hambatan minimum 6 ohm
(D) Alat dipasang seri dengan hambatan maksimum 6 ohm
(E) Alat dipasang parallel dengan hambatan maksimum 6 ohm
KUNCI : ( C )
19. Jika alat hendak digunakan pada sumber yang memasok arus 6A, agar alat dapat digunakan tanpa merusak alat maka :
(A) Alat diparalelkan dengan 1 ohm (B) Alat diserikan dengan hambatan 1 ohm (C) Alat diparalelkan dengan hambatan 4 ohm (D) Alat diserikan dengan hambatan 9 ohm (E) Alat diparalelkan dengan hambatan 9 ohm Pada amperemeter, diperlukan hambatan parallel untuk membagi arus.
Rmaks = 12/4 = 3 ohm (tidak boleh lebih dari 3 ohm tapi kurang BOLEH !!!)
KUNCI : ( A ) 20. Hal 9, no. 23
Diketahui dalam suatu wadah terdapat (es + air) massanya, M = 5 kg pada suhu 0oC. Kemudian dipanaskan dengan pemanas listrik, R = 2,1 kΩ.
Diketahui grafik seperti gambar di bawah.
W = P.t = I2.R.t = V2.t/R = Q Dan Q = mc.ΔT atau : Q = m.L
Dari persamaan di atas kita dapat simpulkan kalor Q sebanding dengan waktu (t).
Dari grafik di atas kita dapat amati, meleburkan es sama waktunya (2 menit) dengan menaikkan suhu seluruh air (M = 5 kg) dari 0oC menjadi 48oC
Jika mes = m, maka : m.80 = 5.1.48, sehingga : m = 3 kg KUNCI : ( D ) 21. Untuk mencari nilai kuat arus I, kita bisa gunakan :
I2.R.t = M.c.ΔT = m.L ( M = 5 kg, dan m = 3 kg) I2. 2,1x103. 2. 60 = 5.4200.48 (semua satuan harus dalam SI), 1 kal = 4,2 J.
I = 2 A
KUNCI : ( B )
SALAM SUKSES PTN 2022 TOGETHER WE
ACCELERATED
2 4
t (menit) 48
T (oC)
Q2
Q1
