UJIAN FISIKA DASAR I - UNIKOM Kuliah Online

Y (m)

Q2

Q3 Q1

4

- 3 3

X (m)

1. HUKUM COULOMB………...

……….1

2. ARUS, HAMBATAN, HUKUM OHM, RANGKAIAN EKIVALEN, HUKUM…

KIRCHOFF………

………….6

3. RANGKAIAN KAPASITOR………..

………10

4. ARUS BOLAK BALIK………..

……….14 5. HUKUM

GAUSS……….1 9

6. MEDAN

MAGNET………20 7. POTENSIAL DAN ENERGI POTENSIAL ………

22

KUMPULAN UJIAN FISIKA DASAR II Tutup buku (90 menit) HUKUM COULOMB 19 april 2001

1. Diketahui gaya pada muatan ke-2 dalam bentuk vektor _F⃗₂

karena pengaruh tarik-

menarik muatan ke-1 dan ke-3 adalah

81.10⁹

5

³

[ − 4 ^ i+^ j ]

. Tentukan berapa nilai muatan Q2 jika muatan Q1 dan Q3 masing-masing sebesar – 2 C dan – 1 C sesuai gambar di bawah ini.

dimana nilai A dan B adalah posisi masing-masing muatan dalam besaran skalar dimana muatan berada.

r⃗₁=A^i+B^j ^r⃗₂=A^i+B^j ^r⃗₃=A^i+B^j

|^r

⃗

₂₁^|=

√ A 2 +B 2

|^r

⃗

₂₃^|=

√ A 2 + B 2

F⃗₂= ⃗F₂₁+ ⃗F₂₃

F⃗₂₁=

K.Q 2.Q

1

|⃗r

21|3 ^.⃗r21

F⃗₂₃=

K.Q 2.Q

3

|⃗r

23|3 ^.⃗r23

Diketahui : vektor _F⃗

2 =

81.10⁹

5

³

[ − 4 ^ i+^ j ]

Q1=-2C; Q3 = -1C Ditanya : Q2 ?

Jawab :

r ⃗ 1 = 0 { ^ i+3 ^ j=3 ^ j

¿ r ⃗ 2 =4 ^ i+0 ^ j=4 ^ i ¿ ⃗ r 3 = 0 { ^ i−3 ^ j=−3 ^ j¿¿¿

r⃗₂₁=⃗r

2^−⃗r1^{=4^i−3^j}

r⃗₂₃=⃗r

2^−⃗r3^{=4^i+3^j}

|^r

⃗

₂₁^|=

√ 42+(−3 ) 2

⁼

√ 16 + 9

⁼

√ 25

⁼⁵

|^r

⃗

₂₃^|=

√ 42+( 3) 2

⁼

√ 16+ 9

⁼

√ 25

⁼⁵

F⃗₂= ⃗F₂₁+ ⃗F₂₃

F⃗₂₁=

K.Q 2 .Q

1

|⃗r

21|3 ^.⃗r21⁼ K.Q

2.(−2) 53

(4^i−3^j)

F⃗₂₃=

K.Q 2.Q

3

|⃗r

23|3 ^.⃗r23⁼ K.Q

2.(−1) 53

(4^i+3^j)

... .F⃗₂₁+ ⃗F₂₃=

K.Q2 53

[−2 .(4^i−3^j)+(−1).(4^i+3^j)]

=

K.Q2 53

[−8^i+6^j−4^i−3^j]

−12 {^i

=

K.Q 2 53

[¿+3^j^]

2

−12 {^i 81 . 10⁹

5³ [^{−4^i+ ^j}]=

K.Q2 53

[¿+3^j^]

−12 {^i 9K

5³ [−4^i+ ^j]=

K .Q2 53

[¿+3^j^];dimana K=9. 10⁹

−12 {^i+3^j 9[−4^i+ ^j]=¿Q₂^[¿^]

¿−36 {^i+9^j=¿−12Q₂^i+3Q₂^j

.. .. . .. ..lihat vektor^i : -36=-12Q₂; jadi Q₂=−36

−12=3Coulomb lihat vektor^j : 9=3Q₂; jadi Q₂=9

3=3Coulomb

2. Muatan A, B dan C yang masing-masing nilainya 3 C, -5 C dan 8 C, berada dalam posisi seperti pada gambar di bawah. Berapakah resultan gaya elektrostatis yang dialami oleh muatan B ?

A B C

20 cm 30 cm

3. Tiga buah muatan diletakkan pada ketiga sudut sebuah bujursangkar, setiap sisi dari bujursangkar adalah 10 cm, hitunglah kuat medan total di sudut keempat (di mana tidak ada muatan sumber).

- 5 C

-4 C 2 C

(2001)

Q Diketahui : Q1= 2 nC ,Q2= 3 nC Q= 4 nC.

1.

2.

3. Pada gambar di bawah ini ditunjukan bola identik bermuatan lsitrik (massa = 0,15 kg) menggantung di ujung tali yang sama panjangnya.

Pada posisi yang tampak pada gambar di bawah, kedua bola ternyata seimbang, berapakah muatan bola ?

60 60

40 cm

2. Muatan A, B dan C yang masing - masing nilainya 3 C, -5 C dan 9

C, berada

dalam posisi seperti pada gambar di bawah. Berapakah resultan gaya elektrostatis yang dialami oleh muatan B ?

A B C

20 cm 30 cm

4. Menurut model atom Bohr tentang atom hidrogen, elektron(q=-e) mengelilingi proton (q'=+e) dengan jari-jari 5,3 x 10^-11 m. Gaya tarik antara proton dan elektron inilah yang merupakan gaya sentripetal pda elektron, hingga elektron dapat tatap berorbit. Tentukan :

(a) Gaya tarik menarik antara kedua partikel itu

4

Q2

Q1

20 cm

20 cm

60⁰ 60⁰

20 cm

(b)Tentukan laju elektron mengelilingi proton, jika diketahuii massa elektron adalah 9,1 x 10^-31 kg.

3. Menurut Bohr tentang model atom Hidrogen Elektron mengelilingi intinya, dengan lintasan yang tetap. Padahal menurut Hukum Coulomb, seharusnya elektron menumbuk inti, karena saling tarik-menarik.

Bagaimana penjelasannya ?

Elektron (-)

inti (+)

4. (19 APRIL 2006 ) TIPE A : Dua bola yang bermuatan sama saling tolak menolak dengan gaya 4 x10^-5 N apabila berada dalam jarak pisah 3 cm. Hitunglah (Diketahui k = 9x10⁹ N.m²/c²):

a. Muatan bola tersebut b. Kuat medan listriknya c. Potensial listriknya d. Energi potensial listriknya

5. (19 APRIL 2006 ) TIPE B : Hitunglah (Diketahui k = 9x10⁹ N.m²/c²):

 Jumlah total gaya yang bekerja pada muatan 5

μC

yang disebabkan oleh kedua muatan lainnya

 Kuat medan listrik pada muatan 5

μC

 Potensial listrik pada muatan 5

μC

 Energi potensial listrik pada muatan 5

μC

6. Muatan tiga titik ditempatkan pada sumbuu x seperti pada gambar berpakah jumlah gaya total yang bekerja pada muatan –5 C ?

3C -5C 8C 20 cm 30 cm

7. Bola bermuatan 4 x 10³ C berjari-jari 2 cm berada dalam medium udara. Berapakah medan listrik yang ditimbulkannya pada jarak :

a. 4 cm dari pusat bola b. 1 cm dari pusat bola

8. Gambar berikut menunjukan dua bola identik (m = 0,10 g) bermuatan sama menggantung di ujung tali yang sama panjangnya. Pada posisi yang tampak pada gambar di bawah, kedua bola itu ternyata mengalami ksetimbangan. Berapakah muatan bola ?

5

+3

μC

20 cm - 5

μC

_{30 cm} ⁺⁸

μC

R 4 cm

3 cm B= 5 C A= 2 C

B= 4 C

9. Menurut model atom Bohr, elektron (q = -e) mengelilingi proton (q’e) dengan jari-jari 5,3 x 10- 11. Gaya tarik antara proton dan elektron inilah yang menyebabkan gaya sentripetal pada elektron, hingga elektron dapat tetap mngorbit. Hitunglah

A. Gaya tarik menarik antara kedua partikel tersebut B. Kecepatan elektron berputar mengelilingi proton

10. Tiga buah muatan listrik A, B, dan C masing-masing -4 C, 8 C, -5 C, ditempatkan dalam suatu posisi sehingga membentuk bujursangkar bersisi 30 cm dengan satu sudut tanpa muatan. Berapakah medan total pada sudut tanpa muatan tersebut

a. Hitunglah potensial di titik R :

b. Perhatikan skema di bawah ini

a. Berapakah kuat medan totoal di titik P

b. Gaya yang dialami muatan sebesar –4x10^-8 C c. Di mana intensitas medan listrik sama dengan nol

11. Muatan inti helium adalah +2e dan muatan inti neon + 10e, dimana e adalah muatan dasar.

Hitunglah gaya tolak antara kedua inti tersebut seandainya jarak antara keduanya 3 nanometer.

6

A

B C

5 cm 5 cm

Q1 = 20 x 10^- Q2 = -5 x 10^-

P 4 cm

3 cm B= 5 C A= 2 C

12. Ada 4 buah muatan titik dengan koordinat posisi masing-masing sebagai berikut :

q1 = - 2 C ; (0,3) meter q2 = 1 C ; (1,4) meter q3 = 3 C ; (4,0) meter q4 = -1 C ; (0,-3) meter Tentukan gaya resultan pada q3 oleh ketiga muatan yang lain ?

13. (2003) Perhatikan muatan-muatan di bawah ini, hitunglah gaya Coulomb total pada muatan 4 C oleh muatan-muatan lain

14. (2003) Hitunglah potensial di titik P :

1. (2005) Hitunglah gaya Coulomb pada muatan QD persegi panjang yang tidak terdapat muatan dari gambar berikut :

Di mana :

QA = 2C, QB = -2C, QC= -4C, QD= 2C 30 cm

60 60

1 C

4 C

2 C

QA

QB QC

8mm

6mm

QA

QB QC

4 mm

3mm

A B

5 mm +

+ + + + + +

- - - - - - -

5 cm 5

5 cm 5 Q1 = 20 x 10-8C C

5 Q2 = -5 x 10-8C C

5

2. (2005) Hitunglah medan listrik di sudut persegi panjang yang tidak terdapat muatan dari gambar berikut :

Di mana :

QA = 2C, QB = -2C, QC= -4C

15. (2003) Pada gambar di bawah beda potensial antar pelat adalah 40 V.

A. Manakah yang memilki potensial lebih tinggi ?

B. Berapakah usaha yang diperlukan untuk membawa suatu muatan +3C dari B ke A dan dari A ke B

C. Bila jarak antar pelat 5 mm, berapakah besarnnya medan antar pelat ?

16. Perhatikan skema di bawah ini

a) Berapakah kuat medan totoal di titik P

b) Gaya yang dialami muatan sebesar –4x10^-8 C

8

c) Di mana intensitas medan listrik sama dengan nol

ARUS, HAMBATAN, HUKUM OHM, RANGKAIAN EKIVALEN, HUKUM KIRCHOFF (35 POINT) 19 APRIL 06

TIPE A : Lihat gambar di atas. Hitunglah : a) Hambatan ekivalennya

b) Potensial AB dan dayanya jika arus yang melewati titik AB adalah 1 A.

c) Potensial CD dan dayanya jika arus yang melewati titik CD adalah 0,5 A.

TIPE B : Lihat gambar di atas. Hitunglah : A. Hambatan ekivalennya

B. Potensial AB dan dayanya jika arus yang melewati titik AB adalah 0,5 A.

C. Potensial CD dan dayanya jika arus yang melewati titik CD adalah 1 A.

ARUS, HAMBATAN, HUKUM OHM, RANGKAIAN EKIVALEN, HUKUM KIRCHOFF ( JUNI 0 5)

Hitunglah

D. Rekivalen

E. Vab= 12 Volt, hitunglah I pada R= 8 ohm dan R= 4 ohm

1

R₃₄₅=1 R₃+1

R₄ +1 R₅=1

4+1 2+1

8=2+4+1

8 =7

8 . .. . .. .. .. . .. .. . .. ..R₃₄₅=8 7 Ω R₆₇=R₆.R₇

R₆+R₇=4 . 2 4+2=8

6 Ω R₈₉=R₈.R₉

R₈+R₉=16 . 4 16+4=64

20=16

5 Ω

R_ekivalen=R₁+R₂+R₃₄₅+R₆₇+R₈₉+R₁₀=2+2+8 7+8

6+16 5 +2 =420+420+240+280+672+420

210 =2452

210 =11,676Ω

10

R1 = 2 ohm R2 = 2 ohm R3 = 4 ohm R4 = 2 ohm R5 = 8 ohm R6 = 4 ohm R7 = 2 ohm R8 = 16 ohm R9 = 4 ohm R10 = 2 ohm R2

R3

R4

R5

R6

R7 R1

R10

R8

R9

0,5

9 4 V

6

8 V 0,5

I=0,125 A A

B C

D

a. Berapakah perbedaan potensial VAD ?

b. Sebuah baterai yang gglnya 17 V dan hambatan dalamnya 1  disisipkan ke titik D, terminal positifnya dihubungkan ke terminal positif baterai 8 V. Berapakah perbedaan potensial sekarang antara kedua terminal baterai 4 V?

(2002)

1. Sebuah mesin derek pengangkat beban yang bekerja pada tegangan 440 V memerlukan arus sebesar 15 A untuk mengangkat beban seberat 5000 kg dengan kecepatan 15 m/menit. Tentukan daya yang masuk dan daya yang dihasilkan mesin dan berapakah efisiensinya ?

2. Berapakah biaya yang diperlukan untuk memanaskan air sebanyak 25 liter dari temperatur awal 30C menjadi 95C jika harga 1 kWh adalah Rp 750

(Jika air = 1000 kg/liter, cair =1 kalgr/C)

1. Hitunglah I, I1, I2, I3 dan I4 pada rangkain di bawah ini :

3. Jika R1 = 1, R2 = 2 , R3 = 3, R4 = 4, R5 = 5 , R6 = 6 , pada rangkaian di bawah berapakah kuat arus I, I1, I2, I3, I4, apabila digunakan sumber tegangan sebesar 12 Volt ?

R1 = 4 ohm R2 = 3 ohm R3 = 2 ohm R4 = 2 ohm R5 = 1 ohm E = 12 volt R1

R2 R3 R4 R5

E I

I1 I2 I3 I4

R1

R2 R3 R4 R5

E I

I1 I2 I3 I4

4. Kawat X diameternya 2,00 mm. Berapakah panjang kawat alumunium X diperlukan agar mendapatkan kawat berhambatan 5  ? jika diketahui

-alumunium adalah 2,8 x 10^-8 .m

5. Perhatikan rangkaian berikut, dan tentukan arus di masing-masing percabangannya (I1, I2, I3,I4 dan I5), definisikan sendiri nama dan arah arus tersebut

Hitunglah resistor ekivalen (total) pada rangkaian resistor berikut :

R1=2; R2=4; R3=2; R4=2; R5=4; R6= 2; R7=4; R8=2; R9=4; R10=2 ;

Hitunglah I1, I2, dan I3

12

R2

R3

R4

R5

R6

R7 R1

R10

R8

R9

I1 I1 I1

I1 I2

I2

I2 I3

(2004)

1. Beda potensial jepit (voltase) harus memenuhi hokum voltase yaitu : pj = ggl+Ir. yang didefinisikan sebagai

a. baterai menghasilkan arus b. baterai menerima arus c. tidak terjadi arus

d. baterai dipakai oleh arus

2. Hambatan lilitan tembaga pada 0⁰C ternyata 3,35 . Berapakah hambatannya ( ) pada suhu 50⁰C ( tembaga= 4,3 10^-30C^-1

a. 0,407 b. 7,04 c. 4,07 d. 4,7

1. Lampu pijar hambatannya 240 . Berapa besarkah arus (A) akan mengalirinya apabila dihubungkan pada sumber yang potensial operasinya adalah 120 V

a. 2 b. 5 c. 0,2 d. 0,5

2. Sebuah kawat dengan tahanan 5  direntangkan secara beraturan sehingga panjangnya menjadi tiga kali. Berapakah tahanan yang baru ()?

a. 45 b. 54 c. 9/5 d. 5/9

1. Arus tetap 0,5 A mengaliri kawat. Berapa muatan ( C ) yang mengalir dalam kawat itu setiap menit

a. 3 b. 5 c. 30 d. 0,5

2. Diinginkan membuat kawat dengan tahanan 8  dari 5 cm³ logam yang mempunyai hambat jenis (tahanan jenis / resistivitas) 9 x 10^-8 m. Berapakah panjang (m) dan luas penampang dari kawat (10^-7m²) :

a. 12,1 & 3,27 b. 21,1 & 2,37 c. 12,1 & 2,37 d. 21,1 & 3,27 1. Arus sebesar 3 A mengalir pada sebuah rangkaian di bawah berapakah beda

potensial pada titik C dan D

a. –2 V b. 16 V c. 2 V d. –16 V

A B C D

6 8V 3 7V

3 A

a. 3 b. 5 c. 0,5 d. 30

KAPASITOR DAN RANGKAIAN (JUNI 2005)

3. Perhatikan gambar di bawah ini : Hitunglah Cekivalen

(2004) KAPASITOR (20 point)

Dari rangkaian di bawah : Hitunglah kapasitansi sistem pada rangkaian berikut, jika C1=2F; C2=4F; C3=2F; C4=2F ; C5=8F; C6=2C

(2008/2009) SOLUSI QUIZ 2 : Dosen : John Adler

(Time : 90 minutes)

E=V

d

Q=C.V _C=K

∈₀ A

d W=1

2Q.V (2009) KAPASITOR DAN RANGKAIAN RC

14

Sebuah keping terdiri dari dua buah keping sejajar, masing-masing luasnya 200 cm², berjarak 0,4 cm dalam udara (K=1). Hitunglah :

a. Berapakah kapasitansinya

b. Kalau kapasitor dihubungkan dengan sumber 500 V, berapa muatan yang terhimpun

di dalamnya, berapa pula energi kapasitor, dan berapa E antara kedua kepingnya

c. Jika cairan (K=2,6) diisikan dalam ruang kapasitor, lebih banyak muatan akan

C5

C6 C1

C2

C3

C4

A B 5 cm +

+ + + + + +

- - - - - - -

a . C= K ∈

₀

A

d =1.8 , 85.10

⁻¹²

( F / m ) . 200.10

⁻⁴

m

²

0,4 .10

⁻²

m =4,4.10

⁻¹¹

F= 44.10

⁻¹²

F =44 pF

b.C=Q

V ...Q=C.V=4,4 .10⁻¹¹.500=2,2.10⁻⁸C=22.10⁻⁹C=22 nC W=1

2Q.V=1

2 .22.10⁻⁹.500=5,5 .10⁻⁶J=5,5μJ d=V

E ... ...E=V d =500

0,4 .10⁻²=1,25 .10⁵V

m=125KV/m

c . C= Q

V ... Q=C . V = ( K ∈

⁰

d A ) . V =2,6x4,4 .10

⁻¹¹

x500=5,7.10

⁻⁸

C

¿ 57.10

⁻⁹

C =57 nC

muatan sebelumnya 22nC, maka muatan tambahan : 57 - 22 = 35 nC

Kapasitor keping terdiri dari dua keping sejajar, masing-masing luasnya 80 cm², berjarak 0,5 cm dalam udara.

a. Berapakah kapasitansinya ?

b. Jika kapasitor dihubungkan dengan sumber 100 V, berapakah muatan yang terhimpun di dalamnya

c. Berapa energi di dalamnya

d. Berapa medan listrik diantara pelat

Pada gambar di bawah beda potensial antar pelat adalah 1,50 V.

c. Manakah yang memiliki potensial lebih tinggi ?

d. Berapakah usaha yang diperlukan untuk membawa suatu muatan +5 μ C dari B ke A dan dari A ke B

e. Bila jarak antar pelat 5 cm, berapakah besarnnya medan antar pelat ?

Jawab :

a . Sifat muatan akan mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Jadi V

_A

> V

_B

b . W=QV=5 μC .1,5V=7,5 μJ

dari B ke A, W =+7,5 μJ dari A ke B, W =−7,5 μJ c . V= Ed

E= V

= 1,5 V =30 V/m

⁵

5 5

5

(2006) KAPASITOR (20 POINT)

Jawab :

C

_ek

=C

₁

// C

₄

// (

C₂+C₃+C₃

)

^{=2// 2//(4+2+2})=2 // 2 // 8 1

C_ek =1 2+1

2+1

8=4+4+1

8 =9

8

C

_ek

= 8 9 μF

Jawab :

C

_ek

=

₍C₂+C₃)^//C1=(6+4)// 5=10 //5 1

C_ek =1 10+1

5=1+2 10 =3

10

C

_ek

= 10 3 μF Q

_total

=C

_ek

.V = 10

3 .10

⁻⁶

.1000=3,3 mC

2. Jelaskan definisi, fungsi umum dari kapasitor dan gambarkanlah anatominya.

3. Kapasitor keping terdiri dari dua keping sejajar, masing-masing luasnya 200 cm², berjarak 0,4 cm dalam udara.

a. Berapakah kapasitansinya ?

b. Jika kapasitor dihubungkan dengan sumber 500 V, berapakah muatan yang terhimpun di dalamnya

c. Berapa energi di dalamnya 16

10

10

Hitunglah kapasitansi sistem pada rangkaian di samping ini, jika C1=2F; C2=4F; C3=2F; C4=2F

10

10

Dari rangkaian di samping ini : Hitunglah kapasitansi rangkaian dan muatan total.

C1

C2 C3 C3

C4

E = 1000 V C3 = 4F

C2 = 6F C1= 5F

d. Berapa medan listrik diantara pelat

4. Sebuah rangkaian RC dengan R = 1 M dan C = 2 F seperti pada gambar di bawah. Jika saklar dihubungkan, hitunglah :

b. Arus awal (sebelum terjadi penurunan transiental) c. Konstanta waktu 

d. Hitung arus setelah 2 detik kemudian

e. Muatan yang terkumpul pada kapasitor saat kapasitor penuh 5. Apa yang dimaksud arus transien pada kapasitor

6. Perhatikan rangkaian kapasitor di bawah ini :

1. Jelaskan definisi, fungsi umum dari kapasitor dan gambarkanlah anatominya.

2. Kapasitor keping terdiri dari dua keping sejajar, masing-masing luasnya 100 cm², berjarak 0,4 cm dalam udara.

a. Berapakah kapasitansinya ?

b. Jika kapasitor dihubungkan dengan sumber 220 V, berapakah muatan yang terhimpun di dalamnya

c. Berapa energi di dalamnya

d. Berapa medan listrik diantara pelat

Hitunglah kapasitansi sistem pada rangkaian di bawah ini, jika C1=2F;

C2=4F; C3=2F; C4=2F C1

C2

C3

C4

Berapakah :

a. Kapasitansi Sistem

b. Besar muatan yang ada dalam sistem (dalam Coulomb)

c. Jumlah muatan dalam Sistem

d. Besar muatan yang bisa ditampung masing-masing kapasitor

C1=3F C2=3F

C3=3F E = 6 V

E = 1000 V C3 = 4F

C2 = 6F C1= 5F

C_ek=₍C₂+C₃)^//C1//C₄=(4+2)// 2 // 2=6 // 2 // 2 1

C_ek =1 6 +1

2 +1

2 =1+3+3

6 =7

6

C_ek=6 7 μF

Dari rangkaian di bawah :

Hitunglah kapasitansi rangkaian dan muatan total.

a. Hitunglah muatan yang tersimpan dalam C2 ? b. Hitunglah Vbc ?

(2004)

1. Sebuah bola logam dilekatkan pada ujung batang isolator. Apabila bola itu diberi muatan 6 nC, potensialnya ternyata 200 V lebih tinggi dari sekelilingnya. Berapakah kapasitansi kapasitor (F)

a. 3.10^-12 b. (2/6).10¹¹ c. 12.10^-7 d. 30.10^-12

2. Kapasitor 1,2 F diberi muatan hingga berpotensial 3 kV. Berapakah energi yang terhimpun di dalamnya (J)

a. 1,8.10^-3 b. 5,4 c. 2,16.10^-9 d. 10,8

1. Kalau kapasitor 300 pF diberi muatan hingga berpotensial 1 kV, berapakah muatan itu (10⁵ C)

a. 3.10^-11 b. 3 c. 0,3.10^-11 d. 3.10^-3

2. Dua buah kapasitor C1 =3 pF dan C2 = 6 pF disusun seri, kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 1000 V. Berapakah C totalnya (pF)

18

10

C1=10F C2=20F

C3=13,3F V=1O Volt

a b

c

a. 2 b. 1/2 c. 18 d. 9

1. Kapasitor berisi udara kapasitansinya 8. 10^-6 F. Berapakah kapasitansinya (10^-6 F) apabila terisi dielektrik yang konstanta dielektriknya adalah 6

a. 84 b. 48 c. 8/6 d. 6/8

2. Dua buah kapasitor C1 =3 pF dan C2 = 6 pF disusun seri, kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 1000 V. Berapakah muatan pada masing-masing kapasitor (nC)

a. 1/2 b. 9 c. 18 d. 2

1. Di bawah ini adalah beberapa kegunaan dari sebuah kapasitor kecuali : a. memisahkan sebuah isolator / zat dielektrik dari dua buah konduktor b. mencegah adanya bunga api pada saat rangkaian tiba-tiba dibuka c. menyetel sirkuit radio

d. memuluskan jalan arus dari sumber listrik

2. Dua buah kapasitor C1 =2 pF dan C2 = 6 pF disusun paralel, kemudian dihubungkan dengan sumber tegangan 120 V. Hitunglah C totalnya (pF) ?

a. 12 b. 1/3 c. 8 d. 3/2

ARUS BOLAK BALIK (35 POINT) 19 APRIL 2006

TIPE A : Sebuah kapasitor 10

μF

dipasang seri dengan resistansi 40 ohm dan susunan ini dihubungkan pada jaringan 110 V, 60 Hz. Hitunglah :

a. Reaktansi kapasitif b. Impedansi rangkaian

c. Arus dalam rangkaian d) Sudut fase antara arus dan tegangan e)Faktor daya rangkaian f) Penunjukkan watt-meternya

TIPE B : Sebuah kumparan memiliki induktansi 0,1 H dan resistansi 12 ohm dan dihubungkan pada jaringan 110 V, 60 Hz. Hitunglah :

a. Reaktansi kumparan b. Impedansi kumparan c. Arus dalam kumparan

d. Sudut fase antara arus dan tegangan sumber e. Faktor daya rangkaian

f. Penujukkan watt-meternya JUNI 200 5

Kapasitor

2 μF

diberi muatan Q pada 20 V dan dihubungkan pada

L=6 μH

_:

a. Berapa frekuensi osilasi b. Nilai Im

50 cm 10 cm

5 m

x P

0

Sebuah kawat lurus panjangnya 5 m memiliki muatan +10 C. Kawat dibentangkan dari x=0 sampai x=5 m pada koordinat Kartesius. Carilah vektor medan listrik pada titik P (0 m, 3 m)?

 r

HUKUM GAUSS

1. Hitunglah medan listrik dari sebuah garis bermuatan sepanjang 50 cm dengan rapat muatan 5 C/m pada jarak 10 cm tegak lurus garis seperti pada gambar :

2. Bola bermuatan 4 x 10³ C berjari-jari 2 cm berada dalam medium udara. Berapakah medan listrik yang ditimbulkannya pada jarak :

f. 4 cm dari pusat bola g. 1 cm dari pusa bola

2. 1. LISTRIK STATIS 2 : HUKUM GAUSS (50 POINT)

1.

λ= Q L

r

²

= x

²

+ y

²

= x

²

+3

²

dEp= k . dq

r

²

dEp

_y

= dEp.cos θ ... Ep

_y

= 2 k

3 ∫ cos θ . dθ ...cos θ = r y

dEp

_x

= dEp .sin θ .... Ep

_x

= 2k

3 ∫ sin θ . dθ ...sin θ= x r

3.

1.

20 r rˆ Q 4π ) 1

( ₂

0

r  E

y

3

Hitunglah pelat konduktor yang diberi muata 40 C. (Jika anda tidak hafal persamaannya, silakan menurunkannya dengan hukum gauss berikut :

0,2 mm 0,1 mm

P

Hitunglah medan listrik pada titik P yang jaraknya 2 cm dari kawat listrik dengan muatan persatuan panjang (Q/L)  = 2C/mm.

(Jika anda tidak hafal persamaannya, silakan menurunkannya dengan hukum gauss berikut :

E

_y

= 2k ρ

b ( √ b

²

+( L / L 2 / 2)

²

)

E=

(

^4πε1 o

Q R³

)

^r

Φ=

∮

S

E⋅d A=Q_total ε_o

Φ=

∮

S

E⋅d A=Q_total ε_o

C B

A

R = 3

20 A 10 A 30 A

r = 5

MEDAN MAGNET (20 POINT)

Jawab :

B_B=

(

^2μ0π.(IrB)

)

⁼

(

⁴2π^π.^.10(5)⁻⁷. 10^.5−2A

)

^{=+ 2. 10−5T}

B_C=

(

^{2μ0π.(IrC+R)}

)

⁼

(

⁴2π^π.^{. 10}(3+5^{−7. 20})10^−2A

)

^{=−5 .10−5T}

B=B_B−B_C=−3 .10⁻⁵T

F_A=BI_Aℓ=3 . 10⁻⁵. 15A. 20 .10⁻²=90μN

Jawab :

B_A=

(

^{2μ0π.(IrA+R)}

)

⁼

(

2⁴π^π.^{. 10}(5+3^{−7. 30}). 10^A−2

)

^{=−34 . 10−4T}

B_B=

(

2^μ0πR^.IB

)

⁼

(

⁴2π^π.310^{.10−7−2.20A}

)

^{=+43. 10−4T}

B=B_B+B_A=7

12. 10⁻⁴T F_C=BI_Cℓ=7

12 . 10⁻⁴. 10A.25 . 10⁻²=145,8μN

Dua kawat lurus panjang dan sejajar berjarak 4 cm. Yang satu berarus 2 A, yang lain 6 A dalam arah yang sama. Hitung gaya per satuan

panjang antara kedua kawat. (

μ

₀

= 4 π .10

⁻⁷

T . m / A

₎

Jawab :

F=BI ℓsin 90 F

ℓ =

(

^μ20πr.I1

)

^{I2. 1=}

(

2^4ππ. 0^{. 10},⁻⁷04^{. 2A}

)

^{. 6A=6 . 10−5N/m}

Sebuah kumparan terdiri dari 40 lilitan berdiameter 32 cm. Berapakah arus yang harus mengalir padanya agar pada titik pusat kumparan

10 10

C B

A

R = 3

5A 20 A 15 A

r = 5

Hitunglah Gaya yang dialami kawat A sepanjang 20 cm

10 10

Hitunglah Gaya yang dialami kawat C sepanjang 25 cm

10

10

Jawab :

B=μ₀NI 2r

I=

(

^Bμ0^.2rN

)

⁼

(

^{3 . 10}4π.10^{−4−7.2 .0}. 40^,16

)

^=1,9A

Suatu solenoida memiliki 2000 lilitan, panjangnya 60 cm dan lilitannya berdiameter 2 cm, jika dialiri arus 5 A, berapakah medan magnet dalam solenoida tersebut. (

μ

₀

= 4 π .10

⁻⁷

T . m / A

₎

Jawab :

B=μ₀nI=μ₀N

ℓ I=4π. 10^-7.2000

60 . 10⁻². 5=0,021T

19 april 05

Sebuah toroida dengan jari-jari 5 cm terdiri dari 750 lilitan. Berapakah arus yang mengalir dalam lilitan agar rapat fluks pada titik-titik lingkaran toroida 1,8 10^-3 T. (

μ

0

=4 π 10

⁻⁷

T . m/ A

₎

Diketahui : r = 5 cm = 0,05 m N = 750B = 1,8 10^-3 T Ditanya : I ?

Jawab:

B = μ

₀

NI 2πr I = B 2 πr

μ

₀

N = 1,8.10

⁻³

.2 π .0 , 05 4 π .10

⁻⁷

.750 =0,6 A

(2005) Sebuah ion (q = 2e) dengan laju 2,5 10⁵ m/s memasuki medan magnet 1,2 Wb/m² tegak lurus. Hitunglah gaya yang diderita ion tersebut ? (e = 1,6 10^-19 c)

Diketahui : q = 2e= 2.x1,6 10^-19 c= 3,2x10^-19 c v = 2,5 10⁵ m/s B = 1,2 Wb/m² Ditanya : F ?

Jawab:

F=qvB

=3,2. 10⁻¹⁹x2,5.10⁵x1,2=9,6 .10⁻¹⁴N

(2004) Medan magnet homogen B=3G=3.10^-4 T dalam arah sumbu x positif. Sebuah proton (q=+e) bergerak di dalamnya dengan laju 5 x 10⁶ m/s dalam arah sumbu +y.

Tentukan besar dan arah gaya magnet yang dialami proton tersebut

Kumparan persegi panjang dengan panjang 15 cm lebar 0,12 m terdiri dari 30 lilitan dan dialiri arus 3 A. Kumparan berada dalam medan magnet B =0,25 T. Hitung torsi yang dialami kumparan

1. Solenoida mempunyai 2000 lilitan, panjangnya 60 cm dan lilitannya berdiameter 2 cm. Kalau dialiri arus 5 A, berapakah rapat fluks (T) di dalam solenoida (solenoida berada di dalam udara)

a. 0,021 b. 2,1 c. 0,21 d. 21

2. Diketahui : Bs=4 mT, Bw=1,33 mT.Berapakah B resultan (mT) dari solenoida dengan Bs sejajar kawat dan Bw tegak lurus kawat:

a. 4,2 b. 5,33 c. 2,67 d. 4/1,33

1. Sebuah kumparan datar yang terdiri dari 40 lilitan berdiameter 32 cm. Berapakah arus (A) yang harus melaluinya agar pada titik pusat kumparan itu timbul medan dengan rapat fluks 3 .10^-4 Wb/m²

a. 0,95 b. 9,5 c. 1,9 d. 9,1

2. Berapakah rapat fluks dalam udara di titik P sejauh 6 cm dari kawat lurus dan panjang berarus 9 A (10^-5 T)

a. 6/9 b. 9/6 c. 3 d. 54

1. Gaya dengan muatan yang bergerak dalam medan magnet bergantung pada besaran di bawah ini, kecuali :

a. B b. V c. Q d. cos 0

22

10 10

20

2. Sebuah kumparan datar dengan lilitan berdiameter 10 cm terdiri dari 25 lilitan.

Dengan arus 4 A dalam kawatnya, berapakah induksi magnetic B (10^-3 Wb/m²) yang ditimbulkan pada titik pusat kumparan

a. 6,21 b. 1,62 c. 2,16 d. 1,26

1. Hitunglah nilai B di udara pada titik 5 cm dari kawat lurus panjang yang menghantarkan arus 15 A

a. 0,6 b. 6.10^-5 c. 6.10^-3 d. 6.10^-7

2. Sebuah kumparan datar dengan lilitan berdiameter 10 cm terdiri dari 25 lilitan.

Dengan arus 4 A dalam kawatnya, berapakah induksi magnetic B (10^-3 Wb/m²) yang ditimbulkan pada titik pusat kumparan

a. 6,21 b. 1,26 c. 2,16 d. 1,62

2. LISTRIK STATIS 3 : POTENSIAL & ENERGI POTENSIAL LISTRIK (50 POINT)

Tiga buah muatan masing-masing q1=4C di (-3,1), q2=2C di (4,1), q3=-3C di (-2,2). Tentukan Potensial di titik O (5,5)

2.

⃗ r 1 =A 1 ^ i+B 1 ^ j {⃗ r 2 =A 2 ^ i+B 2 ^ j {⃗ r 3 =A 3 ^ i+B 3 ^ j¿⃗ r 0 =A 0 ^ i+B 0 ^ j {⃗ r¿ 01 =⃗ r 0 −⃗ r 1 {⃗ r¿ 02 =⃗ r 0 −⃗ r 2 ¿⃗ r 03 =⃗ r 0 −⃗ r 3 |⃗ r 01 |= √ ( A 0 −A 1 ) 2 + ( B 0 −B 1 ) 2 ¿|⃗ r 02 |= √ ( A 0 −A 2 ) 2 + ( B 0 −B 2 ) 2 ¿|⃗ r 03 |= √ ( A 0 −A 3 ) 2 + ( B 0 −B 3 ) 2 ¿V 0 =k [ |⃗ r q 01 1 | + |⃗ r q 2 02 | + |⃗ r q 03 3 | ] ¿¿

Seringkali kesabaran yang sesaat membawa kenikmatan yang abadi. Dan kenikmatan sesaat membawa penyesalan yang berkepanjangan (Ali bin Abi Thalib r.a) Secara genetis kita adalah MAKHLUQ CERDAS keturunan NABI ADAM YG SANGAT CERDAS (QS. 2:30-34),

dan tidak mungkin kecerdasan berevolusi dari makhluq yg lebih bodoh seperti kata Darwin.

Bandung, 3 /Juni/ 09 By @dler