LATIHAN UAS 2012 LISTRIK STATIS

tosi-ipb.blogspot.com

Fisika Lanjut LATIHAN UAS 2012 LISTRIK STATIS

Muatan Diskrit 1.

2.

3.

Dua buah bola bermuatan sama (2 C) diletakkan terpisah sejauh 2 cm. Gaya yang dialami oleh muatan 1 C yang diletakkan di tengah-tengah kedua muatan adalah .... (k = 9 × 109 Nm2/C2) A. 0 B. 90 N C. 180 N D. 270 N E. 360 N Sebuah partikel bermuatan listrik +2Q coulomb ditempatkan sepanjang sumbu x pada posisi x = –2 m dan partikel kedua bermuatan listrik –Q coulomb ditempatkan pada x = 3 m. Di sepanjang sumbu x partikel uji bermuatan Q coulomb akan mengalami gaya listrik total nol pada posisi x sebesar .... A. (8 + 5 2 ) m B. (5 + 3 2 ) m C. (8–5 2 )m D. (5 – 3 2 ) m E. 0 m Muatan +Q coulomb ditempatkan di x = –1 m dan muatan –2Q coulomb di x = +1 m. Muatan uji + q coulomb yang diletakkan di sumbu X akan mengalami gaya total nol bila ia diletakkan di x = .... A. –(3 + 8) m

4.

5.

B.  1 m

C. 0 m

3

D. 1 m 3

E. (3 + 8) m

Dua muatan masing-masing 8 C dan 2 C diletakkan pada sumbu x pada jarak 6 m satu sama lain. Muatan pertama terletak pada pusat koordinat. Agar sebuah muatan negatif tidak mengalami gaya sedikitpun, maka muatan ini harus diletakkan pada posisi .... A. x = –4 m B. x = –2 m C. x = 2 m D. x = 4 m E. x = 8 m Dua buah bola identik yang masing-masing bermuatan q dan bermassa 0,1 3 gram digantung dengan tali ringan yang panjangnya sama di tempat yang sama. Karena sejenis maka akan tolak-menolak sehingga terpisah pada jarak 1 m membentuk segitiga sama sisi. Besar muatan masing-masing (dalam mikro coulomb) adalah .... A. 0,33 B. 0,66 C. 3,3 D. 6,6 E. 33,0

6. y +q 1 L 2

A

L

x 1 L 2

xo -q

Sebuah dipol listrik tampak seperti gambar di atas. Jika diketahui q = 1 C, L = 6 cm dan xo = 4 cm, maka besar dan arah dari medan listrik di titik A (k = 9 x 10 9 Nm2 C–2) adalah .... A. 8,64 x 108 N/c dan arahnya ke atas B. 562 x 1011 N/c dan arahnya menajuhi muatan +q C. 4,32 x 1012 N/c dan arahnya ke bawah D. 1,84 x 1010 N/C dan arahnya ke bawah E. 2,86 x 1014 N/C dan arahnya menuju muatan –q

Tahun Akademik 2011/2012

Departemen Fisika IPB

tosi-ipb.blogspot.com 7.

8.

Empat buah muatan, masing-masing 10 C, 20 C, 30 C, dan 40 C, ditempatkan pada empat titik sudut sebuah persegi panjang dengan sisi 60 cm, 80 cm. Potensial listrik pada titik tengah persegi panjang tersebut adalah .... A. 1800 kV B. 3600 kV C. 7200 kV D. 1440 kV E. 2880 kV Pada setiap titik sudut segitiga sama sisi dengan sisi 2 3 terdapat muatan positif q. Kuat medan dan potensial listrik di pusat segitiga ini dengan k sebagai tatapan, berturut-turut adalah .... A. 1 kq dan 0 B. 1 kq dan 3 kq C. 2 kq dan 3 kq D.0 dan 3 kq E. 0 dan 2 kq 2

9.

Fisika Lanjut

2

3

2

2

3

2

Pada gambar di atas dua muatan titik –q dan +2q terpisah sejauh a. Titik A berada a/2 -q

a/2 A

x +2q

B

di tengah-tengah garis penghubung kedua muatan tersebut dan titik B berada sejauh x dari muatan +2q. Agar potensial listrik di A sama dengan potensial di B maka nilai x kira-kira .... A. 0,20 a

B.0,38 a

C.0,52 a

D.0,64 a

E.0,78 a

Muatan Kontinu dan Hukum Gauss 1.

Hitung medan listrik dan sebuah kawat yang sangat panjang (rapat muatan λ) pada jarak z dari kawat, dengan menggunakan: (a) Hukum Coulomb (b)Hukum Gauss

2.

Hitung medan listrik dan sebuah bola pejal (rapat muatan ρ dan jari-jari R) pada jarak r dari pusat bola, dengan menggunakan: (a) Hukum Coulomb (b) Hukum Gauss Petunjuk: analisa untuk r < R dan r > R

3.

Hitung medan listrik dan sebuah bola berongga (rapat muatan σ dan jari-jari R) pada jarak r dari pusat bola, dengan menggunakan: (a) Hukum Coulomb (b) Hukum Gauss Petunjuk: analisa untuk r < R dan r > R

4.

Hitung potensial listrik pada soal no.1 , no. 2, dan no. 3.




Fisika Lanjut

Kapasitor dan Dielektrik 1.

Dua pelat konduktor sejajar terpisah sejauh d diletakkan dalam ruang hampa dan disambungkan ke suatu sumber listrik dengan beda potensial sebesar V. Sebuah ion bermuatan 3 satuan elementer berawal dari salah satu pelat dan mengalami percepatan ke pelat yang lain. Energi kinetik akhir dari ion tadi adalah .... A. eV/3 D. 3eV B. 2eV/3 E. 3deV C. 1eV

2.

Dua pelat logam besar dengan luas 1 m2 saling berhadapan satu dengan yang lain. Jarak antara keduanya 5 cm dan keduanya membawa muatan yang sama tetapi berlainan jenis pada kedua permukaannya. Jika medan listrik antara kedua pelat 55 N/C, muatan pada pelat adalah .... A. 4,9 x 10–20 C D. 4,9 x 10–10 C –16 B. 4,9 x 10 C E. 4,9 x 10–8 C C. 4,9 x 10–12 C Sebuah kapasitor keping sejajar yang tebalnya d mempunyai kapasitas Co. Ke dalam kapasitor ini dimasukkan dua bahan dielektrik yang masing-masing tebalnya d/2 dengan konstanta dielektrik k1 dan k2, sehingga kapasitasnya menjadi .... A. k1k2Co/( k1 + k2) B. 2k1k2Co/( k1 + k2) C. 4k1k2Co/( k1 + k2) D. k1k2Co/2( k1 + k2) E. k1k2Co/4( k1 + k2) Kapasitor C1 = 1 F, C2 = 2 F, dan C3 = 3 F dihubungkan paralel dan diberi tegangan total V volt. Pernyataan berikut yang benar adalah .... (1) pada masing-masing kapasitor akan bekerja tegangan listrik yang sama (2) Kapasitor C3 menyimpan energi listrik paling banyak (3) kapasitor C1 mempunyai muatan paling kecil (4) ketiga kapasitor mempunyai harga kapasitansi ekivalen 6 F Suatu rangkaian seri dua kapasitor yang masing-masing berkapasitas 2 F dan 4 F dihubungkan dengan suatu sumber tegangan 120 V. Pernyataan-pernyataan berikut ini yang benar adalah .... (1) muatan pada kapasitor 2 F adalah 160 C (2) tegangan pada kapasitor 4 F adalah 30 V (3) muatan total pada rangkaian kapasitor ini adalah 160 C

3.

4.

5.

(4) kapasitas pengganti kapasitor adalah 2 F 3

6. 7F 4F 12V

5F

Besar energi listrik yang tersimpan dalam kapasitor 5 F adalah .... A. 9,0 J D. 18,0 J B. 12,0 J E. 22,5 J C. 15,0 J




Fisika Lanjut LATIHAN UAS 2012 LISTRIK DINAMIS

Arus, Hambatan dan Potnsial Listrik 6.

2.

3.

Sepotong kawat berarus listrik digunakan membuat sebuah bola konduktor berjari-jari 10 cm. Arus yang mengalir masuk ke bola adalah 2,00005 A sedangkan arus yang keluar dari bola adalah 2,00003 A. Agar potensial listrik bola konduktor 250 V, maka diperlukan waktu .... A. 0,3 x 10–4 s B. 1,3 x 10–4 s C. 2,3 x 10–4 s D. 3,3 x 10–4 s E.4,3 x 10–4 s Sepotong kawat yang memiliki panjang 2,5 m dan jari-jari 0,65 mm mempunyai hambatan 2 . Jika panjang dan jari-jari diubah menjadi dua kali semula, maka hambatannya menjadi ..... A. 16  B. 8  C. 4  D. 2  E. 1  Sebuah kawat tembaga dipotong menjadi sepuluh bagian yang sama panjangnya. Kesepuluh kawat tembaga ini kemudian disambungkan secara paralel. Hambatan kombinasi paralel kesepuluh kawat-kawat tembaga ini, bila dinyatakan dalam hambatan kawat tembaga yang belum dipotong tadi adalah .... A. 1/100 kalinya B. 1/10 kalinya C. 1 kalinya D. 10 kalinya E. 100 kalinya

Hukum Kirchhoff 1.

Sebuah baterai, amperemeter, dan empat buah resistor serta saklar dihubungkan sebagaimana pada gambar di atas. Jika saklar 1 tertutup dan saklar 2 terbuka maka pernyataan yang benar adalah .... (1) beda potensial pada hambatan 10 ohm sama dengan beda potensial pada hambatan 20 ohm (2) arus yang melalui hambatan 10 ohm dua kali arus yang melalui hambatan 20 ohm (3) arus terbesar adalah arus yang melalui hambatan 30 ohm (4) beda potensial pada hambatan 40 ohm empat kali beda potensial pada hambatan 10 ohm 2.

Lihat gambar di atas! Beda potensial antara kedua ujung resistor 4 ohm adalah.... A. 0,5 V B. 1,0 V C. 1,5 V D. 2,0 V E. 2,5 V 3.




Fisika Lanjut

Perhatikan gambar rangkaian listrik di atas. Arus yang melalui hambatan 2  sebesar: A. 0,1 A B. 0,2 A C. 0,3 A D. 0,4 A E.0,5 A 4. a

b  = 12 V r=2

c R=4

Sebuah aki dengan GGL = 12 V dan hambatan dalam r = 2 ohm, dihubungkan dengan hambatan luar R = 4 ohm seperti pada gambar. Bila kutub negatif aki dihubungkan dengan tanah, maka potensial di titik c adalah .... A. 0 B. 10 V C. 6 V D. 4 V E.12 V Soal Essay 1. Pada rangkaian di samping, besar arus yang terukur pada amperemeter sebesar 1,25 A. Tidak ada hambatan dalam pada baterai. Hitung: 1. Nilai yang terbaca pada voltmeter 2. Nilai tge (ε) baterai

2.

Pada rangkaian di samping, carilah: 1. Arus dalam resistor R 2. Hambatan R 3. Tge ε yang tak diketahui 4. Jika rangkaian tersebut putus di x, berapa arus yang melalui resistor R

3.

Hitung besar arus I1, I2, dan I3 pada rangkaian di bawah ini. a) b)

4.

Perhatikan gambar di samping, carilah: 1. Potensial titik a terhadap titik b. 2. Jika titik a dan titik b disambungkan oleh sebuah kawat yang hambatannya dapat diabakan carilah arus dalam aki 12,0 V itu.

5.

Pada rangkaian berikut, saklar S mula-mula dalam keadaan terbuka. Hitung konstanta waktu : (a) sebelum saklar ditutup (b) setelah saklar ditutup, (c) ambil t = 0 ketika saklar mulai ditutup dan hitung arus yang melalui saklar S dalam fungsi waktu.




Fisika Lanjut LATIHAN UAS 2012 MEDAN MAGNET

Gaya Lorentz 1.

6.

Suatu muatan positif diletakkan dalam medan magnet seragam. Setelah dilepaskan dari keadaan rehat, maka selanjutnya muatan tersebut akan .... A. bergerak dengan kecepatan tetap karena gayanya yang tidak nol mempunyai besar yang tetap B. bergerak dengan percepatan tetap karena gayanya tidak nol mempunyai besar yang tetap C. bergerak sepanjang lintasan lingkaran dengan kelajuan tetap karena gayanya selalu tegak lurus pada kecepatannya D. bergerak dipercepat sepanjang lintasan lingkaran karena gayanya mempunyai komponen yang sejajar dengan kecepatannya E. tetap rehat di posisinya karena gaya dan kecepatannya nol Sebuah partikel bermassa m, bermuatan (+) q, lajunya v, ditembakkan tegak lurus pada medan magnetik serba sama B seperti pada gambar. Di dalam medan magnetik ini: (1) Partikel tersebut akan bergerak melingkar berlawanan dengan arah jarum jam (2) Percepatan partikel a 

qvB m

(3) Jarak terjauhnya dari titik A =

2mv qB

(4) Laju partikel berubah selama berada dalam medan magnetik Sebuah proton bergerak ke arah sumbu +Z setelah dipercepat melalui beda potensial V. Proton itu kemudian melalui suatu daerah dengan medan listrik E ke arah sumbu +X dan medan magnet B ke arah sumbu +Y. Ternyata arah gerak proton tidak terpengaruh. Bila percobaan ini diulang tetapi dengan mengganti proton dengan sebuah elektron, maka elektronnya akan .... A. terbelokan ke arah sumbu –X B. terbelokan ke arah sumbu +X C. terbelokan ke arah sumbu +Y D. terbelokan ke arah sumbu –Y E. tidak terpengaruh arah geraknya 8. Sebuah elektron dengan tenaga kinetik sebesar 5000 eV memasuki daerah bermedan  magnetik seragam B sebesar 200 gauss yang tegak lurus terhadap arah geraknya. Jejari  lintasan elektron itu dalam medan magnet B adalah .... A. 12 cm D. 1200 cm B. 0,12 cm E. 1,2 cm C. 120 cm 9. Sebuah kawat berarus mempunyai panjang ℓ = 20 cm berada didaerah medan magnet 2 T dan membentuk sudut  = 30o terhadap arah medan sehingga dikenai gaya sebesar 5 N. Berapa arus yang mengalir pada kawat ? A. 5 A B. 2,5 A C. 25 mA D. 2,5 mA E. 25 A 7.




Fisika Lanjut

10.

N

a d

b

S

c

B = 0,25 T

Kumparan bentuk segiempat dengan panjang 12 cm dan lebar 10 cm terdiri atas 40 lilitan dan dilalui arus 2 A. Kumparan berada dalam medan magnet 0,25 T. Besar torsi yang dialami kumparan adalah .... A. 0,06 Nm D. 0,36 Nm B. 0,10 Nm E. 0,48 Nm C. 0,24 Nm Sumber Medan Magnet 11. 1A

2A

P 2cm 2cm

1A 2cm

Gambar di atas memperlihatkan susunan kawat yang diberi arus. Kuat medan magnet di titik P adalah .... A. 1 × 10–5 T D. 4 × 10–5 T B. 2 × 10–5 T E. 5 × 10–5 T –5 C. 3 × 10 T 12. Besarnya induksi magnetik pada kawat penghantar berbentuk lingkaran berjari-jari r, dan berarus listrik I di titik yang berada di sumbu lingkaran pada jarak x dari pusat lingkaran adalah .... A. berbanding lurus dengan x B. berbanding terbalik dengan (r + x) C. berbanding lurus dengan (r + x) D. berbanding lurus dengan x 2  r 2 E. berbanding terbalik dengan x 2  r 2 13.

V 16 mm

Sebuah kawat penghantar lurus panjang yang dialiri arus listrik I = 4 A terletak di ruang hampa. Sebuah elektron bergerak lurus sejajar dengan kawat dan berlawanan arah dengan arah arus, dengan kelajuan 5 × 104 m/s. Bila jarak elektron dari kawat 16 mm, maka gaya magnetik yang dialami elektron besarnya .... A. 2 × 10–19 N menuju ke kawat B. 2 × 10–19 N menjauhi ke kawat C. 4 × 10–19 N menuju ke kawat D. 4 × 10–19 N menjauhi ke kawat E. 4 × 10–20 N menuju ke kawat




Fisika Lanjut

14. Gambar di bawah menunjukkan kawat yang dialiri arus 40 A. Dalam gambar tersebut,

garis yang ditarik dari arah arus datang dengan arah arus keluar berpotongan pada titik pusat lingkaran secara saling tegak lurus. Bagian kawat yang melingkar berjari-jari 2 cm. Kuat medan di titik P adalah .... A. B. C. D. E.

0,30 mT 0,94 mT 1,24 mT 3,14 mT 5,20 mT

15.

Sebuah kawat membentuk rangkaian tertutup berarus i = 2 A berbentuk setengah lingkaran seperti pada gambar. Jari-jari lingkaran dalam dan lingkaran luar secara berurutan bernilai 0,10 m dan 0,25 m. Medan magnet di pusat lingkaran titik P adalah .... A. 2 x 10–7 T, masuk bidang gambar B. 8 x 10–7 T, keluar bidang gambar –7 C. 8 x 10 T, masuk bidang gambar –7 D. 24 x 10 T, keluar bidang gambar E. 24 x 10–7 T, masuk bidang gambar 16. Tiga buah konduktor yang cukup panjang A, B, dan C disusun sejajar pada jarak 10 cm

satu sama lain dalam satu bidang dengan posisi B di tengah. Masing-masing dialiri arus berturut-turut 30 A, 20 A, dan 10 A yang arahnya sama. Besar gaya interaksi per satuan panjang yang diderita konduktor B adalah …. A. 0,8 N/m D. 800 N/m B. 8 N/m E. 8 000 N/m C. 80 N/m 17. Dua buah batang lurus mendatar yang sejajar, masing-masing panjangnya 50 cm dan terpisah 1,5 mm, menyalurkan arus masing-masing 15 A dalam arah berlawanan. Posisi batang, satu di atas yang lain. Massa yang harus ditempatkan di batang atas untuk mengimbangi gaya tolak magnetiknya adalah .... A. 1,5 g D. 6,0 g B. 3,0 g E. 7,5 g C. 4,5 g




Fisika Lanjut

Soal Essay 5. 6.

7.

8.

9.

Titik A adalah pusat lingkaran yang jari – jarinya 2 cm. Berapa besar induksi magnetik dititik A bila kuat arus yang mengalir 40 A? Sebuah kawat yang panjangnya 20 cm berada tegak lurus di dalam medan magnetik. Jika rapat fluks magnetiknya 0,1 tesla dan arus yang mengalir melalui kawat 30 A tentukanlah gaya Lorenz yang dialami kawat ! Dua buah penghantar lurus yang sejajar memiliki jarak 5 cm satu sama lain. Kedua penghantar dialiri oleh arus listrik yang sama besar sehingga terjadi gaya magnetik per satuan panjang antara kedua penghantar sebesar 10-4 N. Berapakah kuat arus listrik yang mengalir pada masing – masing kawat ? Dua buah konduktor berbentuk lingkaran dipasang berhadapan secara sejajar dengan jarak 8 cm satu sama lain. Kedua konduktor memiliki jari-jari yang sama, 6 cm dan dialiri oleh arus listrik yang sama besarnya 3 A. Hitunglah besar induksi magnetik dipusat lingkaran salah satu kawat bila (a) arah arus pada kedua konduktor sama dan (b) arah arus pada kedua konduktor berlawanan ! Hitung medan magnet di titik P pada gambar berikut. a) nyatakan dalam I dan a b) I = 8 A, jari-jari luar 60 cm, jari-jari dalam 40 cm

c) arus yang melalui kawat 3 A, jari-jari 20 cm dan 40 cm.

10. Suatu kawat yang sangat panjang di aliri arus I, dan terdapat bagian kawat yang berbentuk seperti pada gambar berikut. Carilah besar r agar medan listrik di pusat kawat melingkar sama dengan nol.




Fisika Lanjut LATIHAN UAS 2012 INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

18. Fluks magnetik yang dihasilkan oleh medan magnetik B yang menembus tegak lurus

permukaan seluas A adalah . Jika medan magnetiknya diperkecil menjadi 1/2 B sedangkan luas permukaannya diperbesar menjadi 2A, maka fluks yang dihasilkan sama dengan .... A. 1/4  D. 2  B. 1/2  E. 4  C.  19. Sebuah kawat tertutup berbentuk persegi dengan luas 0,02 m2 diletakkan pada bidang datar. Medan magnet seragam diberikan pada bidang tersebut dengan arah menembus bidang secara tegak lurus menjauhi pembaca. Medan magnet tersebut diturunkan dengan laju tetap 2 x 10-4 T/s. Jika hanbatan kawat 0,1 , maka besar dan arah arus induksi yang timbul adalah .... A. 1 x 10–5 A berlawanan dengan arah jarum jam B. 1 x 10–5 A searah dengan ajarum jam C. 2 x 10–5 A berlawanan dengan arah jarum jam D. 4 x 10–5 A searah jarum jam E. 4 x 10–5 A berlawanan arah dengan arah jarum jam 20. Sebuah kumparan terdiri dari 800 lilitan dan memiliki hambatan 15 . Kumparan melingkupi fluks magnetik yang berubah terhadap waktu sesuai dengan persamaan  = (t + 2)3 Weber. Kuat arus yang mengalir melalui kumparan pada saat t = 0 adalah .... A. 340 A D. 640 A B. 440 A E. 740 A C. 540 A 21. P

B

v

Q

Sebuah penghantar berbentuk U terletak di dalam daerah berinduksi magnetik homogen B = 4 × 10–3 tesla, seperti terlihat pada gambar. Penghantar PQ sepanjang 40 cm menempel pada penghantar U dan digerakkan ke kanan dengan kecepatan tetap v = 10 m/s. Di antara ujung-ujung penghantar PQ timbul GGL induksi yang besarnya .... A. 0,8 × 10–2 volt D. 1,6 × 10–1 volt B. 1,6 × 10–2 volt E. 1,6 volt C. 0,8 × 10–1 volt 22. Sebuah induktor dan kapasitor masing-masing dengan induktansi dan kapasitansi 20 H dan 4 F dihubungkan secara seri dengan generator 60 Hz, 120 V AC. Besar beda potensial pada ujung-ujung induktor 20 H adalah sekitar .... A. 84 V D. 144 V B. 108 V E. 160 V C. 132 V




Fisika Lanjut

23. Sebuah radio biasanya di-tuning agar dapat menerima siaran suatu stasiun radio dengan

mengubah nilai kapasitor dalam sebuah rangkaian LC. Untuk menerima siaran dari stasiun yang memancarkan siaran dalam frekuensi 600 kHz, kapasitor radio tersebut dituning pada nilai C1. Untuk menerima siaran dari stasiun yang memancarkan siara dalam frekuensi 1200 kHz, kapasitor harus dituning pada kapasitas .... A. 4C1 D. C1/4 B. 2C1 E C1/ 2 C. C1/2 Soal Essay 11. Sebuah kumparan mempunyai luas permukaan 150 cm2 dan terdiri dari 100 lilitan, kumparan melintasi medan magnet konstan 0,001 T dengan arah lintasan 90 0 terhadap sumbu perpotongannya. Berapakah GGL induksi yang dihasilkan dalam 0,1 s. 12. Solenoida yang diameternya 5 cm mempunyai 1200 lilitan/m, di dalam solenoida terdapat kumparan yang jari – jarinya 2 cm dan dialiri arus I ampere sehingga timbul medan magent B = 5 x 10-2 T. Berapakah GGL yang dihasilkannya dalam selang waktu 1 sekon ? 13. Sebuah rangkaian seri RLC dengan L = 10 mH, C = 2 μF dan R = 5 Ω, dihubungkan dengan generator dengan tegangan maksimum 100 volt dan frekuensi sudut ω. Carilah: (a) frekuensi resonansi (b) Irms pada saat resonansi. Ketika ω = 800 Hz, carilah (c) XC, XL, Z dan Irms 14. Dengan menggunakan hukum Lenz, jelaskan arah arus yang mengalir pada rangkaian yang kanan, jika hambatan pada rangkaian kiri: (a) dinaikkan perlahan-lahan (b) diturunkan perlahan-lahan



LATIHAN UAS 2012 LISTRIK STATIS

Recommend Documents