Pembahasan Fisika UN 2016 No. 31 - 35

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2016 nomor 31 sampai dengan nomor 35 tentang:

• listrik statis, 
• listrik dinamis, 
• rangkaian R-L-C seri, 
• gaya magnetik, dan 
• transformator.

Soal No. 31 tentang Listrik Statis

Tiga buah muatan ditempatkan seperti di bawah ini.

Besar gaya listrik yang dialami muatan q₁ adalah ... (1μ = 10⁻⁶, k = 9 × 10⁹ N.m².C⁻²).

A.   9 × 10⁻⁴ N
B.   9√2 × 10⁻⁴ N
C.   18 × 10⁻⁴ N
D.   18√2 × 10⁻⁴ N
E.   81 × 10⁻⁴ N

Pembahasan

Gaya listrik atau gaya Coulomb yang terjadi pada muatan q₁ dapat digambarkan sebagai berikut.

Muatan q₁ mendapat pengaruh gaya dari muatan q₂ dan q₃. Antara muatan q₁ dan q₂ terjadi gaya tarik-menarik. Demikian juga antara muatan q₁ dan q₃.

Besar gaya tarik-menarik antara muatan q₁ dan q₂ adalah:

(tanda negatif pada muatan q₁ tidak perlu dimasukkan dalam rumus karena hanya menunjukkan jenis muatan saja)

Sedangkan gaya tarik-menarik antara muatan q₁ dan q₃ adalah:

Antara F₁₂ dan F₁₃ saling tegak lurus sehingga gaya total yang terjadi pada muatan q₁ dapat dicari dengan rumus Pythagoras.

Karena F₁₂ = F₁₃ maka:

Jadi, Besar gaya listrik yang dialami muatan q₁ adalah 9√2 × 10⁻⁴ N (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya Coulomb.

Soal No. 32 tentang Listrik Dinamis

Perhatikan gambar berikut!

Besar beda potensial pada hambatan 3 Ω adalah ....

A.   0,17 volt
B.   0,50 volt
C.   1,50 volt
D.   2,00 volt
E.   6,00 volt

Pembahasan

Hambatan total rangkaian listrik di atas adalah: 

R_t = 6 Ω + 9 Ω + 3 Ω
    = 18 Ω

Rangkaian listrik tersebut terdiri dari dua sumber tegangan sehingga berlaku hukum II Kirchhoff. Dalam satu loop, hukum II Kirchhoff dapat berarti bahwa jumlah ggl listrik pada rangkaian tersebut sama dengan perkalian arus terhadap hambatan totalnya.

ΣE = I R_t

Kedua sumber tegangan tersebut arahnya saling berlawanan sehingga ΣE merupakan pengurangan.

12 − 9 = I × 18
     18I = 3
         I = 3/18
           = ⅙

Dengan demikian, beda potensial pada hambatan 3 Ω (R_cd) dapat dinyatakan: 

V_cd = I R_cd
       = ⅙ × 3
       = 0,5

Jadi, besar beda potensial pada hambatan 3 Ω adalah 0,50 volt (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Listrik Dinamis.

Soal No. 33 tentang Rangkaian R-L-C Seri

Perhatikan rangkaian berikut!

Grafik hubungan V dan I yang benar adalah ...

Pembahasan

Rangkaian di atas adalah rangkaian induktor sehingga bersifat induktif. Pada rangkaian yang bersifat induktif, fase tegangan mendahului fase arus listrik sebesar 90° (saat arus = 0, tegangan sudah mencapai maksimum).

Untuk mengetahui grafik mana yang menunjukkan fase tegangan mendahului arus, perhatikanlah sumber vertikalnya. Perhatikan grafik opsi A berikut!

Pada grafik opsi A, saat kuat arus masih bernilai nol, tegangan sudah mencapai nilai maksimum. Artinya, fase tegangan mendahului fase arus sebesar 90°.

Grafik opsi E juga menunjukkan fase tegangan mendahului fase arus, tetapi tidak 90° karena tegangan belum mencapai maksimum.

Jadi, grafik hubungan V dan I yang benar adalah opsi (A).

Soal No. 34 tentang Gaya Magnetik

Sebuah muatan listrik positif q bergerak dengan kecepatan v dalam sebuah medan magnet homogen B seperti ditunjukkan pada gambar.

Arah gaya magnetik F yang dialami muatan listrik q adalah ....

A.   ke atas tegak lurus arah v
B.   ke bawah tegak lurus arah v
C.   ke luar bidang gambar
D.   ke dalam bidang gambar
E.   ke kanan searah v

Pembahasan

Muatan listrik yang bergerak dalam medan magnet menyebabkan terjadinya gaya magnetik yang dikenal sebutan gaya Lorentz. Besar gaya Lorentz yang terjadi adalah:

F = Bqv

Sedangkan arah gaya magnetik yang terjadi dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan berikut ini.

Mari terapkan aturan tangan di atas untuk menentukan arah gaya Lorentz yang terjadi.

Pada gambar soal, arah medan magnet (B) keluar bidang gambar dan arah kecepatan (v) ke kanan.

• Mula-mula arahkan keempat jari keluar bidang gambar. 
• Kemudian arahkan ibu jari ke kanan.

Nah, telapak tangan mengarah ke bawah kan? Itulah arah gaya magnetik yang ditanyakan.

Jadi, arah gaya magnetik F yang dialami muatan listrik q adalah ke bawah tegak lurus arah v (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya Magnetik.

Soal No. 35 tentang Transformator

Berikut pernyataan tentang trafo:

1. Trafo menggunakan tegangan DC.
2. Trafo dapat menaikkan tegangan DC.
3. Trafo dapat menurunkan tegangan AC.
4. Trafo ideal, saya primer sama dengan daya sekunder.

Pernyataan yang benar adalah ....

A.   (1) dan (3)
B.   (1) dan (4)
C.   (2) dan (4)
D.   (2) dan (3)
E.   (3) dan (4)

Pembahasan

Berikut ini pernyataan tentang transformator atau trafo:

• Kumparan primer dihubungkan dengan arus bolak balik (AC). Arus yang berubah-ubah ini menyebabkan kumparan sekunder terinduksi sehingga menghasilkan arus sekunder. [pernyataan 1 salah]
• Transformator berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan tegangan AC. [pernyataan 2 salah, pernyataan 3 benar]
• Transformator ideal mempunyai efisiensi 100% sehingga daya primer sama dengan daya sekunder. [pernyataan 4 benar]

Jadi, pernyataan yang benar adalah nomor 3 dan 4 (E).

Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2016 selengkapnya.

No. 01 - 05					No. 21 - 25
No. 06 - 10					No. 26 - 30
No. 11 - 15					No. 31 - 35
No. 16 - 20					No. 36 - 40

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.