Pembahasan Fisika UN 2019 No. 31 - 35

Pembahasan soal-soal Fisika Ujian Nasional (UN) tahun 2019 nomor 31 sampai dengan nomor 35 tentang:

• gaya Coulomb, 
• kapasitor dan rangkaian kapasitor, 
• kuat medan listrik, 
• listrik dinamis, dan 
• listrik dinamis [hukum Kirchhoff II].

Soal No. 31 tentang Gaya Coulomb

Perhatikan grafik gaya listrik F terhadap jarak r antara dua muatan Q₁ dan Q₂ berikut ini!

Konstanta Coulomb k = 9 × 10⁹ Nm²/C² dan besar muatan Q₂ = 2Q₁, maka besar muatan Q₁ dan Q₂ adalah ….

A.   Q₁ = 2 C dan Q₂ = 4 C
B.   Q₁ = 1 C dan Q₂ = 2 C
C.   Q₁ = 1/2 C dan Q₂ = 1 C
D.   Q₁ = 1/4 C dan Q₂ = 1/2 C
E.   Q₁ = 1/8 C dan Q₂ = 1/4 C

Pembahasan

Diketahui Q₂ = 2Q₁.

Misalkan pada grafik di atas kita ambil F = 18 × 10⁹ N dan r = 1 m, maka:

Kita ambil yang bernilai positif karena yang ditanyakan hanya besar muatan. Sementara itu,

Q₂ = 2Q₁
      = 2 × 1
      = 2

Jadi, besar muatan Q₁ dan Q₂ adalah Q₁ = 1 C dan Q₂ = 2 C (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya Coulomb.

Soal No. 32 tentang Kapasitor dan Rangkaian Kapasitor

Empat kapasitor identik dengan kapasitas masing-masing 9 μF akan dirangkai membentuk rangkaian listrik dengan ujung-ujungnya dihubungkan dengan tegangan 10 V. Muatan total yang dapat disimpan dalam rangkaian kapasitor tersebut 120 μC. Susunan kapasitor dalam rangkaian tersebut yang mungkin adalah ….

A.   4 kapasitor dirangkai secara seri
B.   4 kapasitor dirangkai secara paralel
C.   3 kapasitor dirangkai seri, kemudian dirangkai paralel dengan 1 kapasitor lain
D.   3 kapasitor dirangkai paralel, kemudian dirangkai seri dengan 1 kapasitor lain
E.   2 kapasitor dirangkai seri, kemudian dirangkai paralel dengan 2 kapasitor lain yang dirangkai seri

Pembahasan

Pada rangkaian kapasitor berlaku hubungan:

      Q = CV
120 μ = C ∙ 10
       C = 12 μF

Nilai kapasitor di atas adalah kapasitas total dari keempat kapasitor yang masing-masing 9 μF. Rangkaian yang mungkin adalah:

Tiga kapasitor identik dirangkai seri.

C_s = C/n
     = 9/3 μF
     = 3 μF

Kemudian rangkai seri tersebut dirangkai paralel dengan kapasitor 9 μF.

C_t = C_s + 9 μF
     = 3 μF + 9 μF
     = 12 μF

Jadi, susunan kapasitor dalam rangkaian tersebut yang mungkin adalah 3 kapasitor dirangkai seri, kemudian dirangkai paralel dengan 1 kapasitor yang lain (C).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kapasitor dan Rangkaian Kapasitor.

Soal No. 33 tentang Kuat Medan Listrik

Dua buah partikel bermuatan diletakkan pada sudut segitiga siku-siku seperti tampak pada gambar berikut ini.

Besar kuat medan listrik total pada titik P adalah ….

Pembahasan

Perhatikan gambar berikut ini!

Kuat medan listrik di titik P karena pengaruh muatan A adalah:

Sedangkan kuat medan listrik di titik P karena pengaruh muatan B adalah:

Dengan demikian resultan kuat medan listrik di titik P karena pengaruh muatan A dan B adalah:

Jadi, besar kuat medan listrik total pada titik P adalah opsi (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Kuat Medan Listrik.

Soal No. 34 tentang Listrik Dinamis

Perhatikan penunjukan jarum amperemeter pada gambar berikut!

Kuat arus yang terukur adalah ….

A.   60 A
B.   6 A
C.   5 A
D.   3 A
E.   0,3 A

Pembahasan

Jarum amperemeter menunjukkan angka 60 sedangkan skala maksimum 100. Rangkaian listrik dihubungkan ke amperemeter pada 5A sehingga kuat arus listrik yang terukur adalah:

I = 60/100 × 5 A
  = 3 A

Jadi, kuat arus yang terukur adalah 3 A (D).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Listrik Dinamis.

Soal No. 35 tentang Listrik Dinamis [hukum Kirchhoff II]

Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut ini!

Besar tegangan jepit pada titik AB adalah ….

A.   2 V
B.   4 V
C.   6 V
D.   8 V
E.   10 V

Pembahasan

Perhatikan arah arus pada rangkaian berikut ini!

Pada Hukum Kirchhoff II dinyatakan bahwa jumlah total tegangan pada rangkaian tertutup adalah nol.

                                                       ΣV = 0
−ε₁ − ε₂ + IR₂ − ε₃ + IR₃ + IR₄ + IR₁ = 0
             −8 − 8 + 3I − 8 + 2I + 4I + 3I = 0
                                                       12I = 24
                                                           I = 2

Sedangkan tegangan jepit antara titik A-B adalah:

V_AB = IR₁ − ε₁
        = 3 ∙ 2 − 8
        = −2

Jadi, besar tegangan jepit pada titik AB adalah 2 V (A).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Listrik Dinamis.

Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2019 selengkapnya.

No. 01 - 05					No. 21 - 25
No. 06 - 10					No. 25 - 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.