20 June 2017

Soal dan Jawaban Fisika LIstrik dan Magnet - Kelas A - 2017



  1. Bila suatu medan listrik bermuatan q seperti diilustrasikan pada gambar 1.

Gambar 1. Benda Bermuatan


Maka tentukan besarnya medan listrik di titik A yang berjarak 50 cm dari pusat medan q.  Besarnya muatan listrik adalah 100 µC. Besarnya kontansta adalah 9.10Nm2/C2.

Jawaban :
E = k*q/r2
= 9.109*(100*10-6)/(5*10-1)2
=  9.103*(100)/(25*10-2)
= 9.103*(100)*102/(25)
= 9*(100)*105/(25)
= 9*4*105 N/C
36.105 N/C

2. Pada sebuah rangkaian elektronik, terdapat beberapa komponen terpasang, antara lain R1, R2, R3, V1 dan V2 dengan besaran nilai seperti terlihat pada gambar.



Gambar 2. Rangkaian tertutup

Ditanyakan, berapakah besarnya arus yang melewati di R3 dan besarnya Tegangan pada R3 ?
Diketahui :

R1 = 20Ω
R2 = 10Ω
R3 = 40Ω
V1 = 20V
V2 = 10V

Berapakah arus yang melewati resistor R3 ?

Penyelesaian :

Di dalam rangkaian tersebut, terdapat 3 percabangan, 2 titik, dan 2 loop bebas (independent).
Gunakan Hukum Kirchhoff I (Hukum Arus Kirchhoff) untuk persamaan pada titik A dan titik B

Titik A : I1 + I2 = I3
Titik B : I3 = I1 + I2

Gunakan Hukum Kirchhoff II (Hukum Tegangan Kirchhoff) untuk Loop 1, Loop 2 dan Loop 3.

Loop 1 : 20 = R1 x I1 + R3 x I3 = 20I1 + 40I3
Loop 2 : 10 = R2 x I2 + R3 x I3 = 10I2 + 40I3 Loop 3 : 20 – 10 = 20I1 – 10I2

Seperti yang dikatakan sebelumnya bahwa I3 adalah hasil dari penjumlahan I1 dan I2, maka persamaannya dapat dibuat seperti dibawah ini :

Persamaan 1 : 20 = 20I1 + 40(I1 + I2)  =  60I1 + 40I2
Persamaan 2 : 10 = 10I2 + 40(I1 + I2)  =  40I1 + 50I2


Jadi saat ini kita memiliki 2 persamaan, dari persamaan tersebut kita mendapatkan nilai I1 dan Isebagai berikut :

Persamaan 1 : 20 = 20I1 + 40(I1 + I2)  =  60I1 + 40I2
Persamaan 2 : 10 = 10I2 + 40(I1 + I2)  =  40I1 + 50I2


Dengan menggunakan metode eliminasi, lakukan eliminasi salah satu variabel (I1 atau I2). Kita akan hilangkan I2-nya.

20=60I1+40Ix 50
10=40I1+50Ix 40
1000=3000I1+2000I2
  400=1600I1+2000I2
---------------------------  -
  600=1400I1 

I1 = 600/1400 Ampere = 6/14 Ampere

Subtitusikan I1 ini kedalam salah satu persamaan (20=60I1+40I2  atau 10=40I1+50I2  ). Misalkan kita ambil 10=40I1+50I2, maka :

10=40I1+50I
10=40I1+50*6/14
10=40I1+300/14
10-(300/14)= 40I1
(140/14)-(300/14)= 40I1
-160/300=40I1
I1=(-160/14)/40
I1=(-160/560) Ampere
I1=(-16/56) Ampere

I1 = -0.143 Ampere
I2 = +0.429 Ampere

Seperti yang diketahui bahwa I3 = I1 + I2
Maka arus listrik yang mengalir pada R3 adalah :

I3 = (-16/56) + (6/14)
I3 = (-224/784) + (336/784)
I3 = -(112/784) Ampere

Sedangkan Tegangan yang melewati R3 adalah :

V = I3 * R3
(-112/784) x 40 = -4480/784 Volt




3. Pada listrik AC dikenal adanya Phase/Fasa, yaitu banyaknya jalur positif yang terpasang. Misalnya 2 (dua) rumah berinstalasi listrik 1 Fasa dan 3 Fasa dengan tegangan 220 Volt dengan setiap fasa terpasang MCB sebesar 5 ampere.

Berapakah kapasistas Daya terpasang pada masing-masing rumah ?
Berapakah jumlah jalur yang bermuatan positif ?

Jawaban :
Kalau W = I.E, yaitu daya merupakan perkalian dari besarnya arus dengan besarnya tegangan. Maka dayanya untuk masing-masing rumah adalah :
Rumah dengan 1 Fase = 5 * 220 = 1000 Watt
Rumah dengan 3 fase = (5 * 220) * 3 = 3000 Watt

Jumlah jalur positif pada :
Rumah dengan 1 fase = 1 jalur
Rumah dengan 3 fase = 3 jalur


No comments:

Post a Comment