Soal 1
Diketahui bahwa arus listrik searah (DC) sebesar 3 Ampere yang mengalir melalui suatu filamen penghangat bisa menciptakan daya listrik padanya sebesar W. Jika digunaan arus bolak-balik (AC) dengan nilai puncak sebesar 3 Ampere juga , maka besar daya listrik yang sanggup diabngkitkan pada filamen tersebut yakni ….
A. W/4
B. W/2
C. 2W
D. 4W
E. W
Pembahasan :
Dik : I = 3A , P = W
Daya pada rangkaian DC
⇒ P = I2.R
⇒ P = W
Daya pada rangakain AC
⇒ P = ½Imax2.R
Perbandingan daya
| ⇒ | PAC | = | ½Imax2.R |
| PDC | I2.R |
| ⇒ | PAC | = | ½. 32 |
| PDC | 32 |
⇒ PAC = ½ PDC
⇒ PAC = ½W
Soal 2
Sebuah penghangat listrik yang hambatannya 5 ohm menggunakan sumber tegangan 50 V. Pemanas dipakai untuk memanaskan 1 liter air dari 0oC sampai 50oC. Jika 70% kalor yang dihasilkan penghangat diambil air , maka waktu yang dikehendaki yakni …
A. 5 menit
B. 10 menit
C. 15 menit
D. 20 menit
E. 25 menit
Pembahasan :
Dik : R = 5 ohm , V = 50 V , Volume = 1 L → m = 1000 g , ΔT = 50 – 0 = 50oC
Karena kalor dihasilkan dari penghangat yang efisiensinya 70% , maka berlaku :
⇒ Q = 70% W
⇒ Q = 0 ,7 V.i.t
Waktu yang dibutuhkan:
⇒ Q = 0 ,7 V.i.t
⇒ m.c.ΔT = 0 ,7 (V2/R) t
⇒ 1000 (4 ,2)(50) = 0 ,7 (502/5) t
⇒ 210.000 = 350t
⇒ t = 600 detik
⇒ t = 10 menit
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Termodinamika dan Kinetik Gas.
Soal 3
Ketel listrik bisa mendidihkan 3 liter air dengan suhu permulaan 20oC selama 10 menit. Jika tegangan yang diberikan 220 V , maka daya yang disantap yakni (c air = 4 ,18 J/goC) …
A. 1342 watt
B. 1672 watt
C. 1834 watt
D. 2100 watt
E. 2455 watt
Pembahasan :
Dik : V = 3 L → m = 3000 g , To = 20oC , t = 10 menit = 600 s
Hubungan pergantian suhu dengan daya listrik
⇒ P.t = m.c.ΔT
⇒ P.t = m.c. (Tdidih – To)
⇒ P(600) = 3000 (4 ,18) (100 – 20)
⇒ P = 5 (4 ,18) (80)
⇒ P = 1672 Watt.
Soal 4
Jika suatu generator dengan daya keluaran P dan tegangan keluaran V dihubungkan ke suatu pabrik menggunakan kabel yang persoalan totalnya R , daya masukan yang dikirim ke pabrik yakni …
A. P
B. P – ½(P/V)R
C. P – (P/V)R
D. P – ½(P/V)2R
E. P – (P/V)2R
Pembahasan :
Hambatan total kabel akan memicu disipasi daya yang besarnya selaku berikut:
⇒ P disipasi = I2R
⇒ P disipasi = (P/V)2R
Besarnya daya masukan (Pin) yakni :
⇒ Pin = Pout – P disipasi
⇒ Pin = P – P disipasi
⇒ Pin = P – (P/V)2R
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Teori Relativitas Khusus.
Soal 5
Sebuah kalkulator yang menggunakan panel surya 4 cm x 1 cm melakukan pekerjaan pada tegangan 3 volt dan arus 0 ,2 mA. Jika panel surya merubah 20% energi cahaya menjadi energi listrik , maka intensitas cahaya minimal yang mesti diterima panel surya yakni …
A. 2 ,5 W/m2
B. 4 ,0 W/m2
C. 5 ,0 W/m2
D. 7 ,5 W/m2
E. 12 ,5 W/m2
Pembahasan :
Dik : A = 4 cm2 = 4 x 10-4 m2 , V = 3V , I = 2 x 10-4 A , η = 20%
Dari rumus efisiensi
| ⇒ η = | Pout | x 100% |
| Pin |
| ⇒ 20% = | VI | x 100% |
| Pin |
| ⇒ 0 ,2 = | 3 (2 x 10-4) |
| Pin |
⇒ Pin = 3 x 10-3 Watt
Intensitas cahaya:
| ⇒ I = | Pin |
| A |
| ⇒ I = | 3 x 10-3 |
| 4 x 10-4 |
⇒ I = 7 ,5 W/m2
Soal 6
Dua alat penghangat listrik apabila dipakai secara sendiri-sendiri akan memerlukan waktu masing-masing 15 menit dan 10 menit untuk mendidihkan air satu panci. Jika kedua alat tersebut dihubungkan secara seri , dengan sumber ggl yang tetap sama menyerupai semula , maka waktu yang diperlukan untuk mendidihkan 1 panci air yakni …
A. 15 menit
B. 20 menit
C. 25 menit
D. 30 menit
E. 45 menit
Pembahasan :
Karena mendidihkan jumlah air yang serupa maka jerih payah yang diperlukan juga sama. Dengan demikian berlaku: W1 = W2 = Wseri.
Dari W1 = W2 :
| ⇒ | V2.t1 | = | V2.t2 |
| R1 | R2 |
| ⇒ | t1 | = | t2 |
| R1 | R2 |
⇒ R1 = (t1/t2) R2
⇒ R1 = (15/10) R2
⇒ R1 = 1 ,5 R2
Dari W2 = Wseri
| ⇒ | V2.t2 | = | V2.tseri |
| R2 | R1 + R2 |
| ⇒ | t2 | = | tseri |
| R2 | 1 ,5R2 + R2 |
⇒ tseri = (t2 x 2 ,5R2)/ R2
⇒ tseri = (10 x 2 ,5R2)/ R2
⇒ tseri = 25R2/ R2
⇒ tseri = 25 detik.
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Inti dan Radioaktivitas.
Soal 7
Jika energi listrik yang diberikan pada bagian dengan persoalan 25 ohm dalam waktu 1 menit sama besarnya dengan energi mekanik yang ditangani gaya 500 N sepanjang lintasan 10 m , maka besar arus pada bagian tersebut yakni …
A. 1 ,3 A
B. 1 ,8 A
C. 3 ,3 A
D. 4 ,3 A
E. 5 A
Pembahasan :
Dik : R = 25 ohm , t = 1 menit = 60 s , F = 500 N , s = 10 m
Konversi energi listrik menjadi energi mekanik:
⇒ E listrik = W
⇒ I2.R.t = F.s
⇒ I2.(25)(60) = 500 (10)
⇒ I2 = 20/6
⇒ I = √3 ,3
⇒ I = 1 ,8 A
Soal 8
Sebuah rumah tangga menggunakan 10 lampu 20 watt rata-rata dinyalakan 12 jam dalam satu hari , 1 televisi 60 watt dinyalakan 10 jam per hari dan setrika listrik 300 watt per hari rata-rata 2 jam. Jika 1 kwh bermanfaat Rp 400 ,- maka besar tagihan yang mesti dibayar setiap bulannya yakni …
A. Rp 23.400 ,-
B. Rp 36.600 ,-
C. Rp 43.200 ,-
D. Rp 52.000 ,-
E. Rp 64.000 ,-
Pembahasan :
Langkah pertama kita hitung energi listrik yang dipakai dari masing-masing alat.
Energi pada lampu :
⇒ EL = P.t
⇒ EL = 20 Watt x 12
⇒ EL = 0 ,02 kW x 12
⇒ EL = 0 ,24 kWh
Karena ada 10 lampu maka
⇒ EL = 2 ,4 kWh
Energi pada televisi:
⇒ Et = P.t
⇒ Et = 60 Watt x 10
⇒ Et = 0 ,06 kW x 10
⇒ Et = 0 ,6 kWh
Energi pada setrika:
⇒ ES = P.t
⇒ ES = 300 Watt x 2
⇒ ES = 0 ,3 kW x 2
⇒ ES = 0 ,6 kWh
Total energi listrik yang dipakai per hari
⇒ E = 2 ,4 + 0 ,6 + 0 ,6
⇒ E = 3 ,6 kWh
Total energi listrik yang dipakai per bulan
⇒ E = 3 ,6 kWh x 30
⇒ E = 108 kWh
Biaya yang mesti dibayar:
⇒ Tagihan = 108 x Rp 400 ,-
⇒ Tagihan = Rp 43.200 ,-
Jadi , ongkos yang mesti dikeluarkan untuk 1 bulan pemakaian yakni Rp 43.200 ,-
Salah seorang pakar dan konsultan pendidikan yang kini mengabdikan hidup menjadi guru di pedalaman nun jauh di pelosok Indonesia.
