Soal 1
Resistansi kawat jaringan listrik akan meningkat pada siang hari yang terik , alasannya yakni …
(1) Kawat menjadi lebih panjang
(2) Arus listrik menurun pada siang hari
(3) Hambat jenis kawat meningkat
(4) Luas penampang kawat membesar
Pembahasan :
Besarnya persoalan penghantar sanggup dijumlah dengan rumus:
R = ρ | L |
A |
Dengan :
R = persoalan (Ω)
ρ = persoalan jenis (Ω m)
L = panjang kawat (m)
A = luas penampang kawat (m2)
Pada siang hari , suhu akan condong naik sehingga kawat akan memuai (bertambah panjang). Dari rumus di atas sanggup kita lihat bahwa besar persoalan berbanding lurus dengan panjang kawat. Kaprikornus , alasannya yakni panjang kawat bertambah panjang , maka hambatannya juga meningkat.
Hubungan persoalan jenis dengan suhu:
ρ = ρo {1 + α(T – To)}
ρ = ρo {1 + αΔT)
Jika suhu naik sebesar ΔT , maka persoalan jenis akan naik sebesar :
⇒ Δρ = ρ – ρo
⇒ Δρ = ρo {1 + αΔT) – ρo
⇒ Δρ = ρo + ρo.αΔT – ρo
⇒ Δρ = αΔT ρo
Jadi , pilihan yang benar yakni 1 dan 3.
Soal 2
Sepotong kawat yang mempunyai panjang 2 ,5 m dan jari-jari 0 ,65 mm mempunyai persoalan 2Ω. Jika panjang dan jari-jarinya diubah menjadi dua kali semula , maka hambatannya menjadi …
A. 16 Ω
B. 8 Ω
C. 4 Ω
D. 2 Ω
E. 1 Ω
Pembahasan :
Dik : R = 2 ohm , L = 2 ,5 m , r = 0 ,65 mm , ρ = ρ’ = ρ
Perbandingan hambatan:
⇒ | R | = | ρ. L/A |
R’ | ρ’. L’/A’ |
Karena persoalan jenisnya sama , maka:
⇒ | R | = | L.A’ |
R’ | L’.A |
⇒ | R | = | L (π.r’2) |
R’ | L’ (π.r2) |
⇒ | R | = | L r’2 |
R’ | L’ r2 |
Karena r’ = 2r , L’ = 2L , maka:
⇒ | R | = | L.(2r)2 |
R’ | 2L.r2 |
⇒ R/R’ = 2
⇒ R’ = ½ R
⇒ R’ = ½(2)
⇒ R’ = 1 Ω
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Medan Listrik dan Gaya Coulomb.
Soal 3
Jika tahanan kawat perak pada temperatur 0o C yakni 1 ,25 ohm dan koefisien temperatur kepada tahanan kawat yakni 0 ,00375/oC , maka temperatur yang mengakibatkan harga tahanan kawat menjadi dua kali lipat yakni …
A. 200o C
B. 225o C
C. 240o C
D. 266o C
E. 300o C
Pembahasan :
Dik : To = 0o C , Ro = 1 ,25 ohm , α = 0 ,00375/oC , Rt = 2Ro
Hubungan persoalan dan pergantian suhu
⇒ Rt = Ro (1 + α.ΔT)
⇒ 2 Ro = Ro (1 + α.ΔT)
⇒ 2 = 1 + α.ΔT
⇒ 1 = 0 ,00375.ΔT
⇒ ΔT = 1/0 ,00375
⇒ T – To = 266 ,6o C
⇒ T = 266 ,6o + To
⇒ T = 266 ,6o +0
⇒ T = 266 ,6o C
Soal 4
Dua buah kapsitor indentik yang mula-mula belum bermuatan akan dihubungkan dengan baterai 10 V. Jika cuma salah satunya saja yang dihubungkan dengan baterai 10 V tersebut , energi yang tersimpan dalam kapasitor E. Energi yang mau tersimpan jika kedua kapasitor dihubungkan seri dengan baterai yakni …
A. ¼E
B. ½E
C. E
D. 2E
E. 4E
Pembahasan :
Dik : C1 = C2 = C , E1 = E , V = 10V
Kapasitansi pengganti
⇒ Cs = | C1. C2 |
C1 + C2 |
⇒ Cs = | C2 |
2C |
⇒ Cs = ½C
Perbandingan energi:
⇒ | Es | = | ½Cs.V2 |
E1 | ½C.V2 |
⇒ | Es | = | ½C.V2 |
E | C.V2 |
⇒ Es/E = ½
⇒ Es = ½E
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Energi dan Daya Listrik.
Soal 5
Suatu rangkaian seri RLC dipasang pada tegangan listrik bolak-balik yang nilai efektifnya 100 V dan frekuensinya 60 Hz. Jika R = 10 ohm , L = 26 ,5 mH , dan C = 106 μF maka beda mempunyai potensi antara ujung-ujung L yakni …
A. 5 ,56 V
B. 100 V
C. 55 ,6 V
D. 556 V
E. 60 V
Pembahasan :
Dik : Veff = 100 V , f = 60 Hz , R = 10 ohm , L = 26 ,5 x 10-3 H , dan C = 106 x 10-6 F
Induktansi
⇒ XL = ω.L
⇒ XL = 2πf.L
⇒ XL = 2(3 ,14)(60). (26 ,5 x 10-3)
⇒ XL = 9 ,985
⇒ XL = 10 ohm
Kapasitansi
⇒ XC = 1/ω.C
⇒ XC = 1/2πf.C
⇒ XC = 1/{2(3 ,14)(60). (106 x 10-6)}
⇒ XC = 25 ,03
⇒ XC = 25 ohm
Hambatan total atau Impedansi:
⇒ Z2 = R2 + (XL – XC)2
⇒ Z2 = 102 + (10 – 25)2
⇒ Z2 = 100 + 225
⇒ Z2 = 325
⇒ Z = 18 ,02
⇒ Z = 18 ohm
Beda mempunyai potensi pada ujung-ujung L
⇒ VC = IL . XL
⇒ VC = V/Z . XL
⇒ VC = (100/18). (10)
⇒ VC = 55 ,6 Volt
Soal 6
Sebuah kawat dengan tahanan R direntangkan secara beraturan sehingga panjangnya menjadi dua kali semula , maka besar pergantian tahanannya yakni …
A. ¼R
B. ½R
C. R
D. 2R
E. 3R
Pembahasan :
Dik : L’ = 2L
Perbandingan hambatan:
⇒ | R | = | ρ. L/A |
R’ | ρ’. L’/A’ |
⇒ | R | = | L |
R’ | 2L |
⇒ R = ½R’
⇒ R’ = 2R
Perubahan hambatan:
⇒ R = R’ – R
⇒ R = 2R – R
⇒ R = R
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Induksi Elektromagnetik.
Soal 7
Perhatikan gambar rangkaian listrik di bawah ini!
Besar dan arah besar lengan berkuasa arus pada persoalan 5 Ω yakni …
A. 0 ,5 A dari Q ke P
B. 0 ,67 A dari P ke Q
C. 0 ,67 A dari Q ke P
D. 0 ,75 A dari P ke Q
E. 0 ,75 A dari Q ke P
Pembahasan :
Dik : ε1 = 10 V , ε2 = 5 V , ε3 = 15 V , R1 = 10 Ω , R2 = 5 Ω , R3 = 10 Ω
Untuk rangkaian yang berisikan tiga persoalan , dua loop , dan tiga sumber tegangan menyerupai pada soal , besar arus pada persoalan 5 ohm sanggup dijumlah dengan rumus khusus berikut:
⇒ I = | (ε1 – ε2)R3 + (ε3 – ε2)R1 |
R1.R2 + R1.R3 + R2.R3 |
⇒ I = | (10 – 5)10 + (15 – 5)10 |
10(5) + 10(10) + 5(10) |
⇒ I = 150/200
⇒ I = 0 ,75 A
Karena besar arus kesudahannya positif , maka arah arus dari P ke Q.
Soal 8
Untuk mengenali persoalan pengganti rangkaian ini. ohmeter dihubungkan ke ujung rangkaian A dan B.
Besar persoalan pengganti rangkaian ini yakni …
A. 8 ohm
B. 12 ohm
C. 15 ohm
D. 20 ohm
E. 40 ohm
Pembahasan :
Jika diukur hambatannya , induktor pada rangkaian di atas tidak mempunyai persoalan alasannya yakni persoalan yang timbul pada induktor yakni induksi sedangkan arus yamg digunakan yakni arus lemah.
Jadi , induktor pada rangkaian di atas sanggup diabaikan sehingga rangkaiannya hanyalah berupa rangkaian hambatan.
Hambatan 10 Ω diparalelkan dengan persoalan 10 Ω
⇒ 1/Rp = 1/10 + 1/10
⇒ 1/Rp = 2/10
⇒ Rp = 10/2
⇒ Rp = 5 ohm
Hambatan Rp diserikan dengan persoalan 5 Ω
⇒ Rs = Rp + 5
⇒ Rs = 5 + 5
⇒ Rs = 10 ohm
Hambatan Rs diparalelkan dengan persoalan 40 Ω
⇒ 1/Rt = 1/10 + 1/40
⇒ 1/Rt = 5/40
⇒ Rt = 40/5
⇒ Rt = 8 ohm
Jadi , persoalan pengganti rangkaian itu yakni 8 ohm.
Baca juga : Pembahasan SBMPTN Fisika Termodinamika dan Kinetik Gas.
Soal 9
Gambar di bawah ini memamerkan diagram fasor sebuah rangkaian arus bolak-balik.
Jika frekuensi arus bolak-balik tersebut 50 Hz , maka …
A. Hambatannya 120/π mΩ
B. Induktansinya 240/π mH
C. Kapasitansinya 120/π mF
D. Kapasitansinya 120 mF
E. Induktansinya 120 mH
Pembahasan :
Dik : I = 500 mA = 0 ,5 A , V = 12 volt , f = 50 Hz
Dari diagram fasor di atas sanggup kita lihat bahwa tegangan mendahului arus dengan beda fase 90o. Kaprikornus diagram fasor tersebut ialah diagram fasor untuk rangkaian induktor.
Pada rangakain induktor berlaku:
⇒ XL = V/I
⇒ XL =12/0 ,5
⇒ XL = 24 ohm
Besar induktansi:
⇒ XL = 24
⇒ ω.L = 24
⇒ 2π.f.L = 24
⇒ 2π (50) L = 24
⇒ L = 24/100π
⇒ L = 0 ,24/π H
⇒ L = 240/π mH
Soal 10
Tiga buah lmpu dirangkaikan dengan sumber tegangan menyerupai pada gambar.
Ternyata daya yang terdisipasi pada masing-masing lampu yakni sama besar. Perbandingan persoalan ketiga lampu , R1 : R2 : R3 yakni …
A. 1 : 1 : 4
B. 1 : 1 : 2
C. 1 : 1: 1
D. 1 : 1 : ½
E. 1 : 1 : ¼
Pembahasan :
Dik : P1 : P2 : P3
Daya pada persoalan pertama
⇒ P1 = I12.R1
⇒ P1 = (½I)2.R1
⇒ P1 = ¼I2.R1
Daya pada persoalan kedua
⇒ P2 = I22.R2
⇒ P2 = (½I)2.R2
⇒ P2 = ¼I2.R2
Daya pada persoalan ketiga
⇒ P3 = I32.R3
⇒ P3 = (I)2.R3
⇒ P3 = I2.R3
Karena dayanya sama , maka perbandingan hambatan:
⇒ R1 : R2 : R3 = P/¼I2 : P/¼I2 : P/I2
⇒ R1 : R2 : R3 = 4 : 4 : 1
⇒ R1 : R2 : R3 = 1 : 1 : ¼
Salah seorang pakar dan konsultan pendidikan yang kini mengabdikan hidup menjadi guru di pedalaman nun jauh di pelosok Indonesia.