Pembahasan Soal Sbmptn Fisika Persoalan Dan Rangkaian Listrik

Pem­ba­hasan soal SBMPTN bidang study fisi­ka wacana per­soalan dan rangka­ian listrik ini ter­ma­suk beber­a­pa subtopik dalam bela­han listrik dinamis yakni besar lengan berkuasa arus , atu­ran Ohm dan per­soalan , rangka­ian per­soalan , jem­bat­an Wheat­stone , tegan­gan jepit , atu­ran Kir­choff , ener­gi dan daya listrik. Dari beber­a­pa soal yang per­nah kelu­ar dalam soal SBMPTN bidang study fisi­ka , ver­si soal wacana per­soalan dan rangka­ian listrik yang ser­ing kelu­ar antara lain mengi­den­ti­fikasi fak­tor-fak­tor yang menghip­no­tis resis­tan­si kawat , menyelek­si besar per­soalan kawat peng­han­tar jika pan­jangnya diubah , mengi­den­ti­fikasi kore­lasi suhu den­gan per­soalan , menyelek­si ener­gi yang ter­sim­pan pada rangka­ian kap­a­sitor , menyelek­si besar tegan­gan pada rangka­ian RLC seri , menyelek­si besar besar lengan berkuasa arus menu­rut atu­ran Kir­choff , menyelek­si per­soalan peng­gan­ti pada rangka­ian per­soalan , menyelek­si besar per­soalan , induk­tan­si , dan kap­a­sitan­si menu­rut dia­gram fasor , dan menyelek­si per­bandin­gan per­soalan lam­pu jika daya disi­pasi sama.

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

Bacaan Lain­nya

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.

Jawa­ban : B

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

Jawa­ban : E

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
⇒ T = 266 ‚6o + To
⇒ T = 266 ‚6o +0
⇒ T = 266 ‚6o C

Jawa­ban : D

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

Jawa­ban : B

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

Jawa­ban : C

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

Jawa­ban : C

Baca juga : Pem­ba­hasan SBMPTN Fisi­ka Induk­si Elek­tro­mag­netik.

Soal 7
Per­hatikan gam­bar rangka­ian listrik di bawah ini!

Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Rangkaian Listrik

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 = 1 — 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.

Jawa­ban : D

Soal 8
Untuk men­ge­nali per­soalan peng­gan­ti rangka­ian ini. ohme­ter dihubungkan ke ujung rangka­ian A dan B.
Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Rangkaian Listrik
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.

Jawa­ban : A

Baca juga : Pem­ba­hasan SBMPTN Fisi­ka Ter­mod­i­nami­ka dan Kinetik Gas.

Soal 9
Gam­bar di bawah ini memamerkan dia­gram fasor sebuah rangka­ian arus bolak-balik.
Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Rangkaian Listrik
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

Jawa­ban : B

Soal 10
Tiga buah lmpu dirangkaikan den­gan sum­ber tegan­gan menyeru­pai pada gam­bar.
Pembahasan Soal SBMPTN Fisika Rangkaian Listrik
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

Jawa­ban : E
Share ke Face­book »Share ke Twit­ter »
Cafeberita.com yakni blog wacana materi bela­jar. Gunakan sug­uhan atau pen­car­i­an untuk mener­i­ma materi bergu­ru yang ingin dipela­jari.

Pos terkait