Materi Fisika

Kamis, 19 April 2018

Soal dan Jawaban Listrik Arus Bolak Balik

Listrik Arus Bolak – Balik

1. Jarum suatu voltmeter yang digunakan untuk mengukur sebuah tegangan bolak-balik menunjukkan angka 110 volt. Ini berarti bahwa tegangan tersebut ….
A. tetap
B. berubah antara 0 dan 110 volt
C. berubah antara 0 dan 110√2volt
D. berubah antara -110 volt dan 110 volt
E. berubah antara -110√2 volt dan 110√2 volt
Jawaban : E
Voltmeter menunjukkan harga efektif, maka harga maksimumnya adalah 110√2 volt.
Arus bolak-balik berubah antara —110 √2 volt sampai 110 √2 volt.

2. Gambar berikut menunjukkan suatu sumber tegangan bolak-balik yang dihubungkan dengan osiloskop. Dengan mengatur tombol skala vertikal pada angka 2 volt/cm dan tombol sweep time 5 ms/cm, maka diperoleh pola gambar seperti di bawah. Dari pola tersebut diinterpretasikan ….

A. V_ef = 1 V, f = 20 Hz
B. V_ef = √2 V, f = 40 Hz
C. V_ef = 2√2 V, f = 50 Hz
D. V_ef = 2 V, f = 50 Hz
E. V_ef = 4√2 V, f = 50 Hz
Jawaban : E
Skala vertikal adalah tegangan, maka harga tegangan maksimum V_m = 2×2 volt = 4 volt.
Harga efektif adalah V_ef = 4√2 volt.
Skala horizontal adalah periode, maka T = 4 x 5 ms = 20 x 10^-3 detik.
Harga frekuensi f = l/T = 100/2 = 50 Hz.

3. Sebuah elemen 12 volt dan sebuah generator AC dengan tegangan efektif 12 volt disusun seri seperti gambar. Tegangan V yang dihasilkan adalah … ….

A. 0 V
B. 24 V
C. 12 (1 + √2 sin ωt) V
D. 12 (1 + sin ωt) V
E. 12 (1 – sin ωt) V
Jawaban : C
V = V_DC + V_AC
V = 12 + Veff √2 sin ωt = 12 + 12 √2 sin ωt
V= 12 (1 + √2 sin ωt) V

4. Perhatikan diagram rangkaian RLC berikut ini! pada soal ini kamu hanya diminta untuk menentukan nilai kuat arus maksimum yang mengalir pada rangkaian berikut.
Tentukan nilai I max…
Rangkaian-R-L-C-1 (1)

A. 1 A
B. 2 A
C. 3 A
D. 4 A
E. 5 A
Jawaban : B
Diagram rangkaian RLC berikut ini,kamu hanya diminta untuk menentukan nilai kuat arus maksimum yang mengalir pada rangkaian berikut.
Rangkaian-R-L-C-1 (1)

${ I_{max} = \frac{V_{max}}{Z} } \\ \\ { X_{L} = \omega{}.\textit{L} = 200 . 0,075 = 15 \Omega{} } \\ \\ { X_{C} = \frac{1}{200.500.{10}^{-6}} = 10 \Omega{} } \\ \\ { \textit{Z} =\sqrt{R^2+{{(X}_L}^2+{X_C}^2)} = 13 \Omega{} } \\ \\ { I_{max} = \frac{26}{13} = 2 A }$

5. Perhatikan gambar rangkaian listrik di bawah ini! Jika kuat arus yang melalui rangkaian listrik dengan I = 2,2 A, maka kapasitas kapasitor C besarnya adalah… ….
AC05

A. $\frac{60}{\pi{}}\mu{}F$
B. $\frac{80}{\pi{}}\mu{}F$
C. $\frac{100}{\pi{}}\mu{}F$
D. $\frac{500}{3\pi{}}\mu{}F$
E. $\frac{500}{\pi{}}\mu{}F$
Jawaban : D
Perhatikan gambar rangkaian listrik di bawah ini! Jika kuat arus yang melalui rangkaian listrik dengan I = 2,2 A, maka untuk menentukan kapasitas kapasitor C yaitu…
AC05

${\raggedright Z = \frac{V}{I} = \frac{220}{2,2} = 100\Omega{} }$
${\raggedright Z = \sqrt{R^2+{Xc}^2} }$
${\raggedright \rightarrow{} 100 =\sqrt{{80}^2+{Xc}^2} \rightarrow{} Xc = 60\Omega{} }$
Jadi, besarnya kapasitas kapasitor:
${\raggedright }$
${\raggedright Xc = \frac{1}{\omega{}.C} }$
${\raggedright C = \frac{1}{2\pi{}f.Xc} = \frac{1}{2\pi{}.50.60} = \frac{1}{6000\pi{}} }$
${\raggedright C = \frac{{10}^6}{{6\ .10}^3\pi{}} = \frac{500}{3\pi{}}\mu{}F }$

6. Tegangan maksimum pada generator listrik bolak-balik (AC) bergantung pada :

(1) kecepatan sudut putaran rotornya

(2) besar induksi magnetik yang digunakan

(3) jumlah lilitan rotornya

(4) luas bidang lilitan rotornya

Pernyataan yang benar adalah ....

A. (1), (2), dan (3)

B. (1) dan (3)

C. (2) dan (4)

D. (1), (2), (3), dan (4)

E. (4)

Jawaban : D

7. Alat yang dapat digunakan untuk mengukur tegangan, arus dan hambatan untuk DC maupun AC adalah ….

A. Osiloskop

B. Termometer

C. Voltmeter

D. Multimeter

E. Amperemeter

Jawaban : D

8. Perhatikan rangkaian R-L-C seri berikut ini!

Tegangan yang muncul pada ujung-ujung dari induktor adalah ....

A.   400 V
B.   350 V
C.   300 V
D.   200 V
E.   100 V
Jawaban : C

VL = I . XL
= 2 × 150
= 300
Jadi, beda potensial antara ujung-ujung induktor adalah 300 V (C).

Essay

9. Apa yang dimaksud dengan Impedansi?

Jawab : Impedansi yaitu hambatan atau reaksi pada rangkaian arus bolak-balik. Hambatan pada resistor dinamakan reaktansi resistantif ( XR ), pada kapasitor dinamakan reaktansi kapastiif ( XC ), dan pada inductor dinamakan reaktansi induktif ( XL ).

10. Apa pengertian Sudut Fase dan Beda Fase dalam Arus Bolak Balik?

Jawab : Di mana ωt atau (ωt + 90o) disebut Sudut Fase yang sering ditulis dengan lambang θ. Sedangkan besarnya selisih sudut fse antara kedua gelombang tersebut disebut Beda Fase.

Soal dan Jawaban Termodinamika

Termodinamika

Pilihan Ganda

1. Mesin Carnot bekerja pada suhu tinggi 600 K, untuk menghasilkan kerja mekanik. Jika mesin menyerap kalor 600 J dengan suhu rendah 400 K, maka usaha yang dihasilkan adalah....

A. 120 J

B. 124 J

C. 135 J

D. 148 J

E. 200 J

Jawaban : E

η = ( 1 − Tr / Tt ) x 100 %

Hilangkan saja 100% untuk memudahkan perhitungan :

η = ( 1 − 400/600) = 1/3

η = ( W / Q1 )

1/3 = W/600

W = 200 J

2. 1,5 m3 gas helium yang bersuhu 27oC dipanaskan secara isobarik sampai 87oC. Jika tekanan gas helium 2 x 105 N/m2 , gas helium melakukan usaha luar sebesar....

A. 60 kJ

B. 120 kJ

C. 280 kJ

D. 480 kJ

E. 660 kJ

Jawaban : A

Data :

V1 = 1,5 m3

T1 = 27oC = 300 K

T2 = 87oC = 360 K

P = 2 x 105 N/m2

W = PΔV

Mencari V2 :

V2/T2 = V1/T1

V2 = ( V1/T1 ) x T2 = ( 1,5/300 ) x 360 = 1,8 m3

W = PΔV = 2 x 105(1,8 − 1,5) = 0,6 x 105 = 60 x 103 = 60 kJ

3. Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang dihasilkan pada proses siklus ini adalah….kilojoule.

A. 200

B. 400

C. 600

D. 800

E. 1000

Jawaban : B

W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda

W = ab x bc

W = 2 x (2 x 105) = 400 kilojoule

4. Diagram P−V dari gas helium yang mengalami proses termodinamika ditunjukkan seperti gambar berikut!

Usaha yang dilakukan gas helium pada proses ABC sebesar....
A. 660 kJ
B. 400 kJ
C. 280 kJ
D. 120 kJ
E. 60 kJ
Jawaban : B
W_AC = W_AB + W_BC
W_AC = 0 + (2 x 10⁵)(3,5 − 1,5) = 4 x 10⁵ = 400 kJ

Suatu gas ideal mengalami proses siklus seperti pada gambar P − V di atas. Kerja yang dihasilkan pada proses siklus ini adalah....kilojoule.
A. 200
B. 400
C. 600
D. 800
E. 1000
Jawaban : B
W = Usaha (kerja) = Luas kurva siklus = Luas bidang abcda
W = ab x bc
W = 2 x (2 x 10⁵) = 400 kilojoule

6. Pada percobaan Joule, beban bermassa 5 kg mengalami perpindahan kedudukan sebesar 2 m. Jika massa air sebesar 0,2 kg, perubahan suhu air akibat kalor hasil gesekan sudu-sudu dan air adalah...
a. 1°C
b. 10°C
c. 100°C
d. 0,1°C
e. 0,12°C

Jawaban: E
Diketahui:
Massa beban (M) = 5 kg
Perubahan kedudukan benda, s atau Δh = 2 m
Massa air, (m) = 0,2 kg
Kalor jenis air, (c) = 4.200 J/kg.K
Percepatan gravitasi, g = 10 m/s²

Ditanya:
Perubahan suhu air (ΔT)?

Jawab:
Perubahan energi potensial gravitasi tepat sama dengan energi kalor pada air.
ΔEP = Q
M.g.Δh = m.c.ΔT
Ingat, M adalah massa beban yang digantung, sedangkan m adalah massa air dengan kincir di dalamnya.
(5).(10).(2) = (0,2)(4.200)(ΔT)
100 = 840.(ΔT)
ΔT = 100/840
ΔT = 0,12°C

7. Suatu gas dimampatkan secara isobarik pada tekanan 2 MPa dari 0,5 m³ menjadi 0,4 m³. Usaha yang dilakukan pada gas adalah...
a. 10 kJ
b. 20 kJ
c. 100 kJ
d. 200 kJ
e. 400 kJ
Jawaban : D
Diketahui:
P = 2Mpa = 2.000.000 Pa
ΔV = 0,4 m³ - 0,5 m³ = -0,1 m³

Ditanya: Usaha yang dilakukan (W) jika gas dimampatkan secara isobarik?

Jawab:
Jika gas dimampatkan secara isobarik, maka:
W = P . ΔV
W = 2000000. (-0,1)
W = -200.000 J
W = -200 kJ

8. Gas mengalami ekspansi secara isotermal dari volume awal 3 liter pada tekanan 20 atm (1 atm = 1,01 x 10⁵ Pa) menjadi volume akhir 24 liter. Usaha yang dilakukan oleh gas tersebut adalah... (Diketahui: nRT₁ = P₁V₁ dan ln 2 = 0,693)
a. 1,25 x 10³ J
b. 2,50 x 10³ J
c. 12,5 x 10³ J
d. 2,5 x 10⁴ J
e. 1,25 x 10⁵ J
Jawaban: C
Diketahui:
Isotermal = suhu tetap
V1 = 3 L = 0,003 m³
V2 = 24 L = 0,024 m³
P = 20 atm = 20,2 x 10⁵ Pa
ln 2 = 0,693
nRT₁ = P₁V₁
Ditanya: W (usaha)?

Jawab:
W = n.R.T1. ln (V2/V1)
W = P1.V1. ln (V2/V1)
W = 20,2 x 10⁵. 0,003 . In (0,024/0,003)
W = 6060 . ln 8
W = 6060 . ln 2³ ----- ln a^r = r ln a
W = 6060. 3 ln 2
W = 6060 . 3(0,693)
W = 6060. 2,079
W = 12.598,74 J
W = 12,5 x 10³ J

Essay

9. Apa yang dimaksud dengan Termodinamika?

Jawab : Termodinamika merupakan ilmu yang menggambarkan usaha untuk mengubah kalor (perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi serta sifat-sifat pendukungnya.

10. Bagaimana Bunyi Hukum I Termodinamika?

Jawab : "Untuk setiap proses apabila kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha W, maka akan terjadi perubahan energi dalam ΔU = Q – W"

Soal dan Jawaban Listrik Dinamis

Listrik Dinamis

Pilihan Ganda

1. Pernyataan berikut yang tidak tepat adalah ....

a. kuat arus listrik berbanding terbalik dengan waktu

b. muatan listrik berbanding terbalik dengan waktu

c. kuat arus listrik berbanding lurus dengan muatan

d. muatan listrik berbanding lurus dengan kuat arus dan waktu

Jawaban : D

2. Muatan listrik 4.500 C mengalir melalui penghantar selama 15 menit. Kuat arus listrik yang melalui penghantar adalah ....

a. 0,3 A

b. 2 A

c. 3 A

d. 5 A

Jawaban : C

3. Arus listrik 500 mA mengalir selama 5 menit, maka muatan listrik yang mengalir adalah ....

a. 500 C

b. 100 C

c. 150 C

d. 2.500 C

Jawaban : C

4. Pada sebuah penghantar mengalir arus listrik 250 mA. Jika muatan yang mengalir 5.000 C membutuh kan waktu selama ....

a. 20 s

b. 4.750 s

c. 5.250 s

d. 20.000 s

Jawaban : D

5. Resistansi kawat jaringan listrik akan meningkat pada siang hari yang terik sebab:

(1) Kawat menjadi lebih panjang

(2) Arus listrik menurun pada siang hari

(3) Hambat jenis kawat meningkat

(4) Luas tampang lintang kawat membesar

Pernyataan yang benar adalah ....

a. (1), (2) dan (3)

b. (1) dan (3)

c. (2) dan (4)

d. (4)

Jawaban : B

6. Arus listrik dari PLN yang sampai ke rumah-rumah mempunyai tegangan 220 V. Tegangan tersebut adalah … .

a. tegangan efektif

b. tegangan rata-rata

c. tegangan minimum

d. tegangan maksimum

Jawaban : A (Tegangan efektif adalah tegangan mantab yang terukur dalam voltmeter)

7. Sebuah bola lampu listrik bertuliskan 220 V/50 Ω. Pernyataan berikut yang benar adalah … .

a. dayanya selalu 50 watt

b. tahanannya sebesar 484 Ω

c. untuk menyalakannya diperlukan aliran arus sebesar 5 A

D. Untuk menyalakan di perlukan tegangan minimal 220V

Jawaban : D

8. Perhatikan hal-hal berikut.

(i) untuk mengukur arus

(ii) untuk mengukur tegangan

(iii) dipasang seri pada rangkaian

(iv) dipasang paralel pada rangkaian

Yang sesuai untuk penggunaan voltmeter adalah . . . .

a. (i) dan (ii)

b. (i) dan (iii)

c. (ii) dan (iv)

d. (i), (ii), dan (iii)

Jawaban : C

Essay

9. Pada suatu penghantar mengalir muatan listrik sebanyak 60 coulumb selama 0,5 menit. Hitung besar arus listrik yang mengalir pada penghantar tersebut!!

Jawab : D1 : Q = 60 C

T = 0,5 menit = 30 sekon

D2 : I =........?

D3 : I = Q/T

= 60/30

= 2 Ampere

Jadi besar kuat arus listrik yang mengalir pada penghantar 2 Ampere.

10. Beda potensial antara ujung penghantar adalah 12 Volt, Hitunglah besarnya energi listrik jika jumlah muatan yang mengalir sebesar 4 Coulumb.!!

Jawab : D1 : V = 12 Volt

Q = 4 Coulumb

D2 : W =........?

D3 : W = V. Q

= 12.4

= 48 Joule

Soal dan Jawaban Listrik Statis

Listrik Statis

Pilihan Ganda

1. Benda yang kelebihan elektron akan bermuatan ....

a. negatif

b. positif

c. netral

d. positron

Jawaban = A

2. Inti atom terdiri atas ....

a. proton dan elektron

b. proton dan neutron

c. neutron dan elektron

d. proton, neutron, dan elektron

Jawaban =D

3. Muatan yang beredar mengelilingi inti atom di sebut ....

a. elektron

b. proton

c. neutron

d. positron

Jawaban = A

4. Benda X bermuatan positif dan benda Y bermuatan negatif. Jika kedua benda saling berdekatan maka ....

a. benda X dan Y akan tarik-menarik

b. benda X dan Y akan tolak-menolak

c. benda X menolak benda Y

d. benda X dan Y tidak terjadi interaksi

Jawaban = A

5. Benda di katakan bermuatan positif jika ....

a. dapat menarik benda lain

b. kekurangan proton

c. kelebihan elektron

d. kekurangan elektron

Jawaban = D

6. Kaca yang semula netral setelah di gosok dengan kain sutra akan ....

a. kekurangan elektron

b. kelebihan elektron

c. mempunyai jumlah elektron dan proton sama

d. kekurangan neutron

Jawaban = B

7. Benda di katakan netral jika ....

a. jumlah proton lebih banyak dari pada elektron

b. jumlah elektron lebih banyak dari pada proton

c. jumlah proton sama dengan jumlah elektron

d. jumlah neutron sama dengan jumlah proton

Jawaban = C

8. Berikut ini yang bukan gejala listrik statis adalah ....

a. balon menempel di dinding setelah di gosok kan ke rambut

b. bulu badan tertarik oleh pakaian yang baru saja di periksa

c. kedua telapak tangan terasa panas setelah saling di gosok kan

d. ujung sisir mampu menarik serpihan kertas setelah di gunakan untuk bersisir

Jawaban = B

Essay

9. Apa yang di maksud dengan listrik Statis?

Jawab : Listrik statis (dalam bahasa inggris disebutelectrostatic) adalah ilmu yang mempelajari pengumpulan muatan listrik dan sifat-sifatnya pada suatu benda.

10. Jelaskan Proses Terjadinya Listrik Statis!

Jawab : Peristiwa listrik statis dapat terjadi baik pada isolator maupun konduktor. Peristiwa listrik statis terjadi setelah adanya materi yang menjadi bermuatan karena proses gesekan (gosokan). Diistilahkan dengancharging by friction, atau menjadi bermuatan karena gesekan. Gesekan atau gosokan antara dua materi ini akan membuat electron dari atom materi yang satu berpindah ke atom materi yang lain, sehingga kedua materi menjadi bermuatan. Materi yang melepaskan elektronnya, menjadi bermuatan positif, sebaliknya bermuatan negatif. Jadi, perpindahan elektron pada peristiwa listrik statis terjadi karena proses gesekan atau gosokan.