PERTEMUAN KE 5 1. Fluks listrik melalui sebuah

PERTEMUAN KE 5
1. Fluks listrik melalui sebuah bola Sebuah muatan titik positif q = 5,0 μC dikelilingi
oleh sebuah bola dengan jari-jari 0,50 m yang berpusat pada muatan itu. Berapa
fluks listrik yang melalui bola yang ditimbulkan muatan itu?
Diketahui :
r = 0,50 m;
q = 5,0 μC
Ditanya:
E = ?
Jawab
E=
: Besar E pada setiap titik adalah
𝑞
4𝜋Є0r2
= 9,0 x 109 Nm2/C2
5 𝑥 10−6
(0,50)2
= 1,80 x 105N/C
E = E A
= (1,80 x 105N/C )( 4π )(0,50 m)2
= 5,652 x 105Nm2/C
2. Bola konduktor dengan jari-jari 15 cm bermuatan listrik 300 μC. Titik A, B, dan C
terletak segaris terhadap pusat bola dengan jarak masing-masing 10 cm, 8 cm, dan 6
cm terhadap pusat bola. Hitunglah kuat medan listrik di titik A!
Penyelesaian:
Diketahui:
R = 15 cm = 0,15 m
rB = 8 cm = 0,08 m
q = 300 μC = 3 × 10-4 C
rC = 6 cm = 0,06 m
rA = 10 cm = 0,1 m
Ditanya:
EA = … ?
Pembahasan :
𝑞
EA = k𝑟𝑎2 = 9 x 109
3 𝑥 10−4
(0,1)2
= 2,7 x 108 N/C
3.
Jika terdapat persegi dengan panjang sisi 10 cm, lalu bila sebuah medan listrik
homogen sebesar 200 N/C ditembakkan ke arahnya dengan arah yang tegak lurus bidang
persegi tersebut, berapa jumlah garis medan listrik yang menembus bidang persegi
tersebut (fluks listrik)?
Jawab :
Diketahui :
s = 10 cm
E = 200 N/C
Ditanya : Φ ......???
Jawab :
Luas Persegi = 10 x 10 = 100 cm2 = 1 x 10-2 m2
Jumlah Garis yang menembus bidang adalah
Φ = E. A
Φ = 200. 1 x 10-2 m
Φ = 2 weber
PERTEMUAN KE 6
1.
Jika medan listrik antara dua plat paralel sebesar 2400 N/C dan jarak antar kedua plat 0,5
cm, maka beda potensialnya adalah...
Diketahui : E = 2400 N/C
d = 0,5 cm = 0,005 m
Ditanya : V ......????
Jawab :
V=E.d
V = 2.400 N/C . 0,005 m = 12 V
2.
Hitung potensial listrik di titik B yang ditimbulkan oleh ketiga muatan sumber yang ada
di dekat titik ini, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.1.21.
Gambar 4.1.21.
Diketahui :
q1 = 5 × 10-8 C,
q2 = -4× 10-8 C,
q3 = 8× 10-8 C
r1 = 10 cm =10-1 m,
r2 = 20 cm = 2×10-1 m,
r3 = 10 cm =10-1 m
Ditanya : V.... ????
= -63×102 volt =-6300 V.
V=
3.
Untuk memindahkan muatan sebesar 20 C dari A ke B diperlukan usaha sebesar 100
Joule hitunglah potensial AB tersebut!
Diketahui:
Q = 20 C
W = 100 Joule
Ditanya: V = …?
Jawab:
V = W/Q
= 100 Joule/20C
= 5 J/C
=5 volt
PERTEMUAN KE 7
1. Kapasitor bola berongga memiliki jari-jari sebesar 1,8 cm. Jika 1/4πεo = 9 x 109
dalam satuan internasional, tentukan kapasitas kapasitor!
Diketahui : r = 1,8 cm = 1,8 x 10-2 m
¼ πεo = 9 x 109
Ditanya : C.....???
Jawab:
2. Titik A dan titik B mempunyai beda potensial listrik sebesar 15 volt. Tentukan energi
yang diperlukan untuk membawa muatan listrik 6 μC dari satu titik A ke titik B!
Diketahui :
V = 15 volt
Q = 6 μC
Ditanya :
W.....????
Jawab :
W = Q × ΔV
W =6μC × 15 volt = 90 μJ
3. Dua buah muatan masing-masing q1 = 6 μC dan q2 = 12 μC terpisah sejauh 30 cm.
Tentukan besar gaya yang terjadi antara dua buah muatan tersebut, gunakan tetapan k
= 9 x 109 dalam satuan standar!
Diketahui:
q1 = 6μC = 6 x 10−6 C
q2 = 12μC = 12 x 10−6 C
r = 30 cm = 0,3 m = 3 x 10−1 meter
Ditanya :
F = ....?
Jawab :
PERTEMUAN KE 10
1. Pengantar dalam teknik elektronika adalah zat yang dapat menghantarkan arus
listrik baik berupa zat padat,Cair atau gas di sebut ....... ( B)
A.konduktif
B.konduktor
C.isolator D.insulator
2. konduktor yang baik adalah ..... (B)
A.memiliki tahan yang sangat besar
B.memiliki tahan yang sangat kecil
C.tahanannya tidak tentu
D.memiliki frekuensi yang sangat besar
3. Apakah yang di maksud dengan isolator ...... (A)
A.bahan yang tidak bisa berpindahan listrik
B.memiliki muatan listrik
C.dapat berpindahan muatan listrik
D.tidak ada jawaban yang benar
PERTEMUAN KE 11
1.
Suatu mainan anak bertuliskan tegangan 6 volt, dan hambatannya 40 ohm. Berapakah
kuat arus yang ada di dalam mainan anak tersebut?
Diketahui; V = 6 ; R = 40 ohm.
Ditanya; I ....?
I=V/R
I = 6 V / 40 Ω
I = 0,15 A
2.
Pada sebuah rangkaian mengalis arus listrik sebesar 1500 miliAmpere dan hambatan
listriknya 40 ohm. Tentukan besar tegangan yang dipasang pada rangkaian tersebut ?
Diketahui :
I = 1500 miliAmpere = 1,5 A
R = 40 ohm
Ditanyakan :
V=?
Jawab :
V=IxR
= 1,5 A x 40 ohm
= 60 Volt
3.
Antara titik-titik a dan b pada suatu rangkian terdapat resistor/hambatan listrik 2 ohm.
Arus yang mengalir dari a ke b adalah 2 Ampere. Jika, potensial di titik a = 5 Volt.
Berapakah potensial di titik b ?
Diketahui :
R = 2 Ohm
Va = 5 Volt
I = 2 Ampere
Ditanyakan :
Vb = ?
Jawab :
Va - Vb = I x R
5 V - Vb = 2 x 2
Vb = 5 V - 4 V
Vb = 1 volt
Jadi, potensial di titik b adalah = 1 Volt = 1 V
PERTEMUAN 12
1.
tiga buah resistor akan dirangkai secara paralel, nilai masing-masing resistor tersebut adalah
R1 = 10Ω, R2 = 47Ω, R3 = 100Ω, berapakah nilai hambatan pengganti pada rangkaian
paralel tersebut?
Diketahui : R1 = 10Ω
R2 = 47Ω
R3 = 100Ω
Ditanya : Rp = ?
Jawab
:
3. Jika tiga buah resistor dengan besar hambatan masing-masing 10 Ω, 8 Ω, dan 4
Ω disusun secara seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan, maka
tentukanlah besar hambatan total yang dihasilkan ketiga resistor tersebut.
Dik :
R1 = 10 Ω;
R2 = 8 Ω;
R3 = 4Ω.
Dit : Rs ......?????
Jawab:
Rs = R1 + R2 + R3
Rs = 10 + 8 + 4
Rs = 22 Ω
Jadi, besar hambatan total atau hambatan pengganti adalah 22 Ω.
4. Dua buah resistor masing-masing 2 Ω dan 10 Ω dihubungkan secara seri
kemudian dirangkaikan secara paralel dengan dua buah resistor lainnya yang
disusun seri. Kedua resistor tersebut masing-masing 4 Ω dan 8 Ω. Tentukanlah
hambatan total atau hambatan pengganti pada rangkaian tersebut.
Dik :
R1 = 2 Ω;
R2 = 10 Ω;
R3 = 4Ω;
R4 = 8Ω.
Dit : Rp ......????
Jawab:
Rs1 = R1 + R2
Rs1 = 2 + 10
Rs1 = 12 Ω
Rs2 = R3 + R4
Rs2 = 4 + 8
Rs2 = 12 Ω
1/Rp = 1/Rs1 + 1/Rs2
1/Rp = 1/12+ 1/12
1/Rp = 2/12
Rp = 12/2
Rp = 6 Ω
Jadi,
besar
hambatan
pengganti
pada
susunan
itu
adalah
6
Ω
PERTEMUAN KE 13
1. Pada rangkaian listrik berikut ini, tentukanlah daya yang melalui hambatan R3.
Diketahui ε1 = 8V, ε2 = 8 V, ε3 = 2V. Harga masing-masing hambatan adalah R1
= 5 Ω , R2 = 1 Ω, R3 = 2 Ω, R4 = 1 Ω, dan R5 = 5 Ω.
Diketahui :
ε1 = 8V,
R1 = 5 Ω,
R4 = 1 Ω,
ε2 = 8 V,
R2 = 1 Ω
R5 = 5 Ω
ε3 = 2V
R3 = 2 Ω,
Ditanya :
P pada R3 ......?????
Jawab :
Dari gambar jelas terlihat bagaimana hubungan antara arus pada titik percabangan
yaitu :
I3 = I1 + I2
Selanjutnya tinjaulah masing-masing loop. Tinjau Loop I
∑ ε + ∑ I.R = 0
ε1 + ε3 + (R1 + R2) I1 + R3.I3 = 0
-8 + 2 + 6 I1 + 2 I3 = 0
-6 + 6 I1 + 2 (I1 + I2) = 0
-6 + 6 I1 + 2 I1 + 2 I2 = 0
-6 + 8 I1 + 2 R2 = 0
8 I1 + 2 I2 = 6
4 I1 + I2 = 3
I2 = 3 - 4 I1
Tinjau Loop II
∑ ε + ∑ I.R = 0
ε2 + ε3 + (R4 + R5) I2 + R3.I3 = 0
-8 + 2 + 6 I2 + 2 I3 = 0
-6 + 6 I2 + 2 (I1 + I2) = 0
-6 + 6 I2 + 2 I1 + 2 I2 = 0
-6 + 8 I2 + 2 I1 = 0
8 I2 + 2 I1 = 6
4 I2 + I1 = 3
I1 + 4 I2 = 3
Dari dua persamaan yang telah kita peroleh, tentukan nilai I1 dan I2 dengan metode
eliminasi
ataupun
substitusi.
I1 + 4 I2 = 3
I1 + 4 (3 - 4 I1)= 3
I1 + 12 - 16 I1 = 3
-15 I1 = 3 - 12
-15 I1 = -9
I1 = 9⁄15
I1 = 3⁄5 A.
Dengan begitu diperoleh arus kedua :
I2 = 3 - 4 I1
I2 = 3 - 4 (3⁄5)
I2 = 3 - 12⁄5
I2 = 15⁄5 - 12⁄5
Dengan
substitusi
diperoleh
:
I2 = 3⁄5 A.
Berdasarkan hukum Kirchoff I, maka nilai I3 diperoleh :
I3 = I1 + I2
I3 = 3⁄5 + 3⁄5
I3 = 6⁄5 A
Dengan begitu, daya yang melalui hambatan R3 adalah :
P = I32 R3
P = (6⁄5)2 (2)
P = 36⁄25 (2)
P = 2,88 Watt.
2. Suatu rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar 8, dengan hukum II Kirchhoff,
hitunglah arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut!
Gambar 8. Suatu loop tertutup untuk menerapkan hukum II Kirchhoff
Diketahui :
ε1 = 6V,
R1 = 2 Ω,
ε2 = 12 V,
R2 = 6 Ω
R3 = 4 Ω,
Ditanya : I.......????
Jawab :
∑ ε + ∑ I.R = 0
– ε2 + I R1 + I R2 + ε1 + I R3 = 0
– ε1 – ε2 + I(R1 + R2 + R3) = 0
I = (-ε1 + ε2) / (R1+R2+R3) = (-6 + 12 ) / (2 + 6 + 4) = 0,5 A
3. Suatu rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar 7, dengan hukum Kirchhoff II
hitunglah arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut.
Diketahui :
ε1 = 6V,
R1 = 2 Ω,
ε2 = 12 V,
R2 = 6 Ω
R3 = 4 Ω,
Ditanya : I.......????
Jawab :
∑ ε + ∑ I.R = 0
– ε2 + I R1 + I R2 – ε1 + I R2 = 0
– ε1 – ε2 + I(R1 + R2 + R3 ) = 0
I = (ε1 + ε2) / (R1+R2+R3) = (12 + 6) / (2 + 6 + 4) = 1,5A
Jadi, arus yang mengalir adalah 1,5 A dengan arah dari a – b – d – c – a.
Pertemun 14
1.
W
Panjang kawat AC 100 cm dengan R = 120 Ω. Jarum galvanometer menunjukkan
angka nol pada saat kontak dengan D yang panjangnya 60 cm dari A. Tentukan
besar Rx?
Diketahui :
R = 120 Ω
I1 = 60 cm
I2 = 100 cm – 60 cm = 40 cm
Ditanya : Rx ....????
Jawab :
Rxl1 = Rl2
Rx = Rl2 / l1
Rx = 120 Ω . 40 cm / 60 cm
Rx = 80 Ω
2.
Suatu transformasi seperti gambar, tentukan besar hambatan di C (Rc). Jika diketahui
R1 = 2 Ω, R2 = 3 Ω, R3 = 5 Ω.!
Diketahui :
R1 = 2 Ω
R2 = 3 Ω
R3 = 5 Ω
Ditanya: Rc ????
Jawab :
Rc =
=
=
(𝑅1 .𝑅2)+ ( 𝑅1 .𝑅3)+ ( 𝑅2 .𝑅3)
𝑅3
(2 .3)+ ( 2 .5)+ ( 3 .5)
5
6+ 10+ 15
5
= 6,2 Ω
3.
Diketahui R1 = 1 Ω, R2 = 4 Ω, R3= 5 Ω. Tentukan Ra, Rb, Rc...???
Jawab :
Diketehui :
R1 = 1 Ω,
R2 = 4 Ω,
R3= 5 Ω
Ditanya : Ra, Rb, Rc ....????
Jawab :
𝑅1 𝑥 𝑅3
Ra = 𝑅1+𝑅2+𝑅3
1𝑥5
= 1+4+5
5
= 10 = 0,5 Ω
𝑅2 𝑥 𝑅3
Rb = 𝑅1+𝑅2+𝑅3
4𝑥5
= 1+4+5
20
= 10 = 2 Ω
𝑅1 𝑥 𝑅2
Rc = 𝑅1+𝑅2+𝑅3
1𝑥 4
= 1+4+5
4
= 10 = 0,4 Ω
PERTEMUAN 15
1. Kuat arus listrik 250 mA mengalir melalui suatu kawat penghantar, berapakah
besar muatan listrik yang mengalir melalui penghantar tersebut selama 30
menit ?
Diketahui :
I = 250 mA = 0,25 A
t = 30 menit = 1800 s
Ditanya: q ......????
Jawab :
q=It
= 0,25 x 1800
= 450 C
2. Sebuah lampu memiliki spesifikasi 15 watt, 150 Volt. Lampu dipasang pada
tegangan 150 volt. Tentukan energi yang digunakan lampu selama pemakaian
12 jam
Diketahui :
P = 15 watt
V = 150 voltt
t = 12 jam = 12 x 3600 sekon = 43200 s
Ditanya : W....????
Jawab :
W=Pt
W = 15 watt x 432000 s = 6480000 joule
3. Budi memiliki sebuah lampu dengan spesifikasi 25watt, 110 volt. Ia ingin
memasang lampu tersebut pada tegangan 210 volt. Agar lampu menyala normal
sesuai spesifikasi yang tertera pada lampu, tentukan besar arus listrik yang
harus ditambahkan pada rangkaian!
Diketahui :
P = 25 watt
V = 110 volt
Ditanya : I....???
Jawab :
P = V. I
I = P/V
= 25 / 110
= 0,23 A