Soal Jawab Pengayaan Fisika Kelas 12 Ipa
Cara Cepat Pintar Fisika - Mari kita berguru beberapa soal dari bahan kelas 12IPA perihal arus searah (rangkaian resistor), Gaya Coulomb, Medan Magnet dan GGL Induksi dan gaya Lorentz yang "sebenarnya tidak sulit" tetapi mungkin bagi sebagian orang sedikiiiiiiit menantang. Semoga klarifikasi ini memuaskan, walaupun kami tau teman-teman semua tidak akan pernah terpuaskan.
1. Sepuluh buah kendala identik masing-masing sebesar 10 Ω disusun menyerupai gambar berikut!
Tentukan kendala pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari gambar rangkaian tersebut.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
2. Dua kawat A dan B dialiri arus listrik I1 dan I2 masing-masing sebesar 2 A dan 3 A dengan arah keluar bidang baca. Tentukan besar dan arah besar lengan berkuasa medan magnet di titik C yang membentuk segitiga sama sisi dengan titik A dan B
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Menghitung B1
$\small \\B_{1}=\frac{\mu _{O}I_{1}}{2\pi a_{1}}\\B_{1}=\frac{4\pi .10^{-7}.2}{2\pi .2}\\B_{1}= 2.10^{-7}T$Menghitung B2$\small \\\\\\B_{2}=\frac{\mu _{O}I_{2}}{2\pi a_{2}}\\B_{1}=\frac{4\pi .10^{-7}.3}{2\pi .2}\\B_{1}= 3.10^{-7}T$
Karena di soal diminta arah Medan Magnet, maka kita hitung dengan menguraikan medan magnetnya pada sumbu - x dan sumbu - y:
Medan Magnet pada sumbu -x:
$\small \sum B_{x}=\small B_{2x}=B_{2}\cos 30\\\sum B_{x}=3.10^{-7}.0,5\sqrt{3}\\\sum B_{x}=1,5\sqrt{3}.10^{-7}T$
Medan Magnet pada sumbu -y:
$\small \sum B_{y}=B_{2y}+B_{1}\\\sum B_{y}=\small B_{2}\sin 30+B_{1}\\\sum B_{y}=3.10^{-7}.0,5+2.10^{-7}\\\sum B_{y}=3,5.10^{-7}T$
Medan Magnet di C:
$\small \\B=\small \sqrt{B_{x}^{2}+B_{y}^{2}}\\\\B=\small \sqrt{(1,5\sqrt{3})^{2}+(3,5)^{2}}\, .10^{-7}\\\\B=\small \sqrt{19}\, .10^{-7}T$
Arah Vektor Medan Magnet:
$\small \\\tan \theta =\frac{\sum B_{y}}{\sum B_{x}} \\\tan \theta =\frac{3,5.10^{-7}}{1,5\sqrt{3}.10^{-7}}\\\tan \theta =1,347 \\ \theta =53,4^{o}$
3. Muatan listrik +q1 = 10 μC ; +q2= 20 μC dan q3 terpisah di udara menyerupai pada gambar.
Agar gaya Coulomb yang bekerja di muatan q2 = nol maka muatan q3 adalah....
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Agar gaya pada Q2 bernilai Nol, maka:
\[\small F_{12}=F_{23}\\ k\frac{Q_{1}.Q_{2}}{R_{12}^{2}}=k\frac{Q_{2}.Q_{3}}{R_{23}^{2}} \\\frac{Q_{1}}{R_{12}^{2}}=\frac{Q_{3}}{R_{23}^{2}}\\ \\\frac{10\mu }{a^{2}}=\frac{Q_{3}}{(0,5a)^{2}}\\ \\Q_{3}=2,5\mu C\]
4. Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla menyerupai pada gambar. Tentukan:
a. Sifat rangkaian
b. Impedansi
c. Kuat arus
d. Tegangan pada R,L dan C
e. Faktor Daya
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
a.Sifat rangkaian:
$\small X_{L}>X_{C}\Rightarrow \textrm{Rangkaian bersifat Induktif}$
b. Impedansi:
$\small Z=\sqrt{R^{2}+(X_{L}-X_{C})^{2}}\\Z=\sqrt{8^{2}+(22-16)^{2}}\\Z=10\Omega$
c. Kuat arus:$\small i=\frac{V}{Z}=\frac{200}{10}\\i=20A$
d. Tegangan pada R,L dan C:
$\small V_{R}=i.R\\V_R=20.8=160V$
$\small V_{L}=i.X_{L}\\V_L=20.22=440V$
$\small V_{C}=i.X_{C}\\V_C=20.16=320V$
e. Faktor Daya:
$\small \cos \Phi =\frac{R}{Z}\\\cos \Phi =\frac{8}{10}\\\cos \Phi =0,8=80\%$ Sumber http://carafisika.blogspot.com
1. Sepuluh buah kendala identik masing-masing sebesar 10 Ω disusun menyerupai gambar berikut!
Tentukan kendala pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari gambar rangkaian tersebut.
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
- R2 dan R3 seri; $\small R_{23} =R_2+R_3\\\small R_{23} =10+10=20\Omega$
- R4, R5 dan R6 seri; $\small R_{46} =R_4+R_5+R_6\\\small R_{46} =10+10+10=30\Omega$
- R7, R8 , R9 dan R10 seri: $\small R_{710} =R_7+R_8+R_9+R_{10}\\\small R_{710} =10+10+10+10=40\Omega$
- R1, R23, R46 dan R710 paralel: $\small \\\frac{1}{R} =\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_{23}}+\frac{1}{R_{46}}+\frac{1}{R_{710}}\\ \frac{1}{R} =\frac{1}{10}+\frac{1}{20}+\frac{1}{30}+\frac{1}{40}\\ \frac{1}{R} =\frac{12}{120}+\frac{6}{120}+\frac{4}{120}+\frac{3}{120}\\ \frac{1}{R} =\frac{25}{120}\\R=\frac{120}{25}\\R=4,8\Omega$
2. Dua kawat A dan B dialiri arus listrik I1 dan I2 masing-masing sebesar 2 A dan 3 A dengan arah keluar bidang baca. Tentukan besar dan arah besar lengan berkuasa medan magnet di titik C yang membentuk segitiga sama sisi dengan titik A dan B
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Menghitung B1
$\small \\B_{1}=\frac{\mu _{O}I_{1}}{2\pi a_{1}}\\B_{1}=\frac{4\pi .10^{-7}.2}{2\pi .2}\\B_{1}= 2.10^{-7}T$Menghitung B2$\small \\\\\\B_{2}=\frac{\mu _{O}I_{2}}{2\pi a_{2}}\\B_{1}=\frac{4\pi .10^{-7}.3}{2\pi .2}\\B_{1}= 3.10^{-7}T$
Karena di soal diminta arah Medan Magnet, maka kita hitung dengan menguraikan medan magnetnya pada sumbu - x dan sumbu - y:
Medan Magnet pada sumbu -x:
$\small \sum B_{x}=\small B_{2x}=B_{2}\cos 30\\\sum B_{x}=3.10^{-7}.0,5\sqrt{3}\\\sum B_{x}=1,5\sqrt{3}.10^{-7}T$
Medan Magnet pada sumbu -y:
$\small \sum B_{y}=B_{2y}+B_{1}\\\sum B_{y}=\small B_{2}\sin 30+B_{1}\\\sum B_{y}=3.10^{-7}.0,5+2.10^{-7}\\\sum B_{y}=3,5.10^{-7}T$
Medan Magnet di C:
$\small \\B=\small \sqrt{B_{x}^{2}+B_{y}^{2}}\\\\B=\small \sqrt{(1,5\sqrt{3})^{2}+(3,5)^{2}}\, .10^{-7}\\\\B=\small \sqrt{19}\, .10^{-7}T$
Arah Vektor Medan Magnet:
$\small \\\tan \theta =\frac{\sum B_{y}}{\sum B_{x}} \\\tan \theta =\frac{3,5.10^{-7}}{1,5\sqrt{3}.10^{-7}}\\\tan \theta =1,347 \\ \theta =53,4^{o}$
3. Muatan listrik +q1 = 10 μC ; +q2= 20 μC dan q3 terpisah di udara menyerupai pada gambar.
Agar gaya Coulomb yang bekerja di muatan q2 = nol maka muatan q3 adalah....
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
Agar gaya pada Q2 bernilai Nol, maka:
\[\small F_{12}=F_{23}\\ k\frac{Q_{1}.Q_{2}}{R_{12}^{2}}=k\frac{Q_{2}.Q_{3}}{R_{23}^{2}} \\\frac{Q_{1}}{R_{12}^{2}}=\frac{Q_{3}}{R_{23}^{2}}\\ \\\frac{10\mu }{a^{2}}=\frac{Q_{3}}{(0,5a)^{2}}\\ \\Q_{3}=2,5\mu C\]
4. Kawat PQ panjang 50 cm digerakkan tegak lurus sepanjang kawat AB memotong medan magnetik serba sama 0,02 Tesla menyerupai pada gambar. Tentukan:
- besar GGL induksi
- kuat arus pada PQ
- Arah arus pada PQ
- Potensial lebih tinggi antara P dan Q
- Besar Gaya Lorentz pada PQ.
- Arah gaya Lorentz pada PQ
- Daya listrik pada PQ
- Pertanyaan paling sulit: siapakah yang buat soal ini?
- besar GGL induksi $\small {\\\varepsilon =Blv\sin 90\\\varepsilon =0,02.0,5.2.1\\\varepsilon =0,02V}$
- kuat arus pada PQ $\small {\\i=\frac{\varepsilon }{R}\\i=\frac{0,02}{0,02}=1A}$
- Arah arus pada PQ, dengan kaidah ajun diperoleh arus dari P ke Q.
Jempol = arah arus (i)
Telunjuk = arah kecepatan (v)
Jari tengah = arah medan magnet (B)
- Potensial lebih tinggi antara P dan Q; sebab arus mengalir dari P ke Q, maka potensial paling tinggi ada di P.
- Besar Gaya Lorentz pada PQ: $\small {F=Bil\sin 90\\F=0,02.1.0,5.1\\F=0,01N}$
- Arah gaya Lorentz pada PQ berlawanan dengan kecepatan arah gerak PQ yaitu ke kiri.
- Daya pada PQ; $\small {P=i^{2}R\\P=1^{2}.0,02\\P=0,02Watt}$
- Yang buat soal ini ialah panitia ujian nasional, kemudian dimodifikasi oleh anak insan yang lain.
a. Sifat rangkaian
b. Impedansi
c. Kuat arus
d. Tegangan pada R,L dan C
e. Faktor Daya
Jawaban Fisika dari Pak Dimpun:
a.Sifat rangkaian:
$\small X_{L}>X_{C}\Rightarrow \textrm{Rangkaian bersifat Induktif}$
b. Impedansi:
$\small Z=\sqrt{R^{2}+(X_{L}-X_{C})^{2}}\\Z=\sqrt{8^{2}+(22-16)^{2}}\\Z=10\Omega$
c. Kuat arus:$\small i=\frac{V}{Z}=\frac{200}{10}\\i=20A$
d. Tegangan pada R,L dan C:
$\small V_{R}=i.R\\V_R=20.8=160V$
$\small V_{L}=i.X_{L}\\V_L=20.22=440V$
$\small V_{C}=i.X_{C}\\V_C=20.16=320V$
e. Faktor Daya:
$\small \cos \Phi =\frac{R}{Z}\\\cos \Phi =\frac{8}{10}\\\cos \Phi =0,8=80\%$ Sumber http://carafisika.blogspot.com
0 Response to "Soal Jawab Pengayaan Fisika Kelas 12 Ipa"
Posting Komentar