Hello Readers, kali ini kita akan membahas tentang contoh soal listrik dinamis yang sering muncul dalam ujian sekolah dan ujian nasional. Listrik dinamis merupakan cabang ilmu fisika yang mempelajari tentang gerak listrik pada rangkaian listrik yang bersifat dinamis atau berubah-ubah. Kita akan mempelajari tentang hukum-hukum listrik, arus listrik, dan sifat-sifat listrik yang sangat penting untuk dipahami. Berikut ini adalah contoh soal listrik dinamis yang menantang untuk dijawab.
Contoh Soal Listrik Dinamis
1. Sebuah baterai memiliki beda potensial sebesar 12 Volt. Jika hambatan rangkaian sebesar 2 Ohm, maka berapa besar arus yang mengalir pada rangkaian tersebut?
2. Dua buah benda bermuatan listrik masing-masing Q1 dan Q2. Jarak antara kedua benda tersebut adalah 10 cm dan gaya tarik menarik kedua benda adalah 0,1 N. Jika muatan Q1 dan Q2 masing-masing adalah 10^-6 Coulomb, maka berapakah muatan benda Q2?
3. Sebuah kawat berarus sebesar 2 A dialiri arus selama 5 menit. Jika muatan listrik pada elektron adalah 1,6 x 10^-19 Coulomb, maka berapakah jumlah elektron yang mengalir pada kawat tersebut?
4. Sebuah benda bermuatan listrik positif sebesar 4 x 10^-6 Coulomb diletakkan pada jarak 20 cm dari benda bermuatan listrik negatif sebesar 2 x 10^-6 Coulomb. Berapakah besar gaya tarik menarik kedua benda tersebut?
5. Sebuah kawat yang panjangnya 1 meter memiliki hambatan sebesar 2 Ohm. Jika kawat tersebut dipotong menjadi dua bagian yang sama panjangnya, maka berapa hambatan masing-masing bagian kawat tersebut?
6. Sebuah lampu pijar memiliki daya sebesar 60 watt dan digunakan selama 5 jam. Berapa besar energi listrik yang digunakan oleh lampu tersebut?
7. Dua buah kapasitor masing-masing mempunyai kapasitas 6 mikrofarad dan 8 mikrofarad dihubungkan secara paralel. Berapakah kapasitas total dari kedua kapasitor tersebut?
8. Sebuah benda bermuatan listrik positif dengan muatan sebesar 2 x 10^-8 Coulomb berada pada jarak 10 cm dari benda bermuatan negatif dengan muatan sebesar 4 x 10^-8 Coulomb. Berapakah besar potensial listrik pada titik tengah antara kedua benda tersebut?
9. Sebuah benda bermuatan listrik positif dengan muatan sebesar 6 x 10^-6 Coulomb berada pada jarak 30 cm dari benda bermuatan negatif dengan muatan sebesar 8 x 10^-6 Coulomb. Berapakah besar gaya tolak-menolak antara kedua benda tersebut?
10. Sebuah kapasitor dengan kapasitas 10 mikrofarad diisi dengan muatan sebesar 20 mikro Coulomb. Berapakah besar beda potensial pada kapasitor tersebut?
Jawaban dan Pembahasan Soal Listrik Dinamis
1. Diketahui:
Beda potensial (V) = 12 Volt
Hambatan (R) = 2 Ohm
Ditanya:
Besar arus (I) yang mengalir pada rangkaian tersebut
Jawab:
Menggunakan hukum Ohm, maka:
V = I x R
I = V / R = 12 / 2 = 6 Ampere
Jadi, besar arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 6 Ampere.
2. Diketahui:
Jarak antara kedua benda (r) = 10 cm
Gaya tarik menarik kedua benda (F) = 0,1 N
Muatan Q1 = 10^-6 Coulomb
Ditanya:
Muatan Q2
Jawab:
Menggunakan hukum Coulomb, maka:
F = k x Q1 x Q2 / r^2
k = 9 x 10^9 Nm^2/Coulomb^2 (konstanta Coulomb)
Q2 = F x r^2 / k x Q1 = 0,1 x 0,1 / (9 x 10^9) x (10^-6) = 1,111 x 10^-9 Coulomb
Jadi, muatan Q2 adalah 1,111 x 10^-9 Coulomb.
3. Diketahui:
Arus (I) = 2 A
Waktu (t) = 5 menit = 300 detik
Muatan elektron (e) = 1,6 x 10^-19 Coulomb
Ditanya:
Jumlah elektron yang mengalir pada kawat tersebut
Jawab:
Menggunakan rumus arus listrik, maka:
I = Q / t
Q = I x t = 2 x 300 = 600 Coulomb
Jumlah elektron = Q / e = 600 / (1,6 x 10^-19) = 3,75 x 10^21 elektron
Jadi, jumlah elektron yang mengalir pada kawat tersebut adalah 3,75 x 10^21 elektron.
4. Diketahui:
Muatan positif (Q1) = 4 x 10^-6 Coulomb
Muatan negatif (Q2) = 2 x 10^-6 Coulomb
Jarak antara kedua benda (r) = 20 cm = 0,2 m
Ditanya:
Besar gaya tarik menarik kedua benda tersebut
Jawab:
Menggunakan hukum Coulomb, maka:
F = k x Q1 x Q2 / r^2
k = 9 x 10^9 Nm^2/Coulomb^2 (konstanta Coulomb)
F = k x Q1 x Q2 / r^2 = 9 x 10^9 x (4 x 10^-6) x (2 x 10^-6) / (0,2)^2 = 90 N
Jadi, besar gaya tarik menarik kedua benda tersebut adalah 90 N.
5. Diketahui:
Panjang kawat (L) = 1 m
Hambatan kawat (R) = 2 Ohm
Ditanya:
Hambatan masing-masing bagian kawat setelah dipotong menjadi dua bagian yang sama panjangnya
Jawab:
Karena kawat dipotong menjadi dua bagian yang sama panjangnya, maka:
R1 = R2 = R / 2 = 2 / 2 = 1 Ohm
Jadi, hambatan masing-masing bagian kawat setelah dipotong menjadi dua bagian yang sama panjangnya adalah 1 Ohm.
6. Diketahui:
Daya lampu (P) = 60 watt
Waktu penggunaan (t) = 5 jam = 18000 detik
Ditanya:
Besar energi listrik yang digunakan oleh lampu tersebut
Jawab:
Menggunakan rumus energi listrik, maka:
E = P x t = 60 x 18000 = 1080000 Joule
Jadi, besar energi listrik yang digunakan oleh lampu tersebut adalah 1080000 Joule.
7. Diketahui:
Kapasitas kapasitor 1 (C1) = 6 mikrofarad
Kapasitas kapasitor 2 (C2) = 8 mikrofarad
Ditanya:
Kapasitas total dari kedua kapasitor tersebut
Jawab:
Kapasitansi total dari kedua kapasitor yang dihubungkan secara paralel adalah:
C = C1 + C2 = 6 + 8 = 14 mikrofarad
Jadi, kapasitas total dari kedua kapasitor tersebut adalah 14 mikrofarad.
8. Diketahui:
Muatan positif (Q1) = 2 x 10^-8 Coulomb
Muatan negatif (Q2) = 4 x 10^-8 Coulomb
Jarak antara kedua benda (r) = 10 cm = 0,1 m
Ditanya:
Besar potensial listrik pada titik tengah antara kedua benda tersebut
Jawab:
Besar potensial listrik pada titik tengah antara kedua benda tersebut adalah:
V = k x (Q1 / r1 + Q2 / r2)
V = 9 x 10^9 x [(2 x 10^-8) / (0,1/2) + (4 x 10^-8) / (0,1/2)]
V = 4500 Volt
Jadi, besar potensial listrik pada titik tengah antara kedua benda tersebut adalah 4500 Volt.
9. Diketahui:
Muatan positif (Q1) = 6 x 10^-6 Coulomb
Muatan negatif (Q2) = 8 x 10^-6 Coulomb
Jarak antara kedua benda (r) = 30 cm = 0,3 m
Ditanya:
Besar gaya tolak-menolak antara kedua benda tersebut
Jawab:
Besar gaya tolak-menolak antara kedua benda tersebut adalah:
F = k x Q1 x Q2 / r^2
F = 9 x 10^9 x (6 x 10^-6) x (8 x 10^-6) / (0,3)^2
F = 96 N
Jadi, besar gaya tolak-menolak antara kedua benda tersebut adalah 96 N.
10. Diketahui:
Kapasitas kapasitor (C) = 10 mikrofarad
Muatan kapasitor (Q) = 20 mikro Coulomb
Ditanya:
Besar beda potensial pada kapasitor tersebut
Jawab:
Besar beda potensial pada kapasitor tersebut adalah:
V = Q / C = (20 x 10^-6) / (10 x 10^-6) = 2 Volt
Jadi, besar beda potensial pada kapasitor tersebut adalah 2 Volt.
Kesimpulan
Contoh soal listrik dinamis seperti di atas sangat penting untuk dipelajari karena sering muncul dalam ujian sekolah dan ujian nasional. Untuk dapat memahami listrik dinamis dengan baik, kita harus mempelajari tentang hukum-hukum listrik, arus listrik, dan sifat-sifat listrik yang sangat penting. Dengan mempelajari contoh soal listrik dinamis dan pembahasan di atas, diharapkan kita dapat lebih memahami tentang listrik dinamis dan dapat menjawab soal-soal listrik dinamis dengan baik.
Terima kasih telah membaca artikel ini. Sampai jumpa kembali di artikel menarik lainnya.