Contoh Soal Listrik Dinamis yang Menantang untuk Dijawab

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.