Pembahasan Fisika UN 2015 No. 26

Pembahasan soal Fisika Ujian Nasional 2015 nomor 26 sampai dengan nomor 30 tentang:

• gaya magnetik pada kawat sejajar,


• induksi elektromagnetik,


• efisiensi transformator,


• rangkaian listrik hukum II Kirchhoff, serta


• induksi magnet pada kawat lurus

Soal No. 26 tentang Gaya Magnetik

Dua kawat sejajar panjangnya masing-masing 1 m dan dialiri arus listrik seperti tampak pada gambar.

Berapakah gaya magnetik yang dialami oleh masing-masing kawat? (μ₀ = 4π × 10⁻⁷ Wb.m⁻¹.A⁻¹)

A.   2 × 10⁻⁵ N tolak-menolak
B.   3 × 10⁻⁵ N tolak-menolak
C.   5 × 10⁻⁵ N tolak-menolak
D.   7 × 10⁻⁵ N tarik-menarik
E.   9 × 10⁻⁵ N tarik-menarik

Pembahasan

Kalau diperhatikan opsi jawabannya, kita hanya diminta mencari besar gaya magnetiknya saja, sedangkan arah gaya magnetiknya tidak perlu kita cari. Hal ini karena semua opsi jawaban memberikan nilai yang berbeda.

Besar gaya magnetik antara dua kawat lurus sejajar yang berarus listrik dirumuskan

    

Jawabannya sudah pasti opsi A. Baiklah, agar pembahasannya lebih panjang, kita tentukan juga arah gaya magnetiknya.

Arah gaya magnetik bisa ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Perhatikan ilustrasi berikut!

Misal induksi magnet di titik P yang ditimbulkan oleh kawat 1 adalah B₁ dan yang ditimbulkan oleh kawat 2 adalah B₂. Baik B₁ maupun B₂ menunjukkan arah yang sama sehingga di titik P terjadi gaya tolak-menolak. Akibatnya kedua kawat akan terdorong sehingga melengkung ke luar.

Jadi, besar dan arah gaya magnetik yang dialami oleh masing-masing kawat adalah 2 × 10⁻⁵ N tolak-menolak (A).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Gaya Magnetik.

Soal No. 27 tentang Induksi Elektromagnetik

Pembahasan

GGL induksi yang timbul pada kumparan adalah

Pada kumparan yang sama, GGL induksi hanya sebanding dengan perubahan fluks magnet.

Jika GGL induksi sebelum diubah diberi indeks (1) dan sesudah diubah diberi indeks (2) maka berlaku

             = d : 9d
             = 1 : 9

Jadi, perbandingan GGL induksi sebelum dan sesudah diubah adalah 1 : 9 (B).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Induksi Elektromagnetik.

Soal No. 28 tentang Transformator

Pembahasan

Pada transformator, jumlah lilitan berbanding lurus dengan tegangan dan berbanding terbalik dengan kuat arus listrik.

Yang perlu diperhatikan adalah efisiensi transformator. Efisiensi transformator hanya berpengaruh pada kuat arus. Efisiensi 80% berarti arus primer yang terpakai adalah 0,8 I_p.

I_s = 3,2

N_s = 160

Jadi, nilai P dan Q pada tabel di atas adalah I_s = 3,2 A dan N_s = 160  lilitan (B).

Soal No. 29 tentang Rangkaian Listrik

Pembahasan

Rangkaian listrik tersebut harus diselesaikan dengan hukum Kirchhoff II. Kita tentukan dulu hambatan totalnya. 

R_t = 3 Ω + 5 Ω + 2 Ω
    = 10 Ω

Hukum Kirchhoff II menyatakan bahwa jumlah tegangan sebuah loop sama dengan nol.

          ΣV = 0
ΔE − I.R_t = 0
          ΔE = I.R_t
     24 − 4 = I × 10
           20 = 10I
              I = 2

Beda potensial antara titik a dan b adalah 

V_ab = I.R_ab
       = 2 × 5
       = 10

Jadi, beda potensial antara titik a dan b adalah 10 volt (A).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Listrik Dinamis.

Soal No. 30 tentang Induksi Magnet

Pembahasan

Induksi magnet pada kawat berarus listrik adalah

Berdasarkan rumus di atas, yang memengaruhi induksi magnet (B) adalah

• permeabilitas (μ_o),


• kuat arus listrik (i), dan


• jarak titik ke kawat (a)

Jadi, faktor yang memengaruhi induksi magnet pada kawat penghantar adalah pernyataan nomor 2 dan 4 (E).

Perdalam materi ini di Pembahasan Fisika UN: Induksi Magnetik.

Simak Pembahasan Soal Fisika UN 2015 selengkapnya.

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.