DR Ibnu Mas ud Guru Fisika SMK Negeri 8 Malang Owner drimbajoe_foundation

Transkripsi

1

2 D bnu Mas ud Guru Fisika SMK Negeri 8 Malang Owner drimbajoe_foundation

3 Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas karunia dan hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan buku fisika untuk SMK Teknologi bidang adaptif yaitu mata pelajaran Fisika. Didorong oleh rasa tanggungjawab sebagai pengajar mata pelajaran fisika, dalam rangka ikut mencerdaskan kehidupan bangsa melalui pengabdian dalam bidang pendidikan, maka penulis menyusun buku Fisika untuk siswa SMK Jurusan Teknik ekayasa ini. Buku Kumpulan Konsep Fisika untuk SMK Teknologi semester 5 Edisi kesatu ini ini kami susun dalam rangka membantu siswa untuk memahami konsep fisika. Dengan buku fisika ini diharapkan siswa mampu mengembangkan kemapuan berfikir analisis induktif dan deduktif dengan menggunakan konsep dan prinsip fisika untuk menjelaskan peristiwa alam dan menyelesaikan masalah baik secara kuantatif dan kualitatif. Materi yang disajikan dalam buku fisika ini disajikan dalam bentuk rangkuman konsep dan rumus yang dikemas dalam bentuk tabel dan dilanjutkan dengan soal penyelesaian serta latihan soal materi. Soal-soal dalam buku fisika ini, sebagain besar mengambil dari soal-soal EBTANAS /UAN SMA dan SMK dengan tujuan siswa terbiasa dengan soal-soal yang sering mucul dalam ujian akhir, sehingga pada saat UAN atau mengikuti tes SNMPTN siswa dapat bersaing dengan siswa SMA. Perlu penulis sampaikan didalam mengerjakan tiap-tiap soal, selalu berusaha dan milikilah keyakinan Jika Saya Mau, Pasti Saya Bisa dan Man Jadda Wa Jadda (siapa yang bersungguh-sungguh, akan sukses) Akhirnya penulis berharap semoga buku fisika ini bermanfaat bagi siswa dalam memahami konsep dasar fisika dan dapat menyelesaikan masalah-masalah sehari-hari yang ada hubungannya dengan fisika, bagi guru dapat digunakan sebagai buku penunjang dalam proses kegiatan belajar mengajar. Kritik dan saran yang konstruktif selalu penulis harapkan demi penyempurnaan penulisan buku fisika di edisi yang akan datang. Malang, Mei 0 Penulis

4 DAFTA S Halaman Awal Kata Pengantar Daftar si 3 Tips Belajar Fisika 4 istrik Arus Searah ( D ) 5 A. Kuat Arus istrik 5 B. Hukum OHM 6. Hambatan istrik 8 D. Gaya Gerak istrik dan Tegangan Jepit 0 E. Hukum Kirchoff F. Energi istrik dan Daya istrik atihan Soal istrik Arus Searah (D) 4 istrik Arus Bolak Balik (A) 9 A. Arus dan Tegangan istrik A 9 B. Nilai Maximum dan Efektif istrik A 9. angkaian esistor, nduktor, dan Kapasitor Murni istrik A 0 D. angkaian Seri 3 E. Daya Efektif istrik A 4 F. Sifat angkaian pada istrik A 4 atihan Soal istrik Arus Bolak Balik (A) 7 Prediksi Soal Ujian Akhir Semester 5 9 Daftar Pustaka 37 3

5 Terdapat beberapa hal agar belajar fisika itu terasa mudah dan menyenangkan. Penulis membagi tips belajar fisika agar lebih mudah dan menyenangkan. Adapun tips dari penulis agar Anda dapat dengan mudah dan senang dalam mempelajari fisika.. Memahami dan mengingat konsep (rumus). Saat ini banyak sekali siswa yang berusaha untuk menghafal rumus-rumus yang terdapat pada pelajaran fisika. Apabila Anda menghafal rumus fisika maka 5 menit kemudian rumus itu akan menguap dari ingatan Anda alias lupa, maka jangan pernah menghafal rumus/konsep fisika tetapi Pahami dan ngat konsep (rumus) nya. Perlu di ketahui memahami dan mengingat TDAK SAMA dengan menghafal.. Memiliki kemampuan berhitung. Dalam belajar fisika, Anda harus memiliki kemampuan berhitung yang lumayan bagus minimal penjumlahan, perkalian, perpangkantan dan pemfaktoran. Oiya, dalam menyelesaikan soal fisika gunakanlah metode oret, karena akan lebih mudah dalam menyelesaikan soal fisika. Perhatikan permisalan berikut. Misalnya: benda bergerak dengan kecepatan awal 40 m/s, setelah 8 menit kemudian kecepatan benda berubah menjadi 30 m/s. tentunkan percepatan yang dimiliki oleh benda tersebut. v a t v t o (60) Memiliki logika berfikir. Memiliki logika berfikir sangat penting dalam menyelesaikan soal-soal fisika. Kenapa demikian???? (timbul pertanyaan), karena soal fisika sangat erat hubungannya dengan kondisi di sekitar kita dapat kita analogikan. ontoh pada saat benda jatuh bebas dari ketinggian tertentu, kecepatan awal benda selalu sama dengan nol dan memiliki kecepatan maksimal pada saat menyentuh tanah. 4. Jangan mudah menyerah dan Do a. Dalam belajar apapun, perlu ditanamkan dalam diri kita bahwa janganlah mudah untuk menyerah, karena di setiap perjuangan kita pasti terdapat ilmu (hikmah) yang dapat kita jadikan pembelajaran untuk ke depannya. Selain Mudah menyerah Ber DO A kepada Tuhan sangatlah penting, sehingga seperti pepatah perjuangan dan doa 4

6 A. KUAT AUS STK Konsep Materi Kuat Arus istrik () Banyaknya muatan (Q) yang mengalir dalam selang (t). Besarnya Kuat arus listrik () sebanding dengan banyak muatan (Q) dan berbanding terbalik dengan selang waktu. ~ Q ~ t Arah arus listrik + - umus Q t atau n e t n = jumlah elekteron e = muatan elekteron (,6 x 0-9 ) Potensial lebih tinggi Arah aliran elekteron Potensial lebih rendah Anda Pahami dan Amati. Total muatan yang mengalir dalam suatu rangkaian selama menit adaah 9,6. hitunglah kuat arus listrik yang mengalir dalam rangkaian tersebut! Pembahasan: Q 9,6 t (60) 9,6 0 0,08 Jadi, kuat arus listrik yang mengalir dalam rangkaian tersebut adalah 0,08 A. Satu elekteron bermuatan,6 x 0-9. berapakah banyaknya elekteron yang mengalir dalam kawat dalam sekon, jika pada amperemeter terbaca 3, ma. Pembahasan: ne t n t e 3,, Jadi, banyaknya elekteron yang mengalir adalah 4 x 0 9 buah 5

7 Mari Anda maksimalkan Otak Anda!. Jika arus 4 ampere mengalir dalam kawat yang ujung-ujungnya berselisih potensial volt, besar muatan per menit yang mengalir melalui kawat adalah. Berapakah banyak elekteron yang mengalir pada suatu kawat yang dialiri arus 0, ma dalam waktu menit? B. HUKUM OHM Konsep Materi Hukum Ohm Dalam rangkaian tertutup besarnya kuat arus listrik (), dipengaruhi oleh besarnya sumber tegangan () dan hambatan () pada rangkaian umus Besarnya Kuat arus listrik () sebanding dengan sumber tegangan () dan berbanding terbalik dengan hambatan listriknya (). ~ ~ + _ 6

8 Anda Pahami dan Amati. Sebatang kawat yang ujung-ujungnya dihubungkan dengan sumber tegangan volt dalam suatu rangkaian tertutup. Jika arus yang mengalir dalam rangkaian 0,5 ampere, maka hambatan listrik yang digunakan adalah Pembahasan: 0,5 Jadi, hambatan listrik yang digunakan adalah 4 Ohm 4. Kuat arus yang mengalir dalam suatu komponen tertentu adalah 0,5 ampere ketika diberi tegangan 0 volt, berapakah kuat arus yang melalui dalam komponen jika tegangannya dinaikkan menjadi 5 volt Pembahasan: Dari soal dapat kita simpulkan bahwa hambatan yang digunaka sama, sehingga: ,5 Jadi, Kuat arus yang melalui komponen adalah 0 Ampere 0 Mari Anda maksimalkan Otak Anda!. Hitunglah arus yang dihasilkan oleh sumber tegangan volt yang mengalir pada hambatan 4 Ohm.. Hitunglah besar hambatan yang harus diberikan agar arus amper dihasilkan oleh sumber tegangan 40 olt. 3. Kuat arus mengalir dalam suatu hambatan sebesar 0,5 ampere jika diberi tegangan volt. Berapakah tegangan yang harus diberikan jika tegangan yang diberikan pada 4 volt 7

9 . Hambatan istrik () Konsep Materi Hambatan istrik () Hambatan pada kawat dipengaruhi oleh: a. Panjang kawat (l) b. uas penampang kawat (A) c. Hambatan jenis kawat (ρ) d. Perubahan suhu pada kawat ( T) Besarnya Hambatan kawat () sebanding dengan panjang kawat (l) dan hambatan jenis kawat (ρ) dan berbanding terbalik dengan uas Penampang kawat (A). ~ ~ l ~ A Susunan Hambatan istrik A. Seri Jika dua hambatan dan disusun seri, maka: - total (arusnya sama ) - total B. Paralel Jika dua hambatan dan disusun seri, maka: - total (tegangannya sama ) - total + s _ umus l A hubungan hambatan listrik dengan perubahan suhu o T ρ = hambatan jenis kawat (Ω.m) α = koefisien suhu hambatan ( o ) o = hambatan listrik awal (Ohm) hambatan pengganti seri total Mencari tegangan pada masing-masing hambatan total dan total Sumber Sumber Hambatan pengganti paralel total _ + Mencari tegangan pada masing-masing hambatan Total s 8

10 dan Total Anda Pahami dan Amati. Berapakah hambatan sebuah kawat besi yang memiliki panjang 0,5 cm, dan uas,3 x 0 - cm. Jika hambatan jenis kawat besi tersebut 9,7 x 0-8 Ohmmeter? Pembahasan: l A 0,50,7, ,037 Jadi, hambatan kawat besi tersebut adalah 0,037 Ohm. ilitan kawat mempunyai hambatan 5 Ohm pada suhu 35 o, sedangkan pada suhu 50 o hambatannya menjadi 5,7 Ohm. Berapakah koefisien hambatan suhu jenisnya? Pembahasan: T o 5,7 5 5, , ,50 4 Jadi, koefisien hambatan suhu jenisnya adalah 4,5 x 0-4 o - 3. Dua buah resistor masing-masing 6 Ohm dan 3 Ohm disusun seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan olt. Tentukan a. hambatan total, b. tegangan pada masing-masing hambatan. Pembahasan: a. Hambatan Total total Jadi, hambatan totalnya adalah 9 Ohm b. Tegangan pada masing-masing hambatan 6 3 Sumber 8 dan Sumber total Jadi, tegangan pada masing-masing hambatan adalah 8 volt dan 4 volt 9 total

11 4. Perhatikan gambar di samping ini! Jika kuat arus listrik = 6 A, hambatan = Ohm, = 3 Ohm, maka kuat arus pada masing-masing hambatan besarnya adalah! Pembahasan: Arus pada hambatan ( ) Arus pada hambatan ( ) Total Total ,6 6, Jadi, arus pada hambatan ( ) dan adalah 3,6 ampere dan,4 ampere D. Gaya Gerak istrik dan Tegangan Jepit Konsep Materi Gaya Gerak istrik (GG) Nilai dari sumber tegangan sebelum mengalirkan arus lsitrik. Tegangan Jepit Nilai dari sumber tegangan setelah mengalirkan arus listrik. angkaian Sumber Tegangan a. Seri Jika dua buah sumber tegangan disusun seri maka: ε,r ε,r a. s b. r r rs b. Paralel Jika dua buah sumber tegangan disusun parallel, maka: a. p b. r r r p umus sumber j Menghitung arus pada rangkaian: s r Jika sumber tegangan yang digunakan besarnya sama, maka: n n r s 0

12 Gambar rangkaian sumber tegangan yang disusun secara parallel. Menghitung arus pada rangkaian: ε,r ε,r p r Jika sumber tegangan yang digunakan besarnya sama, maka: p r n n = banyaknya sumber tegangan Anda Pahami dan Amati. Tiga buah baterai disusun seri kemudian dihubunkan dengan sebuah lampu pijar yang hambatannya ohm, jika masing-masing baterai memiliki GG,5 volt dan hambatan dalam 0,5 ohm, kuat arus yang mengalir melalui lampu adalah Pembahasan: Arus yang melalui lampu atau rangkaian. n 3,5 4,5,8 n r 3 0,5,5 Jadi, arus yang melalui lampu atau rangkaian adalah,8 ampere.. Jika pada soal baterai disusun parallel, maka arus yang mengalir melalui lampu adalah Pembahasan: Arus yang melalui lampu atau rangkaian.,5,5 4,5,8 3,5 r 0,5 3,5 n 3 3 Jadi, arus yang melalui lampu atau rangkaian adalah,8 ampere.

13 E. Hukum Kirchoff Konsep Materi Hukum Kirchoff Pada titik percabangan jumlah aljabar arus yang masuk masuk sama dengan jumlah aljabar arus yang keluar. 4 3 umus masuk keluar 3 4 F. Energi istrik (E) dan Daya istrik (P) Konsep Materi Energi istrik (E) Energi (E) = Daya (P) x waktu (t) umus E P t E i t E i r i t E t Satuan Joule (watt.s) Daya istrik (P) Daya (P) = Energi (E) / waktu (t) E P t P i P i r i P Satuan watt (J/s)

14 Anda Pahami dan Amati. Sebuah alat pemanas bekerja pada tegangan 0 dan arus A. Tentukan energi listrik yang diserap pemanas tersebut selama (a) 5 sekon dan (b) jam.. Sebuah lampu dihubungkan dengan tegangan 0 sehingga mengalir arus 0,5 A pada lampu tersebut. Tentukanlah energi listrik yang diserap oleh lampu tiap sekon. 3. Sebuah lampu bertuliskan 0, 50 W dihubungkan dengan sumber tegangan 0. Tentukan (a) hambatan dalam lampu, (b) arus yang mengalir pada lampu, dan (d) daya yang diserap lampu. 4. Sebuah seterika listrik bekerja pada tegangan 0 dan arus 5 A. Tentukan energi panas yang dihasilkan seterika tersebut selama (a) 0 sekon, (b) 30 menit, dan (c) jam. 5. Sebuah alat pengering rambut (hair-dryer) menyerap energi listrik 00 J selama 5 sekon. Tentukan daya listrik alat tersebut. 6. Sebuah bola lampu dengan spesifikasi 30, 90 W hendak dipasang pada tegangan 0. Tentukan besar hambatan yang harus dipasang seri dengan lampu tersebut agar lampu bekerja/menyala normal. 7. Sebuah keluarga menggunakan 0 buah lampu 0 W yang dinyalakan rata-rata 0 jam per hari dan sebuah T 60 W yang dinyalakan rata-rata 5 jam per hari. Jika tarif kwh p. 50, berapakah biaya sewa yang harus dibayarkan ke PN tiap bulan? 3

15 ATHAN SOA A. PHAN GANDA. Jumlah muatan yang mengalir melalui penampang kawat penghantar tiap satuan waktu dinamakan... A. hambatan B. kuat arus. tegangan D. muatan. Untuk mencari kuat arus digunakan persamaan... A. = q t B. = t / q. = q / t D. = q / t E. = q t 3. Besarnya kuat arus dalam suatu penghantar berdasarkan hukum ohm berbanding... A. lurus dengan kuadrat tegangan B. terbalik dengan tegangan. lurus dengan tegangan D. lurus dengan muatan E. terbalik dengan kuadrat muatan 4. Hubungan kuat arus dengan besaran lainnya adalah sebagai berikut, kecuali... A. sebanding dengan besar muatan B. berbanding terbalik dengan waktu. berbanding lurus dengan beda potensial D. berbanding terbalik dengan hambatan 5. Sebanding dengan hambatan Penulisan hukum dapat dituliskan dalam persamaan... A. = B. = /. = / D. = q t E. = / 6. Alat ukur kuat arus listrik adalah... A. amperemeter B. hidro meter. voltmeter D. arus meter E. ohmmeter 4

16 7. Jika sebuah hambatan 50 ohm dipasang pada beda potensial 6 volt, maka besarnya kuat arus yang dihasilkan adalah... A. 00 ma B. 900 ma. 50 ma D. 80 ma E. 40 ma 8. Dari percobaan pengukuran didapatkan grafik sebagai berikut. Besar hambatan penghantar yang digunakan adalah... A. 0,0 B. 0,. D. 0 E (volt) 0,5 (A) 9. Besar hambatan penghantar suatu penghantar sebanding dengan... A. luas penampangnya B. panjangnya. luas penampang dan hambat jenisnya D. panjang dan hambat jenisnya E. luas penampang, panjang dan jenisnya 0. Seutas kawat panjangnya 00 cm dan luas penampang 5 mm, jika hambatan kawat tersebut 00 ohm, maka hambatan jenisnya adalah... A. x0-4 ohmmeter B. 5x0-4 ohmmeter. 5x0-5 ohmmeter D. x0-6 ohmmeter E. x0-5 ohmmeter. waktu yang diperlukan untuk mengalirkan muatan bila arusnya 5 A adalah A. 30 menit D. 4 x 60 menit B. 60 menit E. 5 x 60 menit. x 60 menit. Dua elemen masisng-masing memiliki disusun seri, maka A. ggl-nya = B. Tegangan jepitnya < 4. ggl-nya > 4 D. Tegangan jepitnya tergantung dari arah arusnya E. tegangan jepitnya > 4 5

17 3. ampu, 6 W yang dihubungkan seri dengan sebuah lampu 00, x dipasang. Agar lampu, 6 W tersebut menyala, maka x harus mempunyai nilai A. 0 W D. 60 W B. 5 W E. 00 W. 50 W 4. Pada alat pemanas tertulis 3000 watt 00 olt. Bila alat tersbut dipasang pada sumber daya, alat menyerap energi 08 Joule tiap sekon. Tegangan sumber daya adalah A. 00 D. 60 B. 0.0 E Bola lampu berukuran 30, 90 W. Jika hendak dipasang pada sumber tegangan 0 dengan daya tetap, maka lampu harus dirangkai seri dengan hambatan? A. 0 Ω D. 40 Ω B. 0 Ω E. 50 Ω. 30 Ω 6. Besarnya kuat arus listrik yang mengalir melalui konduktor ditentukan oleh A. besarnya hambatan rangkaian B. kerapatan elekteron konduktor. besarnya tegangan rangkian D. bentuk penampang konduktor E. panjangnya konduktor 7. tentukan berapakah hambatan total AB A Ω B. 7 Ω..6 Ω D. 5 Ω E. 3 Ω 8. Hubungan satuan berikut yang benar adalah A. A = J/s B. volt/meter = N/. N/ = olt/m D. A/s = E. olt = /s A Ω 3 Ω 3 Ω 3 Ω 4 Ω B 9. Perhatikan gambar disamping ini. Pada titik P dari suatu rangkaian listrik. Ada 4 cabang masing-masing dengan arus = 5 A, = 4 A, 3 = A. Arah masing-masing arus adalah seperti pada gambarbesar dan arah 4 adalah P 4 3 6

18 A. 3 A menjauhi P D. A menuju P B. 7 A menuju P E. A menjauhi P. 7 A menjauhi P 0. Tiga hambatan sama besar masing-masing 3 ohm. Apabila ketiga hambatan itu disusun, tidak mungkin menghasilkan hambatan total sebesar A. Ω D. 4.5 Ω B. Ω E. 9 Ω. 3 Ω B. UAAN. Bayangkan sebuah baterai dalam sebuah rangkaian yang dihubungkan dengan dua buah hambatan masing-masing 6 Ohm dan 4 Ohm yang disusun secara seri dan kedua hambatan tersebut dihubungkan paralel dengan sebuah hambatan 0 Ohm. a. Berapakah besarnya arus yang melewati rangkaian tersebut. b. Berapakah besarnya arus yang melewati hambatan 6 Ohm dan 4 Ohm, dan berapa pula yang melewati hambatan 0 Ohm. c. Berapakah besarnya beda potensial yang melewati hambatan 6 Ohm dan berapa pula yang melewati hambatan 4 Ohm.. Gambarlah diagram rangkaian seri, yang di dalamnya memuat baterai, ammeter, dan hambatan 0 Ohm. Tunjukkan nilai yang diperlihatkan dalam ammeter. 3. Gambarlah diagram rangkaian seri yang memuat baterai 4,5, resistor, dan ammeter yang menunjuk 90 ma. Tulislah besar resistor. Pilih arah untuk arus konvensional dan tunjukkan kutub positif baterai. 4. Sebuah lampu dilalui arus listrik A. Hitung jumlah elektron yang mengalir dalam jam. (muatan satu elektron = -,6 x 0-9 ) 5. Sepotong kawat tembaga mempunyai hambatan jenis,7 x 0-8 ohm meter panjangnya 00 m penampangnya 4 mm. Hitung hambatan kawat! 6. Sebuah rangkaian listrik mempunyai sumber tegangan 0 olt dan hambatan 5 Ohm. Tentukan kuat arus yang mengalir pada rangkaian! 7. Suatu amperemeter dapat mengukur kuat arus sampai A. Jika amperemeter itu dihubungkan pada baterai 6olt yang melalui lampu yang berhambatan 50 Ohm dan berdaya watt. Berapa kuat arus yang ditunjuk amperemeter? 7

19 8. Sebuah hambatan 0,0 Ohm dan sebuah hambatan 30,0 Ohm dihubungkan seri dan diberikan beda potensial atau tegangan sebesar 0. a. Berapa hambatan pengganti rangkaian? b. Berapa arus yang mengalir dalam rangkaian? c. Berapa tegangan pada tiap-tiap resistor? 9. Gambarlah diagram rangkaian seri yang memuat baterai 4,5, resistor, dan ammeter yang menunjuk 90 ma. Tulislah besar resistor. Pilih arah untuk arus konvensional dan tunjukkan kutub positif baterai. 8

20 A. AUS DAN TEGANGAN A Konsep Materi Arus dan Tegangan A arus dan tegangan yang berubah-rubah terhadap waktu. max max umus Kuat arus A m sin t Tegangan A m sin t min min t (sudut fase) f (frekuensi sudut) Anda cermati dan Pahami!. Tegangan listrik A menghasikan tegangan maksimum 0 volt, jika listrik yang digunakan memiliki frekuensi 50 Hz. Tentukan persamaan tegangan sesaatnya! Pembahasan: Sebelum mencari persamaan sesaat terlebih dulu, tentukan frekuensi sudut (ω), yaitu: f Persamaan tegangan sesaat, yaitu: sin t m 0sin00 t Jadi, persamaan tegangan sesaatnya adalah = 0 sin 00π.t volt B. NA MAKSMUM DAN EFEKTF STK A Konsep Materi Nilai efektif pada listrik A Nilai yang terukur oleh alat ukur dan nilai yang dihasilkan oleh listrik PN umus Hubungan nilai maksimum dan efektif. ef m 9

21 Nilai maksimum pada listrik A Nilai efektif dikalikan akar dua ( ). m ef Anda Pahami dan Amati. Jarum jam menunjukkan angka 0 volt, pada saat mengukur tegangan listrik A, maka tentukan tegangan maksimum, tegangan minimum, dan tegangan efektif! Pembahasan: Nilai yang terukur pada alat ukur adala nilai efektif, jadi: a. Tegangan efektifnya 0 volt ef b. Tegangan maksimumnya m ef m ef 0 c. Tegangan minimumnya min 0 volt volt. ANGKAAN HAMBATAN (), NDUKTO (), KAPASTO () MUN Konsep Materi umus Karakteristik esistor () Murni Persamaan yang berlaku: esistor tidak mengubah fase tegangan dan arus, sehingga arus dan tegangan sefase. - Beda fase arus dan tegangan ( θ = 0). m sin t - Penggambaran FASO (Fase ektor). angkaian esistor Murni m sin t Karakteristik nduktor () Murni nduktor () mengubah fase tegangan dan arus sebesar 90 o, tegangan mendahului arus sebesar 90 o (arus lebih AMBAT dari pada tegangan). Persamaan yang berlaku: m sin t 90 0

22 - Beda fase arus dan tegangan ( θ = 90 o ). - Penggambaran FASO (Fase ektor). m sin t angkaian nduktor Murni f Karakteristik Kapasitor () Murni Kapasitor () mengubah fase tegangan dan arus, arus mendahului tegangan sebesar 90 o (arus lebih EPAT dari pada tegangan). - Beda fase arus dan tegangan ( θ = 90 o ). - Penggambaran FASO (Fase ektor). Persamaan yang berlaku: m sin t 90 m sin t angkaian Kapasitor () Murni f Anda Pahami dan Amati. Hambatan murni dihubungkan dengan arus bolak-balik dengan tegangan maksimum 300 volt. Jika kuat arus yang mengalir = sin 00t ampere, maka nilai hambatan tersebut adalah

23 Pembahasan: Sebelum menentukan hambatan terlebih dulu, tentukan arus maksimum, yaitu: ampere (diperoleh dari persamaan sin00t ; berarti m sin t ) Mencari hambatan pada rangkaian: m m m Sebuah induktor dihubungkan dengan listrik A yang bertegangan 300 volt. Jika arus yang mengalir pada induktor 5 ampere dengan frekuensi 75/π Hz. Maka besar induktansi induktor adalah Pembahasan: Terlebih dahulu kita cara induktansi induktor Kemudian mencari besar nilai induksi induktor,yaitu: f 0,4 f Jadi, induksi pada induktor adalah 0,4 H 3. istrik A mempunyai tegangan maksimum 40 volt dan frekuensi 50/π Hz. Jika listrik dihubungkan dengan sebuah kapazsitor = 50 μf, maka arus maksimum pada kapasitor adalah Pembahasan: Terlebih dahulu kita cara kapasitansi kapasitor: 6 0,5 0 6 f 50/ 500 0,4 Kemudian mencari besar arus maksimum: 40 9,6 0 6,5 0 Jadi, arus maksimum pada kapasitor adalah 9,6 x 0-5 ampere 5 6

24 D. ANGKAAN -- SE Konsep Materi angkaian -- Seri umus Persamaan yang berlaku: - Arus pada masingmasing komponen sama. Karakteristik angkaian -- seri a. Arus pada setiap komponen sama b. Sudut fase antar arus dan tegangan berkisar 0 o < θ < 90 o c. Penggambaran Fasor (Fase ektor) - Tegangan pada masingmasing komponen Fasor tegangan Z - Fasor Hambatan - Tegangan total - Hambatan total/mpedansi (Z) Z - Z Z = impedansi (Ohm) = esistor/hambatan (Ohm) = eaktansi induktor/induktif (Ohm) = eaktansi kapasitor/kapasitif (Ohm) = induktansi induktor (Henry) = kapasitansi kapasitor (Farad) 3

25 E. Daya Efektif pada istrik A Konsep Materi Daya Efektif Besarnya sumber tegangan efektif yang menghasilkan arus efektif pada suatu rangkaian. P ef umus ef ef cos θ = sudut yang dibentuk oleh tegangan dan arus. F. Sifat angkain pada istrik A Sifat angkaian pada istrik A a. Bersifat nduktif () Arus lebih AMBAT 90 0 dari pada tegangan dengan sudut fase θ. b. Bersifat Kapasitif () Arus lebih EPAT 90 0 dari pada tegangan dengan sudut fase θ. c. esonansi Terjadi apabila arus maksimum atau impedansi minimum. Frekuensi Sudut esonansi (ω r) satuannya rad/s r Frekuensi resonansi (f r) satuannya Hz f r Anda Pahami dan Amati. Hambatan 000 Ω, kumparan 0,5 Henry, dan kapasitor 0, µf dirangkai seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan arus bolak-balik yang frekuensi angulernya 5000 rad/s. Nilai impedansi rangkaian tersebut adalah 4

26 Pembahasan: Terlebih dulu kita mencari nilai reaktansi pada induktor dan kapasitor, yaitu: eaktansi nduktor eaktansi Kapasitor , , 0 Menghitung impedansi rangkaian (Z), yaitu: Z Z Z 0 3, ,50 6 6, Jadi, impedansi rangkaian tersebut adalah 800 Ohm.. esistor berhambatan 300 Ohm, induktor 0,9 mh dan kapasitor µf dirangkai seri, kemudian kedua ujungnya diberi tegangan A dengan persamaan = 00 sin 000 t ; dalam volt dan t dalam sekon, tentukan: a. eaktansi nduktor b. eaktansi Kapasitor c. mpedansi d. Arus maksimum e. Tegangan pada masing-masing komponen ( ; ; dan ) Pembahasan: a. eaktansi nduktor b. eaktansi Kapasitor c. Menghitung impedansi rangkaian (Z), yaitu: Z Z Z 90 5, , ,

27 d. Arus maksimum. m Z m ,9 e. Tegangan pada masing-masing komponen Tegangan pada hambatan/resistor ( ) 0, Tegangan pada nduktor ( ) volt 0,9 90 7, volt Tegangan pada hambatan/resistor ( ) 0, volt 3. Suatu rangkaian penerima radio memakai rangkaian -- seri yang dihubungkan dengan tegangan bolak-balik sebesar volt (nilai efektif). Jika = 500 W; = 0,4 mh; dan = 00 pf (piko = 0 - ), tentukan frekuensi resonansinya Pembahasan: Frekuensi resonansi diperoleh dengan persamaa: f r , f 4 Jadi, frekuensi resonansi yang terjadi adalah Hz 4 6

28 Mari Anda maksimalkan Otak Anda!. Suatu sumber tegangan bolak-balik menghasilkan tegangan sesuai dengan fungsi: = 40 cos 0π t volt (t dalam sekon). Nilai tegangan maksimum, Tegangan efektif, frekuensi sudut dan frekuensi sumber tegangan bolak-balik tersebut adalah. Suatu sumber tegangan bolak-balik menghasilkan tegangan maksimum 40 volt, Jika sumber tegangan ini dihubungkan seri dengan resistor 5 ohm. Tentukan nilai tegangan efektif, arus maksimum dan arus efektif! 3. Tegangan pada suatu induktor yang induktansinya 5 mh besarnya adalah 0 volt, jika frekuensi sudutnya 00 rad/s. tentukan reaktansi induktor dan arus pada induktor! 4. Suatu induktor murni dengan induktansi mh dihubungkan dengan suatu sumber tegangan bolak-balik yang kuat arus maksimumnya adalah 4 ampere. Jika frekuensi sumber tegangan bolak-balik itu 60 Hz, maka tentukan reaktansi induktor, tegangan maksimum dan tegangan efektifnya! 5. Suatu kapasitor murni dengan kapasitansi 50 mikro Farad dihubungkan seri dengan sumber tegangan bolak-balik yang teganganya 0 volt, jika frekuensi seumber 60 Hz. Tentukan reaktansi kapasitor, arus yang mengalir pada kapasitor! 6. Sebuah resistor = 5 Ohm dan kumparan = 0 mh dihubungkan seri 7

29 pada tegangan bolak-balik 00. Tentukan mpedansi rangkaian, Arus yang mengalir pada rangkaian, tegangan pada resistor dan tegangan pada kumparan. 7. angkaian seri dengan = 50 Ohm, dan = 50 µf dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik 00 ; 50/π Hz. Tentukan impedansi pada rangkaian, kuat arus yang mengalir pada rangkaian, tegangan pada resistor dan tegangan pada kapasitor! 8. Hambatan 000 W, kumparan 0,5 Henry, dan kapasitor 0, µf dirangkai seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan arus bolak-balik yang frekuensi sudutnya 5000 rad/s. Nilai impedansi rangkaian tersebut mendekati Suatu kapasitor murni dengan kapasitansi 50 mikro Farad dihubungkan seri dengan sumber tegangan bolak-balik yang menghasilkan gaya gerak listrik v sesuai dengan fungsi : = 0 sin 00π t ( v dalam volt, t dalam sekon), fungsi Arus listrik yang mengalir pada kapasitor adalah 0. Tegangan pada suatu induktor yang induktansinya 5 mh dinyatakan dengan fungsi waktu : = 40 sin (00 t) volt (t dalam sekon), Fungsi arus listrik terhadap waktu yang mengalir pada induktor tersebut adalah... 8

30 Prediksi Ujian Akhir Semester 5. Banyaknya muatan yang mengalir pada rangkaian dalam satuan waktu disebut A. Tegangan B. Hambatan. Kuat arus listrik D. Gaya gerak listrik E. Tegangan jepit. Besarnya kuat arus pada rangkaian tertutup dipengaruhi oleh. A. Tegangan B. Hambatan. Hambatan dan tegangan D. Suhu dan hambatan E. Tegangan dan suhu 3. Pernyataan di atas dijelaskan pada oleh A. Hukum Newton B. Asas Black. Hukum oulomb D. Hukum Ohm E. Hukum Kekekalan energi 4. Faktor yang berpengaruh pada hambatan kawat, kecuali A. Panjang B. uas permukaan. Suhu D. Jenis kawat E. Kuat arus 5. Nilai tegangan pada saat setelah mengalirkan arus, disebut A. Tegangan B. Hambatan. Kuat arus listrik D. Gaya gerak listrik E. Tegangan jepit 6. Jarum jam pada voltmeter menunjukkan angka 0 volt pada saat mengukur listrik A, maka tegangan maksimumnya adalah A. 0 B

31 D. 60 E Apabila besarnya reaktansi induktor ( ) lebih BESA dari pada reaktansi kapasitor ( ), maka rangkaian listrik A tersebut akan bersifat A. esonansi B. nduktif. Kapasitif D. nduktif-kapasitif E. esonansi-induktif 8. Syarat terjadi resonansi pada listrik bolak-balik adalah pada saat A. f f B.. D. E. 9. Nilai yang terukur oleh alat ukur berupa nilai A. Maksimum B. Efektif. Tegangan D. Arus E. istrik arus bolak-balik 0. Apabila besarnya reaktansi induktor ( ) lebih KE dari pada reaktansi kapasitor ( ), maka rangkaian listrik A tersebut akan bersifat A. esonansi B. nduktif. Kapasitif D. nduktif-kapasitif E. esonansi-induktif. Perhatikan rangkaian hambatan pada gambar berikut! 30

32 Hambatan total dari ketiga resistor adalah A. 9,0 Ω B. 7,0 Ω. 8, Ω D. 6,0 Ω E. 5, Ω. Suatu pengantar berarus listrik 50 ma. Muatan listrik yang mengalir pada penghantar selama ½ jam adalah. A. 5. B D. 90. E Tegangan jaringa listrik PN dirumah diukur dengan menggunakan voltmetr ac, maka nilai yang terukur adalah tegangan. A. Sesaat. B. Maksimum.. Minimum. D. ata rata. E. Efektif. 4. Apabia jarum voltmeter ac menunjukkan angka 0, artinya tegangan bolak balik yang diukur adalah. A. Tetap 0. B. Berubah antara 0 dan 0. Berubah antara 0 dan 0. D. Berubah antara 0 dan +0. E. Berubah antara -0 dan Pada rangkaian arus bolak balik yang hanya mengandung induktor murni, maka antara arus dan tegangan berlaku. A. sefase dengan. B. mendahului sebesar. mendahului sebesar 80. D. mendahului sebesar E. mendahului sebesar Sebuah induktor 50 mh dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik yang memiliki frekuensi sudut 300 rad/s. Besar reaktansi induktif adalah. A. 0,5 ohm. 3

33 B.,5 ohm.. 5 ohm. D. 0 ohm. E. 5 ohm 7. Sebuah kapasitor dengan kapasitas 00 mf dihubungkan dengan teganganarus bolak balik 0, 50 Hz. eaktansi kapasitif yang timbul pada kapasitor adalah. A. 5 ohm. B. 0 ohm.. 50 ohm. D. E. 00 ohm. 500 ohm. 8. angkaian seri dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik. Bila = 80 ohm dan = 60 ohm serta arus yang mengalir dalam rangkaian A, maka tegangan sumber adalah. A. 0. B D. 90. E angkaian seri dengan = 60 ohm, = 0 mh, dan = 5 pf dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik yang memiliki frekuensi anguler 000 rad/s. mpedansi rangkaian adalah. A. 30 ohm. B. 40 ohm.. 60 ohm. D. 80 ohm. E. 00 ohm. 0. Sebuah rangkaian arus bolak balik dihubungkan dengan sebuah hambatan murni. Bila tegangan maksimum 300 dan arus yang mengalir = sin 00t A, maka nilai hambatan tersebut adalah. A. 75 ohm. B. 00 ohm.. 5 ohm. D. 50 ohm. E. 300 ohm. 3

34 . Sebuah sumber tegangan bolak balik menimbulkan tegangan maksimum dengan frekuensi Hz. Bila sumber tegangan tersebut dihubungkan dengan sebuah kapasitor = 00 mikrof., maka arus maksimum pada kapasitor tersebut adalah. A. 8 A. B. A.. 6 A. D. 4 A. E. 3 A.. angkaian seri dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik yang memiliki nilai maksimum 00. Jika impedansi rangkaian adalah 50 ohm, maka arus maksimum yangmengalir dalam rangkaian adalah. A. 0,5 A. B. 0,5 A.. A. D. 4 A. E. 0 A. 3. angakaian seri dengan = 000 Ohm, = 0,5 H, dan = 0, mikrof. dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik yang memiliki kecepatan sudut 000 rad/s. mpedansi rangkaian tersebut adalah. A. 000 ohm. B. 000 ohm ohm. D ohm. E ohm. 4. esistor = 50 ohm, kumparan dengan = 50 ohm, dan kapasitor dengan = 00 ohm dirangkai seri pada sumber tegangan bolak balik. Beda sudut fase antara arus dan tegangan pada rangkaian adalah. A B D E Sebuah resistor dan sebuah induktor dihubungkan seri pada tegangan bolakbalik 00. Apabila tegangan antara kedua ujung resistor dan induktor sama besar, maka besar teganagn tersebut adalah. A. 5. B D

35 E Susunan seri resitor dengan = 40 Ohm kapasitor dengan = 30 ohm dengan sumber tegangan bolak balik 0. Besar tegangan pada resistor dan kapasitor masing masing adalah. A. = 76 dan = 44. B. = 44 dan = 76.. = 76 dan = 3. D. = 3 dan = 76. E. = 0 dan = Kapasitor yang kapasitasnya,5 mf disusun seri dengan resistor pada sumber teganagn bolak balik 00, 0 rad/s. Apabila arus yang mengalir dalam rangkaian adalah A, maka nilai hambatan dari resistor adalah. ohm A. 5 B D. 45 E Suatu kumparan bila dihubungkan dengan sumber arus searah 0 menghasilkan arus 4 A. Bila dihubungkan dengan sumber arus bolak balik diperlukan tegangan sebesar 0 6 untuk menghasilkan arus yang sama. Frekuensi arus bolak balik adalah 50 Hz, maka induktansi kumparan adalah. 0, A. H. B. 0, H. 0,. H. D. 0,4 H. 0,4 E. H. 9. angkaian seri dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik. Bila tegangan antara kedua ujung adalah 30 dan tegangan antara kedua ujung adalah 40, maka tegangan antara ujung ujung rangkaian eri adalah. A. 0. B D. 50. E

36 30. Sebuah rangkaian seri dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik yang memiliki nilai efektif 00. Jika hambatan sebesar 00 ohm dan tegangan efektif antara kedua ujung adalah 60, maka faktor daya rangkaian adalah. A. 0,40. B. 0,48.. 0,60. D. 0,76. E. 0, Suatu penghantar panjangnya 0 m dengan luas penampang cm dan hambatan jenisnya 0 Ωm, maka hambatan penghantarnya adalah.. A. 0,05 Ω.,0 Ω E.,0 Ω B. 0,5 Ω D.,5 Ω 3. Banyaknya muatan yang mengalir pada suatu pengahantar berarus 0,5 ampere setiap menitnya adalah.. A E. 0,5 B. 0 D. 33. Dalam suatu rangkaian listrik, saat tegangannya dipasang pada 3 mengalir arus listrik 5 ma, Besarnya hambatan yang dilalui arus tersebut adalah.. A. 000 Ω. 45 Ω E. 0, Ω B. 00 Ω D. 5 Ω 34. ima buah hambatan masing-masing 0 ohm dipasang paralel, maka hambatan penggantinya adalah.. A. 3 ohm. 5 ohm E. 00 ohm B. 4 ohm D. 0 ohm 35. Perhatikan gambar di samping! Jika voltmeter menunjukkan nilai volt, maka nilai hambatan adalah.. A. 7 Ω D. Ω B. Ω E. 5 Ω. 7 Ω 36. Perhatikan gambar di samping! Jika ε = ε 3= 4 dan ε =, maka kuat arus yang mengalir adalah.. A. 0,05 A D. 0, A B. 0, A E. 0,4 A. 0,5 A ε 3 5 Ω = 5Ω ε 3 = 0Ω Ω ε = 5Ω 35

37 37. Pada sebuah lampu tertulis 5 W, 0, maka dari data tersebut akan dapat kita tentukan hambatan dalam lampu sebesar.. A. 8 Ω. 50 Ω E. 00 Ω B. 65 Ω D. 936 Ω 38. Suatu alat pemanas mempunyai hambatan 5 kω, dialiri arus listrik A selama jam. Energi listrik yang dipakai adalah.. A. 0 kwh. 30 kwh E. 50 kwh B. 0 kwh D. 40 kwh 39. Pada sebuah setrika tertera tulisan 300 watt; 0 volt. Bila alat tersebut dipasang pada sumber tegangan 0 volt, maka energi listrik yang diserap tiap sekon adalah.. A. 600 joule. 50 joule E. 50 joule B. 300 jole D. 75 joule 40. Tegangan PN 0 dan kuat arus listrik A digunakan untuk menyalakan sebuah radio selama 0 jam setiap hari. Apabila biaya setiap kwh adalah p. 00,00, maka biaya listrik yang harus dibayar dalam sebulan ( bulan = 30 hari) adalah.. A. p ,-. p ,00 E. p ,00 B. p..500,00 D. p. 3.00,00 36

38 DAFTA PUSTAKA Kanginan, Marthen Fisika Untuk SMA Kelas Semester. imahi: Erlangga. Erlangga imahi: Erlangga Seribu Pena Fisika SMU Kelas.imahi: 00.Fisika 000 B SMU Kelas aturwulan. Supardi, Bibit Seri Jelajah Fisika SMA strik Magnet. Klaten: Erlangga. Supiyanto. 00. Fisika Untuk SMU Kelas. Jakarta: Erlangga. Tim Penyusun Fisika a Kelas SMU Semester. Klaten: ntan pariwara. 37