Kunci Jawaban Intan Pariwara Kelas 12 Fisika Edisi Terbaru PDF

Preview

Summary

Fisika Kelas XII i 1. Peserta didik mampu menggunakan voltmeter dan amperemeter untuk menentukan nilai tegangan dan arus dengan benar setelah mempelajari hukum Ohm. 2. Peserta didik mampu mengevaluasi karakteristik dan prinsip kerja peralatan listrik searah dengan benar setelah mempelajari materi ra...

Description

Fisika Kelas XII

i

1. Peserta didik mampu menggunakan voltmeter dan amperemeter untuk menentukan nilai tegangan dan arus dengan benar setelah mempelajari hukum Ohm. 2. Peserta didik mampu mengevaluasi karakteristik dan prinsip kerja peralatan listrik searah dengan benar setelah mempelajari materi rangkaian elektronik. 3. Peserta didik mampu menerapkan hukum Ohm dan hukum Kirchhoff dalam pemecahan masalah listrik searah dengan benar setelah berdiskusi tentang hukum Ohm dan hukum Kirchhoff. 4. Peserta didik mampu menghitung energi dan daya listrik dengan benar setelah berdiskusi tentang aplikasi listrik searah.

Rangkaian Searah mencakup

Rangkaian Elektronik dan Hukum Kirchhoff

Hukum Ohm meliputi

Aplikasi Listrik Searah meliputi

meliputi

Pengukuran Arus dan Tegangan Listrik

Energi Listrik

Rangkaian Komponen Elektronik

Hubungan Kuat Arus dan Tegangan Listrik

Daya Listrik

Hukum Kirchhoff

Hambatan Listrik

• •

Arus Tegangan

• •

Hambatan • Hukum Ohm •

Hukum Kirchhoff Listrik Searah

• •

Energi Listrik Daya Listrik

Fisika Kelas XII

1

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: d Diketahui: RA = 1,29 Ω IA = 500 mA = 0,5 A I =2A Ditanyakan : Rsh Jawab: I

n = I A

30

2A

RA

Rsh = (n − 1) 1, 29 Ω

1, 29 Ω

= (4 − 1) = 3 = 0,43 Ω Jadi, pada amperemeter perlu dipasang resistor 0,43 Ω secara paralel dengan hambatan. 2. Jawaban: e Diketahui: ne = 3,5 × 1020 qe = 1,6 × 10–19 C I =5A Ditanyakan: Q Jawab:

t = =

ne qe t ne qe I

(3,5 × 1020 )(1,6 × 10−19 C) 5A

=

= 11,2 s

( a + b )t + pA 2 (1,5 A + 2 A)(7,5 S − 5 S) + (5 s)(2 A) 2 (3,5 S)(2,5 A) + 10 C = 14,375 C 2

Jadi, muatan listrik yang mengalir dalam hambatan tersebut adalah 14,375 C. 2

Rangkaian Searah

R = ρA

A = R 1 4

πd 2 =

d2 =

3. Jawaban: c Banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam hambatan dapat ditentukan dengan menentukan luas pada grafik. Q = luas trapesium + luas persegi panjang

=

5. Jawaban: b Diketahui: A = 219,8 cm = 2,198 m R = 800 Ω ρ = 5,6 × 10–8 Ωm Ditanyakan: d Jawab:

ρA R ρA

d 2 = 1 πR 4

Q = It = (5A)(11,2 s) = 56 C Jadi, muatan listrik yang terdapat dalam alat pecahan sebesar 56 C.

=

Is

I = I × IA maks = 60 × 2 A = 1 A Jadi, arus yang mengalir pada rangkaian adalah 1 A.

= 0,5A = 4

I =

4. Jawaban: c = 30 Diketahui: IS Imaks = 60 IA = 2 A Ditanyakan: I Jawab:

(5,6 × 10−8 Ωm)(2,198m) 1 (3,14)(800 4

Ω)

= 0,0196 × 10–8 m2 d = 196 × 10−12 m 2 = 14 × 10–6 m = 1,4 × 10–2 mm Jadi, diameter kawat tungsten sebesar 1,4 × 10–2 mm. 6. Jawaban: c Diketahui: R0 = 40 Ω Rt = 130 Ω T0 = 20°C α = 3,92 × 10–3/°C Ditanyakan: T Jawab: ΔR = R0 α ΔT Rt – R0 = R0 α ΔT (130 – 40) Ω = (40 Ω)(3,92 × 10–3/°C) ΔT 90 = (0,1568/°C) ΔT 90

ΔT = 0,1568 ≈ 573,98°C

Titik lebur aluminium = suhu akhir platina ΔT = T – T0 T = ΔT + T0 = (573,98 + 20)°C = 593,98°C Jadi, titik lebur aluminium adalah 593,98°C. 7. Jawaban: c Diketahui: A = 0,8 m A = 2 mm2 = 2 x 10–6 m2 I = 500 mA = 0,5 A V = 10 V Ditanyakan: ρ Jawab: V

10 V

= 0,5 Α = 20 Ω RA A

=

(20 Ω)(2 × 10−6 m 2 ) 0,8m

=

4 × 10−5 0,8

Ωm = 5 × 10–5 Ωm

Jadi, resistivitas kawat penghantar adalah 5 × 10–5 Ωm. 8. Jawaban: d Diketahui: RV = 15 Ω VV = 50 V V = 85 V Ditanyakan: Rf Jawab: V

n = V V 85V

= 50V = 1,7 V Rf = (n – 1) Rv = (1,7 – 1)(15 Ω) = 0,7 (15Ω) = 10,5Ω Jadi, pada galvanometer perlu dipasangi hambatan muka sebesar 10,5 Ω secara seri dengan hambatan. 9. Jawaban: a Diketahui: R1 = 100 Ω Ditanyakan: V Jawab: Saat digunakan batas ukur 0,1 A, jarum menunjukkan skala 80. Dengan demikian, arus yang mengalir dapat dihitung sebagai berikut. 80

B. Uraian 1. Nyala lampu listrik dipengaruhi oleh aliran arus listrik dan hambatan lampu dengan persamaan: V

R = Ι

ρ =

10. Jawaban: c Diketahui: R = 4,5 Ω I = 3,5 A Ditanyakan: V Jawab: V = IR = (3,5 A)(4,5 Ω) = 15,75 V Jadi, hasil pengukuran tegangan yang akan diperoleh Linda sebesar 15,75 V.

I = 100 × 0,1 A = 0,08 A V = IR = (0,08 A)(100 Ω) = 8 V Jadi, beda potensial pada titik A dan B sebesar 8 V.

I= R Arus listrik berbanding terbalik dengan hambatan lampu. Adapun hambatan lampu dipengaruhi oleh panjang dan luas penampang filamen dengan persamaan berikut. A

R=ρA Lampu A memiliki filamen yang lebih tebal dan lebih pendek dari lampu B. Oleh karena itu, hambatan yang dihasilkan lampu A lebih kecil sehingga arus listrik yang mengalir pada lampu A lebih besar dibandingkan lampu B. Jadi nyala lampu A lebih terang dari lampu B. 2. Diketahui: ne = 2 × 105 qe = 1,6 × 10–19 C t = 4,5 menit = 270 s J = 0,6 × 10–16 A/m2 Ditanyakan: A Jawab: Q = neqe = (2 × 105)(1,6 × 10–19 C) = 3,2 × 10–14 C Q

I = t =

3, 2 × 10−14 C 270 s

= 0,012 × 10–14 A

I

A = J (0,012 × 10−14 A)

= (0,6 × 10−16 A/m2 ) = 0,02 × 102 m2 = 2 m2 Jadi, luas pelat baja tersebut adalah 2 m2.

Fisika Kelas XII

3

3. Persamaan resistansi pada kawat penghantar sebagai berikut. A

R= ρA Resistansi sebanding dengan resistivitas bahan (ρ) dan panjang kawat (A) serta berbanding terbalik dengan luas penampang (A). Oleh karena kawat terbuat dari bahan yang sama, maka nilai resistivitas kawat akan selalu sama. Jadi, caracara yang dapat dilakukan Indra adalah mengubah panjang atau luas penampang kawat. Agar resistansi kawat menjadi 2,5R, maka Indra dapat mengganti dengan kawat sepanjang 2,5A atau mengganti kawat dengan luas penampang 0,4A. Agar resistansi kawat menjadi 0,2R, maka Indra dapat mengganti dengan kawat sepanjang 0,2A atau mengganti kawat dengan luas penampang 5A. 4. Diketahui: A = 6 mm2 = 6 × 10–6 m2 A =1m I =3A V = 8,6 mV = 8,6 × 10–3 V Ditanyakan: ρ Jawab:

ρ = = =

=

51,6 × 10−9 3

= 17,2 × 10–9 Ωm = 1,72 × 10–8 Ωm

4

Rangkaian Searah

Bahan

Resistivitas

Aluminium

2,63 x 10-8 Ωm

Besi

9,71 x 10-8 Ωm

Perak

1,47 x 10-8 Ωm

Tembaga

1,72 x 10-8 Ωm

Jadi, kawat tersebut berbahan tembaga. 5. Diketahui: To = 20°C T1 = 70°C T2 = 192°C Ditanyakan: α Jawab:

R0 (1 + αΔT )

= R (1 + αΔT ) 0

R1 R2

= 1 + α (T − T ) 2 0

3,025 Ω 4,306 Ω

Ωm

Ro = 2,5 Ω R1 = 3,025 Ω R2 = 4,306 Ω

R1 R2

3,025 Ω 4,306 Ω

RA A V A I A

(8,6 × 10−3 V)(6 × 10−6 m 2 ) (3A)(1 m)

Tabel resistivitas beberapa jenis bahan:

(3,025 Ω)(1 + α(172°C)) 3,025 Ω + (520,3°CΩ)α (520,3°CΩ)α – (215,3°CΩ)α (305°CΩ)α

1 + α (T1 − T0 )

1 + α(70 °C − 20 °C)

= 1 + α (192 °C − 20 °C) 1 + α (50 °C)

= 1 + α (172 °C) = (4,306 Ω)(1 + α(50°C) = 4,306Ω+(215,3°CΩ)α = 4,306 Ω – 3,025 Ω = 1,281 Ω 1, 281Ω

α = 305D C Ω α = 0,0042/°C Jadi, koefisien suhu kawat adalah 0,0042/°C.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: d Diketahui: r = 20 Ω ε = 15 V I = 500 mA = 0,5 A Ditanyakan: V Jawab: ε = V + Ir 15 V = V + (0,5 A)(20 Ω) 15 V = V + 10 V V =5V Jadi, tegangan terminal pada baterai adalah 5 V. 2. Jawaban: b Diketahui: R1 = 2 Ω R2 = 6 Ω R3 = 2 Ω R4 = 3 Ω R5 = 5 Ω Ditanyakan: Rtot Jawab: 1 1 1 1 RP = R2 + R3 + R4 1

1

1

= 6Ω + 2Ω + 3Ω =

1+ 3 + 2 6Ω

RP = 1 Ω Rtot = R1 + RP + R5 =2Ω+1Ω+5Ω =8Ω Jadi, hambatan pengganti rangkaian listrik di atas sebesar 8 Ω. 3. Jawaban: a Diketahui: R1 = 5 Ω R2 = 2 Ω R3 = 2 Ω R4 = 6 Ω V = 24 V Ditanyakan: VPQ Jawab: 1 1 1 RP = R2 + R3 1

RP = 1 Ω Rtot = R1 + Rp + R4 =5Ω+1Ω+6Ω = 12 Ω V

Itot = R tot 24V

= 12Ω =2A RPQ = RP + R1 =1Ω+5Ω =6Ω VPQ = Itot RPQ = (2 A) (6 Ω) = 12 V Jadi, beda potensial antara titik P dan Q sebesar 12 V. 4. Jawaban: c Diketahui: R1 = R2 = 4 Ω R3 = R4 = R5 = 2 Ω V = 24 volt Ditanyakan: I Jawab: R1 dan R2 dirangkai seri Rs1 = R1 + R2 =4Ω+4Ω =8Ω R3, R4, dan R5 dirangkai seri Rs2 = R3 + R4 + R5 =2Ω+2Ω+2Ω =6Ω Rs dan Rs2 dirangkai paralel 1

Vtotal = VRs1 = VRs2 = 24 volt VR s

1

IRs1 = R = s1

24 volt 8Ω

=3A

IRs1 = IR1 = IR2 = 3 A VR s

2

IRs2 = R = s2

24 volt 6Ω

=4A

IRs2 = IR3 = IR4 = IR5 = 4 A Jadi, kuat arus terbesar adalah 4 A melewati R3.

1

= 2Ω + 2Ω

Fisika Kelas XII

5

5. Jawaban: e Diketahui: R1 = 7 Ω I1 = 0,6 A R2 = 10 Ω I2 = 0,55 A Ditanyakan: r Jawab: E1 = V1 + I1r E = I1 R1 + I1 r = (0,6)(7) + (0,6)r = 4,2 + 0,6r . . . (1) E2 = V2 + I2r E = I2 R2 + I2 r = (0,55)(10) + (0,55)r = 5,5 + 0,55r . . . (2) Eliminasi permasalahan (1) dan (2) E = 4,2 + 0,6r E = 5,5 + 0,55r –––––––––––––– – 0 = –1,3 + 0,05r 1,3 = 0,05r r = 26 Ω Jadi, hambatan dalam baterai sebesar 26 Ω. 6. Jawaban: c R4 = 6 Ω Diketahui: R1 = 10 Ω R2 = 8 Ω R5 = 4 Ω R3 = 6 Ω Ditanyakan: Rtot Jawab: Rangkaian tersebut memenuhi kriteria jembatan wheatstone, sehingga rangkaiannya dapat disederhanakan seperti pada gambar berikut.

8Ω

1

14 + 16

1

= 16 Ω + 14Ω = 224 Ω 224

Rtot = 30 Ω Rtot = 7,46 Ω Jadi, hambatan resistor pengganti rangkaian tersebut sebesar 7,46 Ω. 7. Jawaban: d R2 = 4 Ω Diketahui: E1 = 6 V R3 = 6 Ω E2 = 12 V E3 = 4 V R4 = 2 Ω R1 = 8 Ω Ditanyakan: I Jawab: Tentukan arah loop pada rangkaian seperti gambar berikut. E3 = 4 V R3 = 6 Ω E2 = 12 V R4 = 2 Ω

R2 = 4 Ω

R1 = 8 Ω E1 = 6 V

Berdasarkan hukum Kirchhoff II, arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah: ∑E + ∑IR = 0 (E1 – E2 + E3) + I(R1 + R2 + R3 + R4) = 0 (6 – 12 + 4) + I(8 + 4 + 6 + 2) = 0 –2 + 20 I = 0 20 I = 2 I = 0,1 mA Jadi, kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian sebesar 0,1 mA atau 100 mA. 8. Jawaban: c

2Ω

f

6Ω I1

4Ω 6Ω

3Ω

e I2

18 V

d

I3 21 V

3Ω 1Ω

Berdasarkan jembatan wheatstone, R1 R5 = R2 R4 sehingga arus yang mengalir pada R3 bernilai nol. 1 Rtot

=

1 R1 + R5

+

1 R2 + R4

1

1

= 12 Ω + 4 Ω + 8 Ω + 6 Ω 6

Rangkaian Searah

a

b

I3 = I1 + I2 Loop afeba Σε + ΣIR = 0 –18 + 6I1 – 3I2 = 0 6I1 – 3I2 = 18 . . . (1)

c

Loop cbedc

Σε + ΣIR = 0 –21 + I3 + 3I2 + 3I3 = 0 (I1 + I2) + 3I2 + 3(I1 + I2) = 21 4I1 + 7I2 = 21 . . . (2) Substitusi persamaan (1) dan (2) 6I1 – 3I2 = 18 4I1 + 7I2 = 21

×2 ×3

12I1 – 6I2 = 36 12I1 + 21I2 = 63 ––––––––––––– – –27I2 = –27 I2 = 1 A

6I1 – 3I2 = 18 A 6I1 – 3(1 A) = 18 A 6I1 = 21 A I1 =

21 A 6

1

RP

R2 = 12 Ω R3 = 9 Ω

1

1

4+2

6

= 6Ω + 12Ω = 24 Ω = 24Ω =4Ω V

IAB = R P 18V

= 4Ω = 4,5 A Jadi, kuat arus mengalir antara titik A dan B sebesar 4,5 A. 10. Jawaban: b Diketahui: R1 = R4 = 30 Ω R2 = R3 = R5 = 50 Ω VAB = 120 V Ditanyakan: I Jawab: Nilai R1R5 = R2R4 sehingga arus yang mengalir pada R3 bernilai nol. Oleh karena itu, rangkaiannya berubah menjadi seperti berikut. R1

R4

R2 R5

1

1

2

VAB

I = R p

120 volt

= 40 Ω = 3 A Jadi, kuat arus yang mengalir pada rangkaian sebesar 3 A. B. Uraian

= R + R 1 2 1

1

= Rs + R s 1 2 1

I3 = I1 + I2 = 3,5 A + 1 A = 4,5 A Jadi, nilai yang tepat I1 = 3,5 A, I2 = 1 A, dan I3 = 4,5 A.

1 RP

1

1 Rp

= 80 Ω + 80 Ω = 80 Ω Rp = 40 Ω

= 3,5 A

9. Jawaban: a Diketahui: V = 18 V R1 = 6 Ω Ditanyakan: IAB Jawab:

R1 dan R2 disusun seri Rs = R1 + R2 1 = 30 Ω + 50 Ω = 80 Ω R4 dan R5 disusun seri Rs = R4 + R5 2 = 30 Ω + 50 Ω = 80 Ω Rs dan Rs2 dirangkai paralel

1. Jawaban: Diketahui: V1 = 20 V V2 = 10 V R1 = 2 Ω R2 = 10 Ω R3 = 4 Ω R4 = 12 Ω R5 = 6 Ω Ditanyakan: I1, I2, dan I3 Jawab: Perhatikan gambar berikut. 10 Ω

A

12 Ω

B I1

C I3

I2 4Ω

2Ω

6Ω

E

F 20 V

I2 = I1 + I3 Loop ABEF

D 10 V

. . . (1)

∑E + ∑IR 20 – 10 I1 – 2 I1 – 4 I2 20 – 12 I1 – 4 I2 –12 I1 – 4 I2 3 I1 + I2

=0 =0 =0 = –20 =5

. . . (2)

Fisika Kelas XII

7

Loop BCDE

∑E + ∑IR = 0 10 – 6 I3 – 12 I3 – 4 I2 = 0 10 – 18 I3 – 4 I2 = 0 –18 I3 – 4 I2 = –10 9 I3 + 2 I2 = 5 . . . (3) Subtitusi persamaan (1) dan (3) 9 I3 + 2 I2 = 5 9( I2 – I1) + 2 I2 = 5 9 I2 – 9 I1 + 2 I2 = 5 –9 I1 + 11 I2 = 5 . . . (4) Eliminasi persamaan (2) dan (4) 3 I1 + I2 = 5 ×3 9 I1 + 3 I2 = 15 –9 I1 + 11 I2 = 5 × 1 –9 I1 + 11 I2 = 5 –––––––––––––– + 14 I2 = 20

R1 = 8 Ω R2 = 4 Ω R3 = 4 Ω R4 = 12 Ω R5 = 6 Ω V = 18 volt Ditanyakan: a. Rtotal b. I Jawab: a. Dalam rangkaian R1R5 = R2R4 sehingga dapat ditentukan menggunakan jembatan wheatstone. Oleh karena itu, tida ada arus pada hambatan R3 dan rangkaiannya menjadi seperti berikut.

8

Rangkaian Searah

R4 = 12 Ω

R5 = 6 Ω

R1 dan R2 dirangkai seri Rs1 = R1 + R2 =8Ω+4Ω = 12 Ω R4 dan R5 dirangkai seri Rs2 = R4 + R5 = 12 Ω + 6 Ω = 18 Ω Hambatan total (R tot ) dapat ditentukan dengan menggabungkan Rs1 dan Rs2 yang dirangkai secara paralel.

20

2. Diketahui:

R2 = 4 Ω

18 volt

I2 = 14 A = 1,43 A –9 I1 + 11 I2 = 5 –9 I1 + 11 (1,43) = 5 –9 I1 + 15,73 = 5 –9 I1 = –10,73 I1 = 1,19 A I3 = I2 – I1 = (1,43 A) – (1,19 A) = 0,24 A Jadi, arus listrik yang mengalir pada I1, I2, dan I3 berturut-turut adalah 1,9 A; 1,43 A; dan 0,24 A.

R1 = 8 Ω

1 Rp

1

1

= Rs + Rs 1 2 1

1

= 12 Ω + 18 Ω 3+ 2

= 36 Ω 36

b.

Rp = 5 Ω = 7,2 Ω Jadi, hambatan total bernilai 7,2 Ω. Kuat arus yang mengalir V

I = R p 18 V

= 7,2 Ω = 2,5 A Jadi, kuat arus yang mengalir sebesar 2,5 A. 3. Diketahui: E1 = 20 V E2 = 10 V r1 = 3 Ω r2 = 7 Ω R1 = 30 Ω Ditanyakan: a. I b. VR 5

R2 = 10 Ω R3 = 20 Ω R4 = 20 Ω R5 = 40 Ω

Jawab: Rangkaian listrik pada soal dapat disederhanakan sebagai berikut: R2 = 10 Ω

R2 R3

Rp = R + R 2 3

RP

(3 Ω)(5 Ω)

R1 = 30 Ω

= 3Ω +5Ω 15

= 8 Ω = 1,875 Ω E1 = 20 V r1 = 3 Ω

a)

Tegangan disusun secara paralel maka Ep = E1 = E2 = 12 V

r1r2

rp = r + r 1 2

E2 = 10 V r2 = 7 Ω

(2 Ω)(1 Ω)

R3 R4

= 2 Ω +1Ω = 0,67 Ω

RP = R + R 3 4 (20 Ω)(20 Ω)

= (20 Ω) + (20 Ω) =

ΣE + ΣEIR = 0 –Ep + I(R1 + Rp + R4 + rp) = 0

400 Ω 40 Ω

= 10 Ω

∑E + ∑IR = 0 (E2 – E1) + I (R1 + R2 + RP + R5 + r1 + r2) = 0 (10 – 20) + I (30 + 10 + 10 + 40 + 3 + 7) = 0 –10 + I(100) = 0 100I = 10 I = 0,1 A b) VR = IR5 5 = (0,1 A)(40 Ω) =4V Jadi, amperemeter menunjukkan nilai 0,1 A dan voltmeter menunjukkan nilai 4 V. R1 = 2 Ω R2 = 3 Ω R3 = 5 Ω R4 = 4 Ω Ditanyakan: VR4 Jawab:

4. Diketahui:

r1 r2 E1 E2

R2

R3 R1

R4 r1 E 1

=2Ω =1Ω = 12 V = 12 V

–12 V + I(2 Ω + 1,875 Ω + 4 Ω + 0,67 Ω)= 0 (8,545 Ω) I = 12 V 12

I = 8,545 A = 1,4A VR4 = IR4 = (1,4 A)(4 Ω) = 5,6 V Jadi, nilai tegangan yang terukur pada voltmeter sebesar 5,6 V. 5. Diketahui: E = 12 V r=2Ω R1 = 10 Ω R2 = 4 Ω R3 = 4 Ω R4 = 12 Ω Ditanyakan: Ibuka : Itutup Jawab: Saat sakelar dibuka, besar arus yang mengalir: Rbuka = R1 + R3 + R4+ r = (10 Ω) + (4 Ω) + (12 Ω) + (2 Ω) = 28 Ω E

Ibuka = R buka 12 V

3

= 28 Ω = 7 r2 E2

Fisika Kelas XII

9

Saat sakelar ditutup, besar arus yang mengalir: Rp =

R2 R3 R2 + R3 (4 Ω)(4 Ω)

= (4 Ω) + (4 Ω) 16

= 8 Ω=2Ω Rtutup = R1 + Rp + R4 + r = (10 Ω) + (2 Ω) + (12 Ω) + (2 Ω) = 26 Ω E

Itutup = R tutup

10

Rangkaian Searah

12 V

6

= 26 Ω = 13 A Perbandingan arus saat sakelar terbuka dan tertutup: I buka I tutup

=

3 7 16 13

⎛ 3 ⎞ ⎛ 13 ⎞

13

= ⎜ 7 ⎟ ⎜ 6 ⎟ = 14 ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ Jadi, perbandingan kuat arus yang mengalir saat sakelar terbuka dan tertutup adalah 13 : 14.

A. Pilihan Ganda 1. Jawaban: a Diketahui: P = 50 W V = 110 V t = 1,5 jam = 5.400 s Ditanyakan: I dan E Jawab: P

I = V =

4. Jawaban: a Diketahui: ne = 500.000 R = 36 Ω t = 4 menit = 240 s Ditanyakan: W Jawab: I =

50 V 110 W

= 0,45 A = 450 mA W =Pt = (50 W)(5.400 s) = 270.000 J = 270 kJ Jadi, kuat arus dan energi listrik yang diperlukan untuk menyalakan lampu berturut-turut sebesar 450 mA dan 270 kJ. 2. Jawaban: d Diketahui: E = 4,2 x 105 J V=6V t = 9 jam = 32.400 s Ditanyakan: I Jawab: E

I = Vt (4, 2 × 105 J)

= (6 V)(32.400 s) 4,2 × 105 J

= 194.400 Vs = 2,16 A Jadi, kuat arus yang diperlukan untuk mengisi ulang baterai adalah 2,16 A. 3. Jawaban: c Diketahui: P = 100 W t = 15 menit = 900 s I = 450 kgm2 Ditanyakan: ω Jawab: Ekrotas = W ; I1 = I2 i

1 2 1 2

Jadi, kecepatan sudut kipas angin sebesar 20 rad/s.

I ω2 = Pt

(450 kgm2)ω2 = (100 W)(900 s)

ω2 = 400 rad2/s2 ω = 20 rad/s

ne qe t

=

(500.000)(1,6 × 10−19 C) 240 s

=

8 × 10−14 C 240 s

1

= 3 × 10–15 A

W = I 2 Rt 1

= ( 3 × 10–15 A)2(36 Ω)(240 s)

= 960 × 10–30 J = 9,6 × 10–28 J Jadi, energi listrik yang digunakan alat pencacah elektron adalah 9,6 × 10–28 J. 5. Jawaban: e Diketahui: P = 250 W V = 220 V t = 5 jam/hari biaya = Rp1.100,00/kWh Ditanyakan: biaya pemakaian rice cooker Jawab: W = Pt = (250 W)(5 jam/hari)(28 hari) = 35.000 Wh = 35 kWh Biaya = (Rp 1.100,00/kWh)(35 kWh) = Rp 38.500,00) Jadi, biaya yang harus dibayarkan Pak Mirza untuk penggunaan rice cooker pada bulan Februari 2019 sebesar Rp 38.500,00. 6. Jawaban: e Diketahui: V R m c

= 125 volt = 25 Ω = 2,7 kg = 1 kal/g°C = 4.200 J/kg°C ΔT = 80°C – 30°C = 50°C Ditanyakan: t

Fisika Kelas XII

11

Jawab: W=Q 2

V R

(125 volt) 2 25 Ω

t = mcΔT t= (2,7 kg)(4.200 J/kg°C)(50°C) t=

(2,7 kg)(4.200 J/kg°C)(50°C)(25 Ω) (125 volt)2

1, 4175 × 10

7

= 1,5625 × 104 s = 907,2 s = 15,12 menit ≈ 15 menit Jadi, waktu yang dibutuhkan untuk memanaskan air sekitar 15 menit. 7. Jawaban: c Diketahui: P = 300 W t = 7 menit = 420 s ΔT = 17,09oC cair = 4.200 J/kgoC Ditanyakan: m Jawab: W =Q Pt = m c ΔT (300 W)(420 s) = m (4.200 J/kg°C)(17,09 °C) 126.000

m = 71.778 kg = 1,76 kg Jadi, massa air yang...