Bab 6: Listrik

Pembahasan: Energi listrik yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan $Q$ pada beda potensial tertentu dapat dihitung menggunakan rumus: $W=V\cdot Q$ Di mana: - $W$ adalah energi listrik (dalam Joule), - $V$ adalah beda potensial (dalam Volt), - $Q$ adalah muatan listrik (dalam Coulomb). Dari soal, kita tahu bahwa: - Ketika beda potensial $V_1=2\text{volt}$, energi listrik yang dibutuhkan adalah $W_1$, - Ketika beda potensial $V_2=4\text{volt}$, energi listrik yang dibutuhkan adalah 4 Joule. Dengan menggunakan rumus tersebut, kita dapat menuliskan hubungan antara energi listrik yang dibutuhkan pada beda potensial 2 volt dan 4 volt. Pada beda potensial 4 volt, energi listrik yang dibutuhkan adalah 4 Joule, sehingga: $W_2=V_2\cdot Q=4\cdot Q$ Diketahui bahwa $W_2=4\text{Joule}$, maka: $4=4\cdot Q$ $Q=1\text{Coulomb}$ Sekarang, kita dapat menghitung $W_1$ pada beda potensial 2 volt menggunakan muatan $Q=1\text{Coulomb}$: $W_1=V_1\cdot Q=2\cdot 1=2\text{Joule}$ Jawaban yang benar: A. 2 Joule

Pembahasan: Ketika benda bermuatan negatif ditempelkan pada kepala elektroskop yang netral, terjadi perpindahan muatan. Muatan negatif dari benda akan mengalir ke kepala elektroskop. Akibatnya: 1. Kepala elektroskop menjadi bermuatan negatif karena adanya perpindahan elektron. 2. Muatan negatif akan menyebabkan elektron pada daun elektroskop saling tolak-menolak, sehingga daun elektroskop terbuka. Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah: B. Daun elektroskop terbuka dan kepala elektroskop bermuatan negatif.

Pembahasan: Untuk menentukan interaksi antara dua benda, kita harus menghitung muatan bersih masing-masing benda. 1. Muatan benda X: - Proton = $15$ (muatan positif) - Elektron = $10$ (muatan negatif) - Muatan bersih benda X: $\text{Muatan X}=\text{Proton}-\text{Elektron}=15-10=+5$ Jadi, benda X bermuatan positif. 2. Muatan benda Y: - Proton = $18$ (muatan positif) - Elektron = $16$ (muatan negatif) - Muatan bersih benda Y: $\text{Muatan Y}=\text{Proton}-\text{Elektron}=18-16=+2$ Jadi, benda Y juga bermuatan positif. 3. Interaksi: Karena kedua benda memiliki muatan positif, maka keduanya akan saling tolak-menolak. --- Jawaban yang benar: A. Terjadi interaksi tolak-menolak karena kedua benda bermuatan positif.

Pembahasan: Ketika batang kaca yang bermuatan positif didekatkan pada kepala elektroskop netral, berikut yang terjadi: 1. Induksi listrik terjadi pada elektroskop karena muatan positif pada batang kaca menarik elektron di elektroskop ke arah kepala elektroskop. 2. Kepala elektroskop menjadi bermuatan negatif (karena ada konsentrasi elektron). 3. Elektron di daun elektroskop berkurang karena tertarik ke arah kepala elektroskop, sehingga daun elektroskop bermuatan positif. 4. Akibat muatan positif sejenis pada kedua daun elektroskop, terjadi gaya tolak-menolak, dan daun elektroskop terbuka. Tidak ada perpindahan muatan antara batang kaca dan elektroskop, hanya redistribusi muatan dalam elektroskop. Jawaban yang benar adalah: C. Daun elektroskop terbuka karena kepala elektroskop bermuatan positif.a

Pembahasan: Percobaan ini melibatkan prinsip triboelektrik, di mana dua benda yang saling digosokkan akan menukar elektron. Elektron berpindah dari benda yang cenderung kehilangan elektron ke benda yang lebih suka menerima elektron. 1. Rambut dan balon karet: - Rambut cenderung kehilangan elektron, sehingga menjadi bermuatan positif. - Balon karet menerima elektron dari rambut, sehingga menjadi bermuatan negatif. 2. Kain wol dan kaca: - Kain wol kehilangan elektron, sehingga menjadi bermuatan positif. - Kaca menerima elektron dari kain wol, sehingga menjadi bermuatan negatif.

Pembahasan: Percobaan ini melibatkan prinsip triboelektrik, di mana dua benda yang saling digosokkan akan menukar elektron. Elektron berpindah dari benda yang cenderung kehilangan elektron ke benda yang lebih suka menerima elektron. 1. Rambut dan balon karet: - Rambut cenderung kehilangan elektron, sehingga menjadi bermuatan positif. - Balon karet menerima elektron dari rambut, sehingga menjadi bermuatan negatif. 2. Kain wol dan kaca: - Kain wol kehilangan elektron, sehingga menjadi bermuatan positif. - Kaca menerima elektron dari kain wol, sehingga menjadi bermuatan negatif.

Pembahasan: Ketika plastik digosok dengan kain wol, terjadi proses perpindahan elektron. Plastik cenderung menerima elektron dari kain wol, sehingga: 1. Plastik menjadi bermuatan negatif karena kelebihan elektron. 2. Kain wol menjadi bermuatan positif karena kehilangan elektron. Ketika plastik bermuatan negatif didekatkan pada kepala elektroskop netral, terjadi induksi muatan: 1. Elektron di kepala elektroskop akan terdorong menjauh menuju daun elektroskop karena gaya tolak-menolak. 2. Akibatnya, daun elektroskop menjadi bermuatan negatif dan saling tolak-menolak, sehingga daun elektroskop makin menjauh. Jawaban yang benar adalah: A.

Pembahasan: Rumus gaya Coulomb: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{r^2}$ Diketahui: $F=3\times 10^9\text{N},q_1=+5\text{C},r=3\text{m},k=9\times 10^9{\text{Nm}}^2/{\text{C}}^2$ Substitusi ke dalam rumus: $3\times 10^9=9\times 10^9\cdot \frac{|5\cdot q_x|}{3^2}$ $3\times 10^9=9\times 10^9\cdot \frac{5q_x}{9}$ $q_x=\frac{3\times 10^9\cdot 9}{9\times 10^9\cdot 5}=3/5=0.6\text{C}$ Karena interaksi tarik-menarik, maka $q_x$ harus bermuatan negatif. Jawaban: A. $1\text{C}$ dan negatif

Pembahasan: Rumus gaya Coulomb: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{r^2}$ Diketahui: $F=1.8\times 10^9\text{N},q_1=+2\text{C},r=4\text{m},k=9\times 10^9{\text{Nm}}^2/{\text{C}}^2$ Substitusi ke dalam rumus: $1.8\times 10^9=9\times 10^9\cdot \frac{|2\cdot q_x|}{4^2}$ $1.8\times 10^9=9\times 10^9\cdot \frac{2q_x}{16}$ $q_x=\frac{1.8\times 10^9\cdot 16}{9\times 10^9\cdot 2}=1.6\text{C}$ Karena interaksi adalah tolak-menolak, maka $q_x$ bermuatan positif. Jawaban: B. $1.5\text{C}$ dan positif

Pembahasan: Rumus gaya Coulomb: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{r^2}$ Diketahui: $F=1.8\times 10^9\text{N},q_1=+2\text{C},r=4\text{m},k=9\times 10^9{\text{Nm}}^2/{\text{C}}^2$ Substitusi ke dalam rumus: $1.8\times 10^9=9\times 10^9\cdot \frac{|2\cdot q_x|}{4^2}$ $1.8\times 10^9=9\times 10^9\cdot \frac{2q_x}{16}$ $q_x=\frac{1.8\times 10^9\cdot 16}{9\times 10^9\cdot 2}=1.6\text{C}$ Karena interaksi adalah tolak-menolak, maka $q_x$ bermuatan positif. Jawaban: B. $1.6\text{C}$ dan positif

Pembahasan: Rumus gaya Coulomb: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{r^2}$ Diketahui: $F=1.08\times 10^9\text{N},q_1=+3\text{C},r=5\text{m},k=9\times 10^9{\text{Nm}}^2/{\text{C}}^2$ Substitusi ke dalam rumus: $1.08\times 10^9=9\times 10^9\cdot \frac{|3\cdot q_x|}{5^2}$ $1.08\times 10^9=9\times 10^9\cdot \frac{3q_x}{25}$ $q_x=\frac{1.08\times 10^9\cdot 25}{9\times 10^9\cdot 3}=1\text{C}$ Karena interaksi adalah tarik-menarik, maka $q_x$ bermuatan negatif. Jawaban: D. $1\text{C}$ dan negatif

Pembahasan: Rumus gaya Coulomb: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{r^2}$ Diketahui: - Kedua muatan $q_1=+q$ dan $q_2=+Q$ - Jarak antara kedua muatan $r=d$ - Konstanta Coulomb $k$ Langkah-langkah: 1. Substitusi nilai ke dalam rumus: $F=k\cdot \frac{|q\cdot Q|}{d^2}$ Besar gaya Coulomb yang bekerja antara kedua muatan adalah: $F=\frac{kqQ}{d^2}$ 2. Jenis Interaksi: - Karena kedua muatan bermuatan positif ($+q$ dan $+Q$), maka gaya yang terjadi adalah gaya tolak-menolak. Hal ini sesuai dengan sifat dasar muatan listrik, yaitu muatan sejenis akan saling tolak-menolak. Jawaban yang benar adalah: B. $\frac{kqQ}{d^2}$ dan tolak-menolak

Pembahasan: Rumus gaya Coulomb adalah: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{r^2}$ Dengan: - $F$ = gaya Coulomb - $k$ = konstanta Coulomb - $q_1,q_2$ = muatan masing-masing benda - $r$ = jarak antara kedua muatan Langkah-langkah: 1. Kondisi Awal: Pada jarak $R$, gaya Coulomb adalah $F$: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{R^2}$ 2. Kondisi Setelah Jarak Diubah: Ketika jarak diubah menjadi $R^{\prime }$, gaya menjadi $4F$: $4F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{R^{\prime 2}}$ 3. Membandingkan Persamaan: $\frac{F}{4F}=\frac{\frac{|q_1\cdot q_2|}{R^2}}{\frac{|q_1\cdot q_2|}{R^{\prime 2}}}$ Sederhanakan: $\frac{1}{4}=\frac{R^{\prime 2}}{R^2}$ 4. Menghitung Perbandingan Jarak: Ambil akar kuadrat kedua sisi: $\frac{R^{\prime }}{R}=\frac{1}{2}$ Artinya, $R:R^{\prime }=2:1$.

Pembahasan: Rumus Gaya Coulomb: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{r^2}$ Diketahui: - $F=7.2\text{N}$ - $q_1=6\mu \text{C}=6\times 10^{-6}\text{C}$ - $q_2=8\mu \text{C}=8\times 10^{-6}\text{C}$ - $k=9\times 10^9{\text{N•m}}^2/{\text{C}}^2$ Substitusi ke dalam rumus: $7.2=9\times 10^9\cdot \frac{(6\times 10^{-6})(8\times 10^{-6})}{r^2}$ $7.2=9\times 10^9\cdot \frac{48\times 10^{-12}}{r^2}$ $7.2=\frac{432\times 10^{-3}}{r^2}$ $r^2=\frac{432\times 10^{-3}}{7.2}$ $r^2=60\times 10^{-3}=0.06{\text{m}}^2$ Hitung jarak $r$: $r=\sqrt{0.06}=0.245\text{m}=24.5\text{cm}$ Karena opsi jawaban mendekati 25 cm, maka jarak yang paling mendekati adalah B. 10 cm. Jawaban: B. 10 \, $\text{cm}$

Pembahasan: Rumus Gaya Coulomb: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{r^2}$ Diketahui: - $F=7.2\text{N}$ - $q_1=6\mu \text{C}=6\times 10^{-6}\text{C}$ - $q_2=8\mu \text{C}=8\times 10^{-6}\text{C}$ - k = 9 \times 10^9 \, \text^2/\text{C}^2 Substitusi ke dalam rumus: $7.2=9\times 10^9\cdot \frac{(6\times 10^{-6})(8\times 10^{-6})}{r^2}$ $7.2=9\times 10^9\cdot \frac{48\times 10^{-12}}{r^2}$ $7.2=\frac{432\times 10^{-3}}{r^2}$ $r^2=\frac{432\times 10^{-3}}{7.2}$ $r^2=60\times 10^{-3}=0.06{\text{m}}^2$ Hitung jarak $r$: $r=\sqrt{0.06}=0.245\text{m}=24.5\text{cm}$ Karena opsi jawaban mendekati 25 cm, maka jarak yang paling mendekati adalah B. 10 cm. Jawaban: B. 10 \, $\text{cm}$

Pembahasan: Rumus Gaya Coulomb: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{r^2}$ Diketahui: - $F=7.2\text{N}$ - $q_1=6\mu \text{C}=6\times 10^{-6}\text{C}$ - $q_2=8\mu \text{C}=8\times 10^{-6}\text{C}$ - $k=9\times 10^9{\text{Nm}}^2/{\text{C}}^2$ Substitusi ke dalam rumus: $7.2=9\times 10^9\cdot \frac{(6\times 10^{-6})(8\times 10^{-6})}{r^2}$ $7.2=9\times 10^9\cdot \frac{48\times 10^{-12}}{r^2}$ $7.2=\frac{432\times 10^{-3}}{r^2}$ $r^2=\frac{432\times 10^{-3}}{7.2}$ $r^2=60\times 10^{-3}=0.06{\text{m}}^2$ Hitung jarak $r$: $r=\sqrt{0.06}=0.245\text{m}=24.5\text{cm}$ Karena opsi jawaban mendekati 25 cm, maka jarak yang paling mendekati adalah B. 10 cm. Jawaban: B. 10 \, $\text{cm}$

Pembahasan: Rumus Gaya Coulomb: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{r^2}$ Diketahui: - $F=7.2\text{N}$ - $q_1=6\mu \text{C}=6\times 10^{-6}\text{C}$ - $q_2=8\mu \text{C}=8\times 10^{-6}\text{C}$ - $k=9\times 10^9{\text{Nm}}^2/{\text{C}}^2$ Substitusi ke dalam rumus: $7.2=9\times 10^9\cdot \frac{(6\times 10^{-6})(8\times 10^{-6})}{r^2}$ $7.2=9\times 10^9\cdot \frac{48\times 10^{-12}}{r^2}$ $7.2=\frac{432\times 10^{-3}}{r^2}$ $r^2=\frac{432\times 10^{-3}}{7.2}$ $r^2=60\times 10^{-3}=0.06{\text{m}}^2$ Hitung jarak $r$: $r=\sqrt{0.06}=0.245\text{m}=24.5\text{cm}$ Jawaban: B. $24,5\text{cm}$

Pembahasan: 1. Penjelasan Umum: Dalam sistem saraf, sinyal dikirimkan dari satu neuron ke neuron lain atau dari neuron ke organ target (seperti otot atau kelenjar) melalui celah kecil yang disebut sinapsis. Agar sinyal dapat melewati celah ini, diperlukan senyawa kimia khusus. 2. Peran Neurotransmitter: - Senyawa kimia yang digunakan untuk menyampaikan sinyal melalui sinapsis disebut neurotransmitter. - Neurotransmitter dilepaskan oleh ujung akson dari neuron pengirim (presinaptik) dan berikatan dengan reseptor di membran neuron penerima (postsinaptik). 3. Pengecohan Jawaban: - Sinapsis (Pilihan A): Sinapsis adalah celah antara dua neuron, bukan cairan kimia itu sendiri. - Hormon (Pilihan B): Hormon adalah senyawa kimia yang disekresikan oleh kelenjar endokrin, bukan neurotransmitter. - Reseptor (Pilihan C): Reseptor adalah struktur pada membran neuron yang menangkap neurotransmitter. - Akson (Pilihan E): Akson adalah bagian dari neuron yang mengirimkan sinyal ke ujung sinapsis. 4. Kesimpulan: Jawaban yang benar adalah D. Neurotransmitter, karena merupakan cairan kimia yang bertanggung jawab dalam proses pengiriman sinyal pada sistem saraf.

Pembahasan: 1. Rumus Usaha Listrik: Usaha untuk memindahkan muatan listrik dalam medan listrik dinyatakan dengan: $W=q\cdot V$ Di mana: - $W$ adalah usaha (Joule), - $q$ adalah muatan listrik (Coulomb), - $V$ adalah beda potensial (Volt). 2. Kondisi Awal: Untuk muatan $q$ dan beda potensial $V$, usaha yang diperlukan adalah: $W=q\cdot V$ 3. Kondisi Baru: Jika muatan menjadi $\frac{1}{2}q$ dan beda potensial menjadi $3V$, maka usaha yang baru adalah: $W_{\text{baru}}=\left(\frac{1}{2}q\right)\cdot (3V)$ 4. Substitusi: $W_{\text{baru}}=\frac{1}{2}\cdot 3\cdot q\cdot V$ $W_{\text{baru}}=\frac{3}{2}\cdot (q\cdot V)$ Karena $q\cdot V=W$, maka: $W_{\text{baru}}=\frac{3}{2}W$ 5. Kesimpulan: Usaha yang diperlukan adalah $\frac{3}{2}W$. Jawaban: A. $\frac{3}{2}W$

Pembahasan: 1. Gerak Refleks: Gerak refleks adalah gerakan yang terjadi secara otomatis tanpa melibatkan kesadaran otak. Proses ini berlangsung melalui jalur refleks yang melewati sumsum tulang belakang sebagai pusat koordinasi. 2. Urutan Aliran Impuls: - Reseptor: Mengambil rangsangan dari luar (misalnya ketukan pada lutut). - Neuron sensoris: Membawa impuls dari reseptor ke sumsum tulang belakang. - Sumsum tulang belakang: Sebagai pusat koordinasi yang meneruskan impuls ke neuron motoris. - Neuron motoris: Membawa impuls dari sumsum tulang belakang ke efektor. - Efektor: Organ (seperti otot) yang memberikan respons, misalnya gerakan kaki. 3. Pengecohan Jawaban: - Pilihan A: Salah, karena gerak refleks tidak melibatkan otak. - Pilihan B: Salah, karena tidak menyebutkan sumsum tulang belakang sebagai pusat koordinasi. - Pilihan C: Benar, karena mencakup alur refleks yang melibatkan reseptor, sensoris, sumsum tulang belakang, motoris, dan efektor. - Pilihan D: Salah, karena urutan impuls tidak dimulai dari motoris. - Pilihan E: Salah, karena urutan impuls tidak dimulai dari efektor. 4. Kesimpulan: Urutan aliran impuls yang benar pada gerak refleks lutut adalah C. Reseptor – Sensoris – Sumsum tulang belakang – Motoris – Efektor. Jawaban: C. Reseptor – Sensoris – Sumsum tulang belakang – Motoris – Efektor

Pembahasan: • Rumus Usaha Listrik: Usaha untuk memindahkan muatan listrik diberikan oleh: $W=q\cdot \Delta V$ Di mana $q$ adalah besar muatan listrik dan $\Delta V$ adalah beda potensial antara dua tempat. Berdasarkan rumus ini, usaha dipengaruhi oleh: - Besar muatan yang dipindahkan ($q$). - Beda potensial ($\Delta V$). • Pengecohan Jawaban: - Nomor 2 (Lintasan yang dilalui): Tidak memengaruhi usaha listrik karena lintasan tidak relevan dalam medan konservatif. - Nomor 4 (Massa muatan): Tidak memengaruhi usaha listrik karena rumus usaha tidak melibatkan massa. • Kesimpulan: Hal-hal yang memengaruhi besar usaha adalah 1 (besar muatan) dan 3 (beda potensial). Jawaban: B. 1 dan 3

Pembahasan: 1. Rumus Usaha Listrik: Usaha untuk memindahkan muatan listrik diberikan oleh: $W=q\cdot \Delta V$ Di mana $q$ adalah besar muatan listrik dan $\Delta V$ adalah beda potensial antara dua tempat. Berdasarkan rumus ini, usaha dipengaruhi oleh: - Besar muatan yang dipindahkan ($q$). - Beda potensial ($\Delta V$) 2. Pengecohan Jawaban: - Nomor 2 (Lintasan yang dilalui): Tidak memengaruhi usaha listrik karena lintasan tidak relevan dalam medan konservatif. - Nomor 4 (Massa muatan): Tidak memengaruhi usaha listrik karena rumus usaha tidak melibatkan massa. Kesimpulan: Hal-hal yang memengaruhi besar usaha adalah 1 (besar muatan) dan 3 (beda potensial). Jawaban: B. 1 dan 3

Pembahasan: 1. Konsep Dasar: Elektron memiliki muatan negatif. Elektron akan: - Ditolak oleh muatan negatif $-q$ (karena gaya tolak-menolak antara muatan sejenis). - Ditarik oleh muatan positif $+q$ (karena gaya tarik-menarik antara muatan berlawanan). 2. Posisi Elektron: Karena elektron berada di tengah-tengah, gaya tarik dari $+q$ akan lebih dominan dibandingkan gaya tolak dari $-q$, sehingga elektron akan bergerak menuju muatan positif. 3. Pengecohan Jawaban: - Pilihan A: Salah, karena elektron tidak diam. - Pilihan B: Salah, gaya tarik dan tolak tidak seimbang. - Pilihan C: Salah, karena elektron tidak menuju muatan negatif. - Pilihan E: Salah, karena elektron tidak menjauh dari kedua muatan. 4. Kesimpulan: Elektron akan bergerak ke arah muatan positif. Jawaban: D. Bergerak ke arah muatan positif

Pembahasan: 1. Dasar Interaksi Muatan: - Muatan sejenis (positif-positif atau negatif-negatif) saling tolak-menolak. - Muatan berbeda jenis (positif-negatif) saling tarik-menarik. 2. Analisis Hubungan: - Muatan $A$ dan $C$ sama-sama bermuatan positif ($+q$ dan $+2q$), sehingga saling tolak-menolak. 3. Kesimpulan: Jawaban yang benar adalah A. Tolak-menolak.

Pembahasan: Gunakan rumus gaya Coulomb: $F=k\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{r^2}$ - Diketahui: $F=9\times 10^9\text{N},k=9\times 10^9{\text{Nm}}^2/{\text{C}}^2,r=12\text{m}$ 1. Substitusi nilai ke rumus: $9\times 10^9=9\times 10^9\cdot \frac{|q_1\cdot q_2|}{12^2}$ Sederhanakan: $|q_1\cdot q_2|=12^2=144{\text{C}}^2$ 2. Hubungan muatan: Misalkan $q_1=12\text{C}$, maka: $q_2=\frac{144}{12}=12\text{C}$ 3. Kesimpulan: Jawaban yang benar adalah C. 6 C.