Ringkasan FISIKA 2020

G. Fluks Listrik Hukum Gauss menyatakan garis-garis medan listrik yang menembus N permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup. Secara matematis fluks listrik dapat dirumuskan dengan persamaan berikut. atau = fluks listrik (Weber) q = muatan yang dilingkupi muatan (C) = permitivitas listrik di ruang hampa ( = 8,85 10-12 C2/Nm2) E = medan listrik (N/C) A = luasan yang dilingkupi muatan (m2) = sudut antara medan listrik dan garis normal luasan tertutup H. Kapasitor Kapasitor berfungsi sebagai komponen elektronik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik. Kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan disebut dengan kapasitas kapasitor. d Secara matematis kapasitas kapasitor dapat dirumuskan sebagai berikut. +q -q C = kapasitas kapasitor (Farad) A q = muatan yang tersimpan (Coulomb) V = beda potensial (Volt) Kapasitor pada umumnya terdiri dari dua keping sejajar yang diletakkan berdekatan namun tidak saling bersentuhan. Kapasitas kapasitor keping sejajar tanpa bahan penyekat dapat dirumuskan sebagai berikut. Jika ada bahan penyekat/dielektrik, dirumuskan sebagai berikut. CA0==lukaapsaansitpaesnkaamppasaintogrptlaant p(ma b2)ahan dielektrik (F) d = jarak antar plat sejajar (m) C = kapasitas kapasitor dengan bahan dielektrik (F) k = konstanta dielektrik bahan 538 PREDIKSI un sma/ma ipA

I. Rangkaian Kapasitor Kapasitor dapat dirangkai secara seri maupun paralel. Adapun aturan dalam perhitungan rangkaian sebagai berikut: 1. Rangkaian seri 2. Rangkaian paralel V1 V2 V3 V1 C1 V2 C1 C 2 C 3 C 2 V3 C3 V V Besar kapasitas kapasitor pengganti ditentukan dengan persamaan Besar kapasitas kapasitor pengganti berikut. dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut. Besar muatan masing-masing Besar potensial listrik tiap kapasitor, kapasitor sebagai berikut. yaitu: Muatan listrik pada rangkaian akan Qtotal berlaku: Besarnya potensial listrik pada rangkaian, yaitu: J. Energi Yang Tersimpan Pada Kapasitor Energi yang tersimpan pada kapasitor dapat dirumuskan dengan persamaan berikut. W = energi yang tersimpan dalam kapasitor (Joule) Q = muatan kapasitor (Coulomb) V = beda potensial (Volt) C = kapasitas kapasitor (Farad) Soal Bahas Listrik Statis 1. D ua muatan listrik B dan C yang berada A. 7,5 N D. 22,5 N sejauh 8 cm menghasilkan gaya 50 N. Jika B. 12,5 N E. 27,5 N muatan C digeser ke kanan sejauh 8 cm, C. 17,5 N besar gaya tarik pada muatan B dan C Tipe Soal Aplikasi/Terapan adalah .... (1μC = 10–6C) BC 10μC Ringkasan Materi fisika 539

Diketahui: Jawaban: B Jawaban: C Apabila digambarkan arah gaya di Dr1it=a8nycamk,arn2: = 16 cm, F1 = 50 N muatan q1 ditunjukkan sebagai berikut. Jawab: F2 F12 Perhatikan posisi C awal dan akhir! F13 B 8 cm awal C Jika muatan dan jarak sama maka nilai C Fd1a2r=i dFu13a=gFa.yBaeysaanrggmayeanygaanpgittseurdbuetntuk 90o, yaitu: 10μC 16 cm akhir Nilai F sebagai berikut. Nilai resultan gayanya, yaitu: Jika Maka Sehingga jika Jadi, besar gaya tarik B dan C menjadi 12,5 N. 2. Tiga muatan listrik identik ditempatkan seperti pada gambar berikut. Jadi, jawaban yang tepat pilihan C. 3. P erhatikan pernyataan berikut! (1) Pada masing-masing kapasitor akan bekerja tegangan yang sama. (2) KlisatpraiksiptoalrinCg3 menyimpan energi banyak. Jliisktaribkeysaanrgqd1i=alqam2 =iqm3u=aqtamnaqk1aardeasulalhta.n...gaya (3) pKaaplinagsitkoerciCl.1 mempunyai muatan A. D. (4) Ketiga kapasitor mempunyai harga kapasitansi ekivalen . B. E. Kapasitor dan C. dihubungkan paralel dan diberi tegangan V volt. Pernyataan tersebut Tipe Soal Penalaran & Logika yang benar adalah .... A. (1), (2) dan (3) D. (2) dan (3) B. (2), (3) dan (4) E. Semua benar C. (1), (3) dan (4) Tipe Soal Penalaran & Logika 540 PREDIKSI un sma/ma ipA

Jawaban: E 5. D ua buah muatan titik diletakkan (1) pada rangkaian paralel beda pada sumbu x seperti tampak dalam potensial ketiga kapasitor sama gambar. besar yaitu V +Q +2Q (2) kapasitor dengan energi listrik x -3a 0 3a terbesar adalah kapasitor C3 Muatan +2Q ditempatkan di x = +3a dan karena energi muatan +Q ditempatkan di x = -3a. besar muatan listrik di titik asal 0 akan sama (3) kapasitas dengan muatan terkecil dengan nol bila muatan +4Q diletakkan di kaadpaalashitaCs1 karena Q = C V …. (4) pengganti A. x = +6a D. x = -2a B. x = +2a E. x = -6a C. x = +aa Tipe Soal Penalaran & Logika Jawaban (1), (2), (3) dan (4) benar Jawaban: E semua. Diketahui: 4. S ebuah bola konduktor dengan jari-jari R memiliki rongga berbentuk bola yang berjari-jari a dihitung dari pusat bola konduktor, dengan . Di pusat bola konduktor diletakkan sebuah muatan Ditanyakan: r3 titik +Q. Jawab: Jika k = 1 dengan adalah permitivitas listrik dalam udara, maka besar kuat medan listrik di sebuah titik yang berjarak dari pusat bola konduktor adalah …. A. 0 D. B. E. Jadi, muatan 4Q diletakkan di kiri titik 0 sejauh 6a (x = –6a). C. Tipe Soal Penalaran & Logika Jawaban: A Kuat medan listrik di dalam bola konduktor saman dengan nol. Karena a > R/2, maka jarak R/2 berada di dalam rongga bola. Oleh karena itu, medan di titik yang berjaran R/2 sama dengan nol. Ringkasan Materi fisika 541

UJIAN NASIONAL SMA/MA IPA Ringkasan Materi Fisika 15 Listrik Dinamis A. Kuat Arus Kuat arus listrik didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui penampang suatu penghantar per satuan waktu. i = kuat arus (ampere) Q = muatan (coulomb) t = waktu (sekon) B. Hukum Ohm Hukum Ohm menyatakan bahwa kuat arus yang mengalir melalui suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar, asalkan suhu penghantar tersebut tidak berubah. R = hambatan (ohm) V = tegangan (volt) i = kuat arus (ampere) C. Hambatan Kawat Penghantar Besar hambatan suatu kawat penghantar bergantung pada: 1. Jenis kawatnya sebagai hambatan jenisnya ( ). 2. Panjang kawatnya (l). 3. Luas penampang kawatnya (A). Apabila ketiga besaran tersebut dihubungkan diperoleh persamaan sebagai berikut. R = hambatan (ohm) = hambatan jenis (ohm ) l = panjang kawat (meter) A = luas penampang kawat (m2) Hambatan suatu kawat jenis konduktor akan berubah jika terjadi perubahan suhu sesuai persamaan: = hambatan jenis pada suhu (ohm) 0 == hambatan jenis pada suhu mula-mula (ohm) koefisien suhu = perubahan suhu 542 PREDIKSI un sma/ma ipA

Hambatan jenis kawat akan mengalami perubahan ketika suhunya berubah. Oleh karena itu, nilai hambatannya pun ikut berubah. Persamaan matematisnya sebagai berikut. R = hambatan pada suhu (ohm meter) R0 = hambatan pada suhu mula-mula (ohm meter) D. Rangkaian Hambatan 1. Hambatan Seri Contoh bentuk rangkaian seri pada hambatan sebagai berikut. Pada rangkaian seri berlaku sebagai berikut. a. Hambatan pengganti rangkaian seri sama dengan jumlah tiap-tiap hambatan. b. Kuat arus yang melalui tiap-tiap hambatan sama serta bernilai sama dengan nilai kat arus yang melewati hambatan pengganti. c. Tegangan pada hambatan pengganti seri bernilai sama dengan jumlah tegangan tiap-tap hambatan. 2. Hambatan Pararel Contoh bentuk rangkaian paralel pada hambatan sebagai berikut. R1 R3 R2 Pada rangkaian paralel berlaku sebagai berikut. a. Hambatan pengganti rangkaian paralel dapat ditentukan dengan persamaan berikut. b. Kuat arus yang mengalir melalui hambatan pengganti yang disusun secara paralel sama dengan jumlah kuat arus yang terjadi pada tiap hambatannya. Ringkasan Materi fisika 543

c. Tegangan pada tiap hambatannya sama dengan tegangan pada hambatan pengganti paralel. 3. Hambatan Campuran Hambatan campuran merupakan gabungan dari hambatan seri dan hambatan paralel. Perhitungan hambatan total dan tegangan ditentukan berdasarkan urutan pola rangkaian. E. Jembatan Wheatstone Susunan jembatan Wheatstone adalah susunan penghambat c sedemikian hingga tidak dapat dijumlahkan secara langsung R1 R2 baik secara paralel maupun seri. Jika , maka tidak ada arus yang mengalir di bagian G. a G b Apabila maka digunakan transformasi delta star seperti berikut. R4 R3 d R1 R2 DC Ra Rb R5 Rc R4 R3 F. Hukum Kirchhoff 1. Hukum I Kirchhoff Hukum I Kirchhoff menjelaskan bahwa pada rangkaian listrik bercabang, jumlah kuat arus yang masuk pada suatu titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang. 2. Hukum II Kirchhoff Hukum II Kirchhoff tentang tegangan menyatakan bahwa jumlah aljabar perubahan tegangan yang mengelilingi suatu rangkaian tertutup (loop) sama dengan nol. E = ggl listrik (volt) i = arus listrik (ampere) R = hambatan listrik (ohm) 544 PREDIKSI un sma/ma ipA

Perjanjian Hukum II Kirchhoff a. Kuat arus bertanda positif jika searah dengan arah loop yang kita tentukan dan negatif jika berlawanan dengan arah loop yang kita tentukan. b. Jika kutub positif sumber tegangan dijumpai terlebih dahulu oleh arah loop, maka ggl akan bertanda positif. Sementara itu, jika kutub negatif sumber tegangan dijumpai terlebih dahulu oleh arah loop, maka ggl akan bertanda negatif. G. Daya dan Energi Listrik Energi listrik diperoleh dari sumber tegangan yang terpasang. Energi yang dikeluarkan digunakan untuk memindahkan muatan dari satu ujung ke ujung yang lainnya. Energi disimbolkan W. Adapun persamaan dari energi yaitu: atau atau Sementara itu, daya listrik didefinisikan sebagai energi per satuan waktu. atau P = daya listrik (watt) W = energi listrik (joule) V = beda potensial (volt) atau i = kuat arus listrik (ampere) t = waktu (sekon) H. Daya Listrik Yang Diserap Pada suatu peralatan listrik semisal lampu dituliskan 40 W, 220 V pada salah satu bagian lampu. Adapun maksud dari tulisan tersebut yaitu lampu menyerap daya listrik 40 W apabila dipasang pada tegangan 220 V. Sementara itu, apabila lampu dipasang pada tegangan kurang dari 220 volt, maka lampu akan menyala lebih redup dibandingkan keadaan normalnya. Hal tersebut apabila dituliskan dalam persamaan sebagai berikut. P = daya listrik yang diserap (watt) VPV112 = tegangan akhir yang digunakan oleh peralatan listrik (volt) = tegangan awal yang digunakan oleh peralatan listrik (volt) = daya listrik awal yang digunakan peralatan listrik (watt) Ringkasan Materi fisika 545

Soal Bahas Listrik Dinamis 1. Diantara faktor-faktor berikut ini: Diketahui: Jawaban: C (1) panjang penghantar (2) luas penampang penghantar Ditanyakan: V2 (3) hambatan jenis Jawab: (4) massa jenis Jika arah arus searah jarum jam dan Yang memengaruhi hambatan arah loop berlawanan arah jarum jam, penghantar adalah .... besar arus listrik yaitu: A. (1), (2), dan (3) B. (1), (2), (3), dan (4) C. (1) dan (3) D. (2) dan (4) E. (4) saja Tipe Soal Pengetahuan & Pemahaman Jawaban: A Hambatan penghantar dituliskan dalam persamaan Berdasarkan persamaan di atas, Arus listriknya sebesar 0,5 ampere hambatan penghantar dipengaruhi sehingga besar V2 yaitu: oleh panjang penghantar (i), hambatan jenis ( ), dan luas penampang Jadi, beda potensial antara titik B dan penghantar (A). D adalah 3V. 2. P erhatikan gambar rangkaian listrik berikut! 3. Pada sebuah lampu pijar bertuliskan 40 W, 220 volt. Apabila lampu tersebut dipasang pada tegangan 110 volt maka 4,5 V daya lampu adalah …. A B A. 10 watt D. 80 watt 6 4 C D B. 20 watt E. 160 watt C. 40 watt 1,5 V 2 Tipe Soal Aplikasi/Terapan Beda potensial antara titik B dan D Jawaban: A adalah .... A. 0,5 V D. 4 V Dalam analisis rangkaian listrik, suatu beban listrik seperti lampu pijar, TV, B. 1 V E. 8 V radio, dan peralatan listrik lainnya C. 3 V Tipe Soal Aplikasi/Terapan memiliki hambatan tetap. Hambatan dalam peralatan listrik dapat diketahui berdasarkan spesifikasi yang tertera dalam peralatan listrik. Hal tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut. 546 PREDIKSI un sma/ma ipA

Jika kita menganggap bahwa Apabila dituliskan dalam persamaan Untuk menentukan besarnya daya sebagai berikut. lampu dapat dihitung dengan persamaan berikut 4. A ir mengalir masuk melalui A pada 5. D ua buah baterai dengan ggl suhu . Kuat aliran tersebut dan hambatan dalam berbeda adalah 50 gram/s. Jika R = 10 ohm, dihubungkan seri satu sama lain. arus listrik (tetap) yang melaluinya Selanjutnya keduanya dihubungkan adalah 10 ampere, dan 1 kalori secara seri pula dengan suatu = 4,2 joule, maka suhu t air yang hambatan luar sehingga besar arus meninggalkan B adalah …. listrik dalam rangkaian tersebut adalah A. 15,7oC 4 ampere. Jika polaritas salah satu A B. 19,8oC baterai dibalik, maka besar arus listrik C. 21,3oC dalam rangkaian berkurang 2 ampere. D. 23,3oC t0 IR Dengan demikian besar perbandingan E. 25,7oC t ggl kedua baterai tadi adalah …. A. 2,0 D. 3,5 B B. 2,5 E. 4,0 Tipe Soal Aplikasi/Terapan C. 3,0 Tipe Soal Penalaran & Logika Jawaban: B Jawaban: C Diketahui: Apabila polaritas searah akan berlaku persamaan berikut. Kuat aliran = 50 gr/s Ditanyakan: T2 Jawab: Berdasarkan soal, air yang dialiri arus Apabila salah satu polaritas dibalik listrik akan menghasilkan perubahan menghasilkan persamaan berikut. energi listrik menjadi energi panas. Berdasarkan persamaan (1) dan persamaan (2) terdapat bagian yang dieliminasi. Ringkasan Materi fisika 547

Adapun hasilya sebagai berikut. Apabila persamaan (1) dikurangi persamaan (2) diperoleh hasil berikut. 548 PREDIKSI un sma/ma ipA

UJIAN NASIONAL SMA/MA IPA Ringkasan Materi Fisika 16 magnet dan induksi magnet A. Medan Magnet Medan magnet adalah ruang disekitar magnet yang masih dapat dirasakan adanya gaya magnetnya. B. Hukum Biot-Savart Hukum Biot-Savart menjelaskan bahwa besarnya medan magnet pada kawat yang dialiri oleh arus listrik dituliskan dalam persamaan berikut. dBout P r I ds X P' dBin Berdasarkan persamaan di atas, besarnya medan magnet dapat dirumuskan. = permeabilitas ruang hampa = I = kuat arus listrik (A) r = jarak titik ke kawat s = jarak yang dilalui medan magnet (T) C. Aturan Dalam Melukiskan Medan Magnet I Arah arus (I) searah ibu jari, sedangkan arah medan magnet (B) searah keempat jari melingkar. a Ringkasan Materi fisika 549

D. Medan Magnet Pada Kawat Lurus 1. Kawat Lurus Panjang Tertentu Besarnya medan pada titik P, yaitu: B = induksi magnet di suatu titik (Tesla) = permeabilitas ruang hampa = a = jarak antara kawat dengan titik medan magnet I = arus listrik (A) 2. Kawat Lurus Panjang Tak Hingga maka besarnya medan Kawat lurus panjang tak hingga dengan magnet adalah E. Medan Magnet Pada Kawat Melingkar sumbu lingkaran a Bp p Bp o b 1. Kuat Medan Listrik Di Pusat Lingkaran Besar induksi magnet pada titik O dapat ditentukan dengan persamaan berikut. Jika kawat yang membentuk lingkaran terdiri dari N lingkaran maka besar induksi magnet pada titik O bernilai sebagai berikut. 2. Jika Titik Terletak Pada Sumbu Pada Pusat Lingkaran Di Titik P Jika maka besarnya medan listrik di titik P dapat ditentukan dengan persamaan berikut. 550 PREDIKSI un sma/ma ipA

F. Aplikasi Pada Medan Magnet Solenoida dan Toroida 1. Solenoida i a. Di pusat solenoida titik O U i b. Pada ujung-ujung solenoid di titik U UO 2. Toroida Besarnya medan magnet di pusat a B = induksi magnet di suatu titik (Tesla) = permeabilitas ruang hampa = a = jarak antara kawat dengan titik medan magnet (meter) I = arus listrik (ampere) N = jumlah lilitan G. Gaya Lorentz Gaya Lorentz atau gaya magnet merupakan gaya yang ditimbulkan disekitar medan magnet. Gaya Lorentz antara lain dapat terjadi di berbagai tempat, yaitu: 1. Gaya Lorentz Pada Kawat Berarus Di Dalam Medan Magnet Bin Bin Bin Aturan tangan kanan F B I=0 I I digunakan untuk menentukkan arah gaya i Secara matematis dapat l = panjang kawat penghantar (m) dituliskan dengan persamaan: = sudut antara arus dan medan magnet BFL==bgeasyaarnLyoaremnetzda(Nn)m agn et (T ) i = kuat arus yang dialirkan (A) Ringkasan Materi fisika 551

2. Gaya Lorentz Antar Kawat Berarus i1 i2 i1 = arah masuk bidang B1 B1 = arah keluar bidang B2 B2 F12 F21 F12 F21 Arah arus searah i2 Gaya tarik-menarik Arah arus berlawanan Gaya tolak-menolak Secara matematis besar gaya Lorentz pada kawat sejajar dapat dituliskan sebagai berikut. = gaya Lorentz pada kawat kedua kawat (N) = permeabilitas ruang hampa = iBilB12 12 ===== arus pada kawat pertama (A) arus pada kawat kedua (A) oleh kawat pertama (A) medan magnet yang diakibatkan oleh kawat kedua (A) medan magnet yang diakibatkan panjang kawat (m) a = jarak kedua kawat (m) 3. Gaya Lorentz Pada Muatan Yang Bergerak Dalam Medan Magnet F Arus listrik merupakan muatan yang bergerak. Ketika muatan bergerak melalui medan magnet akan bekerja gaya Lorentz. B i Secara matematis besarnya gaya magnet pada muatan bergerak dapat dinyatakan dengan persamaan berikut. F = gaya Lorentz (N) q = besarnya muatan listrik (C) B = medan magnet (T) v = kecepatan muatan (m/s) = sudut antara medan magnet dan kecepatan muatan Adanya sudut antara medan magnet dan kecepatan muatan listrik mengakibatkan muatan memiliki lintasan yang berbeda pada saat berada di dalam medan magnet. B 1. Arah kecepatan muatan positif sejajar dengan medan magnet ( = 0o), maka F = 0 qv X vx 2. Arah medan magnet dan kecepatan muatan v positif membentuk sudut , maka B F v lintasan berbentuk spiral Z B 552 PREDIKSI un sma/ma ipA

PV 3. Arah gerak muatan positif tegak lurus dengan Q medan magnet ( ), maka sehingga lintasan berbentuk lingkaran F F Y B Jari-jari lintasan (R) dapat ditentukan dengan persamaan berikut. R = jari-jari lintasan (m) m = massa muatan listrik (kg) Catatan: Aturan tangan kanan pada muatan dipakai khusus untuk muatan positif, jika bermuatan negatif (elektron) maka gunakan tangan kiri dengan ibu jari sebagai arah v, untuk F dan B masih tetap. H. Fluks Magnet Fluks magnet adalah jumlah BB B11 A Persamaan fluks magnet dapat garis-garis gaya medan magnet dituliskan sebagai berikut. yang menembus tegak lurus bidang dengan luasan tertentu. B A=P l l = fluks magnet (Wb) B = besarnya medan magnet (T) A = luasan permuakaan yang dilalui medan magnet (m2) = sudut antara medan magnet dengan garis normal bidang permukaan I. Induksi Magnetik 1. GGL Induksi Hukum Lenz menyatakan bahwa arus induksi selalu menimbulkan medan magnet induksi yang berlawanan dengan perubahan medan magnet asalnya. Hukum Faraday yang berbunyi, “ggl induksi yang timbul pada ujung-ujung suatu penghantar atau kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi oleh loop penghantar atau kumparan tersebut”. Apabila dituliskan dalam bentuk persamaan sebagai berikut. atau Ringkasan Materi fisika 553

Sementara itu, besarnya GGl induksi yang dihasilkan oleh generator dapat dituliskan sebagai berikut. Adapun GGL induksi pada ujung-ujung sebuah penghantar yang digerakkan memotong tegak lurus suatu medan magnet di rumuskan sebagai berikut. = ggl induksi (volt) N = jumlah lilitan = laju perubahan fluks magnetik (Wb/s) B = besar induksi magnetik (Tesla) A = luas penampang kumparan (m2) = kecepatan sudut (rad/s) v = kecepatan penghantar yang digerakkan (m/s) a = sudut terhadap medan magnet 2. Transformator c. Efisiensi Trafo a. Trafo Ideal b. Trafo Tidak Ideal IIsp===eaafrriusuissepnpasaiddtaarakknuusmmfoppraamrraaantnospre rkimunedr e(Ar )( A ) VNVNpssp = tegangan primer (V) PPsp = daya kumparan keluaran/sekunder = tegangan sekunder (V) = daya kumparan masukan/primer = lilitan primer = lilitan sekunder Berdasarkan perubahan tegangan yang dihasilkan, trafo dibedakan menjadi dua yaitu a. Trafo step up, trafo yang berfungsi menaikkan/ memperbesar tegangan bolak-balik suatu sumber. b. Trafo step down, trafo yang berfungsi menurunkan/memperkecil tegangan bolak- balik suatu sumber. 3. Aplikasi Induksi Elektromagnetik a. Kawat yang ditarik dalam medan magnet homogen Besarnya GGL Induksi Kuat Arus = ggl induksi yang dihasilkan (V) L = panjang kawat (m) B = medan magnet (T) R = hambatan ( ) v = kecepatan gerak kawat (m/s) 554 PREDIKSI un sma/ma ipA

b. Kawat yang diputar dalam medan magnet homogen Besarnya ggl induksi karena maka J. Tegangan Bolak-Balik Arus listrik bolak-balik dibangkitkan oleh generator AC. Akar dari nilai rata-rata kuadrat arus disebut arus efektif. IImef = arus maksimum = arus efektif Hubungan antara tegangan efektif dan tegangan maksimum adalah VVemf = tegangan maksimum (volt) = tegangan efektif (volt) Arus rata-rata adalah arus bolak-balik yang menghasilkan muatan yang sama dengan muatan arus searah dalam waktu yang sama. 1. Jika resistor dihubungkan dengan arus AC maka tegangannya memenuhi hubungan dan VR IR VR V = VR Vm Im IR Im Diagram Fasor Grafik 2. Jika induktor dihubungkan dengan arus AC maka tegangannya memenuhi hubungan dan V Vm Im Diagram FaVsRor Grafik Ringkasan Materi fisika 555

3. Jika kapasitor dihubungkan dengan arus AC maka tegangannya memenuhi hubungan dan VC ,IC VR VImm VC IC Grafik Diagram Fasor 4. Jika resistor, induktor dan kapasitor dihubungkan dengan arus AC maka tegangannya memenuhi hubungan dan a. Impedansi rangkaian RLC dimana dan b. Tipe Rangkaian RLC bersifat rangkaian induktif bersifat rangkaian kapasitif XL = XC bersifat rangkaian resisitif terjadi resonansi c. Resonansi rangkaian RLC Daya pada rangkaian RLC Soal Bahas Magnet & Induksi Magnet 1. Perhatikan gambar di bawah! V,I V,I V R B. I A. Vt Grafik yang benar hubungan V dan I I t terhadap waktu pada rangkaian di atas adalah .... V,I V,I C. I D. V It Vt V,I V t E. I Tipe Soal Pengetahuan & Pemahaman 556 PREDIKSI un sma/ma ipA

Jawaban: E Lampu akan semakin terang jika .... Rangkaian pada gambar menunjukkan A. jumlah lilitan sekunder ditambah rangkaian resisitif murni. Rangkaian B. tegangan primer dikurangi tersebut jika digambarkan dalam bentuk C. jumlah lilitan lilitan sekunder grafik akan terlihat seperti berikut. dikurangi 5 Volt Ampere D. tegangan sekunder diperbesar Volt E. jumlah lilitan primer dikurangi Ampere Tipe Soal Penalaran & Logika Jawaban: C 0 Berdasarkan rangkaian tersebut, -5 lampu akan semakin terang jika arus sekunder yang mengalir pada lampu Jadi, jawaban yang tepat pilihan E. diperbesar. Perhatikan persamaan berikut! 2. S ebuah muatan listrik positif q bergerak Beberapa hal yang dapat dilakukan dengan kecepatan v untuk memperbesar arus sekunder dalam sebuah medan yaitu: magnet homogen B • Menaikkan tegangan primer seperti ditunjukkan • Menurunkan tegangan sekunder gambar. • Menambah jumlah lilitan primer Arah gaya magnetik F yang dialami • Mengurangi jumlah lilitan sekunder muatan listrik q adalah .... Jadi, jawaban yang tepat adalah A. ke atas tegak lurus arah v pilihan C. B. ke bawah tegak lurus arah v 4. Dua kawat sejajar L dan M terpisah 2 cm C. ke luar bidang gambar satu sama lain (lihat gambar). D. ke dalam bidang gambar E. ke kanan searah v LM Tipe Soal Penalaran & Logika I2 = 4A Jawaban: B Arah gaya magnetik dapat ditentukan 2cm dengan aturan tangan kanan gaya Lorentz. Berdasarkan aturan tangan Pada kawat M dialiri arus 4 A dan kedua kanan, arah gaya Lorentz ke bawah kawat mengalami gaya tolak-menolak tegak lurus arah v. persatuan panjang sebesar 6 10−5 Nm−1. Besar dan arah kuat arus pada kawat L 3. S ebuah trafo ideal kumparan adalah .... primernya dihubungkan dengan sumber tegangan, sedangkan A. 1,2 A searah dengan arus pada kumparan sekundernya dihubungkan kawat M dengan lampu seperti ditunjukkan oleh gambar berikut: B. 1,2 A berlawanan arah dengan Premier Sekunder arus pada kawat M Lampu C. 1,5 A searah dengan arus pada Sumbu kawat M Tegangan Ringkasan Materi fisika 557

D. 1,5 A berlawanan arah dengan Jawaban: D arus pada kawat M GGL maksimum dapat ditentukan dengan persamaan: E. 2,4 searah dengan arus pada kawat M • Jumlah lilitan dilipatduakan dan Tipe Soal Aplikasi/Terapan Jawaban : D periode putar menjadi 0,5 kali semula Diketahui: • Kecepatan sudut dan luas Ditanyakan: besar dan arah I penampang diubah menjadi 0,5 Jawab: kali semula Gunakan persamaan gaya Lorentz pada dua kawat penghantar berarus. • Induksi magnet dan jumlah lilitan diubah menjadi 4 kali semula Jika arah arus pada kawat M ke atas dan supaya gaya yang terjadi tolak • Luas penampang dan periode menolak, arah arus pada kawat lainnya putar dijadikan 2 kali semula yaitu berlawanan arah dengan arus pada kawat M. • Luas penampang dan periode 5. Menaikan GGL maksimum suatu dijadikan 0,5 kali semula generator AC agar menjadi 4 kali semula dapat dilakukan dengan cara .... A. jumlah lilitan dilipatduakan dan periode putar menjadi 0,5 kali semula B. kecepatan sudut dan luas penampang diubah menjadi 0,5 kali semula C. induksi magnet dan jumlah lilitan diubah menjadi 4 kali semula D. luas penampang dan periode putar dijadikan 2 kali semula E. luas penampang dan periode dijadikan 0,5 kali semula Tipe Soal Penalaran & Logika Melalui analisis tersebut, jawaban yang tepat adalah pilihan D. 558 PREDIKSI un sma/ma ipA

UJIAN NASIONAL SMA/MA IPA Ringkasan Materi Fisika 17 fisika modern A. Relativitas 1. Postulat Einstein Untuk Teori Relativitas Khusus a. Postulat pertama Hukum-hukum fisika memiliki bentuk yang sama pada semua kerangka inersia. Adanya postulat ini menepis anggapan tentang kerangka acuan. b. Postulat kedua Postulat kedua Einstein, “Cahaya merambat melalui ruang hampa dengan cepat rambat m/s dan tidak bergantung dari kelajuan sumber cahaya maupun pengamatnya”. 2. Penjumlahan Kecepatan Relativistik Dalam relativitas terdapat kecepatan relativistik. Kecepatan relativistik adalah kecepatan yang nilainya mendekati kecepatan cahaya. Dalam hal ini dimisalkan jika sebuah bola B dilempar oleh A dengan arah dan kecepatan yang sama dengan mobil. Bola B diamati oleh pengamat D yang berdiri di tepi jalan, maka besar kecepatan bola relatif terhadap D dapat dituliskan dalam persamaan berikut. vvvABBDAD = kecepatan mobil relatif terhadap pengamat D = kecepatan bola relatif terhadap mobil = kecepatan bola relatif terhadap pengamat D 3. Dilatasi Waktu Dilatasi waktu pada konsep relativitas dituliskan dalam persamaan berikut. = selang waktu sejati = selang waktu relativistik 4. Kontraksi Panjang 559 Kontraksi panjang dirumuskan dengan persamaan berikut. L = panjang relativistik (m) vL0==kpeacnejpaantganserjealtait(imvi)stik benda (m/s) c = kecepatan cahaya m/s Ringkasan Materi fisika

5. Massa, Momentum, dan Energi Relativitas a. Massa Relativistik Massa relativistik dituliskan dengan persamaan berikut. mm0 == massa diam benda yang diukur dari kerangka acuan diam terhadap benda (kg) massa relativistik yang diukur dari kerangka acuan yang bergerak (kg) = tetapan transformasi b. Momentum Relativistik Konsep momentum relativistik dituliskan bentuk persamaan berikut. p = momentum relativistik (kg m/s) c. Energi Relativistik Energi kinetik relativistik merupakan hasil dari pengurangan energi total dikurangi energi diam. Jika dituliskan dalam persamaan matematis sebagai berikut. EEk == energi kinetik (J) energi total (J) E0 = energi diam (J) B. Fisika Atom Berbagai penjelasan tentang atom banyak dikemukakan oleh para ahli. 1. Teori Atom Demokritus Atom berasal dari kata atomos (Yunani), artinya tidak dapat dibagi-bagi lagi. 2. Teori Atom Dalton John Dalton seorang ahli kimia, mendukung pemikiran Demokritus dengan melakukan eksperimen kimia yang menghasilkan beberapa ciri-ciri atom antara lain: a. Tersusun dari partikel-partikel yang sangat kecil yang tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom. b. Setiap unsur tersusun dari atom-atom yang sama dan tidak dapat berubah menjadi atom unsur lain. c. Dua atom atau lebih yang berasal dari unsur-unsur yang berlainan dapat membentuk suatu molekul. Molekul adalah bagian dari senyawa yang terkecil. d. Pada reaksi kimia atom-atom berpisah, kemudian bergabung lagi dengan susunan yang berbeda dari semula, tetapi massa keseluruhan tetap. Kelemahan dari teori atom Dalton adalah tidak menjelaskan tentang adanya muatan 560 PREDIKSI un sma/ma ipA

listrik dalam atom. 3. Teori Atom Thomson J. J. Thomson (1856–1940), mengubah pandangan tentang atom dengan ditemukan muatan negatif pada atom yang disebut dengan elektron. Menurut penemuan Thomson antara lain: a. Atom berbentuk bola pejal dan memiliki muatan (positif dan negatif) yang tersebar merata di seluruh bagian atom. b. Atom bukanlah partikel yang tidak dapat dibagi lagi. c. Atom adalah masif, karena partikel-partikel pembentuk atom tersebar merata. d. Jumlah muatan positif sama dengan jumlah muatan negatif, sehingga atom bersifat netral. e. Massa elektron jauh lebih kecil dari massa atom. Kelemahan teori atom Thompson adalah massa atom tersebar merata dan belum ditentukan besar massa muatan elektron. 4. Teori Atom Rutherford Ernest Rutherford (1871–1937) berhasil memecahkan kelemahan teori atom Thompson, dengan melakukan eksperimen dengan menggunakan berkas partikel alfa yang ditembakan ke lempeng tipis emas. Berdasarkan pengamatannya sebagian besar partikel alfa mudah menembus lempeng namun ada sebagian partikel alfa yang dihamburkan kembali. Menurut Rutherford partikel alfa dihamburkan kembali oleh inti atom yang merupakan muatan positif sejenis dengan muatan yang ditembakan oleh partikel alfa. Selain itu, ada beberapa pendapat yang dikemukakan oleh Rutherford antara lain: a. Inti atom bermuatan positif mengandung hampir seluruh massa atom. b. Elektron bermuatan negatif selalu mengelilingi inti. c. Jumlah muatan inti sama dengan jumlah muatan elektron yang mengelilinginya. d. Gaya sentripetal elektron selama mengelilingi inti dibentuk gaya tarik elektrostatis (gaya Coulomb) oleh inti atom dan elektron. Kelemahan dari teori atom Rutherford adalah tidak dapat menjelaskan kestabilan inti atom dan tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogen. Selain itu, elektron yang mengelilingi inti akan terus memancarkan energi berupa gelombang elektromagnetik sehingga lintasannya berbentuk spiral dan suatu saat akan jatuh ke dalam inti. 5. Teori Atom Bohr Niels Bohr (1885–1962) menyempurnakan kelemahan teori atom menurut Rutherford dengan mengajukan postulat - postulat sebagai berikut. a. Elektron mengelilingi inti atom hanya dalam lintasan lingkaran tertentu. Selama gerakannya ini elektron tidak menyerap atau memancarkan energi. b. Elektron memiliki energi tertentu pada setiap orbit dan bergerak dalam orbit tanpa meradiasikan energi. c. Elektron dapat berpindah ke lintasan yang energinya lebih rendah disertai pelepasan energi (foton). Elektron dapat berpindah ke lintasan yang energinya lebih tinggi (eksitasi) dengan cara menyerap energi. Kelemahan teori atom Bohr sebagai berikut. Ringkasan Materi fisika 561

a. Lintasan elektron orbit elektron masih dijelaskan dalam konsep sederhana. b. Teori Bohr belum bisa menjelaskan pengaruh medan magnet terhadap atom, ikatan kimia, dan spektrum atom berelektron banyak. C. Fisika Inti dan Radioaktivitas 1. Inti Atom Dalam sistem periodik unsur, atom dapat dituliskan sebagai berikut. A = nomor massa atom yang menunjukkan jumlah proton dan neutron pada inti Z = nomor atom yang menunjukkan jumlah proton X = nama unsur atom Berdasarkan persamaan di atas, jumlah neutron dapat ditentukan dengan perhitungan seperti berikut. N = jumlah neutron Tabel di bawah ini menunjukkan beberapa contoh lambang unsur dan partikel Nama Partikel Lambang Nama Partikel Lambang Elektron (partikel beta) atau Neutron Positron atau Partikel α (intihelium) atau Proton atau 2. Defek Massa Secara matematis defek massa dirumuskan sebagai berikut. = defek massa mminnt=i =mmaasssasanienutitraotnom mp = massa proton 3. Energi Ikat Inti Atom Energi ikat inti adalah energi yang dilepas oleh nukleon-nukleon agar terbentuk inti atom. Energi ikat inti jika dituliskan dalam persamaan matematis seperti berikut. Joule atau MeV = energi ikat inti atom = defek massa (kg) c = 3 x 108 m/s Sementara itu, energi ikat rata-rata tiap nukleon/inti atom dapat dinyatakan dengan persamaan berikut. EnukleAon== energi ikat rata-rata tiap nukleon / inti atom jumlah nukleon (proton dan elekton) 562 PREDIKSI un sma/ma ipA

4. Radioaktivitas Inti a. Pemancaran Partikel Radioaktif Peristiwa pemancaran sinar radioaktif secara spontan disebut radioaktivitas. Adapun beberapa contoh pemancaran partikel-partikel radioaktif sebagai berikut. Pemancaran partikel Pemancaran partikel Pemancaran partikel Keterangan: X = inti atom awal Y = inti atom hasil E = energi yang dihasilkan b. Peluruhan Inti Atom Inti atom yang memancarkan radioaktif secara terus menerus mengakibatkan jumlah inti atom berkurang / mengalami peluruhan. Secara matematis jumlah inti yang mengalami peluruhan radioaktif dapat dirumuskan sebagai berikut. NN0tt=== jumlah inti pada keadaan akhir jumlah inti pada keadaan mula-mula waktu peluruhan T = waktu paro Waktu paro dari suatu bahan radioaktif dipengaruhi oleh konstanta peluruhan. Konstanta peluruhan dapat ditentukan dengan persamaan berikut. 5. Energi Reaksi Inti Atom Reaksi inti merupakan peristiwa perubahan suatu inti atom sehingga berubah menjadi inti atom lain dengan disertai munculnya energi yang sangat besar. Energi yang dihasilkan oleh reaksi fusi maupun fisi dapat ditentukan dengan melakukan perhitungan sesuai persamaan berikut. = jumlah massa inti setelah reaksi = jumlah massa inti sebelum reaksi 6. Jenis Ikatan Inti Atom a. Isotop Isotop merupakan unsur yang memiliki nomor atom sama akan tetapi nomor massa berbeda. Contoh : dan , dan b. Isoton Isotop merupakan unsur yang memiliki jumlah neutron sama. Contoh : dan , dan c. Isobar Isobar merupakan unsur yang memiliki nomor massa sama akan tetapi nomor atom berbeda. Contoh : dan , dan . Ringkasan Materi fisika 563

Pemancaran sinar radioaktif secara spontan dari inti yang tidak stabil menjadi inti yang stabil dinamakan radioaktivitas. Sinar radioaktif yang dipancarkan berbentuk sinar alfa , sinar beta , atau sinar gamma . Sementara itu unsur lain yang yang memiliki isotop dan bersifat radioaktif dinamakan radioisotop. Berikut ini contoh pemanfaatan radioisotop dalam kehidupan. a. Radioisotop Xe-133 digunakan mendeteksi penyakit paru-paru. b. Radioisotop Fe-59 digunakan mempelajari pembentukan sel darah merah. c. Radioisotop C-14 digunakan menentukan umur fosil. d. Radioisotop P-32 digunakan untuk: 1) Di bidang pertanian digunakan untuk memperkirakan jumlah pupuk yang diperlukan tanaman. 2) Di bidang kesehatan digunakan untuk mendeteksi penyakit mata, tumor, dan hati. e. Radioisotp I-131 digunakan untuk: 1) Mendeteksi kerusakan pada kelenjar gondok dan kelenjar hati. 2) Mendeteksi adanya tumor otak. 3) Dapat digunakan untuk uji faal ginjal. f. Radioisotop Na-24 digunakan untuk: 1) Mempelajari kecepatan aliran sungai. 2) Mendeteksi gangguan peredaran darah. 3) Mempelajari kecepatan aliran sungai. g. Radioisotp Co-60 digunakan untuk: 1) Mensterilkan alat-alat kesehatan. 2) Membunuh sel kanker. h. Radioisotop Tc-99 digunakan untuk: 1) Mendeteksi kerusakan tulang dan paru-paru. 2) Menyelediki kebocoran pipa air bawah tanah. i. Radioisotop I-123 digunakan untuk mengetahui adanya gangguan ginjal. j. Radioisotop Cr-51 digunakan untuk keperluan scanning limpa. k. Radioisotop Se-75 digunakan untuk scanning pankreas. l. Radioisotop Ga-67 digunakan untuk scanning getah bening. 564 PREDIKSI un sma/ma ipA

Soal Bahas Fisika Modern 1. Perhatikan reaksi inti berikut! Energi Total Jawaban: D Diketahui: Jika 1 sma = 931 MeV Momentum linear Berapa energi yang dihasilkan pada 3. Perhatikan pernyataan berikut ! reaksi inti di atas? A. 0,00286 MeV D. 40,2832 MeV (1) Sinar gamma digunakan untuk B. 26,6266 MeV E. 92,2431 MeV membunuh sel-sel kanker. C. 35,3781 MeV (2) Sinar gamma digunakan untuk Tipe Soal Aplikasi/Terapan mensterilkan alat-alat kedokteran. Jawaban: B (3) Sinar alfa digunakan untuk Diketahui: mendeteksi adanya kebocoran suatu pipa. Ditanyakan: Energi Jawab: (4) Sinar beta digunakan untuk Energi yang dihasilkan reaksi inti: mendeteksi adanya kebocoran suatu pipa. Jadi, jawaban yang tepat pilihan B. Pernyataan yang merupakan manfaat 2. E nergi total benda bermassa m sama sinar radioaktif yang dihasilkan dengan lima kali energi rehatnya. radioisotop adalah .... Jika benda tersebut mempunyai A. (1), (2), dan (3) momentum linear sebesar .... B. (1) dan (3) A. 2 mc D. 2 mc C. (2) dan (4) B. 4 mc E. 2mc D. (1), (2), dan (4) C. 6mc E. (1) dan (4) Tipe Soal Penalaran & Logika Tipe Soal Pengetahuan & Pemahaman Jawaban: D Sinar alfa digunakan untuk mendeteksi kedatangan pasokan cairan pada suatu pipa. Sinar beta digunakan untuk mendeteksi adanya kebocoran suatu pipa. Sinar gamma digunakan untuk mensterilkan alat-alat kedokteran dan membunuh sel kanker. Ringkasan Materi fisika 565

4. Perhatikan diagram peluruhan zat 5. Sebuah peristiwa diamati oleh radioaktif di bawah ini! seseorang yang diam berlangsung selama 8 sekon. Jika peristiwa tersebut N menurut pengamat yang bergerak N0 terhadap periswtiwa tersebut adalah 10 sekon, maka kecepatan pengamat 1/2 N0 yang bergerak adalah …. 2 t (jam) A. 0,2 c D. 0,8 c N = jumlah partikel B. 0,3 c E. 0,9 c t = waktu peluruhan JNu0m=lajuhmplaarhtipkeerl tsiikseal mula-mula C. 0,6 c setelah zat Tipe Soal Aplikasi/Terapan Jawaban: C radioaktif tersebut meluruh selama 8 Diketahui: jam adalah …. A. D. Ditanyakan: v Jawab: B. E. C. Jadi, kecepatan pengamat yang Tipe Soal Aplikasi/Terapan bergerak sebesar 0,6 c. Jawaban: B Diketahui: Ditanyakan: N Jawab: Jadi, jumlah partikel sisa setelah zat radioaktif tersebut meluruh selama 8 jam adalah . 566 PREDIKSI un sma/ma ipA

UJIAN NASIONAL SMA/MA IPA Ringkasan Materi Fisika 18 Dualisme Partikel A. Radiasi Benda Hitam Laju energi radiasi yang dipancarkan A = luas penampang benda (m2) dapat dirumuskan sebagai berikut. T = suhu mutlak benda (K) Besar intensitas radiasi ditentukan I = intensitas radiasi benda (W/m2) dengan persamaan berikut. P = laju energi (daya) radiasi (watt) e = emisivitas benda = konstanta Stefan-Boltzmann ( = 5,67 x 10-4 W/m2K4) B. Hukum Pergeseran Wien Perhatikan grafik disamping! Intensitas Pada grafik terlihat bahwa suhu , sedangkan untuk panjang gelombang . T1 Oleh karena itu, secara matematis T2 dapat dirumuskan: = panjang gelombang terpancar maksimum (m) Panjang gelombang (nm) T = suhu mutlak benda hitam (K) C. Hipotesa Kuantum Planck Max Planck memperlihatkan bahwa energi radiasi tidaklah kontinu, melainkan terdiri atas paket-paket energi yang diskrit yang disebut kuanta. Secara matematis dapat dirumuskan berikut. E = energi radiasi (J) n = jumlah partikel cahaya / foton h = tetapan Planck ( 6,63 x 10-34 J s) f = frekuensi cahaya (Hz) Ringkasan Materi fisika 567

D. Efek Fotolistrik dan Teori Einstein Efek fotolistrik merupakan peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam karena energi cahaya seperti yang ditunjukkan elektron akan terlepas dari pelat katode dan bergerak menuju ke anoda bila diberi seberkas cahaya dengan energi E = hf yang lebih besar dari W0. Energi minimal yang dibutuhkan elektron untuk terlepas disebut fungsi kerja logam/ energi lambang W0. Secara matematis berlaku persamaan. hf > W EeK maks = energi kinetik maksimum fotoelektron Kc A = muatan elektron = 1,6 x 10-19 C V G V0 = potensial henti (V) Semakin besar intensitas cahaya akan semakin banyak elektron yang terlepas dari pelat dan sebaliknya. Ketika cahaya dijatuhkan pada logam, foton-foton yang berinteraksi dengan elektron akan memberikan seluruh energinya pada elektron untuk bergerak. Secara matematis dapat dirumuskan. sehingga EEK m=akse=neenrgeirfgoitkoinne(tJi)k mak simu m (J) c = kecepatan cahaya = 3 108 m/s energi ambang/fungsi kerja logam (J) = panjang gelombang cahaya (m) hW 0 = konstanta Planck = 6,63 10-34 J.s f0 = frekuensi ambang (Hz) = = panjang gelombang maksimum (m) f = frekuensi cahaya (Hz) EKmaks Grafik hubungan antara energi kinetik dengan frekuensi foton, digambarkan melalui gambar berikut. Berdasarkan grafik, semakin besar frekuensi cahaya semakin f0 f besar energi kinetiknya dan sebaliknya. -W E. Sinar X X-rays dapat dijelaskan sebagai elektron energetik yang menumbuk permukaan logam, dan dari permukaan logam dipancarkan sinar-x atau foton-foton. Pada sinar X, energi kinetik elektron diubah seluruhnya menjadi energi foton. Secara umum dapat dirumuskan sebagai berikut. 568 PREDIKSI un sma/ma ipA

atau V = potensial pemercepat foton (volt) Peristiwa yang terjadi saat sinar-x dihasilkan antara lain: 1. Efek Pengereman Saat elektron yang ditembakkan ke logam saling bertumbukkan dan mengakibatkan energi kinetik dirubah menjadi energi pancaran sinar x. 2. Eksitasi Transisi Atom Logam Saat bertumbukkan dengan atom pada logam energi dari elektron dipindahkan ke atom untuk melakukan transisi. Hal ini yang mengakibatkan adanya pancaran sinar x. F. Efek Compton A. H. Compton berhasil menjelaskan hamburan sinar X (foton) yang menumbuk elektron sehingga foton mengalami pembelokkan dengan sudut . Secara matematis dapat dituliskan. foton terhambur = pergeseran panjang gelombang (m) foton datang = panjang gelombang foton datang (m) elektron = panjang gelombang foton hambur (m) m=0 = massa diam elektron = 9,1 10-31 kg sudut hamburan = panjang gelombang Compton (m) G. Gelombang De Broglie Konsep dualisme gelombang juga dijelaskan L. De Broglie yang menyatakan bahwa jika cahaya dapat bersifat sebagai gelombang dan partikel, partikel pun mungkin dapat bersifat sebagai gelombang. Menurut de Broglie selain untuk foton setiap partikel juga memenuhi persamaan berikut. = panjang gelombang partikel (m) P = momentum partikel (kg m/s) m = massa partikel (kg) v = kecepatan partikel (m/s) Ringkasan Materi fisika 569

Soal Bahas Dualisme Partikel 1. Pernyataan-pernyataan berikut ini Diketahui: Jawaban: C berkaitan dengan efek fotolistrik: Ditanyakan: (1) Menggunakan foton dengan Jawab: panjang gelombang yang lebih pendek dari panjang gelombang Jadi, panjang gelombang yang . ambang. dipancarkan benda sebesar = (2) Menggunakan logam dengan nilai energi ambang kecil. 3. P ada gejala foto listrik diperoleh grafik (3) Penggunaan dengan frekuensi hubungan I (kuat arus) yang timbul yang lebih besar dapat terhadap V (tegangan listrik) sebagai menyebabkan energi kinetik berikut. elektron bertambah besar. Ib (4) Banyaknya elektron lepas dari a permukaan logam bergantung pada frekuensi cahayanya. 0V Pernyataan yang benar adalah .... Upaya yang dilakukan agar grafik a A. (1), (2), (3), dan (4) menjadi grafik b adalah .... B. (1), (2), dan (3) A. mengurangi intensitas sinarnya C. (1) dan (3) B. menambah intensitas sinarnya D. (2) dan (4) C. menaikkan frekuensi sinarnya E. (3) saja D. menurunkan frekuensi sinarnya Tipe Soal Pengetahuan & Pemahaman E. mengganti logam yang disinari Jawaban: B Efek fotolistrik terjadi jika: Tipe Soal Penalaran & Logika • Frekuensi foton lebih besar Jawaban: B dibandingkan frekuensi ambang • Panjang gelombang foton lebih Karena kuat arus dipengaruhi oleh pendek panjang gelombang ambang jumlah muatan yang keluar, sedangkan • Energi foton lebih besar dibandingkan jumlah elektron dipengaruhi oleh energi ambang pada logam intensitas sinarnya. Semakin besar Sementara itu, banyaknya elektron intensitas yang disinarkan maka akan yang terlepas dipengaruhi oleh semakin besar pula jumlah elektron dan intensitas cahaya yang digunakan. kuat arusnya. Sehingga agar kuat arus Jadi, jawaban yang tepat pilihan B. menjadi sama besar dengan kuat arus maka intensitas sinarnya ditambah. 2. Suhu permukaan suatu benda 483 K. jika tetapan Wien , maka panjang gelombang radiasi pada intensitas maksimum yang dipancarkan oleh permukaan benda itu adalah … A. 6 x 102 D. 6 x 105 B. 6 x 103 E. 6 x 106 C. 6 x 104 Tipe Soal Aplikasi/Terapan 570 PREDIKSI un sma/ma ipA

4. Fungsi kerja logam natrium 2,3 eV. Jika Jawaban: A tetapan planck dan Berdasarkan hukum pergeseran Wien: muatan elektron 1,6 10-19 C, panjang Frekuensi pancaran sebanding dengan gelombang cahaya minimum cahaya suhu benda. Semakin tinggi spektrum yang dapat mengeksitasi elektron serapan bintang, maka suhu bintang foton keluar dari permukaan logam semakin tinggi relatif dari suhu bintang natrium sebesar .... semula. A. 600 nm D. 540 nm B. 580 nm E. 400 nm C. 550 nm Tipe Soal Aplikasi/Terapan Jawaban: D Diketahui: Ditanyakan: λ Jawab: Jadi, panjang gelombang minimum yang dibutuhkan sebesar 540 nm. 5. Garis-garis serapan spektrum cahaya dari sebuah bintang bergeser ke frekuensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan garis-garis serapan spektrum cahaya matahari. Dapat diduga bahwa bintang tersebut …. A. Memiliki suhu yang lebih tinggi dari suhu matahari. B. Bergerak menjauhi tata surya. C. Bergerak mendekati tata surya. D. Memiliki jumlah gas hydrogen yang lebih banyak daripada matahari. E. Memiliki suhu yang lebih tinggi daripada suhu matahari. Tipe Soal Penalaran & Logika Ringkasan Materi fisika 571