pembahasan UMPTN Fisika

1. Listrik dan magnet
ARUS DAN TEGANGAN AC
1. PPI 1983
Sebuah elemen 12volt dan sebuah generator AC dengan tegangan efektif 12volt,
disusun seri seperti pada gambar. Tegangan V dihasilkan adalah ….
A. Nol
B. 24volt
C. voltt)sin21(12 ω+
D. voltt)sin1(12 ω+
E. voltt)sin1(12 ω−
Jawab : C
volt)sin21(12sin21212sin212
:maka,sin212sin2sin
?...volt12Avolt12DC
tttVVVV
ttVtVV
VVCV
DCACDC
effmAC
mDC
ωωω
ωωω
+=+=+=+=
===
=↑=↑= 
2. UMPTN 1996 Rayon A kode 25
Rangkaian RLC masing-masing mempunyai nilai 300 ohm, 0,9H dan Fµ2 . Jika
ketiga komponen tersebut dihubungkan seri dan diberi tegangan efektif AC
sebesar 50volt sedangkan frekuensi sudut AC 1000rad/s, maka :
1. impedansi rangkaian 500 ohm
2. arus efektif 0,1 A
3. tegangan melintasi L adalah 90 volt
4. tegangan melintasi C adalah 60 volt
Jawab : 1,2,3 dan 4 benar (E)
Ω===↑Ω===
====Ω=
500
21000
11
X9009,01000X1.
:makarad/s,1000:50:2:9,0:300
µω
ω
ωµ
xC
xL
voltVFCHLR
CL
eff
benar)4n(pernyataavolt505001,0X.V4.
benar)3n(pernyataavolt909001,0X.V3.
benar)2n(pernyataa1,0
500
50
I2.
benar)1n(pernyataa500004003XRZ
400500900XXX
2222
===
===
===
Ω=+=+=
Ω=−=−=
xI
xI
A
Z
V
CC
LL
eff
CL
3. UMPTN 1999 Rayon A kode 53
Suatu rangkaian R-L-C dipasang pada tegangan listrik bolak balik yang nilai
efektifnya 100 volt dan frekuensinya 60 Hz. Bila R = 10 ohm, L= 26,5 mH dan
FC µ106= , maka beda potensial (tegangan) antara ujung-ujung L adalah …volt
A. 5,56 B. 25,6 C. 55,6 D. 556 E. 600
Jawab : C
UMPTN. www.mhharismansur.com
+
∞ V12
V12
V
27

2. Listrik dan magnet
Ω≈===
Ω≈Ω===
===Ω===
2504,25
)10π(60)(106.2
1
.π2
1
10985,9)6,52π(60)(2.π2
?...:106:5,26:10:Hz60:volt100
(RLC)Rangkaian
6-
Cf
X
mLfX
LFCmHLRfV
C
L
eff µ
volt6,55volt56,5510
18
100.
.
1804,18225100)15(10
152510
2222
≈====∴
Ω≈=+=−+=+=∴
Ω−=−=−=
LLL
CL
X
Z
V
XIV
XRZ
XXX
4. UMPTN 2000 Rayon A kode 26
Gambar di bawah ini menunjukkan diagram fasor suatu arus bolak balok. Jika
frekuensi arus bolak balik tersebut 50 Hz, maka :
A. hambatannya mΩ
120
π
D. kapasitansinya
20mF1
B. indukstansinya mH
240
π
E. indukstansinya
20mH1
C. kapasitansinya mF
120
π
Jawab : B
mH
240240x10
502
24
2
X
2X24
5,0
12
X
:maka,50:12:5,0500
(AC)Lrangkaianpadaadalahdiatasfasordiagram
3-
L
LL
ππππ
π ====∴=↑Ω===
====
xf
LfL
I
V
HzfvoltVAmAI
5. UM UGM 2003 kode 322
Pada sebuah resistor, sebuah kumparan dan sebuah kapasitor dihubungkan secara
seri pada pembangkit listrik bolak balik, maka arus yang melalui kapasitor akan
sefase dengan beda potensial melintasi ujung-ujung :
A. resistor C. kapasitor E. kapasitor dan kumparan
B. kumparan D. keseluruhan rangkaian Jawab : A
Arus yang mengalir pada rangkaian yang mengalir sefase dengan tegangan atau
beda potensial terjadi pada resistor tVVtII mm ωω sinsin =↔=∴
6. UM UGM 2004 kode 312 (9)
Besar daya listrik dalam suatu kumparan pemanas yang dialiri arus listrik searah
6A adalah P. Bila digunakan arus bolak balik dengan nilai puncak 6A, maka daya
listrik yang dibandingkan oleh pemanas tadi adalah …P
A. ¼ B. ½ C. 1 D. 2 E. 4
Jawab : B
UMPTN. www.mhharismansur.com
500mA
12V
28

3. Listrik dan magnet
A
AI
IPPPPAIAI m
effm 23
2
6
2
....::6:6 211 ===↑====
PPIIPP eff 2
1
2
222
1
2
12 2:136:186:)23(:::maka =↑∴====
7. Ganesa Operation
Suatu kumparan bila dihubungkan dengan kutub-kutub sumber arus searah dari
220 volt menghasilkan arus 4 ampere. Bila dihubungkan dengan pada arus
bolak balik maka untuk menghasilkan arus yang sama diperlukan tegangan
620 volt. Frekuensi arus bolak balik 50 Hz, induktansi kumparan adalah …H
A.
π
2,0
B. 0,2 C.
π
4,0
D. 0,4 E.
π
1,0
Jawab : E
henry
1,0
50.2
10
2
10)25()65(65
4
620
?...:50:4:volt620AC
25
4
220
4:volt220DC
2222
πππ
===∴
Ω=−=−=↑Ω===∴
====↔
Ω===↑∴==↔
f
X
L
RZX
I
V
Z
LHzfAIV
I
V
RAIV
L
L
8. Sumber DC 2 volt dihubungkan dengan 2 elemen listrik yang dipasang seri dan
arus yang mengalir pada rangkaian tersebut 200mA. Jika sumber DC diganti
dengan sumber AC 2 volt (50 Hz), maka arus yang mengalir pada rangkaian
menjadi 100mA. Komponen listrik pada rangkaian ini adalah …
A. kapasitor 20 F dan resistor 10 ohm
B. inductor H
π10
3
dan kapasitor 20 F
C. resistor 10 ohm dan inductor H
π10
3
D. dua-duanya resistor, masing-masing 10 ohm
E. dua-duanya inductor,asing-masing H
π10
3
Jawab : C
Ω===
==
10
200
2
volt2;200
1
1
mA
V
I
V
R
VmAIDC 
UMPTN. www.mhharismansur.com
AI 2,01 = AI 1,02 =
V2 V2
DC AC
29

4. Listrik dan magnet
F
XfX
CX
H
XX
LX
RZXXRZ
mA
V
I
V
Z
HzfVmAIAC
π3000
3
310π.50.2
1
.π2
11
310
π10
310
π.502
310
πf2
310
102020
100
2
50volt;2;100
222222
2
2
====↑Ω=∴
=
Ω
===↑Ω=∴
−=−=↑−=↑Ω===
===
ω
ω

9. Gelombang elektromagnetik tidak dipengaruhi oleh medan magnetic maupun
medan listrik. Hal ini karena gelombang elektromagnetik ….
A. memiliki kecepatan tinggi
B. tidak bermassa
C. tidak bermuatan listrik
D. tidak bermassa dan tidak bermuatan listrik
E. memiliki frekuensi tinggi
Jawab : D
• gelombang elektromagnetik tidak bermassa maka tidak dipengaruhi medan
gravitasi
• gelombang elektromagnetik tidak dipengaruhi medan listrik dan medan
magnet maka tidak bermuatan listrik
10. Sinar laser 15,0 watt memancarkan berkas sinar sempit dengan diameter 2mm,
maka …
1. intensitas sinar laser adalah 26
W/m1077,4 x
2. kuat medan listrik maksimum dalam berkas tersebut V/m106 4
x
3. kuat medan magnetic maksimum dalam berkas tersebut Tx 4
102 −
4. besar pointing rata-ratanya 26
W/m1077,4 x
Jawab : 1,2,3 dan 4 benar (E)
26
4-
8
4
4
812-
6
0
2
02
1
26
6
23-2
-3
watt/m10.77,44.
10.6
10.3
10.6
3.
)dibulatkan(10.6
)10.3)(10.85,8(
)10.77,4(22
2.
watt/m10.77,4
π
10.15
)π(10
15
π
1.
:maka,2.102mm:watt15sinar
==
===
===↑=
=====
===↔
Is
T
c
E
B
V/m
c
I
EcEI
r
P
A
P
I
mDPlaser
m
m
mm
ε
ε
UMPTN. www.mhharismansur.com
30