Contoh Soal Listrik - SMP 3

Contoh Soal Listrik – SMP 3 memuat kumpulan soal materi listrik tingkat SMP/MTs/Sederajat untuk level kognitif penalaran berdasarkan kisi – kisi ujian nasional 2020. Bahasan materi listrik, termuat dalam kisi – kisi ujian nasional terbaru dalam tiga level kognitif yaitu pengetahuan dan pemahaman, aplikasi, serta penalaran. Untuk soal dengan tingkat level kognitif penalaran akan menguji kemampuan peserta ujian dalam menyelesaikan permasalahan terkait materi listrik yang menggunakan nalar dalam penyelesaiannya. Berikut ini kumpulan contoh soal listrik untuk level kognitif penalaran berdasarkan kisi – kisi ujian nasional 2020.

Contoh 1 – Soal UN SMP/MTs Tahun 2018

Perhatikan gambar muatan listrik berikut!

Pada posisi tersebut terjadi gaya tolak menolak sebesar 4 N. Kemudian kedua muatan benda diperbesar menjadi dua kali semula dan jarak keduanya diubah menjadi 10 cm. Besar gaya tolak – menolak kedua benda adalah ….
A. 2 N
B. 4 N
C. 8 N
D. 16 N

Pembahasan:

Diketahui sebelum muatan dan jarak diubah:

muatan pertama: Q₁
muatan pertama: Q₂
gaya tolak menolak: F₁ = 4 N
jarak kedua muatan: r = 5 cm

Diketahui setelah muatan dan jarak diubah:

muatan pertama: 2Q₁
muatan pertama: 2Q₂
jarak kedua muatan: r = 10 cm

Menghitung gaya tolak – menolak kedua benda setelah muatan dan jarak diubah.

Cara Menghitung Gaya pada Dua Benda Bermuatan

Jadi, besar gaya tolak – menolak kedua benda adalah F₂ = F₁ = 4 N.

Jawaban: B

Contoh 2 – Soal UN IPA SMP/MTs Tahun 2018

Rangkaian yang mengaliri arus listrik terkecil adalah ….

Pembahasan:

Besar kuat arus listrik dapat dicari melalui persamaan:

$I = \frac{V}{R}$

Kesimpulannya adalah nilai kuat arus listrik berbanding terbalik dengan besar hambatan. Semakin besar hambatan yang terdapat pada suatu rangkaian listrik akan membuat nilai kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian listrik tersebut semakin kecil.

Sehingga, untuk mencari rangkaian yang mengaliri arus listrik terkecil sama dengan rangkaian listrik dengan hambatan terbesar.

Mencari besar hambatan pengganti pada masing – masing rangkaian listrik.

Mencari Hambatan Pengganti pada Rangkaian Listrik A

Mencari Hambatan Pengganti pada Rangkaian Listrik B

Mencari Hambatan Pengganti pada Rangkaian Listrik C

Mencari Hambatan Pengganti pada Rangkaian Listrik D

Hambatan terbesar terdapat pada rangkaian listrik pada pilihan A. Jadi, rangkaian yang mengaliri arus listrik terkecil adalah rangkaian listrik pada pilihan A.

Jawaban: A

Contoh 3 – Soal UN IPA SMP/MTs Tahun 2017

Empat buah lampu disusun seperti gambar berikut.

Urutan lampu yang menyala paling terang sampai ke yang paling redup adalah ….
A. L₁, L₃, L₂, L₄
B. L₂, L₃, L₁, L₄
C. L₃, L₂, L₁, L₄
D. L₄, L₂, L₃, L₁

Pembahasan:

Terang atau redupnya sebuah lampu dipengaruhi oleh daya yang bekerja pada lampu. Persamaan untuk mendapatkan nilai daya (P) sama dengan kuadrat arus listrik yang mengalir (I) dikali hambatan (R).

$P = I^{2} \times R$

Artinya, nilai daya sebanding dengan nilai arus listrik dan hambatan. Semakin besar hambatan atau arus listrik yang mengalir maka nilai daya akan semakin besar. Nilai daya yang besar akan membuat lampu menyala lebih terang.

Pada rangkaian seri nilai arus listrik tidak terbagi, sehingga membuat lampu yang dipasang secara seri akan lebih terang dari lampu yang dipasang secara paralel dalam satu rangkaian listrik. Kesimpulannya, lampu L₄ akan menyala paling terang dari ketiga lampu yang dipasang paralel.

Pada rangkaian paralel arus listrik yang mengalir akan terbagi ke dalam beberapa cabang sesuai nilai hambatan pada masing – masing cabang. Besarnya arus yang mengalir pada cabang berbanding terbalik dengan hambatan. Kesimpulan ini diambil dari persamaan.

$I = \frac{V}{R}$

Artinya, semakin besar nilai hambatan pada rangkaian paralel maka arus yang mengalir akan semakin kecil. Semakin kecil arus listrik yang mengalir akan membuat daya semakin kecil pula. Dan daya yang semakin kecil akan membuat nyala lampu semkain redup.

Diketahui pada rangkaian paralel, nilai hampatan pada L₁ = 12 Ω, L₂ = 3 Ω, dan L₃ = 4 Ω. Urutan lampu yang paling terang ke yang paling redup sama dengan lampu dengan hambatan paling kecul ke hambatan paling besar. Sehingga, urutan nyala lampu yang paling terang ke paling redup pada rangkaian paralel adalah L₂, L₃, dan L₁.

Jadi, urutan lampu yang menyala paling terang sampai ke yang paling redup untuk seluruh lampu pada rangkaian listrik yang diberikan adalah L₄, L₂, L₃, L₁.

Jawaban: D

Contoh 4 – Soal UN IPA SMP/MTs Tahun 2017

Besar gaya tolak – menolak antara kedua benda tersebut jika muatan listrik diganti menjadi +2Q dan +Q dan jarak kedua benda menjadi 2d adalah ….

$\textrm{A.} \; \; \; \frac{1}{2} F$

$\textrm{B.} \; \; \; 2 F$

$\textrm{C.} \; \; \; 4 F$

$\textrm{D.} \; \; \; 8 F$

Pembahasan:

Rumus gaya tolak menolak antara dua benda bermuatan sama adalah

$F = k \frac{Q_{1} \cdot Q_{2}}{r^{2}}$

Keterangan:

F = gaya tolak menolak/tarik menarik (N)
Q₁ = muatan listrik benda 1 (C)
Q₂ = muatan listrik benda 2 (C)
r = jarak antar muatan (m)
k = konstanta pembanding besarnya adalah 9 ×10⁹ Nm²/C²

Misalkan gaya tolak untuk kondisi pertama adalah F₁ dan gaya tolak menolak untuk kondisi kedua adalah F₂ maka perbandingan antara F₁ dan F₂ dinyatakan melalui persamaan berikut.

Cara Mencari Gaya pada Dua Benda Bermuatan

Jawaban: A

Sekian kumpulan soal listrik tingkat SMP/MTs/Sederajat untuk level kognitif penalaran berdasarkan kisi – kisi UN terbaru. Terimakasih sudah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.