Materi OSN IPA 8. Kemagnetan dan Kelistrikan

Bagian 1: Listrik Statis (Elektrostatika)

A. Gejala Elektrostatis

Listrik statis adalah fenomena ketidakseimbangan muatan listrik pada permukaan benda yang tidak mengalir (diam). Gejala yang tampak:

Penggaris plastik digosok kain wol → menarik potongan kertas kecil.
Sisir dengan rambut kering → menarik rambut atau debu.
Sambaran petir (pelepasan muatan listrik statis antara awan dan bumi).
Kejutan listrik saat menyentuh gagang pintu setelah berjalan di karpet (muatan tubuh terlepas).

Penyebab: Perpindahan elektron akibat gesekan (efek triboelektrik). Benda yang kehilangan elektron menjadi bermuatan positif (+), yang menerima elektron menjadi negatif (–).

B. Muatan Listrik

Muatan listrik adalah sifat dasar partikel subatom:
- Elektron: $q_{e} = - 1, 602 \times 10^{- 19} C$ (Coulomb)
- Proton: $q_{p} = + 1, 602 \times 10^{- 19} C$
- Neutron: netral.
Satuan muatan: Coulomb (C). 1 C = $6, 24 \times 10^{18}$ muatan elementer (e).
Hukum kekekalan muatan: Dalam sistem terisolasi, jumlah muatan listrik total selalu konstan.

C. Hukum Coulomb

Bunyi: Gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan titik sebanding dengan hasil kali muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.

F = k \frac{∣ q_{1} q_{2} ∣}{r^{2}}

$F$ = gaya Coulomb (N)
$q_{1}, q_{2}$ = besar muatan (C)
$r$ = jarak antar muatan (m)
$k = \frac{1}{4 π ε_{0}} = 9 \times 10^{9} N \cdot m^{2} / C^{2}$ (konstanta Coulomb)
$ε_{0} = 8, 854 \times 10^{- 12} C^{2} / N \cdot m^{2}$ (permitivitas ruang hampa)

Arah gaya:

Muatan sejenis → tolak-menolak
Muatan berlawanan → tarik-menarik

D. Medan Listrik Statis

Medan listrik adalah daerah di sekitar muatan listrik yang masih merasakan gaya listrik.

Kuat medan listrik $\vec{E}$ didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan uji positif:

\vec{E} = \frac{\vec{F}}{q_{0}}

Satuan: N/C atau V/m.

Medan oleh muatan titik: $E = k \frac{∣ q ∣}{r^{2}}$ , arah radial (menjauhi muatan positif, menuju muatan negatif).
Garis medan listrik:
- Keluar dari muatan +, masuk ke muatan –
- Tidak pernah berpotongan
- Kerapatan garis menunjukkan kekuatan medan.

Aplikasi biologi:

Potensial membran sel (≈ -70 mV) → medan listrik sangat kuat di membran (sekitar $10^{7} V/m$ ) karena ketebalan membran sangat tipis (~5 nm).
EKG (elektrokardiogram) dan EEG (elektroensefalogram) mengukur medan listrik yang dihasilkan aktivitas jantung dan otak.
Ikan listrik (belut listrik, ikan lele listrik) menghasilkan medan listrik kuat untuk memburu mangsa atau navigasi (elektrolokasi).

Bagian 2: Isolator, Semikonduktor, Konduktor, dan Superkonduktor

A. Konduktor

Definisi: Bahan yang memungkinkan muatan listrik mengalir dengan mudah karena memiliki elektron bebas (elektron valensi longgar).
Contoh: logam (tembaga, aluminium, emas, perak), karbon (grafit), larutan elektrolit (air garam).
Aplikasi biologi: Cairan tubuh (darah, cairan ekstraseluler) mengandung ion Na⁺, K⁺, Cl⁻ → bersifat konduktif. Inilah sebabnya tubuh manusia dapat menghantarkan listrik (digunakan dalam defibrilator, EKG).

B. Isolator (Dielektrik)

Definisi: Bahan yang sangat sukar menghantarkan listrik karena elektron terikat kuat pada atom.
Contoh: kaca, plastik, karet, kayu kering, udara, minyak.
Fungsi: pelindung kabel listrik, isolator pada tiang listrik.
Dalam biologi: Membran sel (fosfolipid bilayer) bersifat isolator listrik bagi ion → inilah yang memungkinkan terbentuknya potensial membran dan potensial aksi.

C. Semikonduktor

Definisi: Bahan dengan konduktivitas antara konduktor dan isolator, dapat diatur dengan doping (penambahan pengotor).
Contoh: silikon (Si), germanium (Ge).
Sifat: konduktivitas meningkat dengan suhu (berbeda dengan logam).
Penggunaan: diode, transistor, integrated circuit (IC) → dasar elektronika modern.

D. Superkonduktor

Definisi: Bahan yang hambatan listriknya menjadi nol di bawah suhu kritis tertentu (Tc). Arus dapat mengalir tanpa kehilangan energi.
Contoh: merkuri (Tc = 4,2 K), YBCO (Yttrium Barium Copper Oxide, Tc ≈ 90 K).
Aplikasi: magnet MRI (magnetic resonance imaging) superkonduktor, kabel listrik tanpa rugi-rugi, maglev (kereta levitasi magnetik).
Dalam biologi? Tidak ada superkonduktor alami dalam tubuh makhluk hidup, tapi prinsip superkonduktor digunakan dalam peralatan medis canggih (MRI, SQUID untuk mengukur medan magnet otak).

Bagian 3: Arus, Tegangan, dan Hambatan Listrik

A. Arus Listrik (I)

Definisi: Laju aliran muatan listrik melalui suatu penampang konduktor.
Rumus: $I = \frac{Q}{t}$
$I$ = arus (Ampere, A); $Q$ = muatan (C); $t$ = waktu (s)
Arah arus konvensional: dari potensial tinggi (+) ke rendah (–) (berlawanan dengan arah aliran elektron).
Arus searah (DC): besaran dan arah tetap (baterai).
Arus bolak-balik (AC): arah dan besar berubah periodik (listrik rumah tangga).

B. Tegangan Listrik (Beda Potensial, V)

Definisi: Energi per satuan muatan untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik lain.
Rumus: $V = \frac{W}{Q}$ atau $V = I R$ (Hukum Ohm).
Satuan: Volt (V). 1 V = 1 J/C.

C. Hambatan Listrik (Resistansi, R)

Definisi: Ukuran kemampuan bahan untuk menghambat arus listrik.
Hukum Ohm: $V = I R$ → $R = \frac{V}{I}$ (Satuan: Ohm, Ω)
Faktor yang mempengaruhi hambatan:
$R = ρ \frac{L}{A}$
- $ρ$ = resistivitas bahan (Ω·m)
- $L$ = panjang konduktor (m)
- $A$ = luas penampang (m²)
Resistivitas (ρ) logam kecil (tembaga 1,68×10⁻⁸ Ω·m), isolator sangat besar (kaca ~10¹⁰ Ω·m).

Dalam biologi:

Resistivitas jaringan tubuh bervariasi: darah rendah, tulang tinggi, lemak tinggi. Ini digunakan dalam Electrical Impedance Tomography (EIT) untuk pencitraan medis.
Potensial aksi saraf melibatkan perubahan konduktansi membran terhadap ion Na⁺ dan K⁺ (resistansi berubah).

Bagian 4: Rangkaian Arus Searah (DC)

A. Rangkaian Seri

Komponen disusun berurutan tanpa cabang.
Arus sama di setiap komponen: $I = I_{1} = I_{2} = . . .$
Tegangan total jumlah tegangan tiap komponen: $V_{t o t a l} = V_{1} + V_{2} + . . .$
Hambatan total: $R_{s} = R_{1} + R_{2} + . . .$
Contoh: lampu hias (bohlam satu putus, semua padam).

B. Rangkaian Paralel

Komponen terhubung di dua titik yang sama (cabang).
Tegangan sama di setiap cabang: $V = V_{1} = V_{2} = . . .$
Arus total jumlah arus cabang: $I_{t o t a l} = I_{1} + I_{2} + . . .$
Hambatan total: $\frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + . . .$ → $R_{p}$ lebih kecil dari hambatan terkecil.
Contoh: instalasi listrik rumah (stop kontak, lampu).

C. Rangkaian Kombinasi (Seri-Paralel)

Sebagian seri, sebagian paralel. Selesaikan dengan menyederhanakan bertahap.

Bagian 5: Hukum Kirchhoff

Dua hukum untuk menganalisis rangkaian kompleks.

A. Hukum Kirchhoff Arus (KCL – Kirchhoff's Current Law)

Bunyi: Jumlah arus yang masuk suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut.

\sum I_{masuk} = \sum I_{keluar}

Ini merupakan hukum kekekalan muatan.

B. Hukum Kirchhoff Tegangan (KVL – Kirchhoff's Voltage Law)

Bunyi: Jumlah aljabar tegangan dalam suatu loop tertutup sama dengan nol.

\sum V = 0

Tanda: tegangan sumber positif jika searah loop, tegangan pada hambatan negatif jika searah arus (V = -I R).

Cara pakai:

Tentukan arah loop (bebas, konsisten).
Terapkan KVL: $\sum ε + \sum (- I R) = 0$ .
Selesaikan sistem persamaan.

Aplikasi biologi: Hukum Kirchhoff digunakan dalam model sirkuit listrik untuk membran sel (model Hodgkin-Huxley). Membran sel dianalogikan sebagai rangkaian dengan kapasitor (membran) dan resistor (saluran ion) → menjelaskan potensial aksi.

Bagian 6: Energi dan Daya Listrik

A. Energi Listrik (W)

Definisi: Usaha yang dilakukan oleh muatan listrik saat mengalir.
Rumus:
$W = V I t$
$W = I^{2} R t$ (dari hukum Ohm)
$W = \frac{V^{2}}{R} t$
Satuan: Joule (J) atau kilowatt-jam (kWh). 1 kWh = 3,6×10⁶ J.

B. Daya Listrik (P)

Definisi: Laju energi listrik per satuan waktu.
Rumus: $P = \frac{W}{t} = V I = I^{2} R = \frac{V^{2}}{R}$
Satuan: Watt (W). 1 W = 1 J/s.

C. Aplikasi Biologi dan Medis

Daya jantung: sekitar 1–2 W (pompa darah).
Daya otak: sekitar 15-20 W (dari total BMR ~70 W).
Defibrilator: memberikan energi pulsa listrik (50–360 J) untuk menghentikan fibrilasi ventrikel.
Stimulator jantung (pacemaker): daya sangat kecil (mikrowatt) dari baterai.

Bagian 7: Magnet dan Sifat-sifatnya

A. Sifat Dasar Magnet

Magnet memiliki dua kutub: Utara (U) dan Selatan (S). Kutub sejenis tolak-menolak, tak sejenis tarik-menarik.
Gaya magnet paling kuat di kutub.
Magnet tidak dapat berdiri sendiri (jika dipotong, setiap potongan tetap punya dua kutub).
Ferromagnetik: bahan yang dapat ditarik kuat (besi, baja, nikel, kobalt).
Paramagnetik: ditarik lemah (aluminium, platina).
Diamagnetik: ditolak lemah (bismuth, air, kayu, makhluk hidup? air diamagnetik → efek sangat kecil).

B. Medan Magnet

Daerah di sekitar magnet yang masih merasakan gaya magnet.
Garis medan magnet keluar dari kutub Utara menuju Selatan (di luar magnet), dan dari Selatan ke Utara (di dalam magnet).
Satuan medan magnet: Tesla (T) atau Gauss (1 T = 10.000 G). Medan magnet bumi ≈ 25–65 μT.

C. Sumber Medan Magnet

Magnet permanen.
Kawat berarus listrik: arus listrik menghasilkan medan magnet melingkar (kaidah tangan kanan).
Solenoida (kumparan): medan magnet homogen di dalamnya.
Elektromagnet: inti besi dalam kumparan → medan sangat kuat.

D. Gaya Lorentz (Gaya Magnet pada Muatan Bergerak)

Pada muatan $q$ bergerak dengan kecepatan $v$ dalam medan magnet $B$ :
$\vec{F} = q (\vec{v} \times \vec{B})$
Arah: tegak lurus v dan B (aturan tangan kanan).
Pada kawat berarus dalam medan magnet: $F = B I L \sin θ$ .
Aplikasi: motor listrik.

E. Induksi Elektromagnetik (Hukum Faraday)

Perubahan fluks magnetik pada suatu loop menghasilkan GGL induksi ( $ε = - \frac{d Φ_{B}}{d t}$ ).
Hukum Lenz: arus induksi melawan penyebabnya.

F. Magnet dalam Biologi

Magnetotaktik bakteri: Beberapa bakteri (misal Magnetospirillum) memiliki rantai kristal magnetit (Fe₃O₄) di dalam sel. Mereka menggunakan medan magnet bumi untuk bergerak menuju lingkungan anaerobik yang sesuai.
Magnetoresepsi hewan: Burung migran (merpati, camar), penyu laut, ikan salmon, dan kelelawar mendeteksi medan magnet bumi untuk navigasi (dibahas di materi gelombang). Mekanisme diusulkan melibatkan kriptokrom (protein peka cahaya dan magnet) atau magnetit di jaringan.
MRI (Magnetic Resonance Imaging): Memanfaatkan medan magnet kuat (1,5 – 3 T) untuk memotret struktur tubuh, terutama jaringan lunak.
TMS (Transcranial Magnetic Stimulation): Menggunakan pulsa magnet untuk menstimulasi neuron di otak (terapi depresi, penelitian saraf).
Kartu kredit / HDD: prinsip magnet untuk penyimpanan data.

Bagian 8: Medan Magnet di Sekitar Penghantar Berarus Listrik

A. Medan Magnet oleh Kawat Lurus Panjang

Arah medan magnet mengelilingi kawat sesuai kaidah tangan kanan:
Ibu jari = arah arus, jari-jari yang menggenggam = arah medan magnet (melingkar).
Besar medan magnet pada jarak $a$ dari kawat lurus panjang:

B = \frac{μ_{0} I}{2 π a}

$μ_{0} = 4 π \times 10^{- 7} T \cdot m/A$ (permeabilitas ruang hampa)
$I$ = arus (A), $a$ = jarak tegak lurus dari kawat (m)

B. Medan Magnet oleh Kawat Melingkar (Loop)

Pada pusat lingkaran berjari-jari $R$ :

B = \frac{μ_{0} I}{2 R}

Untuk kumparan dengan $N$ lilitan: $B = \frac{μ_{0} N I}{2 R}$ .

C. Medan Magnet oleh Solenoida (kumparan panjang)

Di dalam solenoida ideal (panjang >> diameter), medan magnet homogen searah sumbu:

B = μ_{0} n I

$n = \frac{N}{L}$ = jumlah lilitan per satuan panjang (lilitan/m).
Penerapan dalam biologi dan medis:
- MRI (Magnetic Resonance Imaging) menggunakan solenoida raksasa (superkonduktor) untuk menghasilkan medan magnet homogen hingga 3 T atau lebih.
- Stimulasi magnetik transkranial (TMS) menggunakan kumparan kecil yang diletakkan di dekat kepala untuk menghasilkan medan magnet pulsa yang merangsang area otak tertentu.

Bagian 9: Gaya Magnet pada Muatan yang Bergerak dalam Medan Magnet (Gaya Lorentz)

Rumus dasar:

\vec{F} = q (\vec{v} \times \vec{B})

$q$ = muatan (C)
$\vec{v}$ = kecepatan muatan (m/s)
$\vec{B}$ = medan magnet (T)

Besar gaya:

F = ∣ q ∣ v B \sin θ

dengan $θ$ = sudut antara $\vec{v}$ dan $\vec{B}$ .

Arah gaya: tegak lurus terhadap bidang yang dibentuk oleh $\vec{v}$ dan $\vec{B}$ (aturan tangan kanan: jari telunjuk = arah medan, jari tengah = arah arus (gerak muatan positif), ibu jari = gaya).

Kasus khusus:

Jika $\vec{v}$ sejajar $\vec{B}$ ( $θ = 0^{\circ}$ atau $180^{\circ}$ ) → $F = 0$ (muatan tidak dibelokkan).
Jika $\vec{v} ⊥ \vec{B}$ ( $θ = 90^{\circ}$ ) → $F = q v B$ (maksimum), lintasan melingkar karena gaya sentripetal $F = m v^{2} / r$ → jari-jari:

r = \frac{m v}{q B}

Aplikasi dalam biologi dan medis:

Spektrometri massa untuk menganalisis protein dan metabolit (prinsip ini digunakan untuk memisahkan ion berdasarkan rasio massa/muatan).
Siklotron (pemercepat partikel) digunakan dalam terapi proton untuk kanker.
Medan magnet bumi membelokkan partikel bermuatan dari angin matahari → melindungi atmosfer dan makhluk hidup.

Bagian 10: Gaya Magnet pada Penghantar Berarus yang Berada dalam Medan Magnet

Rumus:

\vec{F} = I (\vec{L} \times \vec{B})

$I$ = arus (A)
$\vec{L}$ = vektor panjang penghantar (arah searah arus)
$B$ = medan magnet (T)

Besar gaya: $F = I L B \sin θ$ , dengan $θ$ sudut antara arah arus dan medan magnet.

Arah: kaidah tangan kanan untuk kawat (ibu jari = arus, jari telunjuk = medan, jari tengah = gaya).

Aplikasi:

Motor listrik: Kumparan berarus dalam medan magnet menghasilkan torsi, memutar rotor. Dalam biologi, motor listrik skala mikro digunakan dalam pompa infus, sentrifug laboratorium, dan mikroskop elektron.
Alat ukur listrik (galvanometer): Prinsip gaya magnet pada kumparan digunakan untuk mengukur arus.

Bagian 11: GGL Induksi dan Hukum Faraday

A. Fluks Magnetik

Definisi: Ukuran jumlah garis medan magnet yang menembus suatu luasan.

Φ_{B} = B \cdot A \cdot \cos θ = B A \cos θ

Satuan: Weber (Wb), 1 Wb = 1 T·m².

B. Hukum Faraday

Bunyi: GGL induksi yang timbul pada suatu loop sama dengan laju perubahan fluks magnetik yang melalui loop tersebut.

ε = - \frac{d Φ_{B}}{d t}

Untuk kumparan dengan $N$ lilitan:

ε = - N \frac{Δ Φ_{B}}{Δ t}

C. Hukum Lenz (tanda negatif)

Bunyi: Arah arus induksi sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dihasilkannya melawan penyebab perubahan fluks (melawan perubahan).

Contoh:

Magnet digerakkan masuk ke solenoida → arus induksi menghasilkan medan yang menolak magnet.
Magnet ditarik keluar → arus induksi menghasilkan medan yang menarik magnet.

D. Pembangkit GGL Induksi

Generator (dinamo): Mengubah energi mekanik menjadi listrik dengan memutar kumparan dalam medan magnet.
Alternator pada sepeda motor, pembangkit listrik tenaga air/angin.

E. Penerapan dalam Biologi dan Medis

EKG dan EEG sebenarnya mengukur potensial listrik yang dihasilkan oleh aktivitas jantung dan otak, tetapi prinsip induksi tidak langsung digunakan. Namun, Magnetokardiografi (MCG) dan Magnetoensefalografi (MEG) mengukur medan magnet sangat lemah yang dihasilkan oleh arus ionik di jantung dan otak menggunakan sensor SQUID (superconducting quantum interference device) yang bekerja berdasarkan induksi kuantum.
Stimulator saraf dengan arus eddy (induksi) non-kontak sedang dikembangkan.

Bagian 12: Transformator (Trafo)

A. Prinsip Kerja

Transformator mengubah tegangan AC melalui induksi elektromagnetik. Terdiri dari kumparan primer dan sekunder yang dililitkan pada inti besi laminasi (untuk mengurangi arus eddy).

GGL induksi pada kumparan primer: $ε_{p} = - N_{p} \frac{d Φ}{d t}$
GGL induksi pada kumparan sekunder: $ε_{s} = - N_{s} \frac{d Φ}{d t}$

Karena fluks yang sama ( $Φ$ ) melalui kedua kumparan, maka:

\frac{ε_{s}}{ε_{p}} = \frac{N_{s}}{N_{p}}

B. Trafo Ideal (tanpa rugi-rugi)

Daya masuk = daya keluar: $V_{p} I_{p} = V_{s} I_{s}$ → $\frac{I_{s}}{I_{p}} = \frac{N_{p}}{N_{s}}$ (berbanding terbalik dengan tegangan).

C. Jenis Transformator

Jenis	Rasio	Fungsi
Step-up	$N_{s} > N_{p}$	Menurunkan arus, menaikkan tegangan (PLTU → SUTET)
Step-down	$N_{s} < N_{p}$	Menaikkan arus, menurunkan tegangan (adaptor, charger HP)

D. Efisiensi Trafo

η = \frac{P_{s}}{P_{p}} \times 100 % = \frac{V_{s} I_{s}}{V_{p} I_{p}} \times 100 %

Trafo nyata memiliki rugi-rugi (histeresis, arus eddy, resistansi kumparan). Trafo distribusi di Indonesia memiliki efisiensi 95–99%.

E. Penerapan dalam Alat Kesehatan

Unit X-Ray dan CT scan menggunakan trafo step-up tegangan sangat tinggi (30–150 kV) untuk mempercepat elektron.
Adaptor pada peralatan medis (monitor pasien, ventilator) mengubah tegangan listrik 220 V AC menjadi DC tegangan rendah.
Isolasi listrik pada pasien (medical isolation transformer) untuk mencegah sengatan listrik.

Bagian 13: Arus Listrik pada Sistem Saraf

A. Potensial Membran dan Potensial Aksi

Sel saraf (neuron) memiliki potensial membran istirahat sekitar -70 mV (dalam lebih negatif dari luar) akibat distribusi ion K⁺ dan Na⁺ serta pompa Na⁺/K⁺ ATPase.
Potensial aksi adalah loncatan cepat perubahan tegangan membran (depolarisasi) yang merambat sepanjang akson.

B. Analogi Listrik pada Membran Sel

Model Hodgkin-Huxley (Nobel 1963) memandang membran sebagai rangkaian paralel:

Kapasitor membran: $C_{m}$ (sekitar 1 µF/cm²) menyimpan muatan.
Resistor saluran ion: konduktansi variabel untuk Na⁺ ( $g_{N a}$ ), K⁺ ( $g_{K}$ ), dan kebocoran ( $g_{L}$ ).
Baterai (potensial reversi): $E_{N a}$ , $E_{K}$ , $E_{L}$ dari persamaan Nernst.

Arus ion total:

I_{m} = C_{m} \frac{d V_{m}}{d t} + (V_{m} - E_{N a}) g_{N a} + (V_{m} - E_{K}) g_{K} + (V_{m} - E_{L}) g_{L}

C. Mekanisme Potensial Aksi

Stimulus mencapai ambang (~ -55 mV) → saluran Na⁺ tegangan-gate terbuka cepat.
Gaya elektrokimia mendorong Na⁺ masuk → depolarisasi cepat (puncak +30 mV).
Inaktivasi saluran Na⁺ dan aktivasi lambat saluran K⁺ → K⁺ keluar → repolarisasi.
Hiperpolarisasi (refraktori) karena K⁺ masih keluar. Kemudian pompa Na⁺/K⁺ mengembalikan gradien ion.

D. Propagasi Potensial Aksi

Pada akson bermielin, potensial aksi melompat dari nodus Ranvier ke nodus berikutnya (konduksi saltatori) → lebih cepat (hingga 100 m/s).
Pada akson tak bermielin, gelombang depolarisasi merambat terus (konduksi lambat ~0,5–2 m/s).

E. Arus Listrik di Sinkaps

Potensial aksi tiba di terminal akson → membuka saluran Ca²⁺ → Ca²⁺ masuk → vesikel sinapsis melepas neurotransmitter (misal asetilkolin).
Neurotransmitter berikatan dengan reseptor di membran pascasinaptik → membuka saluran ion (Na⁺ masuk, atau Cl⁻ masuk, tergantung jenis) → menghasilkan potensial pascasinaptik (EPSP atau IPSP).
Arus listrik di sini adalah arus ion melalui protein kanal, bukan elektron.

F. Pengukuran Arus Listrik Saraf

Patch clamp technique (Nobel 1991) mengukur arus ion melalui satu saluran ion tunggal (dalam pikoampere).
Mikroelektroda intraseluler mengukur potensial membran.
Elektroensefalografi (EEG) merekam jumlah potensial aksi ribuan neuron di korteks serebral (dalam mikrovolt).
Magnetoensefalografi (MEG) merekam medan magnet lemah dari arus listrik saraf, lebih akurat secara spasial daripada EEG.

G. Stimulasi Saraf Listrik

Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation (TENS) untuk mengurangi nyeri: arus listrik lemah (mA) merangsang serabut saraf sensorik.
Deep Brain Stimulation (DBS) untuk Parkinson: elektroda ditanam di nukleus tertentu, arus listrik (µA–mA) memodulasi aktivitas saraf.
Cochlear implant mengubah suara menjadi sinyal listrik yang menstimulasi saraf auditori.

Soal HOTS

Soal Nomor 1

Ritmisitas denyut jantung pada mamalia diinisiasi oleh... .

A. atrio-ventricular node
B. sistem saraf parasimpatik
C. sino-atrial node
D. jaringan Purkinje

(Sumber: soal nomor 17, halaman 5)

Soal Nomor 2

Ada dua muatan titik, masing-masing Q₁ = 100e dan Q₂ = 200e, dengan e = 1,6 x 10⁻¹⁹ C. Muatan pertama berada pada jarak 4 mm dari muatan titik ketiga Q = 50e dan muatan kedua berada pada jarak 2 mm dari muatan titik ketiga. Perbandingan besar gaya listrik yang bekerja pada muatan pertama dan kedua akibat muatan ketiga adalah ….

A. 1 : 2
B. 1 : 4
C. 1 : 8
D. 1 : 1

(Sumber: soal nomor 48, halaman 12)

Soal Nomor 3

Sebuah transformator ideal digunakan untuk mensuplai arus 1 A dan tegangan 6 V pada suatu alat listrik. Setiap lilitan pada kumparan sekunder transformator tersebut memiliki hambatan sebesar 0,1 ohm. Transformator dihubungkan dengan sumber tegangan 220 volt. Jumlah lilitan yang harus ada pada kumparan sekunder dan kumparan primer adalah ….

A. 600 dan 2200
B. 60 dan 2200
C. 60 dan 600
D. 60 dan 220

(Sumber: soal nomor 49, halaman 13)

Soal Nomor 4

Dari gambar di bawah, besarnya beda potensial antara ujung-ujung baterai adalah

( Gambar rangkaian listrik )

(Sumber: soal nomor 58, halaman 15 – isian singkat, tidak ada opsi)

Soal Nomor 5

Suatu kawat dengan panjang 0,5 m berada pada medan magnet homogen 20 mikrotesla dengan arah masuk bidang gambar. Jika kawat tersebut dialiri arus 4 A ke arah kanan, gaya Lorentz yang bekerja pada kawat tersebut adalah ....

A. 2,5 mikronewton ke atas
B. 2,5 mikronewton ke bawah
C. 40 mikronewton ke atas
D. 40 mikronewton ke bawah

(Sumber: soal nomor 5, halaman 33, PAKETA FISIKA)

Soal Nomor 6

Jika dipasang paralel pada tegangan 110 volt maka daya total tiga buah lampu identik sebesar 45 watt. Besar daya sebuah lampu tersebut jika dipasang pada tegangan 220 volt adalah ... watt.

A. 45
B. 60
C. 90
D. 180

(Sumber: soal nomor 6, halaman 33, PAKETA FISIKA)

Soal Nomor 7

Perhatikan rangkaian hambatan listrik berikut ini.

( Gambar rangkaian hambatan )

Hambatan pengganti antara ujung A dan B adalah ... ohm.

(Sumber: soal nomor 28, halaman 38, PAKETA FISIKA – isian singkat, jawaban: 8)

Soal Nomor 8

Kawat PQ panjangnya 20 cm digerakan 10 m/s tegak lurus sepanjang kawat dan memotong medan magnet 0,05 Tesla seperti pada gambar (R = 0,01 ohm). Besar dan arah kuat arus induksi yang ditimbulkan adalah…

A. 5 ampere dari P ke Q
B. 5 ampere dari Q ke P
C. 10 ampere dari P ke Q
D. 10 ampere dari Q ke P

*(Sumber: soal nomor 15, halaman 42-43, TIPE-1)*

Soal Nomor 9

Sebuah bola konduktor pejal berjari-jari 8 cm dan bermuatan q = 8 x 10⁻¹¹ C. Potensial sebuah titik di dalam bola yang berjarak 5 cm dari pusat bola adalah … volt. Nilai (k = 9 x 10⁹ Nm²/C²)

A. 6,0
B. 7,5
C. 9,0
D. 14,5

*(Sumber: soal nomor 16, halaman 43, TIPE-1)*

Soal Nomor 10

Pada sebuah lampu tertulis 60W/220 V. Jika lampu tersebut dipasang pada tegangan 110 V, maka daya listriknya menjadi… watt

A. 60
B. 30
C. 20
D. 15

*(Sumber: soal nomor 20, halaman 44, TIPE-1)*

Soal Nomor 11

Diketahui beberapa besaran fisika sebagai berikut:

luas keping sejajar
jarak antara dua keping sejajar
permeabilitas magnetik bahan
permitivitas listrik bahan
konduktivitas listrik bahan

Besaran yang dapat mempengaruhi nilai kapasitansi sebuah kapasitor keping sejajar adalah ....

A. 1, 2 dan 3
B. 2, 3 dan 5
C. 1, 2 dan 4
D. 2, 4 dan 5

(Sumber: soal nomor 15, halaman 35, PAKETA FISIKA)

Soal Nomor 12

Perhatikan gambar magnet batang, kawat kumparan, dan galvanometer di bawah ini.

( Gambar induksi elektromagnetik )

Pernyataan berikut berkaitan dengan gerak magnet batang di atas:

saat magnet digeser ke kiri, arus induksi mengalir dari A ke B
saat magnet digeser ke kiri, arus induksi mengalir dari B ke A
saat magnet digeser ke kanan, arus induksi mengalir dari A ke B
saat magnet digeser ke kanan, arus induksi mengalir dari B ke A
saat magnet digeser ke atas, arus induksi mengalir dari B ke A
saat magnet digeser ke bawah, arus induksi mengalir dari A ke B

Pernyataan yang benar adalah ....

A. 1 dan 3
B. 2 dan 3
C. 1 dan 5
D. 4 dan 6

(Sumber: soal nomor 16, halaman 35, PAKETA FISIKA)

Soal Nomor 13

Pada rangkaian resonansi arus bolak balik, nilai impedansi (Z) rangkaian sama dengan nilai hambatan murninya (R).

SEBAB

Pada keadaan resonansi, nilai reaktansi induktif (Xʟ) sama besarnya dengan nilai reaktansi kapasitif (Xᴄ).

A. Keduanya Benar dan berhubungan
B. Keduanya Benar tetapi tidak berhubungan
C. Salah satu benar
D. Keduanya salah

*(Sumber: soal nomor 37, halaman 50, SEBAB-AKIBAT)*

Soal Nomor 14

Dua buah partikel bermuatan berjarak R satu sama lain dan terjadi gaya tarik-menarik sebesar F. Jika jarak antara kedua muatan dijadikan 3R, maka besarnya gaya tarik menarik adalah...

A. 1/3 F
B. 3 F
C. 1/9 F
D. 9 F

(Sumber: soal nomor 35, halaman 63, Kumpulan Soal OSN)

Soal Nomor 15

Dua buah muatan masing-masing Q₁ = 1 µC dan Q₂ = 4 µC terpisah sejauh 9 cm. Maka letak titik yang memiliki kuat medan listrik nol adalah...

A. 3 cm dari Q₂
B. 3 cm dari Q₁
C. 6 cm dari Q₁
D. 4 cm dari Q₂

(Sumber: soal nomor 36, halaman 63, Kumpulan Soal OSN)

Soal Nomor 16

Suatu pemanas listrik memiliki hambatan 25 ohm dihubungkan dengan sumber tegangan 250 volt dan bekerja selama 24 jam, maka:

Arus yang mengalir dalam pemanas 10 ampere
Daya pemanas sebesar 2,5 kWatt
Jika tarif listrik Rp. 50,00/kWh, selama waktu tersebut diperlukan biaya Rp. 300,00.

Pernyataan yang benar adalah...

A. 1 dan 2
B. 1 dan 3
C. 2 dan 3
D. 1, 2, dan 3

(Sumber: soal nomor 37, halaman 63, Kumpulan Soal OSN)

Soal Nomor 17

Berdasarkan gambar rangkaian di bawah, maka hambatan pengganti ab adalah...

( Gambar rangkaian resistor )

A. 19 ohm
B. 16 ohm
C. 12 ohm
D. 10 ohm

(Sumber: soal nomor 38, halaman 63, Kumpulan Soal OSN)

Soal Nomor 18

Sebuah kumparan dengan 400 lilitan mengalami perubahan fluks magnetik dari 0,6 Wb menjadi 1,0 Wb dalam waktu 0,2 sekon. Maka GGL induksi yang dihasilkan sebesar...

A. 200 volt
B. 400 volt
C. 800 volt
D. 1000 volt

(Sumber: soal nomor 39, halaman 64, Kumpulan Soal OSN)

Soal Nomor 19

Berdasarkan gambar berikut, jika panjang kawat 10 cm maka besarnya gaya Lorentz yang bekerja pada kedua kawat adalah…

( Gambar dua kawat sejajar berarus )

A. 6 x 10⁻⁶ N
B. 6 x 10⁻⁵ N
C. 3 x 10⁻⁶ N
D. 3 x 10⁻⁵ N

(Sumber: soal nomor 7, halaman 66, Soal Cadangan)

Soal Nomor 20

Di bawah ini adalah reaksi kimia eksotermik pada kelompok bakteri Geobacter yang dapat menghasilkan listrik:

Anoda: 2CH₂O + 4OH⁻ → 2CO₂ + 4H₂O + 4e⁻
Katoda: O₂ + 4H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻

Perhatikan beberapa pernyataan berikut:

pada kutub katoda terjadi reaksi oksidasi
reaksi O₂ + 4H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ merupakan reaksi reduksi
elektron mengalir dari anoda ke katoda dan menghasilkan arus listrik
elektron mengalir dari katoda ke anoda dan menghasilkan arus listrik

Pernyataan yang benar berdasarkan fenomena di atas adalah….

A. 1, 2, 3
B. 1 dan 3
C. 3 dan 4
D. 2 dan 4

(Sumber: soal nomor 12, halaman 26)

Soal MOTS

1. Sebuah baterai E1 dengan hambatan dalam r1 dirangkai dengan sebuah baterai lain E2 yang hambatan dalamnya r2 seperti pada gambar di bawah ini. Beda potensial dan hambatan listrik antara titik a dan b adalah ....
A. (E1+E2) dan r = r1+r2
B. (E1 - E2) dan r = (r1 + r2)
C. (E1 + E2) dan r = r1+r2
D. (E1 + E2) r dan r = r1+r2

2. J, K, L dan M adalah empat lampu yang identik. Ketika dirangkai seperti pada gambar, semuanya menyala. Jika lampu K kemudian dikeluarkan dari rangkaian, mana diantara pernyataan berikut yang benar?
A. J, L, M lebih terang dari semula
B. J, L, M lebih redup dari semula
C. J lebih terang dari semula sedang L dan M lebih redup dari semula
D. J lebih redup dari semula sedang L dan M lebih terang dari semula

3. Partikel X bermuatan positif, partikel Y bermuatan negatif dan partikel Z netral, memasuki medan magnet homogen dengan kecepatan yang sama. Jika arah medan magnet tegak lurus bidang gambar menjauhi pembaca, dan kecepatan partikel ke kanan tegak lurus terhadap medan magnet, maka bentuk lintasan ketiga partikel yang paling mungkin adalah ...
(Soal tidak memiliki pilihan)

4. Bayangkan seutas kabel vertikal dialiri arus listrik dari bawah ke atas. Kabel tersebut berada dalam daerah medan magnetik seragam, yang arahnya dari Utara ke Selatan. Akibatnya, pada kawat itu bekerja gaya magnetik, sehingga kabel melengkung ke arah ....
A. Timur
B. Barat
C. Utara
D. Selatan

5. Perhatikan diagram rangkaian arus searah di bawah ini! Perbandingan kuat arus listrik dan perbandingan daya listrik pada hambatan R dan R2 adalah ....
A. 4:5 dan 4:5
B. 4:5 dan 5:4
C. 16:25 dan 16:25
D. 16:25 dan 25:16

6. Empat buah muatan terletak di titik-titik A, B, C dan D seperti pada gambar. Lingkaran pada gambar berdiameter 2R. Diketahui QA, QB, dan QC berurutan adalah 1 C, -1 C, 1 C. Supaya gaya total yang dialami QB sama dengan nol, maka muatan QD adalah ... .
(Soal tidak memiliki pilihan)

7. Lima buah bola kecil bermuatan listrik disusun dalam satu garis lurus, dengan jarak antar dua bola yang berurutan sebesar d. Muatan bola secara berurutan dari bola pertama sampai bola kelima adalah q, -q, -q, 2q, Q. Besar gaya total yang dialami muatan kedua akibat muatan-muatan yang lain adalah nol. Dengan demikian, Q sama dengan...
A. -13,5q
B. 0
C. 9q
D. 13,5q

8. Suatu magnet batang dibungkus dengan suatu plastik. Manakah pernyataan di bawah ini yang benar tentang jumlah garis gaya magnet yang menembus permukaan plastik?
A. Jumlah garis gaya yang menembus masuk lebih besar dari jumlah garis gaya yang menembus keluar.
B. Jumlah garis gaya yang menembus masuk sama dengan jumlah garis gaya yang menembus keluar
C. jumlah garis gaya yang menembus masuk lebih kecil dari jumlah garis gaya yang menembus keluar
D. tidak dapat ditentukan dari informasi di atas

9. Garis gaya listrik di dekat sebuah muatan titik ... garis gaya listrik di tempat yang jauh dari muatan titik tersebut.
A. lebih rapat daripada
B. kurang rapat daripada
C. sama rapat dengan
D. lebih teratur daripada

10. Sebuah partikel bermuatan 2,0 μC bergerak dengan kecepatan 2,0 m/s dalam daerah dengan medan magnetik 0,5 T. Jika partikel bergerak tegak lurus medan magnetik, gaya yang bekerja pada partikel tersebut sebesar ... N.
A. 0
B. 0,5 x 10⁻⁶
C. 1,0 x 10⁻⁶
D. 2,0 x 10⁻⁶

11. Pada gambar di samping ini, R1 = R2 = R3 = 10 Ω , ε = 8 volt, r = 1 Ω . Beda potensial antara titik a dan b adalah ....
a. 2,5 volt
b. 5,0 volt
c. 5,3 volt
d. 6,0 volt

12. Dua buah lampu yang masing-masing bertuliskan 12 watt, 24 volt dan 32 watt, 16 volt, dihubungkan paralel dan dipasang pada sebuah baterei 12 volt yang hambatan dalamnya dapat diabaikan. Jika kedua lampu itu menyala selama 30 menit, maka energi yang diserap oleh kedua lampu itu adalah ....
a. 79200 joule
b. 37800 joule
c. 1320 joule
d. 630 joule

13. Sebuah kumparan diletakkan mendatar dan kedua ujungnya dihubungkan dengan sebuah galvanometer. Di atas kumparan dan pada sumbu kumparan dipasang sebuah magnet batang pada sebuah. Jika magnet digetarkan, ternyata jarum galvanometer bergerak menyimpang bolak balik. Peristiwa ini terjadi karena ....
a. perubahan magnet menimbulkan arus listrik
b. medan magnet menimbulkan arus listrik
c. medan magnet menimbulkan gaya gerak listrik induksi
d. perubahan medan magnet menimbulkan gaya gerak listrik induksi

14. Tiga muatan seperti gambar berikut. Besar dan arah gaya yang bekerja pada muatan Q2 adalah ....
a. 8,75 x 10⁻⁷ N ke kiri
b. 8,75 x 10⁻⁷ N ke kanan
c. 5,65 x 10⁻⁷ N ke kiri
d. 5,65 x 10⁻⁷ N ke kanan
(Catatan: dalam naskah tertulis 10^7, kemungkinan 10⁻⁷)

15. Pada rangkaian dalam gambar di samping ini, amperemeter akan menunjukkan hasil ukur sebesar ....
a. 0,4 A
b. 0,5 A
c. 0,6 A
d. 0,7 A

16. Kawat berarus listrik berada di depan sebuah kumparan berinti dan berarus listrik, seperti gambar disamping ini. Kawat tersebut akan mengalami ....
a. gaya magnetik dengan arah keluar bidang kertas
b. gaya magnetik dengan arah masuk bidang kertas
c. gaya magnetik dengan arah ke kiri
d. gaya magnetik dengan arah ke kanan

17. Sebuah elektron bergerak memasuki daerah medan magnet yang arahnya tegak lurus bidang gambar menuju pembaca seperti pada gambar di samping ini. Lintasan elektron dalam medan magnet itu ....
a. membelok ke atas
b. membelok ke bawah
c. menembus bidang gambar menjauhi pembaca
d. menembus bidang gambar menuju pembaca

18. Sebuah voltmeter dengan hambatan dalam 1 MΩ dipakai untuk mengukur beda potensial antara kai-kaki sebuah resistor 5 Ω yang dialiri arus. Pengukuran menunjukkan beda potensial 2 V, maka beda potensial sebenarnya antara kaki-kaki resistor tersebut yaitu ....
a. 1,00009 V
b. 2 V
c. 2,00001 V
d. 2,0002 V

19. Salah satu cara memelihara barang-barang elektronik adalah menghindari barang elektronik dari kontak dengan air, karena air merupakan ....
a. resistor
b. isolator
c. semikonduktor
d. konduktor

20. Sebuah transformator digunakan untuk menurunkan tegangan dari 220 V menjadi 11 V. Jika arus yang mengalir pada lilitan primer adalah 0,4 A dan tidak ada daya yang hilang, maka arus yang mengalir pada lilitan sekunder adalah ....
a. 0,02 A
b. 0,04 A
c. 8 A
d. 1,6 A

21. Sebuah benda dikatakan bermuatan listrik apabila benda tersebut ....
A. menerima atau melepaskan elektron
B. menerima atau melepaskan proton
C. menerima elektron atau proton
D. melepaskan elektron dan proton

22. Misalkan ada empat muatan listrik: A, B, C dan D. Jika muatan A dan B didekatkan saling tarik menarik, B dan C didekatkan akan tarik menarik, B dan D didekatkan akan tolak menolak. Jika A bermuatan Positif, maka muatan B, C dan D adalah ....
A. B = positif, C = negatif, D = positif
B. B = negatif, C = negatif, D = Positif
C. B = negatif, C = positif, D = negatif
D. B = positif, C = positif, D = negatif

23. Dari bahan-bahan berikut ini yang merupakan isolator listrik adalah ...
A. air
B. tembaga
C. kuningan
D. kaca

24. Sejumlah hambatan listrik tersusun dalam rangkaian listrik seperti pada gambar. Beda potensial antara titik a dan b adalah ...
A. 8,8 V
B. 7,2 V
C. 4,8 V
D. 3,2 V

25. Gambar di atas menunjukkan suatu rangkaian hambat listrik. Besarnya hambatan pengganti di titik-titik A dan B adalah ...
A. 10 Ω
B. 8 Ω
C. 6 Ω
D. 4 Ω

26. Setup hari lima buah lampu masing-masing 50 watt dinyalakan selama 10 jam dan lima buah barang elektronik masing-masing 400 watt dinyalakan selama 2 jam. Jika tarif listrik sebesar Rp 400,- per kWh, maka ongkos listrik selama 50 hari adalah
A. Rp 100.000,-
B. Rp 78.000,-
C. Rp 54.000,-
D. Rp 29.000,-

27. Tinjauah empat buah kutub magnet. A, B, C dan D. Jika kutub A dan B didekatkan akan saling tarik menarik. jika B dan C didekatkan akan tarik menarik. dan jika B dan D didekatkan akan tolak menolak. Jika A adalah kutub Utara, maka B, C dan D adalah kutub-kutub
A. B = Utara, C = Selatan, D = Utara
B. B = Selatan, C = Selatan, D = Utara
C. B = Selatan, C = Utara, D = Selatan
D. B = Utara, C = Utara, D = Selatan

28. Sebuah magnet batang diletakkan di depan lilitan yang dialiri arus listrik, seperti pada gambar. Magnet batang tersebut akan ditolak oleh medan magnet yang ditimbulkan oleh lilitan jika lilitan dialiri arus ....
A. dengan arah seperti arah panah pada gambar
B. dengan arah berlawanan arah panah pada gambar
C. yang membesar dan dengan arah seperti arah panah pada gambar
D. yang mengecil dan dengan arah seperti arah panah pada gambar

29. Sebuah mobil mainan anak menggunakan baterai 8 volt. Di dalam mainan tersebut terdapat kumparan yang berputar di antara dua magnet. Ketika mainan dihidupkan, konsep fisika yang diterapkan pada mainan tersebut adalah ....
A. Rangkaian arus DC
B. Induksi magnetik
C. Rangkaian magnetik
D. Imbas elektromagnetik

30. Sebuah travo step up ideal memerlukan arus sebesar 3 Ampere, untuk menghasilkan perubahan tegangan dari 6 Volt menjadi 144 Volt, maka kuat arus yang dihasilkan adalah sebesar ...
A. 0,008 Ampere
B. 0,125 Ampere
C. 0,5 Ampere
D. 1,8 Ampere

31. Seutas kawat yang dialiri arus listrik dengan arah ke Barat diletakkan dalam medan magnet yang arahnya ke atas. Gaya yang dialami kawat tersebut arahnya ...
A. ke Utara
B. ke bawah
C. ke atas
D. ke selatan

32. Di dalam sebuah aki terdapat ion sulfat dan ion hidrogen. Aki tersebut dipindahkan dengan cara menggesernya di lantai dalam ruang yang ada medan magnet yang mengarah vertikal ke atas. Selama proses pemindahan akan terjadi ...
A. ion sulfat akan dipercepat, ion hidrogen akan diperlambat
B. ion sulfat akan diperlambat, ion hidrogen akan dipercepat
C. gerakan kedua jenis ion dibelokkan ke arah tegak lurus medan magnet
D. gerakan kedua jenis ion dibelokan ke arah tegak lurus medan magnet dan perpindahan aki

33. Dua buah muatan listrik masing-masing Q1 dan Q2 berada pada jarak R memiliki gaya tolak-menolak sebesar 100 N. Jika jarak antara kedua muatan diperkecil menjadi 1/3 R, maka gaya tolak-menolak muatan listrik menjadi ... .
A. 33,33 N
B. 100 N
C. 300 N
D. 900 N

34. Empat buah benda bermuatan (P, Q, R dan S) berkelakuan sebagai berikut. P dan Q saling menolak, P dan R saling menarik, R dan S saling menolak. Pernyataan berikut ini yang benar adalah ... .
A. jika P bermuatan negatif, maka S bermuatan negatif
B. jika Q bermuatan negatif, maka S bermuatan negatif
C. jika R bermuatan negatif, maka P bermuatan negatif
D. jika S bermuatan negatif, maka P bermuatan positif

35. Dua cara pemberian muatan listrik pada suatu benda adalah ... .
A. gosokan dan elektromagnetisasi
B. induksi dan elektromagnetisasi
C. gosokan dan induksi
D. induksi dan magnetisasi

36. Perhatikan rangkaian listrik tertutup berikut! Jika hambatan dalam sumber tegangan diabaikan, maka beda potensial antara ujung- ujung penghambat 6 Ω adalah . . .
A. 3 volt
B. 2 volt
C. 2/3 volt
D. 1/3 volt

37. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut. Besar arus listrik yang mengalir pada hambatan 8 Ω adalah
A. 1,8 A
B. 1,2 A
C. 0,8 A
D. 0,6 A

38. Tarif energi listrik per KWh adalah Rp 400,-. Di sebuah rumah pesawat TV 100 watt setiap hari bekerja rata-rata 4 jam dan 2 lampu masing-masing 20 watt digunakan 10 jam/hari. Biaya pemakaian energi listrik perbulan (30 hari) sebesar . . .
A. Rp. 4.800,-
B. Rp. 9.600,-
C. Rp. 19.200,-
D. Rp. 21.120,-

39. Perhatikan pernyataan berikut !

Jumlah lilitan primer lebih sedikit daripada jumlah lilitan sekunder.
Tegangan primer lebih besar daripada tegangan sekunder.
Arus primer lebih besar daripada arus sekunder.
Daya primer lebih kecil daripada daya sekunder.
Pernyataan yang sesuai dengan ciri-ciri trafo step up adalah :
A. pernyataan 1 dan 2
B. pernyataan 1 dan 3
C. pernyataan 2 dan 3
D. pernyataan 2 dan 4

40. Menurut H.C. Oersted arus listrik menimbulkan medan magnet. Dengan mengembangkan pendapat itu, maka kumparan berarus listrik juga menimbulkan medan magnet. Kumparan yang jika berarus listrik menghasilkan medan magnet yang serupa dengan medan magnet yang ditimbulkan oleh sebuah magnet batang adalah ... .
A. toroida
B. solenoida
C. kawat melingkar
D. kumparan berbentuk persegi panjang

41. Resistivitas tungsten dan timah berturut-turut adalah 5,5x10⁻⁸ Ω m dan 22×10⁻⁸ Ω m. Kawat tungsten dan kawat timah mempunyai panjang masing-masing 5 m. Jika kedua kawat memiliki nilai hambat sama dan diameter tungsten adalah 2 mm maka diameter kawat timah adalah ... mm.
A. 2
B. 4
C. √2
D. ½ √2

42. Tiga buah hambatan listrik, jika disusun paralel nilai hambatannya 12/11 Ω. jika disusun seri besarnya menjadi 12 Ω, maka besar hambatan tersebut masing-masing ....
A. 1 Ω, 2 Ω, 3 Ω
B. 2 Ω, 4 Ω, 6 Ω
C. 1 Ω, 3 Ω, 5 Ω
D. 3 Ω, 4 Ω, 5 Ω

43. Sebuah magnet yang digerakkan masuk ke dalam sebuah kumparan, maka antara ujung-ujung kumparan akan terjadi gaya gerak listrik induksi, peristiwa ini disebabkan karena ... .
A. terjadi perubahan arah medan magnet yang memotong kumparan
B. terjadi perubahan kutub-kutub magnet yang memotong kumparan
C. terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan
D. terjadi pengurangan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan

44. Medan magnet yang ditimbulkan oleh toroida yang dialiri arus listrik mempunyai arah ....
A. tegak lurus bidang toroida
B. melingkar
C. bolak-balik
D. bergantung waktu

45. Dua muatan positif masing-masing 8 μC dan 5 μC diletakkan pada sumbu x suatu sistem koordinat pada jarak 6 cm satu sama lain. Muatan pertama diletakkan pada pusat koordinat. Agar gaya yang dialami oleh suatu muatan negatif sama dengan nol, maka muatan negatif itu harus diletakkan pada jarak ....
(Soal tidak memiliki pilihan)

46. Voltmeter dengan sensitivitas 1000 Ω/V digunakan untuk mengukur beda potensial listrik pada suatu hambatan. Beda potensial listrik yang terbaca adalah 100 V pada skala 150 V. Hambatan ini dihubungkan secara seri dengan sebuah milliamperemeter. Bila milliamperemeter membaca 5 mA maka hambatan aktual yang diukur adalah ....
(Soal tidak memiliki pilihan)

47. Seorang siswa merangkai 4 macam lampu secara paralel dengan sumber tegangan V, seperti pada rangkaian di samping ini. Jika titik E dan F dihubungkan dengan sebuah konduktor, maka kondisi lampu-lampu adalah ....
(Soal tidak memiliki pilihan)

48. Dua buah hambatan 3 Ω dan 6 Ω dirangkai paralel dan dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan searah, ternyata pada rangkaian terjadi arus sebesar 2 A. Jika kedua hambatan itu dirangkai seri dan dipasang pada sumber tegangan yang sama ternyata kuat arusnya 0,5 A. Beda potensial listrik dan hambatan dalam sumber tegangan itu adalah ....
(Soal tidak memiliki pilihan)

49. Muatan listrik Q yang sedang bergerak dengan kecepatan v akan dipengaruhi oleh magnet B dengan gaya magnet ...
A. searah dengan medan magnetnya
B. tegak lurus terhadap medan magnet dan kecepatannya
C. sebanding dengan jaraknya
D. berbanding terbalik kuadrat jarak

50. Berdasarkan percobaan yang dilakukan Faraday, gaya gerak listrik (ggl) imbas akan muncul jika...
A. ada perubahan fluks magnetik
B. ada magnet di sekitar logam
C. ada muatan di sekitar magnet
D. adanya lilitan kawat

51. Sebuah lampu bertuliskan 100 W / 240 V. Jika lampu tersebut diberi tegangan 120 V, maka lampu itu menyala dengan daya...
A. 80 W
B. 50 W
C. 25 W
D. 20 W

52. Dua buah muatan listrik Q dan -Q terpisah sejauh R satu terhadap yang lain. Jika jarak antara keduanya diperbesar menjadi 2R, maka gaya antara keduanya menjadi ... kali gaya semula
A. 4
B. 2
C. 0,25
D. 0,125

BuSet April 24, 2026 Tags : IPA , OSN , SMP