15 Contoh Soal Listrik Statis Kelas 12 Pelajaran Fisika - Kunci jawaban dan 10 Contoh Listrik Statis

TRIBUNPEKANBARU.COM, PEKANBARU - Berikut 15 contoh soal listrik statis kelas 12 bentuk essay pelajaran Fisika edisi Kurikulum Merdeka dan kunci jawaban serta 10 contoh listrik statis .

A. Soal Listrik Statis Essay
 
15 Soal Listrik Statis Kelas 12 (Kurikulum Merdeka) dalam Bentuk Essay

Petunjuk: Jawablah pertanyaan berikut dengan lengkap dan jelas!

1. Jelaskan konsep dasar listrik statis, termasuk pengertian, penyebab, dan jenis-jenisnya berdasarkan buku paket Fisika edisi Kurikulum Merdeka! Berikan contohnya!

Kunci Jawaban: Listrik statis adalah fenomena yang terjadi akibat ketidakseimbangan muatan listrik pada suatu benda. Ketidakseimbangan ini dapat terjadi karena beberapa faktor, seperti gesekan, induksi, atau kontak. Ada dua jenis muatan listrik:

Muatan positif: Terjadi ketika suatu benda kehilangan elektron.
Muatan negatif: Terjadi ketika suatu benda mendapatkan elektron.

Contoh: Ketika kita menggosokkan penggaris plastik ke rambut, penggaris akan menjadi bermuatan negatif karena mendapatkan elektron dari rambut. Rambut, yang kehilangan elektron, akan menjadi bermuatan positif.

2. Jelaskan hukum Coulomb dan jelaskan bagaimana hukum ini dapat digunakan untuk menghitung gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan listrik! Berikan contoh perhitungannya!

Kunci Jawaban: Hukum Coulomb menyatakan bahwa besar gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan listrik sebanding dengan perkalian besar kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut.

Rumus: F = k * (q1 * q2) / r^2

Keterangan:

F adalah gaya tarik-menarik atau tolak-menolak (Newton)
k adalah konstanta Coulomb (9 x 10^9 Nm^2/C^2)
q1 dan q2 adalah besar muatan listrik (Coulomb)
r adalah jarak antara kedua muatan (meter)

Contoh: Dua muatan listrik, q1 = 2 µC dan q2 = -3 µC, terpisah sejauh 5 cm. Hitung gaya tarik-menarik antara kedua muatan tersebut!

F = (9 x 10^9 Nm^2/C^2) * (2 x 10^-6 C) * (-3 x 10^-6 C) / (0.05 m)^2
F = -2.16 N (tanda negatif menunjukkan gaya tarik-menarik)

3. Jelaskan konsep medan listrik dan jelaskan bagaimana medan listrik dapat digambarkan dengan garis-garis gaya! Berikan contoh gambarnya!

Kunci Jawaban: Medan listrik adalah ruang di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik. Medan listrik dapat digambarkan dengan garis-garis gaya, yang merupakan garis khayal yang menunjukkan arah gaya listrik pada suatu titik dalam medan tersebut.

Garis-garis gaya keluar dari muatan positif dan masuk ke muatan negatif.
Semakin rapat garis-garis gaya, semakin kuat medan listriknya.

Contoh: Gambar medan listrik di sekitar muatan positif:

[Gambar garis-garis gaya keluar dari muatan positif]

4. Jelaskan konsep potensial listrik dan jelaskan bagaimana potensial listrik dapat dihitung untuk suatu titik dalam medan listrik! Berikan contoh perhitungannya!

Kunci Jawaban: Potensial listrik adalah energi potensial per satuan muatan listrik pada suatu titik dalam medan listrik. Potensial listrik dihitung dengan rumus:

V = W / q

Keterangan:

V adalah potensial listrik (Volt)
W adalah usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan listrik dari titik tak hingga ke titik tersebut (Joule)
q adalah besar muatan listrik (Coulomb)

Contoh: Sebuah muatan listrik sebesar 5 µC dipindahkan dari titik tak hingga ke titik A dalam medan listrik dengan usaha 10 J. Hitung potensial listrik di titik A!

V = 10 J / 5 x 10^-6 C
V = 2 x 10^6 V

5. Jelaskan perbedaan antara konduktor, isolator, dan semikonduktor dalam konteks listrik statis! Berikan contoh masing-masing!

Kunci Jawaban:

Konduktor: Bahan yang mudah menghantarkan arus listrik karena memiliki elektron bebas yang dapat bergerak dengan mudah. Contoh: Tembaga, perak, aluminium.
Isolator: Bahan yang sulit menghantarkan arus listrik karena memiliki elektron yang terikat kuat pada atomnya. Contoh: Karet, kaca, plastik.
Semikonduktor: Bahan yang memiliki sifat konduktivitas di antara konduktor dan isolator. Konduktivitasnya dapat diubah dengan penambahan pengotor. Contoh: Silikon, germanium.

6. Jelaskan fenomena induksi elektrostatis dan jelaskan bagaimana induksi elektrostatis dapat digunakan untuk mengisi muatan listrik pada suatu benda! Berikan contohnya!

Kunci Jawaban: Induksi elektrostatis adalah proses pemisahan muatan listrik pada suatu benda konduktor akibat pengaruh medan listrik dari benda bermuatan lain. Proses ini tidak melibatkan kontak langsung antara kedua benda.

Contoh: Jika sebuah batang bermuatan positif didekatkan ke sebuah bola konduktor netral, elektron-elektron dalam bola akan tertarik ke sisi bola yang dekat dengan batang, sehingga sisi bola yang jauh akan menjadi bermuatan positif.

7. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kapasitansi dan jelaskan bagaimana kapasitansi suatu kapasitor dapat dihitung! Berikan contoh perhitungannya!

Kunci Jawaban: Kapasitansi adalah kemampuan suatu kapasitor untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitansi diukur dalam satuan Farad (F). Kapasitansi suatu kapasitor dapat dihitung dengan rumus:

C = Q / V

Keterangan:

C adalah kapasitansi (Farad)
Q adalah besar muatan listrik yang tersimpan (Coulomb)
V adalah beda potensial antara pelat kapasitor (Volt)

Contoh: Sebuah kapasitor memiliki muatan listrik sebesar 10 µC dan beda potensial antara pelat kapasitornya 5 V. Hitung kapasitansi kapasitor tersebut!

C = 10 x 10^-6 C / 5 V
C = 2 x 10^-6 F

8. Jelaskan prinsip kerja kapasitor dan jelaskan bagaimana kapasitor dapat digunakan dalam berbagai aplikasi! Berikan contohnya!

Kunci Jawaban: Kapasitor adalah komponen elektronik yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitor terdiri dari dua pelat konduktor yang dipisahkan oleh bahan isolator (dielektrik).

Prinsip kerja kapasitor: Ketika beda potensial diberikan pada pelat kapasitor, muatan listrik akan terakumulasi pada pelat-pelat tersebut. Semakin besar beda potensial, semakin besar muatan listrik yang tersimpan.

Aplikasi kapasitor:

Penyimpanan energi: Kapasitor dapat digunakan untuk menyimpan energi listrik dalam berbagai perangkat elektronik, seperti kamera flash, jam tangan digital, dan komputer.
Penyaringan sinyal: Kapasitor dapat digunakan untuk menyaring sinyal listrik yang tidak diinginkan, seperti noise dan interferensi.
Pembentukan sirkuit elektronik: Kapasitor merupakan komponen penting dalam berbagai sirkuit elektronik, seperti filter, osilator, dan pengatur waktu.

9. Jelaskan fenomena petir dan jelaskan bagaimana petir terjadi!

Kunci Jawaban: Petir adalah pelepasan muatan listrik statis yang terjadi di atmosfer. Petir terjadi ketika awan cumulonimbus (awan badai) memiliki muatan listrik yang tidak seimbang.

Proses terjadinya petir:

Awan cumulonimbus terbentuk dan mengandung partikel es dan air.
Gesekan antara partikel es dan air menyebabkan pemisahan muatan listrik.
Bagian atas awan menjadi bermuatan positif, sedangkan bagian bawah awan menjadi bermuatan negatif.
Ketika beda potensial antara awan dan bumi cukup besar, terjadi pelepasan muatan listrik yang disebut petir.

10. Jelaskan bagaimana listrik statis dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan elektronik! Berikan contohnya!

Kunci Jawaban: Listrik statis dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan elektronik karena pelepasan muatan listrik yang tiba-tiba dapat menyebabkan kerusakan pada komponen-komponen sensitif.

Contoh:

Kerusakan pada komponen elektronik: Pelepasan muatan listrik statis dapat menyebabkan kerusakan pada komponen elektronik seperti chip, transistor, dan kapasitor.
Kerusakan pada data: Pelepasan muatan listrik statis dapat menyebabkan kerusakan pada data yang tersimpan di perangkat elektronik, seperti hard drive dan memori flash.

11. Jelaskan apa yang dimaksud dengan efek corona dan jelaskan bagaimana efek corona dapat terjadi! Berikan contohnya!

Kunci Jawaban: Efek corona adalah pelepasan muatan listrik yang terjadi di sekitar konduktor yang memiliki beda potensial tinggi. Efek corona terjadi ketika medan listrik di sekitar konduktor cukup kuat sehingga menyebabkan ionisasi udara di sekitarnya.

Contoh:

Efek corona pada kabel tegangan tinggi: Efek corona dapat terjadi pada kabel tegangan tinggi, menyebabkan kehilangan energi dan menghasilkan suara dengung.
Efek corona pada antena: Efek corona dapat terjadi pada antena, menyebabkan interferensi pada sinyal radio.

12. Jelaskan prinsip kerja mesin Van de Graaff dan jelaskan bagaimana mesin Van de Graaff dapat menghasilkan tegangan tinggi!

Kunci Jawaban: Mesin Van de Graaff adalah alat yang digunakan untuk menghasilkan tegangan tinggi dengan memanfaatkan prinsip induksi elektrostatis.

Prinsip kerja mesin Van de Graaff:

Sabuk karet berputar di antara dua rol, satu bermuatan positif dan satunya bermuatan negatif.
Rol bermuatan negatif menggosok sabuk, sehingga sabuk menjadi bermuatan negatif.
Sabuk bergerak ke atas dan melewati sikat logam yang terhubung ke bola konduktor.
Muatan negatif pada sabuk ditransfer ke bola konduktor, sehingga bola menjadi bermuatan negatif.
Proses ini berulang, sehingga bola konduktor menjadi bermuatan sangat tinggi.

13. Jelaskan apa yang dimaksud dengan efek piezoelektrik dan jelaskan bagaimana efek piezoelektrik dapat digunakan dalam berbagai aplikasi! Berikan contohnya!

Kunci Jawaban: Efek piezoelektrik adalah fenomena yang terjadi pada beberapa jenis kristal yang menghasilkan beda potensial listrik ketika kristal tersebut diberi tekanan mekanis.

Aplikasi efek piezoelektrik:

Sensor tekanan: Kristal piezoelektrik digunakan sebagai sensor tekanan untuk mengukur tekanan dalam berbagai aplikasi, seperti sensor tekanan darah, sensor tekanan ban, dan sensor tekanan udara.
Pemantik api: Kristal piezoelektrik digunakan dalam pemantik api untuk menghasilkan percikan api.
Transduser ultrasonik: Kristal piezoelektrik digunakan dalam transduser ultrasonik untuk menghasilkan dan mendeteksi gelombang ultrasonik.

14. Jelaskan bagaimana listrik statis dapat digunakan dalam berbagai aplikasi industri! Berikan contohnya!

Kunci Jawaban: Listrik statis memiliki berbagai aplikasi industri, seperti:

Pengecatan elektrostatis: Menggunakan muatan listrik untuk menarik cat ke permukaan benda, sehingga cat lebih merata dan efisien.
Pembersihan elektrostatis: Menggunakan muatan listrik untuk menarik partikel debu dan kotoran dari permukaan benda, sehingga benda menjadi lebih bersih.
Pemisahan material: Menggunakan muatan listrik untuk memisahkan material berdasarkan sifat listriknya, seperti memisahkan biji-bijian dari kotoran.

15. Jelaskan bagaimana listrik statis dapat memengaruhi kehidupan sehari-hari! Berikan contohnya!

Kunci Jawaban: Listrik statis dapat memengaruhi kehidupan sehari-hari dengan cara:

Kejutan listrik statis: Kejutan listrik statis dapat terjadi ketika kita menyentuh benda yang bermuatan listrik, seperti pintu mobil atau pegangan pintu.
Penumpukan debu: Listrik statis dapat menyebabkan penumpukan debu pada permukaan benda, seperti layar televisi atau komputer.
Kerusakan pakaian: Listrik statis dapat menyebabkan kerusakan pada pakaian, seperti membuat pakaian menjadi kusut atau menarik serat pakaian.

Semoga soal-soal ini bermanfaat untuk belajar listrik statis kelas 12!
 
B. 10 Contoh Listrik Statis
 
Berikut 10 contoh fenomena listrik statis dalam kehidupan sehari-hari :

1. Kejutan Listrik Statis: Pernah merasakan sengatan kecil saat menyentuh pintu mobil atau pegangan pintu? Itulah kejutan listrik statis. Gesekan antara sepatu dan karpet, atau pakaian dan kursi, dapat menyebabkan penumpukan muatan statis yang kemudian dilepaskan saat Anda menyentuh benda konduktor.
2. Rambut Berdiri: Saat Anda menyisir rambut dengan sisir plastik, rambut Anda mungkin berdiri tegak. Ini karena gesekan antara sisir dan rambut menyebabkan perpindahan elektron, membuat rambut bermuatan listrik dan saling tolak-menolak.
3. Debu Menempel di Layar: Layar televisi atau komputer seringkali dipenuhi debu. Hal ini karena listrik statis pada layar menarik partikel debu yang bermuatan berlawanan.
4. Pakaian Menempel: Ketika Anda mengeluarkan pakaian dari mesin cuci, seringkali pakaian menempel satu sama lain, terutama pakaian sintetis. Ini disebabkan oleh penumpukan muatan statis pada serat pakaian.
5. Baling-baling Kipas Berputar: Baling-baling kipas angin yang berputar dengan cepat dapat menghasilkan listrik statis. Muatan statis ini dapat menyebabkan debu menempel pada baling-baling.
6. Petir: Petir adalah contoh dramatis listrik statis skala besar. Gesekan antara partikel es dan air di awan badai menyebabkan pemisahan muatan, dan pelepasan muatan ini menghasilkan kilatan cahaya dan suara yang sangat kuat.
7. Mesin Fotocopy: Mesin fotocopy menggunakan listrik statis untuk mentransfer tinta ke kertas. Muatan statis pada drum mesin fotocopy menarik partikel tinta, dan kemudian tinta ditransfer ke kertas.
8. Pencetakan Elektrostatis: Printer laser dan printer inkjet menggunakan listrik statis untuk mentransfer tinta ke kertas. Muatan statis pada drum printer menarik partikel tinta,
9. Pembersih Udara Elektrostatis: Pembersih udara elektrostatis menggunakan muatan listrik untuk menarik partikel debu dan kotoran dari udara. Udara bersih kemudian dihembuskan keluar.
10. Pengecatan Elektrostatis: Pengecatan elektrostatis menggunakan muatan listrik untuk menarik cat ke permukaan benda. Hal ini membantu cat menempel lebih merata dan efisien.

Demikian 15 contoh soal listrik statis kelas 12 bentuk essay pelajaran Fisika edisi Kurikulum Merdeka dan kunci jawaban serta 10 contoh listrik statis .

( Tribunpekanbaru.com / Pitos Punjadi )