PEFI4207 — Listrik Magnet

1. Gejala listrik statis yang terjadi pada penggaris plastik yang digosokkan ke rambut kemudian dapat menarik potongan kertas kecil disebabkan oleh perpindahan…

A. proton dari penggaris ke rambut
B. elektron dari rambut ke penggaris
C. neutron dari penggaris ke rambut
D. ion positif dari rambut ke penggaris

Jawaban: B. Penggaris plastik yang digosokkan ke rambut akan menarik elektron dari rambut, sehingga penggaris menjadi bermuatan negatif dan mampu menarik kertas.

2. Dua muatan titik q1 = 4 µC dan q2 = -2 µC terpisah sejauh 3 cm. Besar gaya Coulomb yang dialami kedua muatan tersebut adalah… (k = 9 x 10^9 Nm²/C²)

A. 8 N
B. 80 N
C. 800 N
D. 8000 N

Jawaban: B. Gaya Coulomb F = k|q1 q2|/r² = 9e9 x (4e-6 x 2e-6)/(0,03²) = 80 N.

3. Dalam analisis vektor, medan listrik termasuk dalam jenis medan…

A. skalar
B. vektor
C. tensor
D. kompleks

Jawaban: B. Medan listrik memiliki besar dan arah sehingga termasuk medan vektor.

4. Potensial listrik pada suatu titik yang berjarak r dari muatan titik Q sebanding dengan…

A. 1/r²
B. 1/r
C. r
D. r²

Jawaban: B. Potensial listrik V = kQ/r, berbanding terbalik dengan jarak r.

5. Vektor polarisasi pada bahan dielektrik didefinisikan sebagai…

A. momen dipol listrik per satuan volume
B. medan listrik dalam bahan
C. rapat muatan bebas
D. konstanta dielektrik

Jawaban: A. Polarisasi adalah momen dipol listrik total per satuan volume bahan.

6. Jika sebuah bahan dielektrik linier memiliki konstanta dielektrik εr, maka hubungan antara medan listrik E dan perpindahan listrik D adalah…

A. D = ε0 E
B. D = εr ε0 E
C. D = εr E
D. D = E/εr

Jawaban: B. Untuk dielektrik linier, D = ε E = εr ε0 E.

7. Arus listrik sebesar 2 A mengalir dalam suatu kawat penghantar. Jumlah muatan yang mengalir selama 5 detik adalah…

A. 2 C
B. 5 C
C. 10 C
D. 20 C

Jawaban: C. Muatan Q = I t = 2 A x 5 s = 10 C.

8. Gaya gerak listrik (GGL) didefinisikan sebagai…

A. energi listrik per satuan muatan
B. arus listrik per satuan waktu
C. hambatan listrik per satuan panjang
D. daya listrik per satuan volume

Jawaban: A. GGL adalah energi yang diberikan oleh sumber untuk memindahkan satu satuan muatan.

9. Hukum Biot-Savart digunakan untuk menghitung…

A. medan listrik dari muatan titik
B. medan magnet dari elemen arus
C. gaya antara dua muatan
D. potensial listrik dari distribusi muatan

Jawaban: B. Hukum Biot-Savart memberikan hubungan antara arus dan medan magnet yang dihasilkan.

10. Potensial vektor magnet A didefinisikan melalui hubungan…

A. B = ∇ × A
B. B = ∇ · A
C. B = ∇ A
D. B = ∇² A

Jawaban: A. Medan magnet B sama dengan curl dari potensial vektor A.

11. Magnetisasi M dalam suatu bahan didefinisikan sebagai…

A. medan magnet total dalam bahan
B. momen dipol magnet per satuan volume
C. rapat arus listrik dalam bahan
D. kerentanan magnetik bahan

Jawaban: B. Magnetisasi adalah jumlah momen dipol magnet per satuan volume.

12. Bahan yang memiliki kerentanan magnetik χm negatif dan sangat kecil disebut…

A. feromagnetik
B. paramagnetik
C. diamagnetik
D. antiferomagnetik

Jawaban: C. Bahan diamagnetik memiliki χm negatif dan kecil, sehingga tolakan terhadap medan magnet.

13. Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik menyatakan bahwa GGL imbas dalam suatu rangkaian sebanding dengan…

A. kuat arus listrik
B. hambatan rangkaian
C. laju perubahan fluks magnetik
D. medan listrik

Jawaban: C. GGL imbas = -dΦ/dt, sebanding dengan laju perubahan fluks magnet.

14. Persamaan Maxwell yang menyatakan bahwa tidak ada muatan magnetik monopole adalah…

A. ∇ · E = ρ/ε0
B. ∇ · B = 0
C. ∇ × E = -∂B/∂t
D. ∇ × B = μ0 J + μ0 ε0 ∂E/∂t

Jawaban: B. Divergensi medan magnet selalu nol, menunjukkan tidak ada sumber muatan magnetik.

15. Persamaan gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa memiliki cepat rambat sebesar…

A. 3 x 10^6 m/s
B. 3 x 10^7 m/s
C. 3 x 10^8 m/s
D. 3 x 10^9 m/s

Jawaban: C. Cepat rambat gelombang elektromagnetik di ruang hampa adalah c = 3 x 10^8 m/s.

16. Gelombang elektromagnetik yang merambat dalam medium konduktif akan mengalami…

A. pemantulan sempurna
B. atenuasi (pelemahan)
C. percepatan rambat
D. perubahan frekuensi

Jawaban: B. Pada medium konduktif, gelombang elektromagnetik mengalami redaman karena energi diserap medium.

17. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang…

A. longitudinal
B. transversal
C. mekanik
D. stasioner

Jawaban: B. Gelombang elektromagnetik adalah gelombang transversal karena arah rambat tegak lurus arah getar medan listrik dan magnet.

18. Berikut ini yang merupakan sifat muatan listrik adalah…

A. Muatan listrik hanya dapat berupa muatan positif
B. Muatan listrik sejenis tarik-menarik
C. Muatan listrik dapat dipindahkan dari satu benda ke benda lain
D. Muatan listrik tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan

Jawaban: D. Hukum kekekalan muatan menyatakan bahwa muatan listrik tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, hanya dapat dipindahkan dari satu benda ke benda lain.

19. Dua muatan titik masing-masing +3 μC dan -3 μC terpisah pada jarak 3 cm. Jika konstanta Coulomb (k) = 9 x 10^9 Nm²/C², besar gaya Coulomb yang terjadi adalah…

A. 9 N
B. 90 N
C. 900 N
D. 9000 N

Jawaban: B. Gaya Coulomb F = k q1 q2 / r² = 9×10^9 × (3×10^-6)(3×10^-6) / (0,03)² = 9×10^9 × 9×10^-12 / 9×10^-4 = 81×10^-3 / 9×10^-4 = 90 N.

20. Medan listrik didefinisikan sebagai…

A. Gaya yang dialami oleh muatan uji positif per satuan muatan
B. Gaya yang dialami oleh muatan uji negatif per satuan muatan
C. Energi potensial listrik per satuan muatan
D. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan per satuan jarak

Jawaban: A. Medan listrik didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan uji positif, E = F/q0.

21. Dalam analisis vektor, divergensi dari medan vektor A menyatakan…

A. Ukuran pusaran medan vektor
B. Ukuran seberapa besar medan vektor menyebar atau memancar dari suatu titik
C. Turunan medan vektor terhadap waktu
D. Integral garis medan vektor sepanjang lintasan tertutup

Jawaban: B. Divergensi mengukur seberapa besar medan vektor 'memancar keluar' dari suatu titik, dinyatakan dengan ∇·A.

22. Potensial listrik pada suatu titik yang berjarak r dari muatan titik Q adalah…

A. V = kQ/r²
B. V = kQ/r
C. V = kQ²/r
D. V = kQ²/r²

Jawaban: B. Potensial listrik oleh muatan titik dirumuskan V = kQ/r, dengan k konstanta Coulomb.

23. Metode bayangan (image method) pada elektrostatik digunakan untuk…

A. Menentukan medan listrik dari distribusi muatan kontinu
B. Menyelesaikan masalah potensial dengan konduktor bermuatan dan bidang tanah
C. Menghitung kapasitansi kapasitor keping sejajar
D. Menentukan polarisasi bahan dielektrik

Jawaban: B. Metode bayangan menggantikan konduktor dengan muatan imajiner untuk memudahkan perhitungan potensial dan medan listrik pada sistem dengan konduktor dan bidang tanah.

24. Vektor polarisasi (P) pada bahan dielektrik didefinisikan sebagai…

A. Momen dipol listrik per satuan volume
B. Medan listrik total di dalam bahan
C. Rapat muatan bebas per satuan luas
D. Konstanta dielektrik bahan

Jawaban: A. Polarisasi P adalah momen dipol listrik total per satuan volume, yang menggambarkan respons dielektrik terhadap medan listrik.

25. Pada bahan dielektrik linier, hubungan antara vektor perpindahan listrik D dan medan listrik E adalah…

A. D = ε₀E
B. D = εE
C. D = ε₀E + P
D. D = ε₀E – P

Jawaban: B. Untuk bahan dielektrik linier, D = εE, di mana ε = ε₀εᵣ adalah permitivitas bahan.

26. Persamaan kontinuitas untuk arus listrik menyatakan bahwa…

A. Arus listrik selalu konstan dalam waktu
B. Muatan listrik kekal, yaitu laju perubahan muatan dalam volume sama dengan arus yang keluar dari permukaan
C. Rapat arus sebanding dengan medan listrik
D. Arus listrik hanya mengalir pada konduktor

Jawaban: B. Persamaan kontinuitas ∇·J = -∂ρ/∂t menyatakan kekekalan muatan: perubahan muatan dalam volume diimbangi oleh arus yang keluar.

27. GGL (Gaya Gerak Listrik) suatu sumber tegangan didefinisikan sebagai…

A. Beda potensial antara kedua kutub saat tidak ada arus
B. Usaha per satuan muatan yang dilakukan sumber untuk menggerakkan muatan mengelilingi rangkaian tertutup
C. Hambatan dalam sumber tegangan
D. Arus yang dihasilkan oleh sumber

Jawaban: B. GGL adalah usaha yang dilakukan sumber per satuan muatan untuk memindahkan muatan dari potensial rendah ke tinggi dalam rangkaian tertutup.

28. Gaya Lorentz pada partikel bermuatan yang bergerak dalam medan magnet adalah…

A. F = qE
B. F = qv × B
C. F = q(v × B + E)
D. F = qvB

Jawaban: C. Gaya Lorentz total adalah F = q(E + v × B), yang mencakup gaya listrik dan gaya magnet.

29. Hukum Biot-Savart menyatakan bahwa medan magnet dB yang dihasilkan oleh elemen arus Idl pada jarak r adalah…

A. dB = (μ₀/4π) (Idl × r) / r³
B. dB = (μ₀/4π) (Idl × r) / r²
C. dB = (μ₀/4π) (Idl · r) / r³
D. dB = (μ₀/4π) (Idl · r) / r²

Jawaban: A. Hukum Biot-Savart: dB = (μ₀/4π) (Idl × r̂)/r² = (μ₀/4π) (Idl × r)/r³.

30. Potensial vektor magnet A didefinisikan melalui hubungan…

A. B = ∇·A
B. B = ∇ × A
C. B = ∇A
D. B = ∇²A

Jawaban: B. Medan magnet B didefinisikan sebagai curl dari potensial vektor A, yaitu B = ∇ × A.

31. Magnetisasi (M) pada bahan magnet didefinisikan sebagai…

A. Momen dipol magnet per satuan volume
B. Medan magnet total di dalam bahan
C. Rapat arus magnetisasi per satuan luas
D. Suseptibilitas magnetik bahan

Jawaban: A. Magnetisasi M adalah momen dipol magnet total per satuan volume, yang menunjukkan derajat magnetisasi bahan.

32. Bahan feromagnetik memiliki sifat…

A. Suseptibilitas magnetik negatif dan kecil
B. Suseptibilitas magnetik positif dan sangat besar, serta dapat memiliki magnetisasi permanen
C. Suseptibilitas magnetik positif tetapi sangat kecil
D. Tidak dipengaruhi medan magnet luar

Jawaban: B. Bahan feromagnetik memiliki suseptibilitas tinggi dan dapat menunjukkan magnetisasi permanen karena adanya domain magnet.

33. Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik menyatakan bahwa GGL imbas dalam suatu rangkaian sebanding dengan…

A. Kuat medan magnet yang menembus rangkaian
B. Laju perubahan fluks magnetik yang menembus rangkaian
C. Arus listrik yang mengalir dalam rangkaian
D. Hambatan rangkaian

Jawaban: B. Hukum Faraday: ε = -dΦ/dt, di mana GGL imbas sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik.

34. Persamaan Maxwell yang menyatakan bahwa tidak ada monopole magnet adalah…

A. ∇·E = ρ/ε₀
B. ∇·B = 0
C. ∇×E = -∂B/∂t
D. ∇×B = μ₀J + μ₀ε₀∂E/∂t

Jawaban: B. ∇·B = 0 menyatakan bahwa tidak ada sumber muatan magnet (monopole magnet), garis medan magnet selalu tertutup.

35. Gejala listrik statis dapat diamati ketika sisir plastik digosokkan pada rambut kering, kemudian sisir tersebut dapat menarik potongan kertas kecil. Fenomena ini terjadi karena…

A. sisir plastik kehilangan elektron sehingga bermuatan positif
B. sisir plastik menerima elektron dari rambut sehingga bermuatan negatif
C. rambut kehilangan proton sehingga bermuatan positif
D. terjadi perpindahan proton dari sisir ke rambut

Jawaban: B. Saat digosokkan, plastik (sisir) menerima elektron dari rambut sehingga menjadi bermuatan negatif, sedangkan rambut kehilangan elektron menjadi bermuatan positif.

36. Dua muatan titik q1 = +2 μC dan q2 = -4 μC terpisah sejauh 3 cm di udara. Besar gaya Coulomb yang bekerja pada kedua muatan tersebut adalah… (k = 9 × 10^9 Nm²/C²)

A. 80 N
B. 90 N
C. 100 N
D. 120 N

Jawaban: A. F = k |q1 q2| / r² = 9×10^9 × (2×10^-6 × 4×10^-6) / (0,03)² = 9×10^9 × 8×10^-12 / 9×10^-4 = 72×10^-3 / 9×10^-4 = 80 N.

37. Medan listrik didefinisikan sebagai daerah di sekitar muatan yang masih dipengaruhi gaya listrik. Kuat medan listrik pada suatu titik yang berjarak r dari muatan titik Q dirumuskan sebagai…

A. E = k Q / r
B. E = k Q / r²
C. E = k Q² / r
D. E = k Q² / r²

Jawaban: B. Kuat medan listrik dari muatan titik adalah E = k Q / r², arah radial keluar untuk muatan positif dan masuk untuk muatan negatif.

38. Diketahui vektor A = 2i + 3j – k dan B = i – 2j + 4k. Hasil perkalian titik (dot product) A · B adalah…

A. -8
B. 0
C. 8
D. 12

Jawaban: B. A·B = (2)(1) + (3)(-2) + (-1)(4) = 2 – 6 – 4 = -8. Ternyata jawabannya -8, namun opsi tidak ada -8. Periksa: (2)(1)=2, (3)(-2)=-6, (-1)(4)=-4, total -8. Mungkin kesalahan opsi. Saya perbaiki opsi: seharusnya -8. Opsi A -8. Jadi jawaban A.

39. Potensial listrik di suatu titik yang berjarak 0,5 m dari muatan titik 5 μC adalah… (k = 9×10^9 Nm²/C²)

A. 9×10^4 V
B. 9×10^5 V
C. 9×10^6 V
D. 9×10^7 V

Jawaban: A. V = k Q / r = 9×10^9 × 5×10^-6 / 0,5 = 45×10^3 / 0,5 = 90×10^3 = 9×10^4 V.

40. Metode bayangan (image method) digunakan untuk menentukan potensial listrik di suatu titik di depan konduktor bidang. Prinsip dasar metode ini adalah…

A. menjumlahkan medan dari semua muatan sebenarnya
B. mengganti konduktor dengan muatan khayal di belakang bidang
C. mengintegralkan rapat muatan permukaan
D. menyelesaikan persamaan Laplace secara numerik

Jawaban: B. Metode bayangan mengganti pengaruh konduktor dengan muatan khayal (bayangan) di posisi simetris, sehingga medan di daerah tertentu sama dengan sistem muatan nyata dan bayangan.

41. Vektor polarisasi (P) didefinisikan sebagai momen dipol listrik per satuan volume. Hubungan antara vektor polarisasi, medan listrik E, dan kerapatan muatan terikat pada bahan dielektrik dinyatakan dalam persamaan…

A. P = ε0 χ_e E
B. P = ε_r ε0 E
C. P = σ_b
D. P = ∇·D

Jawaban: A. Untuk dielektrik linier, vektor polarisasi sebanding dengan medan listrik: P = ε0 χ_e E, dengan χ_e adalah suseptibilitas listrik.

42. Kapasitor keping sejajar dengan luas pelat A dan jarak antar pelat d diisi dengan bahan dielektrik yang memiliki konstanta dielektrik κ. Kapasitansinya menjadi…

A. C = κ ε0 A / d
B. C = ε0 A / (κ d)
C. C = κ ε0 d / A
D. C = ε0 κ / (A d)

Jawaban: A. Kapasitansi kapasitor keping sejajar dengan dielektrik: C = κ ε0 A / d, karena dielektrik meningkatkan kapasitansi sebesar faktor κ.

43. Arus listrik konstan sebesar 2 A mengalir pada suatu kawat penghantar selama 5 menit. Muatan total yang mengalir adalah…

A. 10 C
B. 60 C
C. 300 C
D. 600 C

Jawaban: D. Q = I × t = 2 A × (5×60 s) = 2 × 300 = 600 C.

44. Sebuah kawat dengan hambatan jenis ρ, panjang L, dan luas penampang A. Jika panjang kawat dijadikan 2L dan luas penampang dijadikan ½ A, maka hambatannya menjadi…

A. 2 kali semula
B. 4 kali semula
C. ½ kali semula
D. sama

Jawaban: B. R = ρ L / A. Setelah perubahan: R' = ρ (2L) / (½ A) = ρ (2L) × (2/A) = 4 ρ L/A = 4R.

45. Gaya Lorentz pada kawat lurus berarus listrik i yang diletakkan dalam medan magnet seragam B dengan panjang kawat L, dan arah arus tegak lurus medan, besarnya adalah…

A. F = i B L
B. F = i B L²
C. F = i² B L
D. F = i B / L

Jawaban: A. Gaya Lorentz pada kawat berarus: F = i L × B, bila tegak lurus maka F = i B L.

46. Potensial vektor magnet A didefinisikan sehingga medan magnet B =…

A. ∇ × A
B. ∇ · A
C. ∇ A
D. ∇² A

Jawaban: A. Medan magnet didefinisikan sebagai curl dari potensial vektor: B = ∇ × A.

47. Pada bahan feromagnetik, magnetisasi M dapat bertahan meskipun medan magnet luar dihilangkan karena…

A. domain-domain magnetik tetap sejajar
B. atom-atom bahan kehilangan elektron
C. bahan menjadi superkonduktor
D. momen dipol magnet atom saling meniadakan

Jawaban: A. Pada feromagnetik, domain magnetik tetap terorientasi akibat kopling kuat, sehingga magnetisasi residual (remanen) masih ada.

48. Bahan diamagnetik memiliki suseptibilitas magnet yang negatif dan sangat kecil. Contoh bahan diamagnetik adalah…

A. besi
B. nikel
C. bismut
D. kobalt

Jawaban: C. Bismut adalah contoh bahan diamagnetik, sedangkan besi, nikel, kobalt adalah feromagnetik.

49. GGL imbas pada suatu kumparan dengan N lilitan yang mengalami perubahan fluks magnet ΔΦ dalam waktu Δt diberikan oleh hukum Faraday, yaitu…

A. ε = -N ΔΦ / Δt
B. ε = N Δt / ΔΦ
C. ε = -N Δt / ΔΦ
D. ε = N ΔΦ Δt

Jawaban: A. Hukum Faraday: ε = -N dΦ/dt, sehingga untuk perubahan diskrit ε = -N ΔΦ/Δt.

50. Persamaan Maxwell dalam bentuk integral untuk hukum Gauss listrik menyatakan bahwa fluks listrik total melalui permukaan tertutup sama dengan…

A. muatan total di dalam permukaan dibagi ε0
B. nol
C. muatan total dikali μ0
D. fluks magnet total

Jawaban: A. Hukum Gauss listrik: ∮ E·dA = Q_enc / ε0, artinya fluks listrik sebanding dengan muatan total yang dilingkupi.

PEFI4207 — Listrik Magnet

Latihan Tambahan dengan AI