LISTRIK, MAGNET, DAN SUMBER ENERGI ALTERNATIF

 A. Listrik Statis

Listrik statis adalah kumpulan muatan listrik yang diam (tidak mengalir). Fenomena ini sering kita jumpai sehari-hari. Misalnya, saat kamu menggosokkan penggaris plastik ke rambut, lalu mendekatkannya ke potongan kertas kecil. Kertas akan menempel pada penggaris. Kenapa bisa begitu? Mari kita pelajari.

1. Muatan-muatan Listrik

Semua benda di alam ini tersusun dari atom. Di dalam atom ada inti atom dan elektron. Inti atom terdiri dari proton dan neutron.
- Proton bermuatan positif (+).
- Elektron bermuatan negatif (-).
- Neutron tidak bermuatan (netral).

Sebuah benda dikatakan bermuatan negatif jika kelebihan elektron. Benda dikatakan bermuatan positif jika kekurangan elektron. Benda netral memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Ingat aturan ini: Muatan sejenis akan tolak-menolak. Muatan berbeda jenis akan tarik-menarik.

2. Gaya Listrik (Gaya Coulomb)

Gaya tarik atau gaya tolak antara dua muatan listrik disebut Gaya Listrik atau Gaya Coulomb. Besarnya gaya ini diukur menggunakan rumus yang ditemukan oleh Charles Augustin de Coulomb.

Rumusnya adalah:
F = k × (Q1 × Q2) / r²

Keterangan:
F = Gaya Coulomb (Newton / N)
k = Konstanta (9 × 10^9 Nm²/C²)
Q1 dan Q2 = Besar muatan listrik (Coulomb / C)
r = Jarak antara dua muatan (Meter / m)

Contoh Soal Gaya Coulomb
Soal: Dua buah muatan masing-masing Q1 = 2 × 10^-6 C dan Q2 = 4 × 10^-6 C terpisah pada jarak 3 meter. Berapa besar gaya tolak-menolak antara kedua muatan tersebut? (k = 9 × 10^9 Nm²/C²)
Penyelesaian:
Diketahui:
Q1 = 2 × 10^-6 C
Q2 = 4 × 10^-6 C
r = 3 m
k = 9 × 10^9 Nm/C²

Ditanya: F?
Jawab:
F = k × (Q1 × Q2) / r²
F = 9 × 10^9 × (2 × 10^-6 × 4 × 10^-6) / (3²)
F = 9 × 10^9 × (8 × 10^-12) / 9
F = 8 × 10^-3 Newton
Jadi, besar gayanya adalah 8 × 10^-3 N.

3. Medan Listrik

Medan listrik adalah ruang atau daerah di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik. Jika ada muatan lain masuk ke daerah ini, ia akan merasakan tarikan atau dorongan.

Arah medan listrik itu unik: keluar menjauhi muatan positif (+), dan masuk menuju muatan negatif (-). Melalui eksperimen sederhana dengan menaburkan serpihan daun teh di atas minyak yang diberi tegangan listrik, kita bisa melihat pola garis-garis medan listrik ini.

Rumus medan listrik adalah:
E = F / q   atau   E = k × Q / r²

Keterangan:
E = Medan Listrik (Newton/Coulomb atau N/C)
F = Gaya Coulomb (N)
q = muatan uji (C)
Q = muatan sumber (C)
r = jarak (m)

Contoh Soal Medan Listrik
Soal: Sebuah muatan uji sebesar 2 × 10^-6 C diletakkan dalam sebuah medan listrik. Jika muatan tersebut mengalami gaya listrik sebesar 0,04 N, berapakah besar medan listrik di titik tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
q = 2 × 10^-6 C
F = 0,04 N (atau 4 × 10^-2 N)

Ditanya: E?
Jawab:
E = F / q
E = (4 × 10^-2) / (2 × 10^-6)
E = 2 × 10^4 N/C
Jadi, kuat medan listriknya adalah 20.000 N/C.

4. Beda Potensial Listrik

Beda potensial (tegangan listrik) adalah besarnya usaha atau energi yang diperlukan untuk memindahkan satu satuan muatan listrik dari satu titik ke titik lain. Ini ibarat tekanan air yang mendorong air mengalir dalam pipa.

Rumusnya adalah:
V = W / Q

Keterangan:
V = Beda Potensial (Volt / V)
W = Usaha atau Energi (Joule / J)
Q = Muatan listrik (Coulomb / C)

Contoh Soal Beda Potensial
Soal: Dibutuhkan energi sebesar 60 Joule untuk memindahkan muatan listrik sebesar 12 Coulomb dari titik A ke titik B. Berapakah beda potensial antara titik A dan B?
Penyelesaian:
Diketahui:
W = 60 Joule
Q = 12 Coulomb

Ditanya: V?
Jawab:
V = W / Q
V = 60 / 12
V = 5 Volt
Jadi, beda potensialnya adalah 5 Volt.

B. Listrik Dinamis

Berbeda dengan listrik statis, listrik dinamis adalah listrik yang bergerak atau mengalir. Ini adalah listrik yang menyalakan lampu di rumahmu dan menghidupkan ponselmu.

1. Kuat Arus Listrik dan Penghantar

Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui penghantar setiap detik. Arus listrik diukur dalam satuan Ampere (A). Syarat terjadinya aliran arus listrik dalam rangkaian sederhana adalah:
1. Adanya sumber tegangan (beda potensial) seperti baterai.
2. Rangkaian harus tertutup (tidak ada kabel yang putus atau saklar terbuka).

Kabel (penghantar) memiliki hambatan. Faktor yang menentukan besar hambatan suatu kawat penghantar adalah:
- Panjang kawat (l): makin panjang, makin besar hambatannya.
- Luas penampang kawat (A): makin tebal kawat, makin kecil hambatannya.
- Jenis bahan kawat (Hambatan jenis / ρ): tembaga lebih baik dari besi.
Rumusnya: R = ρ × l / A

Contoh Soal Hambatan Kawat
Soal: Sebuah kawat tembaga panjangnya 10 meter dan luas penampangnya 2 × 10^-6 m². Jika hambatan jenis kawat 1,6 × 10^-8 Ωm, berapakah besar hambatan kawat tersebut?
Penyelesaian:
Diketahui:
l = 10 m
A = 2 × 10^-6 m²
ρ = 1,6 × 10^-8 Ωm

Ditanya: R?
Jawab:
R = ρ × l / A
R = (1,6 × 10^-8 × 10) / (2 × 10^-6)
R = (1,6 × 10^-7) / (2 × 10^-6)
R = 0,08 Ohm (Ω)
Jadi, hambatannya adalah 0,08 Ω.

2. Hukum Ohm dan Rangkaian Listrik

Hukum Ohm menyatakan bahwa kuat arus yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial dan berbanding terbalik dengan hambatan.
Rumusnya: V = I × R
(V = Tegangan dalam Volt, I = Arus dalam Ampere, R = Hambatan dalam Ohm)

Contoh Soal Hukum Ohm
Soal: Sebuah lampu memiliki hambatan 4 Ohm dihubungkan dengan baterai 12 Volt. Berapa arus yang mengalir pada lampu?
Penyelesaian:
Diketahui:
R = 4 Ω
V = 12 V

Ditanya: I?
Jawab:
I = V / R = 12 / 4 = 3 Ampere.

Rangkaian listrik ada dua jenis:
- Rangkaian Seri: Disusun berderet tanpa cabang. Jika satu lampu mati, semua lampu mati. Kuat arus di setiap R sama. Tegangan disetiap R berbeda-beda, tetapi jika dijumlah sama dengan tegangan sumber (V_sumber = V1 + V2 + V3 + ….Hambatan penggantinya makin besar: Rs = R1 + R2 + ...
- Rangkaian Paralel: Disusun bercabang. Jika satu lampu mati, lampu lain tetap menyala. Kuat arus disetiap R berbeda-beda, tetapi jika di jumlah sama dengan kuat arus utama (I= I1 + I2 + I3 + …). Tegangan disetiap R selalu sama. Hambatan penggantinya makin kecil: 1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + ...

Contoh Soal Rangkaian Seri
Soal: Tiga hambatan 2 Ω, 3 Ω, dan 5 Ω dirangkaian seri dipasangan pada tegangan 5 volt, a) Berapa hambatan totalnya? b) Hitunglah kuat arus pada rangkaian! C )Hitunglah tegangan pada masing-masing hambatan!
Penyelesaian:
Jawab:

a). Rs = 2 + 3 + 5 = 10 Ω.

b). I = V/Rs = 5 v/10 𝛺 = 0,5 A

c). Tegangan pada R = 2 Ω, yaitu : V = 0,5 A x 2 Ω = 1 V; Tegangan pada R = 3 Ω, yaitu : V = 0,5 A x 3 Ω = 1,5 V; Tegangan pada R = 5 Ω, yaitu : V = 0,5 A x 5 Ω = 2,5 A.

Contoh Soal Rangkaian Paralel
Soal: Dua hambatan 6 Ω dan 3 Ω dirangkai parallel, dipasang pada tegangan 4 Volt. a) Berapa hambatan totalnya? b) Hitunglah kuat arus pada rangkaian! c) Hitunglah kuat arus pada masing-masing R!
Penyelesaian:
Jawab:

a). 1/R_total = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6. Maka R_total = 6 / 3 = 2 Ω.

b). I = V/Rp = 4 volt/2 Ω = 2 A.

c). Kuat arus pada R = 6 Ω, yaitu : I = 4V/6 Ω = 2/3 A dan Kuat arus pada R = 3 Ω, yaitu I = 4 V/3 Ω = 4/3 A.

3. Sumber Arus Listrik

Berikut adalah contoh sumber arus listrik yang dikelompokkan dalam tabel:

Jenis Sumber	Pengertian	Contoh
Elemen Primer	Sumber arus listrik yang tidak bisa diisi ulang jika energinya habis.	Baterai biasa (batu baterai kering), Elemen Volta.
Elemen Sekunder	Sumber arus listrik yang bisa diisi ulang (di-charge) jika energinya habis.	Aki (Akumulator) pada motor/mobil, baterai HP (Lithium-ion).

4. Energi dan Daya Listrik

Energi Listrik adalah energi yang dihasilkan oleh aliran muatan listrik. Rumusnya:
W = V × I × t
(W = Energi dalam Joule, V = Tegangan, I = Arus, t = Waktu dalam detik)

Daya Listrik adalah banyaknya energi listrik yang digunakan setiap detiknya. Rumusnya:
P = V × I   atau   P = W / t
(P = Daya dalam Watt)

Contoh Soal Energi dan Daya
Soal: Sebuah setrika tertulis 220 V / 2 A digunakan selama 5 menit (300 detik). Hitung daya listrik dan energi yang digunakan!
Penyelesaian:
Diketahui:
V = 220 V
I = 2 A
t = 300 detik

Ditanya: P dan W?
Jawab:
Daya (P) = V × I = 220 × 2 = 440 Watt.
Energi (W) = P × t = 440 × 300 = 132.000 Joule (atau 132 kJ).

C. Kemagnetan

1. Magnet dan Karakteristiknya

Magnet adalah benda yang bisa menarik benda-benda tertentu seperti besi dan baja. Magnet selalu memiliki dua kutub, yaitu Kutub Utara (U) dan Kutub Selatan (S). Aturannya sama seperti muatan listrik: kutub sejenis akan tolak-menolak, kutub yang berbeda akan tarik-menarik.

Magnet bisa dibuat dengan 3 cara:
1. Menggosok: Besi digosok dengan magnet searah berulang kali.
2. Induksi: Besi ditempelkan atau didekatkan ke magnet kuat.
3. Elektromagnet: Mengalirkan arus listrik searah (DC) pada lilitan kawat yang mengelilingi inti besi.

2. Elektromagnetik dan Percobaan Oersted

Seorang ilmuwan bernama Hans Christian Oersted melakukan percobaan secara tidak sengaja. Ia menemukan bahwa ketika jarum kompas diletakkan di dekat kawat yang dialiri arus listrik, jarum kompas tersebut menyimpang. Kesimpulannya sangat penting: Arus listrik dapat menghasilkan medan magnet di sekitarnya. Inilah dasar dari elektromagnetik.

3. Gaya Lorentz

Jika kawat yang dialiri arus listrik diletakkan di dalam medan magnet, maka kawat tersebut akan merasakan dorongan atau tarikan. Gaya ini disebut Gaya Lorentz.

Arah gaya Lorentz bisa ditentukan dengan Aturan Tangan Kanan:
- Ibu jari = arah arus listrik (I)
- Keempat jari = arah medan magnet (B)
- Telapak tangan = arah gaya Lorentz (F)

Rumusnya adalah: F = B × I × L
(F = Gaya Lorentz dalam Newton, B = Kuat medan magnet dalam Tesla, I = Arus dalam Ampere, L = Panjang kawat dalam meter)

Contoh Soal Gaya Lorentz
Soal: Sebuah kawat lurus panjangnya 2 meter dialiri arus listrik 5 Ampere dan berada dalam medan magnet sebesar 4 Tesla. Hitung besar gaya Lorentz pada kawat tersebut!
Penyelesaian:
Diketahui:
L = 2 m
I = 5 A
B = 4 T

Ditanya: F?
Jawab:
F = B × I × L
F = 4 × 5 × 2
F = 40 Newton
Jadi, kawat didorong dengan gaya 40 Newton.

Penerapan Gaya Lorentz dalam teknologi sehari-hari antara lain: Motor listrik (kipas angin, blender), bel listrik, dan galvanometer.

4. Percobaan Faraday dan Induksi Elektromagnetik

Michael Faraday membuktikan kebalikan dari Oersted. Ia menemukan bahwa medan magnet yang berubah-ubah ternyata bisa menghasilkan arus listrik! Peristiwa ini disebut Induksi Elektromagnetik, dan tegangan yang dihasilkan disebut GGL (Gaya Gerak Listrik) Induksi.

Faktor yang memperbesar GGL Induksi:
1. Menggerakkan magnet masuk-keluar kumparan dengan lebih cepat.
2. Menambah jumlah lilitan pada kumparan kawat.
3. Menggunakan magnet yang lebih kuat.
Penerapan prinsip Faraday ada pada Transformator (Trafo) dan Dinamo sepeda.

5. Generator

Generator adalah alat yang mengubah energi gerak (mekanik) menjadi energi listrik. Ada dua jenis:
- Generator AC (Arus Bolak-balik): Menggunakan dua buah cincin ganda (slip ring) sehingga arus berbalik arah terus menerus. Digunakan pada pembangkit listrik PLN.
- Generator DC (Arus Searah): Menggunakan komutator (cincin belah) agar arus yang keluar searah saja.

D. Energi Terbarukan

Minyak bumi dan batu bara akan habis suatu saat nanti. Oleh karena itu, kita butuh energi alternatif atau Energi Terbarukan (tidak akan habis karena terus diperbarui alam). Berikut contoh-contohnya dan cara kerjanya:

- Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS): Menggunakan panel surya yang menangkap cahaya matahari dan langsung mengubahnya menjadi listrik.
- Tenaga Angin: Angin memutar baling-baling kincir angin besar. Kincir ini memutar generator untuk menghasilkan listrik.
- Tenaga Air (Hidroelektrik): Air dari bendungan atau air terjun yang jatuh akan memutar turbin, turbin menggerakkan generator.
- Biomassa: Memanfaatkan kotoran hewan atau sisa tumbuhan yang diolah menjadi gas (biogas) lalu dibakar untuk memanaskan air, uapnya memutar generator.
- Geotermal (Panas Bumi): Menggunakan uap panas dari dalam bumi untuk memutar turbin penghasil listrik.

E. Ujian Sumatif

Pilihlah satu jawaban yang paling tepat (A, B, C, atau D)!

1. Benda yang kelebihan elektron akan bermuatan...
    A. Positif
    B. Negatif
    C. Netral
    D. Campuran
2. Kaca yang digosokkan dengan kain sutra akan bermuatan positif karena...
    A. Proton berpindah dari kaca ke sutra
    B. Elektron berpindah dari sutra ke kaca
    C. Elektron berpindah dari kaca ke sutra
    D. Proton berpindah dari sutra ke kaca
3. Dua muatan positif jika didekatkan akan...
    A. Tarik-menarik
    B. Tolak-menolak
    C. Diam saja
    D. Menghasilkan api
4. Gaya tarik-menarik antara dua muatan listrik disebut...
    A. Gaya gesek
    B. Gaya gravitasi
    C. Gaya Coulomb
    D. Gaya magnet

5. Jika jarak antara dua muatan listrik diperbesar menjadi dua kali lipat, maka gaya Coulomb yang terjadi akan menjadi...
    A. 2 kali lebih besar
    B. 4 kali lebih besar
    C. 1/2 kali semula
    D. 1/4 kali semula
6. Dua muatan masing-masing sebesar 2 C dan 3 C terpisah sejauh 3 m. Jika konstanta k = 9x10^9 Nm2/C2, besar gaya tolakannya adalah...
    A. 6 x 10^9 N
    B. 9 x 10^9 N
    C. 18 x 10^9 N
    D. 54 x 10^9 N
7. Ruang di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi gaya listrik disebut...
    A. Medan listrik
    B. Medan magnet
    C. Potensial listrik
    D. Garis gaya listrik
8. Arah garis gaya medan listrik yang benar adalah...
    A. Masuk ke muatan positif
    B. Keluar dari muatan negatif
    C. Keluar dari positif, masuk ke negatif
    D. Keluar dari negatif, masuk ke positif
9. Sebuah muatan 4 C diletakkan dalam medan listrik dan merasakan gaya 20 N. Besar kuat medan listriknya adalah...
    A. 80 N/C
    B. 16 N/C
    C. 5 N/C
    D. 0,2 N/C
10. Energi yang dibutuhkan untuk memindah muatan 5 C adalah 20 Joule. Beda potensialnya adalah...
    A. 100 Volt
    B. 4 Volt
    C. 0,25 Volt
    D. 15 Volt
11. Syarat agar arus listrik dapat mengalir dalam suatu rangkaian adalah...
    A. Rangkaian harus terbuka
    B. Rangkaian tertutup dan ada beda potensial
    C. Tidak ada hambatan
    D. Menggunakan kabel plastik
12. Aliran muatan positif dari potensial tinggi ke potensial rendah disebut...
    A. Arus elektron
    B. Kuat arus listrik
    C. Hambatan listrik
    D. Gaya gerak listrik
13. Faktor yang TIDAK memengaruhi besar hambatan kawat penghantar adalah...
    A. Panjang kawat
    B. Luas penampang kawat
    C. Jenis bahan kawat
    D. Warna kulit kawat

14. Kawat A dan B terbuat dari tembaga. Kawat A lebih tebal dari kawat B, sedangkan panjangnya sama. Maka...
    A. Hambatan kawat A lebih besar
    B. Hambatan kawat B lebih besar
    C. Hambatan keduanya sama
    D. Tidak bisa ditentukan
15. Alat pengukur kuat arus listrik dinamakan...
    A. Voltmeter
    B. Ohmmeter
    C. Amperemeter
    D. Barometer
16. Menurut Hukum Ohm, jika beda potensial dinaikkan sedangkan hambatan tetap, maka arus listrik akan...
    A. Tetap
    B. Berkurang
    C. Bertambah
    D. Menjadi nol
17. Berdasarkan Hukum Ohm, arus yang mengalir pada hambatan 5 Ohm bila dihubungkan ke baterai 10 Volt adalah...
    A. 50 A
    B. 15 A
    C. 5 A
    D. 2 A
18. Kelemahan rangkaian seri pada lampu hias adalah...
    A. Kabelnya sangat panjang
    B. Jika satu mati, yang lain ikut mati
    C. Nyala lampu lebih terang
    D. Hemat listrik
19. Tiga lampu dengan hambatan masing-masing 2 Ohm, 3 Ohm, dan 6 Ohm dirangkai secara paralel. Hambatan penggantinya adalah...
    A. 11 Ohm
    B. 6 Ohm
    C. 1 Ohm
    D. 0,5 Ohm
20. Sebuah setrika listrik 300 Watt digunakan selama 2 jam. Energi yang terpakai adalah...
    A. 600 Watt jam (Wh)
    B. 150 Watt jam
    C. 600 Joule
    D. 300 Joule
21. Bagian magnet yang memiliki gaya tarik paling kuat berada di...
    A. Tengah magnet
    B. Pinggir magnet
    C. Kutub magnet
    D. Seluruh bagian magnet
22. Bila kutub utara magnet didekatkan dengan kutub utara magnet lain, akan terjadi...
    A. Tarik-menarik kuat
    B. Tarik-menarik lemah
    C. Tolak-menolak
    D. Menempel keras

23. Benda yang sangat mudah ditarik oleh magnet (seperti besi dan baja) disebut benda...
    A. Diamagnetik
    B. Paramagnetik
    C. Feromagnetik
    D. Non-magnetik
24. Cara membuat besi menjadi magnet dengan melilitkan kawat berarus listrik dinamakan...
    A. Menggosok
    B. Induksi
    C. Elektromagnetik
    D. Konduksi
25. Ilmuwan yang pertama kali membuktikan bahwa arus listrik menimbulkan medan magnet di sekitarnya adalah...
    A. Isaac Newton
    B. Hans Christian Oersted
    C. Michael Faraday
    D. Albert Einstein
26. Berdasarkan aturan tangan kanan untuk gaya Lorentz, telapak tangan menunjukkan arah...
    A. Arus listrik
    B. Medan magnet
    C. Gaya Lorentz
    D. Putaran kawat
27. Sebuah kawat panjang 3 meter dengan arus 2 A diletakkan dalam medan magnet 5 T. Gaya Lorentz yang terjadi adalah...
    A. 30 N
    B. 10 N
    C. 6 N
    D. 1,2 N
28. Alat rumah tangga yang menggunakan prinsip gaya Lorentz atau motor listrik adalah...
    A. Setrika
    B. Kipas angin
    C. Lampu bohlam
    D. Televisi
29. Peristiwa timbulnya arus listrik akibat perubahan medan magnet disebut...
    A. Gaya Lorentz
    B. Induksi elektromagnetik
    C. Kemagnetan bumi
    D. Medan magnetik
30. Berikut ini cara memperbesar GGL Induksi, kecuali...
    A. Menggunakan magnet yang lebih kuat
    B. Memperbanyak jumlah lilitan kawat
    C. Menggerakkan magnet lebih lambat
    D. Menggerakkan magnet lebih cepat
31. Alat yang mengubah energi gerak (mekanik) menjadi energi listrik adalah...
    A. Motor listrik
    B. Adaptor
    C. Transformator
    D. Generator

32. Generator yang menghasilkan arus searah menggunakan alat khusus bernama...
    A. Cincin ganda
    B. Komutator (cincin belah)
    C. Magnet ladam
    D. Baterai
33. Sumber energi yang ketersediaannya akan habis dan tidak dapat diperbarui adalah...
    A. Minyak bumi
    B. Cahaya matahari
    C. Angin
    D. Air terjun
34. Mengapa kita perlu beralih ke sumber energi alternatif?
    A. Karena energi alternatif lebih boros
    B. Karena energi fosil akan habis dan menimbulkan polusi
    C. Karena batu bara lebih ramah lingkungan
    D. Karena listrik sudah tidak dibutuhkan lagi
35. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) menggunakan alat khusus untuk menangkap cahaya matahari, yaitu...
    A. Turbin
    B. Generator
    C. Panel Surya (Solar Cell)
    D. Kompresor
36. Prinsip kerja PLTA (Tenaga Air) adalah energi potensial air bendungan jatuh dan memutar...
    A. Panel surya
    B. Baterai raksasa
    C. Kincir angin
    D. Turbin generator
37. Pemanfaatan sisa kotoran sapi atau sampah daun untuk menghasilkan gas yang dapat dibakar sebagai sumber energi disebut...
    A. Energi Geotermal
    B. Energi Biomassa / Biogas
    C. Energi Nuklir
    D. Energi Fosil
38. Kelebihan utama menggunakan energi dari panas bumi (geotermal) di Indonesia adalah...
    A. Tidak membutuhkan biaya awal
    B. Indonesia memiliki banyak gunung berapi
    C. Bisa dipasang di setiap rumah
    D. Dapat dibawa kemana-mana
39. Di beberapa daerah pesisir, dipasang tiang tinggi dengan baling-baling besar untuk menghasilkan listrik. Ini adalah energi...
    A. Gelombang laut
    B. Pasang surut air laut
    C. Tenaga Angin (Bayu)
    D. Panas bumi
40. Sebuah desa kecil di pegunungan terpencil ingin mandiri energi. Desa tersebut memiliki aliran sungai kecil tapi sangat deras. Pembangkit listrik paling cocok dibangun adalah...
    A. PLTN (Nuklir)
    B. PLTMH (Mikro Hidro)
    C. PLTU (Batu Bara)
    D. Geotermal skala besar

F. Kunci Jawaban dan Pembahasan

1. Jawaban: B
Pembahasan: Elektron bermuatan negatif. Jika benda kelebihan elektron, benda menjadi bermuatan negatif.

2. Jawaban: C
Pembahasan: Proton tidak bisa berpindah. Elektron dari kaca pindah ke sutra, sehingga kaca kekurangan elektron (menjadi positif).

3. Jawaban: B
Pembahasan: Muatan sejenis (positif dan positif) akan saling tolak-menolak.

4. Jawaban: C
Pembahasan: Gaya listrik antara dua muatan yang diam disebut gaya Coulomb.

5. Jawaban: D
Pembahasan: Gaya Coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Jika jarak 2x, gaya menjadi 1/(2^2) = 1/4 kali semula. (HOTS)

6. Jawaban: A
Pembahasan: F = k(Q1.Q2)/r^2 = 9x10^9 (2x3) / 3^2 = 9x10^9 (6)/9 = 6 x 10^9 N.

7. Jawaban: A
Pembahasan: Definisi dari medan listrik adalah ruang/daerah yang masih dipengaruhi gaya listrik.

8. Jawaban: C
Pembahasan: Arah medan listrik selalu keluar dari muatan positif dan masuk menuju muatan negatif.

9. Jawaban: C
Pembahasan: E = F / q = 20 N / 4 C = 5 N/C.

10. Jawaban: B
Pembahasan: V = W / Q = 20 / 5 = 4 Volt.

11. Jawaban: B
Pembahasan: Arus mengalir jika ada jalan berputar (rangkaian tertutup) dan pendorongnya (beda potensial/sumber tegangan).

12. Jawaban: B
Pembahasan: Arus listrik secara konvensional disepakati mengalir dari positif (tinggi) ke negatif (rendah).

13. Jawaban: D
Pembahasan: Hambatan kawat dipengaruhi panjang (l), luas penampang (A), dan jenis bahan (rho). Warna kawat tidak berpengaruh.

14. Jawaban: B
Pembahasan: Semakin tebal kawat (A besar), hambatan (R) semakin kecil. Karena kawat A lebih tebal, hambatannya lebih kecil, sehingga hambatan kawat B yang lebih besar. (HOTS)

15. Jawaban: C
Pembahasan: Amperemeter untuk arus, voltmeter untuk tegangan, ohmmeter untuk hambatan.

16. Jawaban: C
Pembahasan: I = V / R. Jika V naik dan R tetap, maka arus (I) ikut naik karena berbanding lurus.

17. Jawaban: D
Pembahasan: I = V / R = 10 / 5 = 2 Ampere.

18. Jawaban: B
Pembahasan: Rangkaian seri tidak punya cabang, jika satu putus maka aliran terputus total.

19. Jawaban: C
Pembahasan: 1/Rp = 1/2 + 1/3 + 1/6 = 3/6 + 2/6 + 1/6 = 6/6 = 1. Maka Rp = 1 Ohm. (HOTS)

20. Jawaban: A
Pembahasan: W = P x t = 300 Watt x 2 jam = 600 Wh.

21. Jawaban: C
Pembahasan: Gaya magnet paling kuat terpusat pada ujung-ujungnya (kutub utara dan selatan).

22. Jawaban: C
Pembahasan: Kutub yang sejenis akan saling tolak-menolak.

23. Jawaban: C
Pembahasan: Feromagnetik adalah benda yang ditarik kuat oleh magnet (besi, baja, nikel, kobalt).

24. Jawaban: C
Pembahasan: Listrik yang dialirkan ke lilitan kawat (solenoida) pada inti besi disebut elektromagnetik.

25. Jawaban: B
Pembahasan: Oersted menemukan penyimpangan kompas di dekat kawat berarus.

26. Jawaban: C
Pembahasan: Ibu jari = arus (I), keempat jari = medan magnet (B), telapak tangan = gaya Lorentz (F).

27. Jawaban: A
Pembahasan: F = B x I x l = 5 x 2 x 3 = 30 N.

28. Jawaban: B
Pembahasan: Kipas angin mengubah listrik menjadi gerak berputar menggunakan motor listrik (prinsip gaya Lorentz).

29. Jawaban: B
Pembahasan: Ini adalah temuan Faraday, mengubah gerak magnet menjadi listrik disebut induksi elektromagnetik.

30. Jawaban: C
Pembahasan: Gerakan yang lambat justru memperkecil tegangan. Untuk memperbesar, harus digerakkan lebih cepat. (HOTS)

31. Jawaban: D
Pembahasan: Generator memutar turbin untuk menghasilkan listrik.

32. Jawaban: B
Pembahasan: Cincin belah (komutator) membalikkan arus di dalam agar outputnya searah (DC).

33. Jawaban: A
Pembahasan: Minyak bumi berasal dari fosil jutaan tahun dan tidak bisa diperbarui dengan cepat.

34. Jawaban: B
Pembahasan: Energi fosil akan habis dan menyebabkan perubahan iklim, sehingga kita butuh energi terbarukan yang bersih. (HOTS)

35. Jawaban: C
Pembahasan: Panel surya langsung mengubah foton dari matahari menjadi listrik.

36. Jawaban: D
Pembahasan: Air jatuh menabrak turbin, turbin berputar memutar generator penghasil listrik.

37. Jawaban: B
Pembahasan: Bahan organik yang membusuk menghasilkan metana (biogas) yang termasuk energi biomassa.

38. Jawaban: B
Pembahasan: Indonesia berada di jalur cincin api (Ring of Fire) sehingga memiliki potensi geotermal sangat besar. (HOTS)

39. Jawaban: C
Pembahasan: Kincir angin memanfaatkan tiupan angin pantai untuk memutar generator.

40. Jawaban: B
Pembahasan: Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) sangat cocok untuk skala desa yang punya aliran air deras. (HOTS)