Bab 1 · Elektrostatika

Medan dan potensial adalah dua cara menguraikan interaksi muatan; energi kapasitor bergantung susunan serta beda potensial.

Bab 2 · Arus dan rangkaian

Rangkaian dianalisis melalui konservasi muatan dan energi; keselamatan nyata tidak boleh digantikan simulasi hitungan.

Bab 3 · Magnetisme

Muatan bergerak menghasilkan efek magnetik, sedangkan perubahan fluks dapat menimbulkan gaya gerak listrik induksi.

Bab 4 · Gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik dibedakan oleh frekuensi dan panjang gelombang; risiko bergantung energi serta paparan, bukan istilah radiasi saja.

Bab 5 · Fisika modern

Fisika modern menjelaskan skala kecepatan tinggi, atom, dan inti melalui model probabilistik serta bukti eksperimen.

Bab 6 · Elektronika dan sistem digital

Semikonduktor memungkinkan pengendalian arus; gerbang logika membangun keputusan digital yang tetap memerlukan pemeriksaan masukan dan keluaran.

Latihan tinjauan

Bagian ini menggunakan kembali latihan inti untuk pengambilan kembali dan refleksi; bukan bank soal ujian yang belum pernah dilihat.

Evaluasi bab 1 · penerapan dan koreksi

1. Jarak dua muatan digandakan tiga kali tanpa mengubah muatan. Berapa faktor perubahan gaya?

   Petunjuk

   Gunakan ketergantungan kuadrat terbalik.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   F baru = F lama/3² = F lama/9. Menggunakan sepertiga mengabaikan kuadrat jarak.

2. Periksa pernyataan: “Muatan negatif selalu bergerak searah medan listrik.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Gaya listrik pada muatan negatif berlawanan arah medan; gerak juga dipengaruhi kecepatan awal dan gaya lain.

3. Dua kapasitor masing-masing 6 μF dipasang paralel lalu dibandingkan dengan seri. Tentukan kapasitansi ekuivalen.

   Petunjuk

   Paralel dijumlah; seri memakai jumlah kebalikan.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Paralel 12 μF. Seri memenuhi 1/Ceq = 1/6 + 1/6 sehingga Ceq = 3 μF.

4. Periksa pernyataan: “Potensial nol di suatu titik selalu berarti medan listrik nol.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Potensial bergantung acuan dan nilai skalar; medan berkaitan perubahan potensial terhadap posisi, sehingga keduanya tidak identik.

Evaluasi bab 2 · penerapan dan koreksi

1. Resistor 6 Ω dan 3 Ω diparalel pada 6 V. Tentukan arus total.

   Petunjuk

   Hitung arus tiap cabang.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Cabang 6 Ω membawa 1 A dan cabang 3 Ω membawa 2 A. Arus total 3 A sehingga Req = 6/3 = 2 Ω.

2. Periksa pernyataan: “Arus habis setelah melewati resistor pertama.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Pada rangkaian seri tunak, arus sama di setiap bagian. Energi per muatan berkurang, bukan muatannya hilang.

3. Sumber ideal 10 V mengaliri resistor seri 2 Ω dan 3 Ω. Hitung daya total.

   Petunjuk

   Temukan arus dari hambatan total.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Rtotal = 5 Ω; I = 2 A. Daya total 10 × 2 = 20 W; masing-masing resistor 8 W dan 12 W.

4. Periksa pernyataan: “Hasil arus negatif berarti hukum Kirchhoff gagal.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Tanda negatif menunjukkan arah aktual berlawanan dengan arah dugaan; besar dan persamaan tetap dapat benar.

Evaluasi bab 3 · penerapan dan koreksi

1. Muatan 2 μC bergerak 1.000 m/s tegak lurus B = 0,1 T. Hitung besar gayanya.

   Petunjuk

   Ubah mikro menjadi 10⁻⁶.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   F = 2 × 10⁻⁶ × 1.000 × 0,1 = 0,0002 N atau 2 × 10⁻⁴ N.

2. Periksa pernyataan: “Medan magnet selalu mempercepat besar kelajuan muatan.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Gaya magnet saja tegak lurus kecepatan dan tidak mengubah energi kinetik; medan listrik dapat melakukan usaha.

3. Perubahan fluks yang sama dilakukan dalam waktu setengah. Bagaimana ggl rata-rata berubah?

   Petunjuk

   Ggl sebanding laju perubahan fluks.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Ggl menjadi dua kali. Ini tidak berarti energi muncul gratis; penggerak menghadapi reaksi sesuai hukum Lenz.

4. Periksa pernyataan: “Magnet diam di dekat kumparan selalu menghasilkan arus induksi tetap.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Jika fluks tidak berubah dan tidak ada sumber lain, tidak ada ggl induksi Faraday yang terus-menerus.

Evaluasi bab 4 · penerapan dan koreksi

1. Cahaya panjang gelombang 600 nm memiliki frekuensi berapa di vakum?

   Petunjuk

   Ubah nm menjadi 10⁻⁹ m.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   f = 3 × 10⁸ /(600 × 10⁻⁹) = 5 × 10¹⁴ Hz. Ini frekuensi, bukan energi total berkas.

2. Periksa pernyataan: “Semua gelombang elektromagnetik memiliki energi foton yang sama karena lajunya sama.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Energi per foton bergantung frekuensi, bukan hanya laju rambat. Sinar-X memiliki energi foton lebih besar daripada radio.

3. Jarak dari sumber isotropik ideal menjadi tiga kali. Berapa faktor intensitas?

   Petunjuk

   Gunakan penyebaran pada luas permukaan bola.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Intensitas menjadi 1/9 karena luas sebanding r². Ini bukan hukum universal untuk setiap antena atau ruang tertutup.

4. Periksa pernyataan: “Internet berfrekuensi pembawa lebih tinggi pasti selalu lebih cepat bagi pengguna.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Kecepatan data juga dipengaruhi bandwidth, pengodean, kekuatan sinyal, noise, jumlah pengguna, dan jaringan penghubung.

Evaluasi bab 5 · penerapan dan koreksi

1. Foton berenergi 5 eV mengenai logam dengan fungsi kerja 2 eV. Berapa Kmax?

   Petunjuk

   Kurangkan energi yang diperlukan untuk keluar.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Kmax = 5 − 2 = 3 eV. Jika energi foton 1 eV, tidak ada emisi pada model ini.

2. Periksa pernyataan: “Menaikkan intensitas cahaya selalu mengeluarkan elektron walau frekuensinya di bawah ambang.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Dalam model fotolistrik satu-foton, energi tiap foton tetap terlalu kecil; intensitas menambah jumlah foton, bukan energi per foton.

3. Aktivitas awal 640 Bq. Berapa setelah dua waktu paruh tanpa tambahan sumber?

   Petunjuk

   Aktivitas sebanding jumlah inti induk untuk isotop yang sama.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   640 → 320 → 160 Bq. Ini aktivitas, bukan dosis seseorang; dosis memerlukan informasi paparan tambahan.

4. Periksa pernyataan: “Setelah satu waktu paruh semua inti radioaktif sudah hilang.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Dalam sampel besar kira-kira setengah inti induk tersisa; peluruhan berlangsung bertahap dan acak pada tingkat atom.

Evaluasi bab 6 · penerapan dan koreksi

1. Pada model LED 2 V yang sama, sumber 8 V dan resistor 600 Ω digunakan. Berapa arusnya?

   Petunjuk

   Kurangi tegangan LED sebelum hukum Ohm.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   I = (8 − 2)/600 = 0,01 A = 10 mA. Menggunakan 8/600 mengabaikan LED.

2. Periksa pernyataan: “LED dapat dipasang langsung ke sumber ideal apa pun karena membatasi arus sendiri.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Arus LED meningkat tajam pada bias maju; pembatas arus yang sesuai diperlukan agar komponen tidak rusak.

3. Alarm menyala bila pintu terbuka A atau jendela terbuka B. Tentukan keluaran untuk 00, 01, 10, 11.

   Petunjuk

   Gunakan OR, bukan AND.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Keluaran berturut-turut 0, 1, 1, 1. Alarm tidak menunggu kedua bukaan terjadi bersama.

4. Periksa pernyataan: “Sistem otomatis pasti memiliki umpan balik.” Jelaskan letak kesalahan dan perbaikannya.

   Petunjuk

   Bandingkan pernyataan dengan cara kerja dan batas model di atas.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Pengatur waktu otomatis dapat bekerja terbuka tanpa mengukur hasil. Umpan balik memerlukan pengukuran keluaran atau variabel terkait.

Tinjauan semester 1 · pelajaran 1–6

1. Jarak dua muatan digandakan tiga kali tanpa mengubah muatan. Berapa faktor perubahan gaya?

   Petunjuk

   Gunakan ketergantungan kuadrat terbalik.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   F baru = F lama/3² = F lama/9. Menggunakan sepertiga mengabaikan kuadrat jarak.

2. Dua kapasitor masing-masing 6 μF dipasang paralel lalu dibandingkan dengan seri. Tentukan kapasitansi ekuivalen.

   Petunjuk

   Paralel dijumlah; seri memakai jumlah kebalikan.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Paralel 12 μF. Seri memenuhi 1/Ceq = 1/6 + 1/6 sehingga Ceq = 3 μF.

3. Resistor 6 Ω dan 3 Ω diparalel pada 6 V. Tentukan arus total.

   Petunjuk

   Hitung arus tiap cabang.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Cabang 6 Ω membawa 1 A dan cabang 3 Ω membawa 2 A. Arus total 3 A sehingga Req = 6/3 = 2 Ω.

4. Sumber ideal 10 V mengaliri resistor seri 2 Ω dan 3 Ω. Hitung daya total.

   Petunjuk

   Temukan arus dari hambatan total.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Rtotal = 5 Ω; I = 2 A. Daya total 10 × 2 = 20 W; masing-masing resistor 8 W dan 12 W.

5. Muatan 2 μC bergerak 1.000 m/s tegak lurus B = 0,1 T. Hitung besar gayanya.

   Petunjuk

   Ubah mikro menjadi 10⁻⁶.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   F = 2 × 10⁻⁶ × 1.000 × 0,1 = 0,0002 N atau 2 × 10⁻⁴ N.

6. Perubahan fluks yang sama dilakukan dalam waktu setengah. Bagaimana ggl rata-rata berubah?

   Petunjuk

   Ggl sebanding laju perubahan fluks.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Ggl menjadi dua kali. Ini tidak berarti energi muncul gratis; penggerak menghadapi reaksi sesuai hukum Lenz.

Tinjauan akhir tahun · kumulatif pelajaran 1–12

1. Jarak dua muatan digandakan tiga kali tanpa mengubah muatan. Berapa faktor perubahan gaya?

   Petunjuk

   Gunakan ketergantungan kuadrat terbalik.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   F baru = F lama/3² = F lama/9. Menggunakan sepertiga mengabaikan kuadrat jarak.

2. Dua kapasitor masing-masing 6 μF dipasang paralel lalu dibandingkan dengan seri. Tentukan kapasitansi ekuivalen.

   Petunjuk

   Paralel dijumlah; seri memakai jumlah kebalikan.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Paralel 12 μF. Seri memenuhi 1/Ceq = 1/6 + 1/6 sehingga Ceq = 3 μF.

3. Resistor 6 Ω dan 3 Ω diparalel pada 6 V. Tentukan arus total.

   Petunjuk

   Hitung arus tiap cabang.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Cabang 6 Ω membawa 1 A dan cabang 3 Ω membawa 2 A. Arus total 3 A sehingga Req = 6/3 = 2 Ω.

4. Sumber ideal 10 V mengaliri resistor seri 2 Ω dan 3 Ω. Hitung daya total.

   Petunjuk

   Temukan arus dari hambatan total.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Rtotal = 5 Ω; I = 2 A. Daya total 10 × 2 = 20 W; masing-masing resistor 8 W dan 12 W.

5. Muatan 2 μC bergerak 1.000 m/s tegak lurus B = 0,1 T. Hitung besar gayanya.

   Petunjuk

   Ubah mikro menjadi 10⁻⁶.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   F = 2 × 10⁻⁶ × 1.000 × 0,1 = 0,0002 N atau 2 × 10⁻⁴ N.

6. Perubahan fluks yang sama dilakukan dalam waktu setengah. Bagaimana ggl rata-rata berubah?

   Petunjuk

   Ggl sebanding laju perubahan fluks.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Ggl menjadi dua kali. Ini tidak berarti energi muncul gratis; penggerak menghadapi reaksi sesuai hukum Lenz.

7. Cahaya panjang gelombang 600 nm memiliki frekuensi berapa di vakum?

   Petunjuk

   Ubah nm menjadi 10⁻⁹ m.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   f = 3 × 10⁸ /(600 × 10⁻⁹) = 5 × 10¹⁴ Hz. Ini frekuensi, bukan energi total berkas.

8. Jarak dari sumber isotropik ideal menjadi tiga kali. Berapa faktor intensitas?

   Petunjuk

   Gunakan penyebaran pada luas permukaan bola.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Intensitas menjadi 1/9 karena luas sebanding r². Ini bukan hukum universal untuk setiap antena atau ruang tertutup.

9. Foton berenergi 5 eV mengenai logam dengan fungsi kerja 2 eV. Berapa Kmax?

   Petunjuk

   Kurangkan energi yang diperlukan untuk keluar.

   Pembahasan · buka setelah mencoba

   Kmax = 5 − 2 = 3 eV. Jika energi foton 1 eV, tidak ada emisi pada model ini.

10. Aktivitas awal 640 Bq. Berapa setelah dua waktu paruh tanpa tambahan sumber?

    Petunjuk

    Aktivitas sebanding jumlah inti induk untuk isotop yang sama.

    Pembahasan · buka setelah mencoba

    640 → 320 → 160 Bq. Ini aktivitas, bukan dosis seseorang; dosis memerlukan informasi paparan tambahan.

11. Pada model LED 2 V yang sama, sumber 8 V dan resistor 600 Ω digunakan. Berapa arusnya?

    Petunjuk

    Kurangi tegangan LED sebelum hukum Ohm.

    Pembahasan · buka setelah mencoba

    I = (8 − 2)/600 = 0,01 A = 10 mA. Menggunakan 8/600 mengabaikan LED.

12. Alarm menyala bila pintu terbuka A atau jendela terbuka B. Tentukan keluaran untuk 00, 01, 10, 11.

    Petunjuk

    Gunakan OR, bukan AND.

    Pembahasan · buka setelah mencoba

    Keluaran berturut-turut 0, 1, 1, 1. Alarm tidak menunggu kedua bukaan terjadi bersama.

Glosarium

Muatan

coulomb (C)

Medan listrik

N/C

Gaya pada muatan

F = qE sebagai vektor

Potensial

volt, J/C

Kapasitansi

farad, C/V

Energi kapasitor

½CV²

Arus

ampere, C/s

Hambatan

ohm (Ω)

Kawat seragam

R = ρL/A

Simpul

ΣI masuk = ΣI keluar

Loop

ΣΔV = 0

Daya resistor

P = VI

Medan magnet

tesla (T)

Gaya muatan

|q|vB sin θ

Gaya kawat

BIL sin θ

Fluks

weber (Wb)

Ggl induksi

volt (V)

Lenz

menentang perubahan fluks

Laju vakum

c ≈ 3 × 10⁸ m/s

Energi foton

E = hf

Urutan frekuensi

radio < tampak < sinar-X

Modulasi

menanamkan informasi pada pembawa

Noise

gangguan yang menyulitkan pembacaan sinyal

Latensi rambat

d/v, belum termasuk pemrosesan

Waktu wajar

Δτ diukur bersama jam

Faktor Lorentz

γ ≥ 1

Ambang fotolistrik

hf ≥ φ

Waktu paruh

waktu jumlah induk rata-rata menjadi setengah

Aktivitas

Bq = peluruhan per sekon

Dosis terserap

gray, J/kg

Dioda

penghantaran bergantung polaritas

Transistor

kendali arus untuk sakelar atau penguat

Resistor LED

membatasi arus, bukan sekadar menurunkan nama tegangan

AND

1 hanya jika semua masukan 1

OR

1 jika sedikitnya satu masukan 1

NOT

0 menjadi 1 dan sebaliknya

Sumber dan jejak edisi

• OpenStax · Physics — Buku rujukan lanjut untuk mekanika, kalor, gelombang, listrik, dan fisika modern. Urutan serta contoh seri TEMAS disusun tersendiri.

Edisi 2: seluruh 12 pelajaran ditulis ulang dengan konsep, batas model, ringkasan, contoh bertahap, latihan penerapan, koreksi miskonsepsi, dan kuis khusus topik.

Kasus, proyek bab, glosarium, dan tinjauan semester mengikuti isi baru. Tinjauan akhir tahun mencakup kedua semester; soal tinjauan merupakan latihan pengambilan kembali, bukan bank ujian baru.

Nomor dan urutan pelajaran dipertahankan. Edisi lama tetap berada dalam riwayat versi. Belum ada pengesahan atau telaah ahli manusia.