Bank Soal Fisika SMA Daya dan Energi Listrik

Diketahui:

Jumlah lampu $n$ = 4 lampu

Spesifikasi lampu

Daya lampu 1 = lampu 2 = lampu 3 = lampu 4 $P_1=P_2=P_3=P_4$ = 15 W

Tegangan lampu 1 = lampu 2 = lampu 3 = lampu 4 $V_1=V_2=V_3=V_4$ = 220 V

DIsusun paralel

Tegangan sumber $V_{\text{S}}$ = 110 V

Ditanya:

Daya yang dihasilkan keempat lampu setelah dirangkai $P_{\text{total}}=$?

Dijawab:

Yang tetap dari keempat lampu adalah hambatan lampu. Daya merupakan energi persatuan waktu dan dirumuskan dengan persamaan berikut.

$P=\frac{W}{t}=I^2R=\frac{V^2}{R}$

Karena 4 buah lampu dipasang paralel, maka hambatan total rangkaian listrik dapat dihitung dengan persamaan berikut.

$\frac{1}{R_{\text{P}}}=\frac{1}{R_{\text{L1}}}+\frac{1}{R_{\text{L2}}}+\frac{1}{R_{\text{L3}}}+\frac{1}{R_{\text{L4}}}$

$\frac{1}{R_{\text{P}}}=\frac{1}{R_{\text{L}}}+\frac{1}{R_{\text{L}}}+\frac{1}{R_{\text{L}}}+\frac{1}{R_{\text{L}}}$

$\frac{1}{R_{\text{P}}}=\frac{4}{R_{\text{L}}}$

$R_{\text{P}}=\frac{R_{\text{L}}}{4}$

$R_{\text{total}}=\frac{R_{\text{L}}}{4}$

Berdasarkan persamaan:

$P_{\text{L}}=\frac{V_{\text{L}}^2}{R_{\text{L}}}\rightarrow\ R_{\text{L}}=\frac{V_{\text{L}}^2}{P_{\text{L}}}$

Maka,

$R_{\text{L}}=\frac{\left(220\right)^2}{15}$

Sehingga,

$R_{\text{total}}=R_{\text{P}}=\frac{\frac{\left(220\right)^2}{15}}{4}$

$R_{\text{total}}=\frac{\left(220\right)^2}{\left(15\right)\left(4\right)}$

$R_{\text{total}}=\frac{\left(220\right)^2}{60}$

Menghitung daya total

$P_{\text{total}}=\frac{V_{\text{S}}^2}{R_{\text{total}}}$

$P_{\text{total}}=\frac{\left(110\right)^2}{\frac{\left(220\right)^2}{60}}$

$P_{\text{total}}=\frac{\left(110\right)^2}{\left(220\right)^2}\left(60\right)$

$P_{\text{total}}=\left(\frac{1}{2}\right)^2\left(60\right)$

$P_{\text{total}}=\left(\frac{1}{4}\right)\left(60\right)$

$P_{\text{total}}=15$ W

Jadi, daya yang dihasilkan oleh keempat lampu tersebut adalah 15 watt.