Bank Soal Fisika SMA Daya dan Energi Listrik

Diketahui:

Gambar rangkaian listrik:

Berdasarkan gambar rangkaian listrik:

Tegangan sumber 1 $V_1$ = 12 V

Hambatan 1 $R_1=6\ \Omega$

Tegangan sumber 2 $V_2$ = 6 V

Hambatan 2 $R_2=0$

Hambatan 3 $R_3=4\ \Omega$

Ditanya:

Daya pada hambatan 3 $P_3=$?

Dijawab:

Menghitung arus yang mengalir pada hambatan $4\ \Omega$

Rangkaian listrik pada soal dapat dihitung dengan menggunakan hukum II Kirchhoff pada 2 loop. Hukum II Kirchhoff menyatakan bahwa dalam rangkaian tertutup, jumlah ggl dan penurunan tegangannya sama dengan nol. Secara matematis dirumuskan dengan persamaan berikut.

$\Sigma\ \varepsilon+\Sigma\ IR=0$

Dengan cacatan bahwa ggl bertanda positif (+) jika saat mengikuti arah loop, kutub positif sumber dijumpai terlebih dahulu. Jika arah arus sama dengan arah loop, maka arusnya bernilai positif (+).

Gambar rangkaian listrik dapat diubah menjadi seperti berikut.

Karena loop II lebih sederhana, maka arus yang melalui hambatan 3 akan lebih mudah jika dihitung dengan menggunakan persamaan hukum II Kirchhoff pada loop II.

Loop II

$\Sigma\ \varepsilon+\Sigma\ IR=0$

$\varepsilon_2+I_2R_2+I_3R_3=0$

$6+I_2\left(0\right)+I_3\left(4\right)=0$

$6+4I_3=0$

$4I_3=-6$

$I_3=-\frac{6}{4}$

$I_3=-1,5$ A

Menghitung daya

Energi tiap satuan waktu merupakan daya yang dirumuskan dengan persamaan berikut.

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

Maka, besar daya pada hambatan 1 adalah sebagai berikut.

$P_3=I_3^2R_3$

$P_3=\left(-1,5\right)^2\left(4\right)$

$P_3=\left(2,25\right)\left(4\right)$

$P_3=9$ W

Jadi, besar daya pada hambatan $4\ \Omega$ adalah 9 W.