Latihan Fisika Kelas XII Daya dan Energi Listrik
# 7
Pilgan

Perhatikan gambar rangkaian berikut.

Besar daya pada hambatan 4 Ω4\ \Omega adalah ....

A

6 W

B

9 W

C

12 W

D

18 W

E

24 W

Pembahasan:

Diketahui:

Gambar rangkaian listrik:

Berdasarkan gambar rangkaian listrik:

Tegangan sumber 1 V1V_1 = 12 V

Hambatan 1 R1=6 ΩR_1=6\ \Omega

Tegangan sumber 2 V2V_2 = 6 V

Hambatan 2 R2=0R_2=0

Hambatan 3 R3=4 ΩR_3=4\ \Omega

Ditanya:

Daya pada hambatan 3 P3=P_3=?

Dijawab:

Menghitung arus yang mengalir pada hambatan 4 Ω4\ \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.

Σ ε+Σ IR=0\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

Σ ε+Σ IR=0\Sigma\ \varepsilon+\Sigma\ IR=0

ε2+I2R2+I3R3=0\varepsilon_2+I_2R_2+I_3R_3=0

6+I2(0)+I3(4)=06+I_2\left(0\right)+I_3\left(4\right)=0

6+4I3=06+4I_3=0

4I3=64I_3=-6

I3=64I_3=-\frac{6}{4}

I3=1,5I_3=-1,5 A

Menghitung daya

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

P=Wt=I2R=V2RP=\frac{W}{t}=I^2R=\frac{V^2}{R}

Maka, besar daya pada hambatan 1 adalah sebagai berikut.

P3=I32R3P_3=I_3^2R_3

P3=(1,5)2(4)P_3=\left(-1,5\right)^2\left(4\right)

P3=(2,25)(4)P_3=\left(2,25\right)\left(4\right)

P3=9P_3=9 W

Jadi, besar daya pada hambatan 4 Ω4\ \Omega adalah 9 W.