Latihan Fisika Kelas XII Rangkaian Arus Searah
# 4
Pilgan

Di Indonesia, petani buah naga biasa menggunakan lampu pada setiap tanaman buah naga untuk mempercepat masa panen. Suatu ketika pak Ogah ingin membuka lahan baru untuk kebun buah naganya, sehingga pak Ogah menambah daya listrik ke PLN sebesar 500 W dengan tegangan 110 V. Jika pak Ogah menggunakan lampu dengan spesifikasi 20 W 220V dan semua lampu akan dipasang paralel, maka jumlah lampu maksimal yang dapat dipasang pak Ogah adalah ....

A

25 lampu

B

40 lampu

C

50 lampu

D

100 lampu

E

125 lampu

Pembahasan:

Diketahui:

Daya sumber PSP_{\text{S}} = 500 W

Tegangan sumber VSV_{\text{S}} = 110 V

Daya lampu PLP_{\text{L}} = 20 W

Tegangan lampu VLV_{\text{L}} = 220 V

Ditanya:

Jumlah lampu yang dapat dipasang n=n=?

Dijawab:

Daya merupakan energi persatuan waktu dan dirumuskan dengan persamaan berikut.

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

Jika nn buah lampu dipasang paralel, maka hambatan total rangkaian listrik adalah sebagai berikut.

1Rtotal=1Rp=nRL\frac{1}{R_{\text{total}}}=\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{n}{R_{\text{L}}}

Rtotal=Rp=RLnR_{\text{total}}=R_{\text{p}}=\frac{R_{\text{L}}}{n}

Sehingga,

Rtotal=RLnR_{\text{total}}=\frac{R_{\text{L}}}{n}

Berdasarkan persamaan:

PL=VL2RL RL=VL2PLP_{\text{L}}=\frac{V_{\text{L}}^2}{R_{\text{L}}}\rightarrow\ R_{\text{L}}=\frac{V_{\text{L}}^2}{P_{\text{L}}}

Maka,

RL=(220)220R_{\text{L}}=\frac{\left(220\right)^2}{20}

Sehingga,

Rtotal=(220)220nR_{\text{total}}=\frac{\frac{\left(220\right)^2}{20}}{n}

Rtotal=(220)220nR_{\text{total}}=\frac{\left(220\right)^2}{20n}

Ketika nn buah lampu dirangkai dan dipasang pada sumber tegangan, maka:

PS=VS2RtotalP_{\text{S}}=\frac{V_{\text{S}}^2}{R_{\text{total}}}

500=(110)2(220)220n500=\frac{\left(110\right)^2}{\frac{\left(220\right)^2}{20n}}

500=(110)2(220)2(20n)500=\frac{\left(110\right)^2}{\left(220\right)^2}\left(20n\right)

500=(12)2(20n)500=\left(\frac{1}{2}\right)^2\left(20n\right)

500=(14)(20n)500=\left(\frac{1}{4}\right)\left(20n\right)

500=5n500=5n

n=5005n=\frac{500}{5}

n=100n=100 lampu

Jadi, jumlah lampu maksimal yang dapat dipasang pak Ogah adalah 100 lampu.