Latihan Fisika Kelas XII Rangkaian Arus Searah
Admin Cube
Soal
10
Kesulitan
Reguler
Waktu
Mata Pelajaran
Fisika
Selesai
Benar
0
Salah
0
Dilewati
10

Komposisi Skor

Peringkat

 
1. 0
  • Pilgan

    Perhatikan gambar dua rangkaian di bawah ini.

    Diketahui bahwa arus listrik pada rangkaian 1 adalah A sedangkan arus listrik pada rangkaian 2 adalah B, dan tegangan jepit baterai rangkaian 1 adalah C, sedangkan tegangan jepit baterai rangkaian 2 adalah D. Jika baterai rangkaian 1 dan 2 adalah sama, maka pernyataan yang benar adalah ....

    A

    A > B dan C > D

    B

    A < B dan C = D

    C

    A < B dan C < D

    D

    A < B dan C > D

    E

    A > B dan C < D

    Pembahasan:

    Pada rangkaian 2 ketika lampu R2R_2 diparalel lagi dengan lampu R3R_3, hambatan total rangkaian akan berkurang atau menjadi lebih kecil dari rangkaian 1. Sehingga arus yang mengalir dalam rangkaian 2 akan lebih besar dari rangkaian 1. Selanjutnya, jika arus yang mengalir dalam rangkaian membesar, maka akan menyebabkan penurunan tegangan yang lebih besar pada hambatan dalam baterai. Sehingga karena arus listrik yang mengalir pada rangkaian 2 lebih besar dari rangkaian 1, maka tegangan jepit pada rangkaian 2 akan lebih kecil dari tegangan jepit pada rangkaian 1.

    Jadi, pernyataan yang benar adalah A < B dan C > D.

  • Pilgan

    Lima buah lampu yaitu A, B, C, D, E dihubungkan dengan baterai dan disusun seperti pada gambar berikut.

    Jika arus listrik mengalir pada rangkaian dengan titik 1 dan 2 dihubungkan secara singkat, maka pernyataan yang benar adalah ....

    A

    kuat arus listrik yang mengalir pada lampu A dan B sama

    B

    tegangan pada lampu C dan D sama, namun berbeda dengan lampu B dan E

    C

    tegangan pada lampu B sama dengan lampu E, namun berbeda dengan lampu C dan D

    D

    kuat arus listrik yang mengalir pada lampu C, D dan E sama

    E

    arus listrik hanya mengalir pada lampu B, C, D, dan E

    Pembahasan:

    Berdasarkan soal diketahui rangkaian seperti berikut.


    Berdasarkan gambar rangkaian dapat dilihat bahwa lampu C dan D disusun seri dan diparalel dengan lampu E. Kemudian paralel dari lampu seri C, D dengan lampu E, diseri dengan lampu A dan B. Secara teori, lampu merupakan hambatan, sehingga kuat arus yang mengalir pada hambatan yang disusun seri adalah sama sedangkan tegangannya berbeda. Sedangkan pada hambatan yang disusun paralel, kuat arusnya berbeda tapi tegangannya sama. Selanjutnya, pada rangkaian ini, titik 1 dan titik 2 pada lampu A dihubungkan secara singkat. Ketika suatu rangkaian dihubungkan secara singkat, maka tidak ada arus yang mengalir pada rangkaian yang dihubungkan singkat tersebut, sehingga pada kasus ini diperoleh bahwa:

    1. Tidak ada arus yang mengalir pada lampu A sehingga lampu A mati.
    2. Kuat arus yang mengalir pada lampu A sama dengan hambatan total dari paralel lampu seri C-D dengan E.
    3. Kuat arus yang mengalir pada lampu C dan D adalah sama, namun berbeda dengan lampu E.
    4. Tegangan pada lampu C dan D adalah beda.
    5. Tegangan dari hambatan pengganti lampu C-D sama dengan lampu E.
    6. Tegangan lampu B, C, D, dan E tidak ada yang sama.

    Jadi, pernyataan yang benar adalah arus listrik hanya mengalir pada lampu B, C, D, dan E.

  • Pilgan

    Perhatikan gambar rangkaian listrik di bawah ini!

    Berdasarkan rangkaian tersebut, besar arus listrik yang mengalir melewati hambatan 4 Ω4\ \Omega adalah ... A.

    A

    2,5

    B

    2,0

    C

    3,0

    D

    3,5

    E

    1,5

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Gambar rangkaian listrik:

    Hambatan 1 R1=4 ΩR_1=4\ \Omega

    Hambatan 2 R2=0R_2=0

    Hambatan 3 R3=2 ΩR_3=2\ \Omega

    Tegangan sumber 1 ε1\varepsilon_1 = 12 V

    Tegangan sumber 2 ε2\varepsilon_2 = 6 V

    Ditanya:

    Kuat arus listrik di hambatan 1 I1=I_1=?

    Dijawab:

    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.

    Sesuai dengan hukum I KIrchhoff, berlaku:

    I3=I1+I2I_3=I_1+I_2

    Karena loop II lebih sederhana, maka dapat dihitung terlebih dahulu dengan menggunakan persamaan hukum II Kirchhoff.

    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(2)=0-6+I_2\left(0\right)+I_3\left(2\right)=0

    6+2I3=0-6+2I_3=0

    2I3=62I_3=6

    I3=62I_3=\frac{6}{2}

    I3=3I_3=3 A

    Selanjutnya menghitung arus pada loop I.

    Loop I

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

    ε1+I1R1+I3R3=0\varepsilon_1+I_1R_1+I_3R_3=0

    12+I1(4)+(3)(2)=0-12+I_1\left(4\right)+\left(3\right)\left(2\right)=0

    12+4I1+6=0-12+4I_1+6=0

    6+4I1=0-6+4I_1=0

    4I1=64I_1=6

    I1=64I_1=\frac{6}{4}

    I1=1,5I_1=1,5 A

    Jadi, besar arus listrik yang mengalir melewati hambatan 4 Ω4\ \Omega adalah 1,5 A.

  • Pilgan

    Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut.

    Kuat arus yang mengalir melalui hambatan 6 Ω6\ \Omega adalah ....

    A

    1,00 A

    B

    0,85 A

    C

    0,50 A

    D

    0,75 A

    E

    0,60 A

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Gambar rangkaian listrik:

    Tegangan sumber VsumberV_{\text{sumber}} = 12 V

    Hambatan 1 R1=6 ΩR_1=6\ \Omega

    Hambatan 2 = Hambatan 3 R2=R3=3 ΩR_2=R_3=3\ \Omega

    Hambatan 4 R4=5 ΩR_4=5\ \Omega

    Hambatan 5 R5=2 ΩR_5=2\ \Omega

    Ditanya:

    Kuat arus di hambatan 1 I1=I_1=?

    Dijawab:

    Menentukan hambatan pengganti susunan seri dari R2R_2 dan R3R_3.

    Rs1=R2+R3R_{\text{s}1}=R_2+R_3

    Rs1=3+3R_{\text{s}1}=3+3

    Rs1=6 ΩR_{\text{s}1}=6\ \Omega

    Menentukan hambatan pengganti susunan paralel R1R_1 dan Rs1R_{\text{s}1}.

    1Rp=1R1+1Rs1\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_{\text{s}1}}

    1Rp=16+16\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{1}{6}+\frac{1}{6}

    1Rp=26\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{2}{6}

    Rp=62R_{\text{p}}=\frac{6}{2}

    Rp=3 ΩR_{\text{p}}=3\ \Omega

    Menghitung hambatan total pada rangkaian.

    Rtotal=Rs2=Rp+R4+R5R_{\text{total}}=R_{\text{s}2}=R_{\text{p}}+R_4+R_5

    Rtotal=3+5+2R_{\text{total}}=3+5+2

    Rtotal=10 ΩR_{\text{total}}=10\ \Omega

    Menghitung kuat arus listrik total yang mengalir pada rangkaian.

    Itotal=VsumberRtotalI_{\text{total}}=\frac{V_{\text{sumber}}}{R_{\text{total}}}

    Itotal=1210I_{\text{total}}=\frac{12}{10}

    Itotal=1,2I_{\text{total}}=1,2 A

    Menghitung tegangan yang masuk percabangan.

    Vcabang=VsumberV4V5V_{\text{cabang}}=V_{\text{sumber}}-V_4-V_5

    Vcabang=12ItotalR4ItotalR5V_{\text{cabang}}=12-I_{\text{total}}R_4-I_{\text{total}}R_5

    Vcabang=12(1,2)(5)(1,2)(2)V_{\text{cabang}}=12-\left(1,2\right)\left(5\right)-\left(1,2\right)\left(2\right)

    Vcabang=1262,4V_{\text{cabang}}=12-6-2,4

    Vcabang=3,6V_{\text{cabang}}=3,6 V

    Menghitung kuat arus di hambatan 6 Ω6\ \Omega.

    I1=VcabangR1I_1=\frac{V_{\text{cabang}}}{R_1}

    I1=3,66I_1=\frac{3,6}{6}

    I1=0,6I_1=0,6 A

    Jadi, kuat arus yang mengalir melalui hambatan 6 Ω6\ \Omega adalah 0,6 A.

  • Pilgan

    Empat buah resistor identik disusun dan dihubungkan dengan baterai seperti pada gambar di bawah ini.

    Diketahui bahwa beda potensial baterai adalah VV, nilai resistor R1=RR_1=R, R2=2RR_2=2R, R3=3RR_3=3R, dan R4=4RR_4=4R. Pernyataan yang benar tentang arus yang mengalir pada masing-masing resistor adalah ....

    A

    I1>I2 dan I2=I3=I4I_1>I_2\ \text{dan}\ I_2=I_3=I_4

    B

    I1>I2>I3>I4I_1>I_2>I_3>I_4

    C

    I1>I2  dan I2=I3 dan I3>I4I_1>I_2\ \text{ dan}\ I_2=I_3\ \text{dan}\ I_3>I_4

    D

    I4=I3 dan I3>I2>I1I_4=I_3\ \text{dan}\ I_3>I_2>I_1

    E

    I1>I2>I3  dan I3=I4I_1>I_2>I_3\ \text{ dan}\ I_3=I_4

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Gambar rangkaian listrik:

    Beda potensial baterai V=VV=V

    Hambatan 1 R1=RR_1=R

    Hambatan 2 R2=3RR_2=3R

    Hambatan 3 R3=2RR_3=2R

    Hambatan 4 R4=4RR_4=4R

    Ditanya:

    Pernyataan yang benar?

    Dijawab:

    Menentukan hambatan total rangkaian.

    Berdasarkan gambar rangkaian listrik, terlihat bahwa hambatan 3 dan hambatan 4 disusun secara seri maka hambatan penggantinya dapt dihitung dengan persamaan berikut.

    Rs1=R3+R4R_{\text{s}1}=R_3+R_4

    Rs1=2R+4RR_{\text{s}1}=2R+4R

    Rs1=6RR_{\text{s}1}=6R

    Selanjutnya, menghitung hambatan pengganti paralel antara hambatan 2 dan hambatan pengganti seri 1 dnegan persamaan berikut.

    1Rp=1R2+1Rs1\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_{\text{s}1}}

    1Rp=13R+16R\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{1}{3R}+\frac{1}{6R}

    1Rp=26R+16R\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{2}{6R}+\frac{1}{6R}

    1Rp=36R\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{3}{6R}

    Rp=6R3R_{\text{p}}=\frac{6R}{3}

    Rp=2RR_{\text{p}}=2R

    Kemudian karena hambatan paralel seri dengan hambatan 1, maka selanjutnya dihitung hambatan pengganti serinya sebagai hambatan total dengan persamaan berikut.

    Rs2=Rtotal=R1+RpR_{\text{s}2}=R_{\text{total}}=R_1+R_{\text{p}}

    Rtotal=R+2RR_{\text{total}}=R+2R

    Rtotal=3RR_{\text{total}}=3R

    Menentukan arus listrik yang mengalir pada setiap hambatan.

    Sesuai dengan hukum Ohm, kuat arus listrik dapat dihitung dengan persamaan berikut.

    I=VRI=\frac{V}{R}

    Maka, arus listrik total dalam rangkaian adalah sebagai berikut.

    Itotal=VRtotalI_{\text{total}}=\frac{V}{R_{\text{total}}}

    Itotal=V3RI_{\text{total}}=\frac{V}{3R}

    Itotal=13 VRI_{\text{total}}=\frac{1}{3}\ \frac{V}{R}

    Karena I=VRI=\frac{V}{R} , maka persamaannya dapat menjadi:

    Itotal=13II_{\text{total}}=\frac{1}{3}I

    Arus listrik pada hambatan 1.

    Karena hambatan 1 disusun seri, maka arus yang mengalir pada hambatan 1 adalah sama dengan arus listrik total yang mengalir pada rangkaian. Sehingga,

    I1=13II_1=\frac{1}{3}I

    Karena hambatan 2 dan hambatan seri 1 diparalel, maka sesuai konsep hambatan paralel, beda potensial pada hambatan 2 dan hambatan seri 1 adalah sama dengan beda potensial dari hambatan paralel. Sehingga arus listrik percabangannya dapat dihitung sebagai berikut.

    Arus listrik pada hambatan 2.

    I2=VpR2I_2=\frac{V_{\text{p}}}{R_2}

    I2=23V3RI_2=\frac{\frac{2}{3}V}{3R}

    I2=29 VRI_2=\frac{2}{9}\ \frac{V}{R}

    I2=29II_2=\frac{2}{9}I

    Sedangkan pada hambatan seri 1 yaitu:

    Is1=VpRs1I_{\text{s}1}=\frac{V_{\text{p}}}{R_{\text{s}1}}

    Is1=23V6RI_{\text{s}1}=\frac{\frac{2}{3}V}{6R}

    Is1=(23)(16)VRI_{\text{s}1}=\left(\frac{2}{3}\right)\left(\frac{1}{6}\right)\frac{V}{R}

    Is1=218VRI_{\text{s}1}=\frac{2}{18}\frac{V}{R}

    Is1=19VRI_{\text{s}1}=\frac{1}{9}\frac{V}{R}

    Is1=19II_{\text{s}1}=\frac{1}{9}I

    Karena hambatan 3 dan 4 disusun seri, maka arus listrik di hambatan 3 dan 4 adalah sama dengan Is1I_{\text{s}1}. Sehingga,

    Arus listrik pada hambatan 3

    I3=19II_3=\frac{1}{9}I

    Arus listrik pada hambatan 4.

    I4=19II_4=\frac{1}{9}I

    Sehingga diperoleh hasil sebagai berikut.

    I1=13II_1=\frac{1}{3}I, I2=29II_2=\frac{2}{9}I, I3=19II_3=\frac{1}{9}I, I4=19II_4=\frac{1}{9}I

    Jadi, pernyataan yang benar adalah I1>I2>I3 dan I3=I4I_1>I_2>I_3\ \text{dan}\ I_3=I_4..

  • Pilgan

    Sebuah rangkaian linear memiliki kurva hubungan tegangan terhadap arus sebagai berikut.

    Besarnya arus listrik ketika tegangannya 5 V adalah ....

    A

    500 mA

    B

    750 mA

    C

    25 mA

    D

    2,5 mA

    E

    250 mA

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Grafik (V-I) hubungan antara tegangan dan arus.

    Tegangan 1 V1V_1 = 10 V

    Kuat arus 1 I1I_1 = 5 mA

    Tegangan 2 V2V_2 = 5 V

    Ditanya:

    Kuat arus 2 I2=I_2=?

    Dijawab:

    Grafik (V-I) pada soal merupakan grafik dari hasil percobaan hukum Ohm. Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir melalui suatu penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang dipasang pada rangkaian tersebut. Persamaan hukum Ohm adalah sebagai berikut.

    V=IRV=IR

    Besarnya hambatan suatu komponen adalah tetap, sehingga grafik hubungan antara beda potensial dan kuat arus adalah grafik linier.

    Karena resistor pada percobaan 1 dan 2 adalah tetap, maka persamaan hukum Ohm dapat menjadi seperti berikut.

    V=I R  R =VIV=I\ R\ \rightarrow\ R\ =\frac{V}{I}

    Maka,

    R1=R2R_1=R_2

    V1I1=V2I2\frac{V_1}{I_1}=\frac{V_2}{I_2}

    I2=V2V1 I1I_2=\frac{V_2}{V_1}\ I_1

    I2=510 (5)I_2=\frac{5}{10}\ \left(5\right)

    I2=2,5I_2=2,5 mA

    Jadi, besarnya arus listrik adalah 2,5 mA.

  • Pilgan

    Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut.

    Berdasarkan gambar rangkaian listrik di atas, kuat arus listrik yang mengalir dari titik P ke titik Q adalah sebesar ....

    A

    2 ampere

    B

    5 ampere

    C

    3 ampere

    D

    4 ampere

    E

    1 ampere

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Gambar rangkaian listrik:

    Berdasarkan gambar:

    Tegangan sumber 1 ε1\varepsilon_1 = 12 V

    Hambatan dalam 1 r1=2 Ωr_1=2\ \Omega

    Hambatan 1 R1=4 ΩR_1=4\ \Omega

    Tegangan sumber 2 ε2\varepsilon_2 = 6 V

    Hambatan dalam 2 r2=1 Ωr_2=1\ \Omega

    Hambatan 2 R2=2 ΩR_2=2\ \Omega

    Hambatan 3 R3=6 ΩR_3=6\ \Omega

    Ditanya:

    Kuat arus listrik yang mengalir dari titik P ke titik Q I3=I_3=?

    Dijawab:

    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.

    Mencari persamaan di loop I dan loop II menggunakan persamaan hukum II Kirchhoff.

    Loop I

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

    ε1+I1(R1+r1)+I3(R3)=0\varepsilon_1+I_1\left(R_1+r_1\right)+I_3\left(R_3\right)=0

    12+I1(4+2)+I3(6)=0-12+I_1\left(4+2\right)+I_3\left(6\right)=0

    12+6I1+6I3=0-12+6I_1+6I_3=0

    6I1+6I3=126I_1+6I_3=12

    I1+I3=2I_1+I_3=2 ....................(1)

    Loop II

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

    ε2+I2(R2+r2)+I3(R3)=0\varepsilon_2+I_2\left(R_2+r_2\right)+I_3\left(R_3\right)=0

    6+I2(2+1)+I3(6)=0-6+I_2\left(2+1\right)+I_3\left(6\right)=0

    6+3I2+6I3=0-6+3I_2+6I_3=0

    Sesuai dengan hukum I Kirchhoff berlaku:

    I3=I1+I2I_3=I_1+I_2

    Maka,

    I2=I3I1I_2=I_3-I_1

    Sehingga,

    6+3(I3I1)+6I3=0-6+3\left(I_3-I_1\right)+6I_3=0

    6+3I33I1+6I3=0-6+3I_3-3I_1+6I_3=0

    63I1+9I3=0-6-3I_1+9I_3=0

    3I1+9I3=6-3I_1+9I_3=6

    I1+3I3=2-I_1+3I_3=2 ....................(2)

    Selanjutnya mengeliminasi persamaan (1) dan (2).

       I1+I3  =2\ \ \ I_1+I_3\ \ =2

    I1+3I3=2-I_1+3I_3=2

               4I3=4\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 4I_3=4

                 I3=1\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ I_3=1 A

    Jadi, kuat arus listrik yang mengalir dari titik P ke titik Q adalah sebesar 1 ampere.

  • Pilgan

    Perhatikan rangkaian listrik di bawah ini!

    Beda potensial di resistor 2 Ω2\ \Omega adalah ....

    A

    1,0 V

    B

    5,0 V

    C

    3,0 V

    D

    2,5 V

    E

    1,25 V

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Gambar rangkaian listrik:


    Berdasarkan gambar, dimisalkan bahwa:

    Hambatan 1 R1=5 ΩR_1=5\ \Omega

    Hambatan 2 R2=4 ΩR_2=4\ \Omega

    Hambatan 3 R3=1 ΩR_3=1\ \Omega

    Hambatan 4 R4=2 ΩR_4=2\ \Omega

    Hambatan 5 R5=3 ΩR_5=3\ \Omega

    Hambatan 6 R6=7 ΩR_6=7\ \Omega

    Tegangan sumber VV = 18 V

    Ditanya:

    Beda potensial di 2 Ω2\ \Omega V4=V_4=?

    Dijawab:

    Menentukan hambatan pengganti rangkaian seri R3R_3, R4R_4, dan R5R_5 dengan persamaan berikut.

    Rs1=R3+R4+R5R_{\text{s}1}=R_3+R_4+R_5

    Rs1=1+2+3R_{\text{s}1}=1+2+3

    Rs1=6 ΩR_{\text{s}1}=6\ \Omega

    Sehingga rangkaiannya menjadi:

    Menentukan hambatan pengganti rangakaian paralel R2R_2 dan Rs1R_{\text{s}1} dengan persamaan berikut.

    1Rp=1R2+1Rs1\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_{\text{s}1}}

    1Rp=14+16\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{1}{4}+\frac{1}{6}

    1Rp=312+212\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{3}{12}+\frac{2}{12}

    1Rp=512\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{5}{12}

    Rp=125R_{\text{p}}=\frac{12}{5}

    Rp=2,4 ΩR_{\text{p}}=2,4\ \Omega

    Sehingga rangkaiannya berubah lagi menjadi:

    Menentukan hambatan total (hambatan pengganti) dari rangkaian seri R1R_1, RpR_{\text{p}}, dan R6R_6 dengan persamaan berikut.

    Rs2=Rtotal=R1+Rp+R6R_{\text{s}2}=R_{\text{total}}=R_1+R_{\text{p}}+R_6

    Rtotal=5+2,4+7R_{\text{total}}=5+2,4+7

    Rtotal=14,4 ΩR_{\text{total}}=14,4\ \Omega

    Setelah diketahui hambatan totalnya, maka dapat dihitung arus total yang mnegalir pada rangkaian dengan menggunakan hukum Ohm. Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir melalui suatu penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang dipasang pada rangkaian tersebut. Persamaan hukum Ohm adalah sebagai berikut.

    I=VRI=\frac{V}{R}

    Sehingga, arus totalnya adalah:

    Itotal=VRtotalI_{\text{total}}=\frac{V}{R_{\text{total}}}

    Itotal=1814,4I_{\text{total}}=\frac{18}{14,4}

    Itotal=1,25I_{\text{total}}=1,25 A

    Pada rangkaian hambatan seri, arus yang mengalir pada setiap hambatan adalah sama namun tegangannya berbeda. Sehingga arus yang mengalir pada hambatan RpR_{\text{p}} adalah sama dengan 1,25 A, sedangkan tegangannya adalah sebagai berikut.

    Vp=I RpV_{\text{p}}=I\ R_{\text{p}}

    Vp=(1,25)(2,4)V_{\text{p}}=\left(1,25\right)\left(2,4\right)

    Vp=3V_{\text{p}}=3 V

    Berdasarkan gambar rangkaian berikut:

    Sesuai dengan konsep hambatan yang dirangkai paralel, tegangan di R2R_2 dan Rs1R_{\text{s}1} adalah sama yaitu 3 V, sedangkan arus yang melalui hambatan berbeda. Sehingga arus yang melalui R2R_2 dan Rs1R_{\text{s}1} adalah sebagai berikut.

    Pada hambatan 2

    I2=VpR2I_2=\frac{V_{\text{p}}}{R_2}

    I2=34I_2=\frac{3}{4}

    I2=0,75I_2=0,75 A

    Pada hambatan seri 1

    Is1=VpRs1I_{\text{s}1}=\frac{V_{\text{p}}}{R_{\text{s}1}}

    Is1=36I_{\text{s}1}=\frac{3}{6}

    Is1=0,5I_{\text{s}1}=0,5 A

    Karena arus yang mengalir pada setiap hambatan yang disusun seri adalah sama, maka arus listrik yang mengalir pada hambatan 3, 4, dan 5 adalah sama yaitu 0,5 A. Sehingga, besar tegangan di hambatan 4 adalah sebagai berikut.

    V4=Is1R4V_4=I_{\text{s1}}R_4

    V4=(0,5)(2)V_4=\left(0,5\right)\left(2\right)

    V4=1V_4=1 V

    Jadi, beda potensial di resistor 2 Ω2\ \Omega adalah 1,0 V.

  • Pilgan

    Perhatikan gambar rangkaian listrik di bawah ini!

    Nilai R1=R2=R4=2 ΩR_1=R_2=R_4=2\ \Omega, R3=1 ΩR_3=1\ \Omega, R5=4 ΩR_5=4\ \Omega, dan R6=4,8 ΩR_6=4,8\ \Omega. Besar tegangan pada R6R_6 adalah ....

    A

    2,4 V

    B

    5,6 V

    C

    7,2 V

    D

    4,8 V

    E

    9,6 V

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Gambar rangkaian listrik:

    Hambatan 1 R1=2 ΩR_1=2\ \Omega

    Hambatan 2 R2=2 ΩR_2=2\ \Omega

    Hambatan 3 R3=1 ΩR_3=1\ \Omega

    Hambatan 4 R4=2 ΩR_4=2\ \Omega

    Hambatan 5 R5=4 ΩR_5=4\ \Omega

    Hambatan 6 R6=4,8 ΩR_6=4,8\ \Omega

    Tegangan sumber ε\varepsilon = 14 V

    Hambatan dalam rr = 0,5 Ω0,5\ \Omega

    Ditanya:

    Tegangan pada hambatan 6 V6=V_6=?

    Dijawab:

    Ketika hambatan disusun seperti pada rangkaian di atas, maka terdapat dua kemungkinan yaitu:

    1. Jika R1 R3=R2 R4R_1\ R_3=R_2\ R_4 \rightarrow maka R5R_5 dihilangkan atau tidak dihitung.
    2. Jika R1 R3R2 R4R_1\ R_3\ne R_2\ R_4 \rightarrow maka rangkaian jembatan wheatstone

    Berdasarkan hasil perhitungan:

    R1 R3=(2)(1)=2 ΩR_1\ R_3=\left(2\right)\left(1\right)=2\ \Omega

    R2 R4=(2)(2)=4 ΩR_2\ R_4=\left(2\right)\left(2\right)=4\ \Omega

    Karena, R1 R3R2 R4R_1\ R_3\ne R_2\ R_4, maka sesuai dengan aturan jembatan wheatstone, rangkaian dapat ditransformasikan ke dalam bentuk Y sebagai berikut.

    \rightarrow

    Dan dihitung dengan persamaan berikut.

    Ra=R1R2R1+R2+R5R_{\text{a}}=\frac{R_1R_2}{R_1+R_2+R_5}

    Ra=(2)(2)2+2+4R_{\text{a}}=\frac{\left(2\right)\left(2\right)}{2+2+4}

    Ra=48R_{\text{a}}=\frac{4}{8}

    Ra=0,5 ΩR_{\text{a}}=0,5\ \Omega


    Rb=R1R5R1+R2+R5R_{\text{b}}=\frac{R_1R_5}{R_1+R_2+R_5}

    Rb=(2)(4)2+2+4R_{\text{b}}=\frac{\left(2\right)\left(4\right)}{2+2+4}

    Rb=88R_{\text{b}}=\frac{8}{8}

    Rb=1 ΩR_{\text{b}}=1\ \Omega


    Rc=R2R5R1+R2+R5R_{\text{c}}=\frac{R_2R_5}{R_1+R_2+R_5}

    Rc=(2)(4)2+2+4R_{\text{c}}=\frac{\left(2\right)\left(4\right)}{2+2+4}

    Rc=88R_{\text{c}}=\frac{8}{8}

    Rc=1 ΩR_{\text{c}}=1\ \Omega


    Menghitung hambatan pengganti rangkaian seri.

    Rs1=Rb+R4=1+2=3 ΩR_{\text{s}1}=R_{\text{b}}+R_4=1+2=3\ \Omega

    Rs2=Rc+R3=1+1=2 ΩR_{\text{s}2}=R_{\text{c}}+R_3=1+1=2\ \Omega

    Menghitung hambatan pengganti rangkaian paralel Rs1R_{\text{s}1} dan Rs2R_{\text{s}2}.

    1Rp=1Rs1+1Rs2\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{1}{R_{\text{s}1}}+\frac{1}{R_{\text{s}2}}

    1Rp=13+12\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{1}{3}+\frac{1}{2}

    1Rp=26+36\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{2}{6}+\frac{3}{6}

    1Rp=56\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{5}{6}

    Rp=65R_{\text{p}}=\frac{6}{5}

    Rp=1,2 ΩR_{\text{p}}=1,2\ \Omega

    Menghitung hambatan total.

    Rtotal=Ra+Rp+R6+rR_{\text{total}}=R_{\text{a}}+R_{\text{p}}+R_6+r

    Rtotal=0,5+1,2+4,8+0,5R_{\text{total}}=0,5+1,2+4,8+0,5

    Rtotal=7 ΩR_{\text{total}}=7\ \Omega

    Menghitung kuat arus yang mengalir pada rangkaian.

    I=εRtotalI=\frac{\varepsilon}{R_{\text{total}}}

    I=147I=\frac{14}{7}

    I=2I=2 A

    Menghitung tegangan di hambatan 6.

    Setelah diketahui nilai hambatan pengganti paralel, bentuk rangkaian dapat disederhanakan menjadi:

    Pada rangkaian seri, kuat arus pada setiap hambatan adalah sama, namun tegangannya berbeda. Sehingga:

    V6=I R6V_6=I\ R_6

    V6=(2)(4,8)V_6=\left(2\right)\left(4,8\right)

    V6=9,6 V_6=9,6\ V

    Jadi, besar tegangan pada R6R_6 adalah 9,6 V.

  • Pilgan

    Tiga buah resistor masing-masing dengan hambatan 3 Ω3\ \Omega, 4 Ω4\ \Omega, dan 6 Ω6\ \Omega disusun seri paralel seperti pada gambar berikut.

    Rangkaian tersebut dihubungkan dengan baterai yang memiliki ggl sebesar 12 V dan hambatan dalam 2 Ω2\ \Omega. Kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah ....

    A

    1,8 A

    B

    1,5 A

    C

    1,2 A

    D

    2,0 A

    E

    0,8 A

    Pembahasan:

    Diketahui:

    Hambatan 1 R1=4 ΩR_1=4\ \Omega

    Hambatan 2 R2=3 ΩR_2=3\ \Omega

    Hambatan 3 R3=6 ΩR_3=6\ \Omega

    Tegangan ggl baterai ε\varepsilon = 12 V

    Hambatan dalam rr = 2 Ω2\ \Omega

    Gambar susunan rangkaian.

    Ditanya:

    Kuat arus listrik rangkaian I=I=?

    Dijawab:

    Untuk mennetukan arus yang mengalir pada rangkaian, maka terlebih dahulu menentukan hambatan pengganti pada rangkaian.

    Menentukan hambatan pengganti

    Karena hambatan 2 dan hambatan 3 disusun paralel, maka hambatan penggantinya dihitung dengan persamaan berikut.

    1Rp=1R2+1R3\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}

    1Rp=13+16\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{1}{3}+\frac{1}{6}

    1Rp=26+16\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{2}{6}+\frac{1}{6}

    1Rp=36\frac{1}{R_{\text{p}}}=\frac{3}{6}

    Rp=63R_{\text{p}}=\frac{6}{3}

    Rp=2 ΩR_{\text{p}}=2\ \Omega

    Karena hambatan 1 disusun seri dengan hambatan pengganti paralel, maka hambatan pengganti totalnya dihitung dengan persamaan berikut.

    Rtotal=R1+RpR_{\text{total}}=R_1+R_{\text{p}}

    Rtotal=4+2R_{\text{total}}=4+2

    Rtotal=6 ΩR_{\text{total}}=6\ \Omega

    Menghitung arus listrik yang mengalir

    Besar kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tertutup yang memiliki hambatan dalam, dapat dihitung dengan persamaan berikut.

    I=εRtotal+rI=\frac{\varepsilon}{R_{\text{total}}+r}

    Sehingga,

    I=εRtotal+rI=\frac{\varepsilon}{R_{\text{total}}+r}

    I=126+2I=\frac{12}{6+2}

    I=128I=\frac{12}{8}

    I=1,5I=1,5 A

    Jadi, kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 1,5 A.


Tidak Ada Komentar

Ayo Daftar Sekarang!

Dan dapatkan akses ke seluruh 157.055 soal dengan berbagai tingkat kesulitan!

Daftar

Masih ada yang belum ngerti juga? Tanya ke kak tutor aja! Caranya, daftar layanan premium dan pilih paketnya.