Latihan Fisika Kelas XII Rangkaian Arus Searah
# 7
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

1 ampere

B

2 ampere

C

3 ampere

D

4 ampere

E

5 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.