No. 1
Arus listrik yang mengalir pada hambatan R2 adalah …. A. 0,7 A
B. 1,3 A
C. 2,0 A
D. 3,0 A
E. 3,3 A
Pembahasan
Untuk menentukan arus listrik yang mengalir pada R2, kita tentukan terlebih dahulu arus totalnya (arus sebelum percabangan). Sedangkan untuk menentukan arus total, harus dicari dulu hambatan totalnya. R p) adalah Hambatan R2 dan R3 tersusun paralel sehingga hambatan paralelnya ( R
R p =
6/3 =2
Sedangkan hambatan R1 dan R p tersusun seri sehingga hambatan totalnya ( Rt) adalah Rt = R1 + R p
=1+2 =3 Arus totalnya rangkaian di atas dapat dicari dengan menggunakan hukum Ohm.
=2 Misalkan arus yang mengalir pada R2 kita sebut I 2 maka arus yang mengalir pada hambatan tersebut dapat ditentukan dengan rumus = 1,33 ≡ 1,3 Jadii arus Jad arus li list stri rik k an men al alir ir ad adaa ha hamba mbata tan n R2 ada dallah 1 3 A B .
No. 2 Perhatikan gambar rangkaian tertutup di bawah ini!
Apabila R1 = 2 Ω, R2 = 4 Ω, dan R3 = 6 Ω, maka kuat arus yang mengalir pada rangkaian adalah .... A. 1,2 ampere
B. 1,0 ampere
C. 0,6 ampere
D. 0,5 ampere
E. 0,2 ampere
Pembahasan
Rangkaian listrik di atas tersusun dari 2 sumber tegangan sehingga harus diselesaikan dengan hukum II Kirchhoff. Hukum II Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah tegangan pada sebuah loop adalah nol. ΣV = 0 Hukum II Kirchhoff di atas juga berarti bahwa jumlah ggl listrik ( E ) dalam rangkaian tersebut sama dengan perkalian arus terhadap hambatan totalnya. ΣE = I . Rt E 1 + E 2
= I (R1 + R2 + R3)
9 + (−3) = I × (2 + 4 + 6)
6 = 12I I
= 6/12 = 0,5
Jadi, kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 0,5 ampere (D).
No. 3 Perhatikan rangkaian listrik di bawah ini!
Bila hambatan dalam sumber tegangan masing-masing 0,5 Ω, besar kuat arus listrik yang melalui rangkaian tersebut adalah …. A. 0,5 A
B. 1,5 A
C. 1,8 A
D. 4,5 A
E. 5,4 A
Pembahasan Pada rangkaian listrik di atas, hambatan totalnya merupakan jumlah seluruh hambatan, baik hambatan luar (R) maupun hambatan dalam (r).
Hukum II Kirchhoff yang berlaku untuk rangkaian di atas adalah
Σ E = I . Rt 18 + (−9) = I × (2 + 3 + 0,5 + 0,5) 9 = 6 I I =
9/6
= 1,5
Jadi, besar kuat arus listrik yang melalui rangkaian tersebut adalah 1,5 A (B).
No. 4 Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut!
Kuat arus listrik total yang mengalir pada rangkaian adalah .... A. 3,6 A
B. 2,8 A
C. 2,4 A
D. 2,2 A
E. 1,2 A
Pembahasan Tingkat kesulitan soal di atas hanya terletak pada penentuan hambatan total. Mari kita tentukan terlebih dahulu hambatan total rangkaian tersebut.
Dua hambatan 3 Ω tersusun seri. Sebut saja hambatan penggantinya adalah Rs. Rs
=3Ω+3Ω =6Ω
Sedangkan hambatan pengganti Rs tersusun paralel dengan hambatan 6 Ω. Kar ena keduanya bernilai sama maka hambatan paralelnya ( R p) dapat dirumuskan R p = R/2
= 6/2 Ω =3Ω Hambatan pengganti R p ini tersusun seri dengan hambatan 2 Ω. Sehingga hambatan total (R p) rangkaian tersebut adalah Rt = R p
+2Ω = 3 Ω + 2 Ω =5Ω Dengan demikian, arus total yang mengalir pada rangkaian, sesuai dengan hukum II Kirchhoff adalah Σ E = 12 + (−6) =
I . Rt I ×
5
6 = 5 I I =
6/5
= 1,2 Jadi, kuat arus listrik total yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 1,2 A (E). No. 5 Perhatikan rangkaian listrik berikut!
Tegangan jepit antara titik A dan E adalah .... A. 1 volt
B. 2 volt
C. 4 volt
D. 6 volt
E. 8 volt
Pembahasan
Semua komponen pada rangkaian di atas tersusun seri sehingga arus yang mengalir pada setiap komponen adalah sama. Kuat arus pada rangkaian tersebut dapat ditentukan dengan hukum II Kirchhoff. Σ E = I . Rt 9 + 3 = I × (3 + 1 + 2) 12 = 6 I I =
12/6
=2 Dengan demikian beda potensial antara titik A dan E adalah V AE = I . RAE
=2×1 =2 Jadi, tegangan jepit antara titik A dan E adalah 2 volt (B). No. 6 Perhatikan rangkaian listrik berikut ini!
Besar kuat arus listrik ( I ) yang mengalir pada rangkaian adalah .... A. 0,1 A
B. 0,2 A
C. 0,5 A
D. 1,0 A
E. 5,0 A
Pembahasan
Kita tentukan terlebih dahulu hambatan totalnya. Hambatan 5 Ω dan 20 Ω tersusun paralel. Hambatan penggantinya adalah:
R p =
4
Hambatan R p tersusun seri dengan hambatan 6 Ω dan 10 Ω sehingga hambatan totalnya adalah: Rt = 10 + 6 + R p Rt = 10 + 6 + 4 = 20 Soal ini adalah penerapan hukum II Kirchhoff yang menyatakan bahwa jumlah tegangan pada sebuah loop (lintasan tertutup) sama dengan nol. ΣV = 0 Karena hanya ada satu loop atau satu lintasan arus, rumus tersebut dapat diartikan: Σ E − I . Rt = 0 Σ E = I .Rt Dua sumber tegangan listrik pada rangkaian tersebut arahnya berlawanan sehingga Σ E merupakan pengurangan. 12 − 8 = I × 20 4 = 20 I I = 0,2 Jadi, besar kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 0,2 ampere (B).
No. 7 Sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari sebuah baterai 12 volt, dan tiga buah hambatan masing-masing: R1 = 40 Ω R2 = 60 Ω R3 = 6 Ω
Tentukan: a) hambatan total pada rangkaian b) kuat arus rangkaian (I) c) kuat arus pada hambatan R1 d) kuat arus pada hambatan R2 e) apakah Itotal, I1 dan I2 memenuhi hukum kirchoff arus? Pembahasan
a) seperti nomor 12, adik akan mendapatkan jawaban Rtotal= 30 Ω b) Kuat arus rangkaian I = 12 volt / 30 Ω
==
I = 0,4 A
c) kuat arus pada hambatan R1 I1 = Itotal x (R / (R1 + R2) 2
I1 = 0,4 x ( 60 / (40 + 60) I1 = 0,4 x ( 60 / (100) = 0,24 A d) kuat arus pada hambatan R2 I2 = Itotal x (R / (R1 + R2) I2 = 0,4 x (40 / (40 + 60) 1
I2 = 0,4 x ( 40 / (100) = 0,16 A e) apakah Itotal, I1 dan I2 memenuhi hukum kirchoff arus? Menurut hukum kirchoff arus, ΣImasuk = ΣIkeluar
Jadi jumlah I1 dan I2 harus sama dengan Itotal = 0,4 A Itotal = I1 + I2 Itotal = 0,24 + 0,16 = 0,40 A, sesuai hasil perhitungan point b diatas. Soal No. 8
Sebuah rangkaian terdiri dari sebuah sumber tegangan dan sebuah hambatan seperti ditunjukan gambar berikut!
Tentukan: a) kuat arus I b) tegangan jepit AB Pembahasan
a) Berbeda dengan nomor 7, soal ini pada baterai terdapat hambatan dalam yaitu r, sehingga untuk mencari kuat arus rangkaian I = ε / R + r
I = 12 / (8,5 + 0,5) I = 12 / 9 I = 4/3 Ampere b) Tegangan antara titik A dan B bisa ditemukan melalui 2 cara, yaitu pertama VAB = I x R = (4/3) x 8,5 = 11,33 volt kedua VAB = ε − I x r = 12 − (4/3)x(0,5) = 11,33 volt
Soal No. 9
Sebuah lampu dipasang pada tegangan 220 volt dan menghasilkan kuat arus listrik sebesar 0,25 A. Tentukan : a) daya lampu b) energi yang digunakan lampu dalam 12 jam Pembahasan
Rumus daya listrik: P=VxI a) daya lampu P = V x I = 220 x 0,25 = 55 watt b) energi dalam 12 jam = 12 x 60 x 60 detik = 43200 detik W = P x t = 55 x 43200 = 2376000 Joule Soal No. 10
Budi membeli lampu bertuliskan 220 volt, 100 watt, perkirakan hambatan yang dimiliki lampu tersebut! Pembahasan
Mencari hambatan dari daya lampu yang diketahui:
P = V2 / R R = V2 / P R = 2202 / 100 R = 484 Ω Soal No. 11
Anto membeli lampu dengan spesifikasi 220 volt, 100 watt. Jika lampu dipasang Anto pada tegangan 110 volt, berapakah daya lampu saat menyala? Pembahasan
Hambatan lampu saat dipasang pada tegangan 220 volt maupun 110 adalah tetap R2 = R1 2 2 V2 / P2 = V1 / P1
P2 = (V1/V2)2 x P1 P2 = (110/220) 2 x 100 = 1/4 x 100 watt = 25 watt
Soal No. 12
Pemanas air dengan spesifikasi 200 watt digunakan untuk memasak air bersuhu 30°C sebanyak 0,5 kg. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg°C tentukan berapa lama waktu yang diperlukan hingga air mencapai suhu 100°C ! Pembahasan
Energi listrik diubah menjadi kalor untuk memanaskan air Data soal: P = 200 watt Δ T = 100 − 30 = 70 °C
m = 0,5 kg c = 4200 J/kg°C t = ………. P x t = m x c x ΔT
200 x t = 0,5 x 4200 x 70 t = 147000 / 200 t = 735 detik t = 735 / 60 menit = 12,25 menit Soal No. 13
Sebuah rumah memasang 5 lampu 20 watt dan menyala 12 jam sehari, 2 lampu 60 watt menyala 5 jam sehari, sebuah kulkas 125 watt menyala 24 jam sehari, pesawat TV 200 watt menyala 6 jam sehari dan sebuah setrika listrik 250 watt yang dipakai 2 jam sehari. Jika tarif listrik adalah Rp 750 / kwh, perkirakan biaya listrik rumah tersebut dalam satu hari, satu minggu (7 hari) dan satu bulan (30 hari)! Pembahasan
Cara menghitung tarif listrik : Pola: (watt alat)x(jumlah alat)x(lama pemakaian) Lampu → 20 watt x 5 x 12 jam = 1200 wh Lampu → 60 watt x 2 x 5 jam = 600 wh Kulkas → 125 watt x 1 x 24 jam = 3000 wh TV 200 → watt x 1 x 6 jam = 1200 wh Setrika → 250 watt x `1 x 2 jam = 500 wh —————————————- +
Energi dipakai dalam sehari = 6500 wh = 6,5 kwh Tarif listrik dalam satu hari = Rp 750 x 6,5 = Rp 4875 Tarif listrik dalam satu minggu = Rp 4875 x 7 = Rp 34125 Tarif listrik dalam satu bulan =Rp 4875 x 30 = 146250
Soal No. 1
Dalam waktu dua menit arus listrik sebesar 2 A mengalir sepanjang kawat penghantar. Tentukan: a) muatan yang berpindah b) jumlah elektron Pembahasan
Hubungan kuat arus listrik, muatan listrik dan waktu adalah: I = Q / t Q=Ixt Dengan demikian : a) Q = I x t Q = 2 x 120 Q = 240 Coulomb b) menentukan jumlah elektron dalam muatan Q
n = / Qe dimana: n = jumlah elektron
Qe = muatan satu elektron (1,6 x 10 Coulomb) −19
Q = muatan yang akan dihitung jumlah elektronnya sehingga: n = Q /Qe n = 240 / (1,6 x 10−19) n = 150 x 1019 n = 1,5 x 1021 buah elektron Soal No. 2
Muatan sebesar 360 C mengalir dalam dua menit dalam suatu rangkaian. Tentukan Kuat arus rangkaian listrik tersebut! Pembahasan
I = Q/t I = 360 coulomb / 120 sekon I = 3 Ampere
Soal No. 3
Konversikan satuan berikut: a) 5 μ C = ……..C b) 100 mC = ………C c) 5000 nC = ………C Pembahasan
a) 5 μC = 5 x 10 −6 = 0,000005 C
b) 100 mC = 100 x 10−3 = 0,1 C c) 5000 nC = 5000 x 10−9 = 5 x 10−6 = 0,000005 C Soal No. 4
Konversikan satuan berikut : a) 5 kΩ = ……. Ω b) 0,3 kΩ = …..Ω c) 5 MΩ = ………Ω Pembahasan
a) 5 kΩ = 5 x 1000 = 5000 Ω b) 0,3 kΩ = 0,3 x 1000 = 300 Ω c) 5 MΩ = 5 x 1000000 = 5000000 Ω Soal No. 5
Sebuah kawat penghantar memiliki panjang L dan luas penampang A dan memiliki hambatan sebesar 120 Ω. Jika kawat dengan bahan yang sama memiliki panjang 2 L dan luas penampang 3 A, tentukan
hambatan kawat kedua ini! Pembahasan
Rumus untuk menghitung hambatan suatu kawat penghantar adalah: R = ρL / A dimana R = hambatan kawat (Ω)
L = panjang kawat (m) A = luas penampang kawat (m2) ρ = hambat jenis kawat
Kawat yang berbahan sama memiliki hambat jenis yang sama, sehingga R2 / R1 = (L /A 2 2) / (L 1/A1) R2 = (L /L 2 1) x (A /A 1 2) x R1 R2 = (2L/L) x (A/3A) x 120 R2 = (2/1) x(1/3) R2 = (2/3) x 120 = 80 Ω
Soal No. 6
Sebuah kawat penghantar dengan panjang 10 meter memiliki hambatan sebesar 100 Ω Jika kawat
dipotong menjadi 4 bagian yang sama panjang, tentukan hambatan yang dimiliki oleh masing-masing potongan kawat! Pembahasan
Data dari soal: L1 = L L2 = 1/2 L A1 = A2 R1 = 100 Ω R2 / R1 = (L /L 2 1) x R1 (luas penampang dan hambat jenis kedua kawat adalah sama!!) R2 = ( 0,5 L / L) x 100 Ω: R2 = 50 Ω Soal No. 7
Ubah satuan berikut: a) 300 mA = ………A b) 12 mA = ……….A Pembahasan
a) 300 mA = 300 : 1000 = 0,3 A b) 12 mA = 12 : 1000 = 0,012 A Soal No. 8
Diberikan sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari tiga buah lampu, dua buah saklar dan sebuah sumber arus listrik. Manakah lampu-lampu yang menyala jika: a) saklar 1 tertutup, saklar 2 terbuka b) saklar 2 tertutup, saklar 1 terbuka c) saklar 1 tertutup, saklar 2 tertutup d) saklar 1 terbuka, saklar 2 terbuka
Pembahasan
Arus listrik akan mengalir jika terdapat beban dan rangkaian yang tertutup, sehingga: a) saklar 1 tertutup, saklar 2 terbuka lampu 2 dan 3 menyala, lampu 1 mati b) saklar 2 tertutup, saklar 1 terbuka
semua lampu akan mati c) saklar 1 tertutup, saklar 2 tertutup semua lampu menyala d) saklar 1 terbuka, saklar 2 terbuka semua lampu mati Soal No. 9
X dan Y adalah dua buah alat ukur listrik yang berbeda. Manakah posisi pemasangan voltmeter dan amperemeter jika yang diukur adalah tegangan pada lampu 3 dan kuat arus pada lampu 3?
Pembahasan
Voltmeter untuk mengukur tegangan antara dua titik, dalam hal ini adalah tegangan pada lampu 3, voltmeter harus dipasang secara paralel dengan beban yang hendak diukur, posisi yang benar adalah X. Amperemeter untuk mengukur kuat arus yang mengalir melalui suatu beban dalam hal ini adalah lampu 3, ampermeter harus dipasang secara seri dengan alat yang hendak diukur besar kuat arusnya, so, kabelnya dipotong dulu trus sambungin ke kaki Amperemeter, posisi yang benar adalah Y. Soal No. 10
Perhatikan gambar berikut
Tentukan hambatan pengganti antara titik A dan B jika R1, R2 dan R3 berturut-turut besarnya adalah 5 Ω, 10 Ω dan 15 Ω! Pembahasan
Rangkaian diatas adalah tersusun seri, sehingga hambatan penggantinya adalah: Rt = R1 + R2 + R3 = 5 + 10 + 15 = 30 Ω
Soal No. 11
Pada rangkaian berikut jika R1 = 9 Ω dan hambatan pengganti antara titik AB adalah 6 Ω tentukan besar hambatan R2 !
Pembahasan
Rangkaian di atas adalah dua hambatan yang disusun secara paralel. Hambatan total untuk paralel adalah 1/ Rt = 1/R1 + 1/R2 1/ 6 = 1/9 + 1/R 2 1/R2 = 1/6 − 1/9 1/R2 = 3/18 − 2/18 1/R2 = 1/18 R2 = 18/1 = 18 Ω Soal No. 12
Dari rangkaian hambatan berikut R1 = 10 Ω R2 = 9 Ω R3 = 18 Ω Tentukan hambatan pengganti antara titik A dan B!
Pembahasan
Rangkaian campuran, selesaikan paralel antara R2 dan R3 terlebih dahulu 1/ R p = 1/R2 + 1/R3 1/ R p = 1/9 + 1/18 1/ R p = 2/18 + 1/18 1/ R p = 3/18 R p = 18/3 = 6 Ω Hasil ini kemudian diserikan dengan R 1 Rt = 10 + 6 = 16 Ω
Soal No. 13
Sebuah rangkaian listrik yang sederhana yang terdiri sebuah baterai sebagai sumber tegangan listrik ε dan sebuJika ε adalah 12 volt dan R adalah 3 Ω tentukan:
a) kuat arus yang mengalir b) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit Pembahasan
a) kuat arus yang mengalir Untuk rangkaian sederhana seperti di atas cukup gunakan: I=ε/R
I = 12 / 3 I=4A b) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit Q=Ixt Q = 4 A x 60 detik Q = 240 Coulomb
