Soal Fisika.docx No. 1sebuah Rangkaian Listrik Yang

Soal No. 1

Sebuah rangkaian listrik yang sederhana yang terdiri sebuah baterai sebagai sumber tegangan listrik dan sebuah beban resistor R.

Jika adalah 12 volt dan R adalah 3 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 = / R

I = 12 / 3

I = 4 A

b) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit

Q = I x t

Q = 4 A x 60 detik

Q = 240 Coulomb

Soal No. 2

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 14, soal ini pada baterai terdapat hambatan dalam yaitu r, sehingga untuk mencari kuat arus rangkaian

I = / 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 = I x r = 12 (4/3)x(0,5) = 11,33 volt

Soal No. 3

Sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari sebuah baterai 12 volt, dan tiga buah hambatan masing-masing:

R1 = 40

R2 = 60

R3 = 6

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

b) Kuat arus rangkaian

I = 12 volt / 30

I = 0,4 A

c) kuat arus pada hambatan R1

I1 = Itotal x (R2 / (R1 + R2)

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 (R1 / (R1 + R2) I2 = 0,4 x (40 / (40 + 60)

I2 = 0,4 x (40 / (100) = 0,16 A

e) apakah Itotal, I1 dan I2 memenuhi hukum kirchoff arus?

Menurut hukum kirchoff arus,

Imasuk = Ikeluar

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. 4

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 = V x I

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. 5

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

Soal No. 6

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

V22/ P2 = V12/ P1

P2 = (V1/V2)2 x P1

P2 = (110/220) 2 x 100 = 1/4 x 100 watt = 25 watt

Soal No. 7

Pemanas air dengan spesifikasi 200 watt digunakan untuk memasak air bersuhu 30C sebanyak 0,5 kg. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kgC tentukan berapa lama waktu yang diperlukan hingga air mencapai suhu 100C !

Pembahasan

Energi listrik diubah menjadi kalor untuk memanaskan air

Data soal:

P = 200 watt

T = 100 30 = 70 C

m = 0,5 kg

c = 4200 J/kgC

t = ……….

P x t = m x c x T

200 x t = 0,5 x 4200 x 70

t = 147000 / 200

t = 735 detik

t = 735 / 60 menit = 12,25 menit

Soal No. 8

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 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 = I x t

Dengan demikian :

a) Q = I x t

Q = 2 x 120

Q = 240 Coulomb

b) menentukan jumlah elektron dalam muatan

n = Q/Qe

dimana:

n = jumlah elektron

Qe = muatan satu elektron (1,6 x 1019 Coulomb)

Q = muatan yang akan dihitung jumlah elektronnya

sehingga:

n = Q/Qe

n = 240 / (1,6 x 1019)

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 C = ……..C

b) 100 mC = ………C

c) 5000 nC = ………C

Pembahasan

a) 5 C = 5 x 106 = 0,000005 C

b) 100 mC = 100 x 103 = 0,1 C

c) 5000 nC = 5000 x 109 = 5 x 106 = 0,000005 C

Soal No. 4

Konversikan satuan berikut :

a) 5 k = …….

b) 0,3 k = …..

c) 5 M = ………

Pembahasan

a) 5 k = 5 x 1000 = 5000

b) 0,3 k = 0,3 x 1000 = 300

c) 5 M = 5 x 1000000 = 5000000

Soal No. 5

Sebuah kawat penghantar memiliki panjang L dan luas penampang A dan memiliki hambatan sebesar 120 . 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 = L/ A

dimana

R = hambatan kawat ()

L = panjang kawat (m)

A = luas penampang kawat (m2)

= hambat jenis kawat

Kawat yang berbahan sama memiliki hambat jenis yang sama, sehingga

R2 / R1 = (L2/A2) / (L1/A1)

R2 = (L2/L1) x (A1/A2) x R1

R2 = (2L/L) x (A/3A) x 120

R2 = (2/1) x(1/3)

R2 = (2/3)  x 120 = 80

Soal No. 6

Sebuah kawat penghantar dengan panjang 10 meter memiliki hambatan sebesar 100 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

R2 / R1 = (L2/L1) x R1

(luas penampang dan hambat jenis kedua kawat adalah sama!!)

R2 = ( 0,5 L / L) x 100 :

R2 = 50

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 , 10 dan 15 !

Pembahasan

Rangkaian diatas adalah tersusun seri, sehingga hambatan penggantinya adalah:

Rt = R1 + R2 + R3

= 5 + 10 + 15

= 30

Soal No. 11

Pada rangkaian berikut jika R1 = 9 dan hambatan pengganti antara titik AB adalah 6 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/R2

1/R2 = 1/6 1/9

1/R2 = 3/18 2/18

1/R2 = 1/18

R2 = 18/1 = 18

Soal No. 12

Dari rangkaian hambatan berikut R1 = 10

R2 = 9

R3 = 18

Tentukan hambatan pengganti antara titik A dan B!

 

Pembahasan

Rangkaian campuran, selesaikan paralel antara R2 dan R3 terlebih dahulu

1/ Rp = 1/R2 + 1/R3

1/ Rp = 1/9 + 1/18

1/ Rp = 2/18 + 1/18

1/ Rp = 3/18

Rp = 18/3 = 6

Hasil ini kemudian diserikan dengan R1

Rt = 10 + 6 = 16  

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>