Soal Ke-8 Hubungan Antara Tegangan,Hambatan,Dan Kuat Arus Listrik Pada Rangkaian Listrik Searah

SOAL KE-8
SOAL TENTANG  HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN,HAMBATAN,DAN KUAT ARUS LISTRIK PADA RANGKAIAN LISTRIK SEARAH



1. Suatu pemanas air dengan spesifikasi 250W/220V dipakai untuk mendidihkan seketel air membutuhkan waktu 15 menit. Jika terdapat dua pemanas air yang sama dengan di atas dihubungkan paralel kemudian dipakai untuk mendidihkan seketel air tersebut, maka waktu yang dibutuhkan adalah …
A. 60 menit
B.30 menit
C. 15 menit
D. 7,5 menit
E. 3,75 menit

Pembahasan
Karena kedua pemanas dipasang paralel, maka tegangan yang diperoleh sama besar yaitu 220 V. Akibatnya daya yang di-disipasikan oleh kedua pemanas sama besar yaitu 250 W. Tentu saja dengan logika sederhana bisa kita katakan air akan mendidih dengan waktu 2x lebih cepat.
Dengan rumus pun dapat dibuktikan. Untuk mendidihkan air dalam ketel dengan satu pemanas, membutuhkan kalor sebanyak:
Q=Pt=250\left( 15\times 60 \right)=225.000~\text{J}
Jika kita sekarang punya dua pemanas dengan daya masing-masing 250 W, maka daya total adalah 500 W. Untuk mendidihkan air, kita memerlukan kalor sebanyak 225.000 J, jadi waktu yang diperlukan:
t=\frac{Q}{P}=\frac{225.000}{500}=450~\text{s}=7,5~\text{menit} 
2. Jika dua pemanas pada soal sebelumnya dihubungkan seri maka waktu yang dibutuhkan adalah ….
A. 60 menit
B. 30 menit
C. 15 menit
D. 7,5 menit
E. 3,75 menit

 Pembahasan

Jika kedua pemanas dihubungkan seri, maka tegangan masing-masing pemanas adalah 220/2 = 110 V. Ingat! Kita bagi dua karena pemanas identik (hambatan sama besar). Jika tidak identik, maka besar hambatan kedua pemanas berbeda, gunakan hukum ohm untuk menentukan tegangan masing-masing pemanas terlebih dahulu.
Daya pemanas jika tegangan 110 V (setengah tegangan awal) adalah 1/4 daya awal. Ingat! “P” sebanding dengan “V kuadrat”. Artinya daya masing-masing pemanas adalah 62,5 W. Daya totalnya = 125 W. Waktu untuk mendidihkan air dalam ketel selama:
t=\frac{Q}{P}=\frac{225.000}{125}=1800~\text{s}=30~\text{menit} 
3. Sebuah amperemeter dan voltmeter dipakai untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan rangkaian sebagai berikut! (Voltmeter dan amperemeter ideal)
29
Jika voltmeter menunjukkan bacaan 12 volt sedangkan ampermeter menunjukkan bacaan 20 miliampere maka nilai R adalah ….
A. 600 Ω
B. 300 Ω
C. 150 Ω
D. 70 Ω
E. 50 Ω

Pembahasan
R=\frac{V}{I}=\frac{12}{20\times {{10}^{-3}}}=600~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }
4. Suatu voltmeter dengan hambatan dalam 5 kΩ dan amperemeter dengan hambatan dalam 2 Ω dipakai untuk menentukan nilai R seperti pada gambar!
29
Jika bacaan voltmeter dan amperemeter berturut-turut adalah 10 volt dan 20 mA, maka nilai R adalah ….
A. 700 Ω
B. 560 Ω
C. 270 Ω
D. 240 Ω
E. 160 Ω

 30
I={{I}_{1}}+{{I}_{2}}
\frac{20}{1000}=\frac{10}{5000}+{{I}_{2}}
{{I}_{2}}=\frac{9}{500}~\text{A}
Hambatan R:
 R=\frac{V}{{{I}_{2}}}=\frac{10}{9/500}=555,55\approx 560~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }


5. Suatu galvanometer yang berhambatan dalam 0,5 Ω hanya dapat dialiri arus listrik maksimum sebesar 2 A. Jika galvanometer tersebut hendak dipakai mengukur arus listrik maksimal 10 A, maka galvanometer harus dihubungkan ….
A. seri dengan hambatan 0,125 Ω
B. paralel dengan hambatan 0,125 Ω C. seri dengan hambatan 0,250 Ω
D. paralel dengan hambatan 0,250 Ω
E. seri dengan hambatan 0,500 Ω
Pembahasan
32a
Tanpa hambatan tambahan, galvanometer hanya bisa mendeteksi arus maksimal 2 A. Lebih dari itu, galvanometer bisa rusak!
32
Supaya arus yang melewati galvanometer > 2 A, maka hambatan total harus dikurangi (nilainya diperkecil) dengan cara merangkai paralel galvanometer dengan hambatan tertentu. Hambatan ini disebut hambatan shunt.
32b
Tegangan pada galvanometer:
{{V}_{AB}}={{I}_{1}}R=2\left( 0,5 \right)=1~\text{V}
Tegangan pada Rshunt :
{{V}_{AB}}={{I}_{2}}{{R}_{shunt}}
1=8{{R}_{Shunt}}
{{R}_{shunt}}=\frac{1}{8}=0,125~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }
6. Suatu galvanometer dengan hambatan dalam 2 kΩ hendak digunakan untuk mengukur tegangan sampai dengan 100 volt. Jika tegangan maksimum yang dapat diterapkan di kutub-kutub galvanometer adalah 5 volt, maka galvanometer tersebut harus dihubungkan….
A. seri dengan hambatan 38 kΩ
B. paralel dengan hambatan 38 kΩ
C. seri dengan hambatan 3,8 kΩ
D. paralel dengan hambatan 3,8 kΩ
E. seri dengan hambatan 0,38 kΩ
Pembahasan
33a
Supaya tegangan yang dapat diukur galvanometer mencapai 100 V, maka hambatan total harus ditambah (nilainya diperbesar) dengan cara merangkai seri galvanometer dengan hambatan shunt. Tegangan pada Rshunt sebesar:
100=5+V
V=95~V
Arus yang mengalir pada galvanometer:
I=\frac{5}{2000}=\frac{1}{400}~A
Besarnya Rshunt :
R=\frac{95}{1/400}=38.000~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }
R=\frac{V}{{{I}_{2}}}=\frac{10}{9/500}=555,55\approx 560~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ } 
7. Suatu voltmeter dengan hambatan dalam 5 kΩ dan amperemeter dengan hambatan dalam 2 Ω dipakai untuk menentukan nilai R seperti pada gambar!
31
Jika bacaan voltmeter dan amperemeter berturut-turut adalah 10 volt dan 20 mA, maka nilai R adalah ….
A. 600 Ω
B. 560 Ω
C. 498 Ω
D. 450 Ω
E. 324 Ω
Pembahasan

31a
Cukup perhatikan rangkaian sebelah kanan.
V=I{{R}_{s}}
10=\frac{20}{1000}\left( 2+R \right)
R=498~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }
8. Suatu galvanometer yang berhambatan dalam 0,5 Ω hanya dapat dialiri arus listrik maksimum sebesar 2 A. Jika galvanometer tersebut hendak dipakai mengukur arus listrik maksimal 10 A, maka galvanometer harus dihubungkan ….
A. seri dengan hambatan 0,125 Ω
B. paralel dengan hambatan 0,125 Ω
C. seri dengan hambatan 0,250 Ω
D. paralel dengan hambatan 0,250 Ω
E. seri dengan hambatan 0,500 Ω
Pembahasan

32a
Tanpa hambatan tambahan, galvanometer hanya bisa mendeteksi arus maksimal 2 A. Lebih dari itu, galvanometer bisa rusak!
32
Supaya arus yang melewati galvanometer > 2 A, maka hambatan total harus dikurangi (nilainya diperkecil) dengan cara merangkai paralel galvanometer dengan hambatan tertentu. Hambatan ini disebut hambatan shunt.
32b
Tegangan pada galvanometer:
{{V}_{AB}}={{I}_{1}}R=2\left( 0,5 \right)=1~\text{V}
Tegangan pada Rshunt :
{{V}_{AB}}={{I}_{2}}{{R}_{shunt}}
1=8{{R}_{Shunt}}
{{R}_{shunt}}=\frac{1}{8}=0,125~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }
9. Suatu galvanometer dengan hambatan dalam 2 kΩ hendak digunakan untuk mengukur tegangan sampai dengan 100 volt. Jika tegangan maksimum yang dapat diterapkan di kutub-kutub galvanometer adalah 5 volt, maka galvanometer tersebut harus dihubungkan….
 Pembahasan

 33a
Supaya tegangan yang dapat diukur galvanometer mencapai 100 V, maka hambatan total harus ditambah (nilainya diperbesar) dengan cara merangkai seri galvanometer dengan hambatan shunt. Tegangan pada Rshunt sebesar:
100=5+V
V=95~V
Arus yang mengalir pada galvanometer:
I=\frac{5}{2000}=\frac{1}{400}~A
Besarnya Rshunt :
R=\frac{95}{1/400}=38.000~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }

10. Perhatikan rangkaian berikut ini!
rangkaian-sederhana
Tentukan.
  1. Energi listrik yang diberikan baterai
  2. Energi termal yang muncul pada resistor 4 ohm dan 2 ohm selama 2 menit.
 Pembahasan
Diketahui:
V = 12 V
R1 = 4 Ω
R2 = 2 Ω
t = 2 menit = 2 x 60 s = 120 s
Ditanyakan:
  1. W = ….?
  2. W untuk 4 Ω dan 2 Ω
Jawab:
Energi listrik yang diberikan baterai dan energi termal yang muncul pada resistor dapat kita hitung jika kuat arus (I) yang melalui baterai dan resistor diketahui. Kuat arus (I) dapat kita hitung dengan menggunakan hukum ohm. Kita hitung dulu kuat arus I dengan hukum ohm.
I=\frac{tegangan}{hambatan total}=\frac{12}{4+2}=2A 1. Energi Iistrik yang diberikan baterai dihitung dengan persamaan.
W = V I t
W = (12 V) (2 A) (120 s)
= 2.880 J

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Soal Ke-11 Teori Relativitas

Gambar
Soal Ke-11 SOAL TENTANG TEORI RELATIVITAS     1. Seorang pengamat di stasiun ruang angkasa mengamati adanya dua pesawat antariksa A dan B yang datang menuju stasiun tersebut dari arah yang berlawanan dengan laju vA = vB = ¾ c (c adalah cepat rambat cahaya). Kelajuan pesawat A menurut pilot pesawat B adalah… A. 9/16 c B. 8/9 c C. 24/25 c D. 4/3 c E. 3/2 c 2. Panjang benda diukur pengamat yang diam = 12 m. Berapakah panjang benda itu bila diukur oleh pengamat yang bergerak dengan kecepatan 0,8 c (c = kecepatan cahaya) relatif terhadap benda? A. 12,6 m B. 12,2 m C. 9,6 m D. 7,2 m E. 6,0 m 3. Panjang benda diukur saat bergerak menyusut 20 cm dari panjangnya saat diukur dalam keadaan diam. Bila panjang benda diukur dalam keadaan diam panjangnya 1 m dan c = kecepatan cahaya, maka kecepatan gerak benda adalah... A.         0,2 c B.         0,3 c C.         0,4 ...
Baca selengkapnya

Soal Ke-3 Tentang Listrik Dinamis

Gambar
 Soal Ke-3 TENTANG LISTRIK DINAMIS 1.) Coba anda perhatikan gambar di bawah ini : Berapakah kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan R 2 ? A.   0,7 A B.   1,3 A C.   2,0 A D.   3,0 A E.   3,3 A Pembahasan a. Terlebih dahulu, kita cari hambatan total R 2 dan R 3 dimana kedua hambatan tersebut secara paralel, maka hambatan totalnya : 1 R total(2,3) = 1 R 2 + 1 R 3 1 R total(2,3) = 1 3 + 1 6 1 R total(2,3) = 2 + 1 6 = 3 6 R total(2,3) = 6 3 = 2 Ω b. Langkah berikutnya kita cari hambatan total antara R 1 dengan R total(2,3) , dimana rangkaian ini disusun secara seri, maka hambatannya adalah : R total(1,2,3) = R 1 + R total(2,3) R total(1,2,3) = 1 + 2 = 3 Ω c. Langkah ketiga adalah dicari arus totalnya : I = V R total(1,2,3) I = 6 3 = 2 A d. Kemudian baru kita cari arus yang mengalir pada R 2 dimana disini kita namakan I 2 . Maka arusn...
Baca selengkapnya