Litar elektrik – masalah dan penyelesaian

Litar elektrik – masalah dan penyelesaian

1. R ₁ , = 6 Ω, R ₂ = R ₃ = 2 Ω, dan voltan = 14 volt, tentukan arus elektrik dalam litar seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Diketahui:

Perintang 1 (R1 ₎ = 6 Ω

Perintang 2 (R2 ₎ = 2 Ω

Perintang 3 (R3 ₎ = 2 Ω

Voltan (V) = 14 Volt

Dikehendaki: Arus elektrik (I)

Penyelesaian:

Perintang setara (R):

R2 dan R3 _disambungkan secara selari. Perintang setara _:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/2 + 1/2 = 2/2

R ₂₃ = 2/2 = 1 Ω

R1 _dan R23 disambungkan secara bersiri. Perintang setara _:

R = _R1 + _R23 = 6 Ω + 1 Ω

R = 7Ω

Arus elektrik (I):

I = V / R = 14 / 7 = 2 Ampere

2. Antara litar elektrik yang ditunjukkan di bawah, yang manakah mempunyai arus yang lebih besar.

Penyelesaian:

Rintangan perintang ialah R dan voltan elektrik ialah V.

Jawapan A.

R1 _, R2 dan R3 _disambungkan secara bersiri. Perintang setara _:

R _A = R ₁ + R ₂ + R ₃ = R + R + R = 3R

Arus elektrik (I):

Jawapan B.

R1 _, R2 dan R3 _disambungkan secara selari. Perintang setara _:

1/R = 1/R ₁ + 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/R + 1/R + 1/R = 3/R

R/ _B = R/3

Arus elektrik (I):

Jawapan C.

R2 dan R3 _disambungkan secara selari. Perintang setara _:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/R + 1/R = 2/R

R ₂₃ = R/2

R1 _dan R23 disambungkan secara bersiri. Perintang setara _:

R _C = R ₁ + R _{2 3} = R + R/2 = 2R/2 + R/2 = 3R/2

Arus elektrik (I):

Jawapan D.

R1 dan R2 _disambungkan secara selari. Perintang setara _:

1/R ₁₂ = 1/R ₁ + 1/R ₂ = 1/R + 1/R = 2/R

R ₁₂ = R/2

R ₁₂ dan R ₃ disambungkan secara bersiri. Perintang setara:

R _D = R ₁₂ + R ₃ = R/2 + R = R/2 + 2R/2 = 3R/2

Arus elektrik (I):

3. R1 ₌ 4 ohm, R2 ₌ 6 ohm, R3 ₌ 2 ohm, dan V = 24 volt. Berapakah arus elektrik dalam litar seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Diketahui:

Perintang 1 (R1 ₎ = 4 Ohm

Perintang 2 (R2 ₎ = 6 Ohm

Perintang 3 (R3 ₎ = 2 Ohm

Voltan (V) = 24 Volt

Dikehendaki: Arus elektrik dalam litar

Penyelesaian:

R1 _, R2 dan R3 _disambungkan secara bersiri. Perintang setara _:

R = R1 ₊ R2 ₊ R3 ₌ 4 + 6 + 2

R = 12 Ohm

Arus elektrik:

I = V / R = 24 / 12 = 2 Ampere

4. Antara litar elektrik yang ditunjukkan di bawah, yang manakah mempunyai arus yang lebih besar.

Penyelesaian

Arus elektrik dalam litar A.

Perintang setara:

R1 ₌ 3 Ω, R2 ₌ 4 Ω, R3 ₌ 4 Ω, V = 12 Volt

R2 dan R3 _disambungkan secara selari. Perintang setara _:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/4 + 1/4 = 2/4 = 1/2

R ₂₃ = 2/1 = 2 Ω

R1 _dan R23 disambungkan secara bersiri. Perintang setara _:

R = R ₁ + R ₂₃ = 3 Ω + 2 Ω = 5 Ω

Arus elektrik (I):

I = V / R = 12 / 5 = 2.4 Ampere

Arus elektrik dalam litar B.

Perintang setara:

R1 ₌ 8 Ω, R2 ₌ 2 Ω, R3 ₌ 2 Ω, V = 36 Volt

R1 _, R2 dan R3 _disambungkan secara bersiri. Perintang setara _:

R = _R1 + R2 ₊ R3 ₌ 8 + 2 + 2 = 12 Ω

Arus elektrik (I):

I = V / R = 36 / 12 = 3 Ampere

Arus elektrik dalam litar C.

Perintang setara:

R1 ₌ 4 Ω, R2 ₌ 4 Ω, R3 ₌ 6 Ω, V = 12 Volt

R2 dan R3 _disambungkan secara selari. Perintang setara _:

1/R ₂₃ = 1/R ₂ + 1/R ₃ = 1/4 + 1/4 + 1/6 = 3/12 + 3/12 + 2/12 = 8/12

R ₂₃ = 12/8 = 1.5 Ω

Arus elektrik (I):

I = V / R = 12 / 1.5 = 8 Ampere

Arus elektrik dalam litar D.

Perintang setara:

R1 ₌ 3 Ω, R2 ₌ 3 Ω, R3 ₌ 3 Ω, R4 ₌ 3 Ω, R5 ₌ 6 Ω, V = 24 Volt

R2 _, R3 dan R4 _disambungkan secara selari. Perintang setara _:

1/R ₂₃₄ = 1/R ₂ + 1/R ₃ + 1/R ₄ = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 3/3

R ₂₃₄ = 3/3 = 1 Ω

R1 , R234 _dan R5 _disambungkan secara bersiri. Perintang setara _:

R = _R1 + _R234 + R5 ₌ 3 + 1 + 6 = 9 Ω

Arus elektrik (I):

I = V / R = 24 / 9 = 2.6 Ampere

5. Berdasarkan rajah di bawah, tentukan:

A. Rintangan penuh

B. Arus elektrik dalam litar

C. Arus I ₁

D. Arus I ₂

Diketahui:

Perintang 1 (R1 ₎ = 4 Ω

Perintang 2 (R2 ₎ = 4 Ω

Perintang 3 (R3 ₎ = 2 Ω

Perintang 4 (R4 ₎ = 3 Ω

Voltan elektrik (V) = 12 Volt

Penyelesaian:

A. Jumlah rintangan (R)

Perintang R2 _dan perintang R3 _disambungkan secara bersiri. Perintang setara:

R ₂₃ = R ₂ + R ₃ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Perintang R ₂₃ dan perintang R ₄ disambungkan secara selari. Perintang setara:

1/R ₂₃₄ = 1/R ₂₃ + 1/R ₄ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6

R ₂₃₄ = 6/3 = 2 Ω

Perintang R ₁ dan perintang R ₂₃₄ disambungkan secara bersiri. Perintang setara:

R = R ₁ + R ₂₃₄ = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Jumlah rintangan ialah 6 Ohm.

B. Arus elektrik dalam litar (I)

V = IR

V = voltan elektrik, I = arus elektrik, R = rintangan elektrik

Arus elektrik:

I = V / R = 12 Volt / 6 Ohm = 2 Ampere

C. Arus elektrik I ₁

Arus elektrik dalam perintang R ₁ = arus elektrik dalam litar = 2 Ampere.

D. Arus I ₂

Perintang R₂₃ dan perintang R₄ disambungkan secara selari. Perintang setara R₂₃₄ = 2 Ohm.

Arus elektrik dalam perintang R ₂₃₄ = arus elektrik dalam perintang R ₁ = 2 Ampere.

Voltan dalam perintang R ₂₃₄ ialah:

V = IR ₂₃₄ = (2 A)(2 Ohm) = 4 Volt

Voltan dalam perintang R ₂₃₄ = voltan dalam perintang R ₄ = voltan dalam perintang R ₂₃ = 4 Volt.

Perintang setara R ₂₃ ialah 6 Ohm.

Arus elektrik dalam perintang R ₂₃ ialah:

I = V / R = 4 Volt / 6 Ohm = 2/3 Ampere

Arus elektrik dalam perintang R ₂₃ = Arus elektrik dalam perintang R ₂ = arus elektrik dalam perintang R ₃ = 2/3 Ampere.

6. R1 ₌ R2 ₌ 10 Ω dan R3 ₌ R4 ₌ 8 Ω. Berapakah arus elektrik dalam litar seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah?

Diketahui:

Perintang R ₁ = Perintang R ₂ = 10 Ω

Perintang R ₃ = Perintang R ₄ = 8 Ω

Voltan elektrik (V) = 12 Volt

Dikehendaki: arus elektrik (I)

Penyelesaian:

Perintang setara

Perintang R ₃ dan perintang R ₄ disambungkan secara selari, perintang setara:

1/R ₃₄ = 1/R ₃ + 1/R ₄ = 1/8 + 1/8 = 2/8

R ₃₄ = 8/2 = 4 Ω

Perintang R1 _, R2 _dan R34 _disambungkan secara bersiri, perintang setara:

R = R ₁ + R ₂ + R ₃₄ = 10 Ω + 10 Ω + 4 Ω = 24 Ω

Arus elektrik:

I = V / R = 12 Volt / 24 Ohm = 0,5 Volt/Ohm = 0.5 Ampere

7. Jika rintangan dalaman bateri diabaikan, apakah arus elektrik dalam litar yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Diketahui:

Perintang R ₁ = 3 Ohm

Perintang R ₂ = 3 Ohm

Perintang R ₃ = 6 Ohm

Voltan elektrik (V) = 6 Volt

Dikehendaki: Arus elektrik (I)

Penyelesaian:

Perintang setara

Perintang R1 _dan R2 _disambungkan secara bersiri. Perintang setara:

R ₁₂ = R ₁ + R ₂ = 3 Ohm + 3 Ohm = 6 Ohm

Perintang R ₁₂ dan perintang 3 disambungkan secara selari. Perintang setara:

1/R = 1/R ₁₂ + 1/R ₃ = 1/6 + 1/6 = 2/6

R = 6/2 = 3 Ohm

Arus elektrik:

I = V / R = 6 / 3 = 2 Ampere

8. Berapakah jumlah arus elektrik dalam litar seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Diketahui:

Perintang R ₁ = 6 Ohm

Perintang R ₂ = 4 Ohm

Arus elektrik (V) = 6 Volt

Rintangan dalaman (r) = 0.6 Ohm

Dikehendaki: Arus elektrik

Penyelesaian:

Perintang R1 _dan perintang R2 _disambungkan secara selari. Perintang setara:

1/R _P = 1/R ₁ + 1/R ₂ = 1/6 + 1/4 = 4/24 + 6/24 = 10/24

R _P = 24/10 = 2.4 Ohm

Perintang R _P dan rintangan dalaman (r) disambungkan secara bersiri. Perintang setara:

R = R _P + r = 2.4 Ohm + 0.6 Ohm = 3.0 Ohm

Arus elektrik dalam litar:

I = V / R = 6 Volt / 3 Ohm = 2 Ampere

1. Apakah litar elektrik?
   • jawapanLitar elektrik ialah laluan atau gelung tertutup di mana arus elektrik boleh mengalir secara berterusan. Ia biasanya terdiri daripada sumber voltan (seperti bateri), beban (seperti perintang, LED, motor) dan konduktor untuk menyambungkannya.
2. Apakah yang membezakan litar bersiri daripada litar selari?
   • jawapanDalam litar bersiri, komponen disambungkan dari hujung ke hujung, jadi terdapat satu laluan untuk arus. Dalam litar selari, komponen disambungkan merentasi titik sepunya atau simpang, menyediakan berbilang laluan untuk arus.
3. Bagaimanakah Hukum Ohm mengaitkan voltan, arus dan rintangan dalam litar?
   • jawapanHukum Ohm menyatakan bahawa arus ($I$) yang mengalir melalui konduktor antara dua titik adalah berkadar terus dengan voltan ($V$) merentasi dua titik dan berkadar songsang dengan rintangan ($R$). Ia diwakili sebagai I=V/R​.
4. Apakah peranan suis dalam litar elektrik?
   • jawapanSuis mengawal aliran arus dalam litar. Apabila ditutup, ia membenarkan arus mengalir; apabila dibuka, ia mengganggu atau menghentikan aliran arus.
5. Mengapakah litar pintas dianggap berbahaya?
   • jawapanDalam litar pintas, rintangan adalah sangat rendah, menyebabkan arus yang sangat tinggi mengalir. Ini boleh mengakibatkan terlalu panas, kebakaran atau kerosakan pada komponen dan harus dilindungi daripadanya dengan fius atau pemutus litar.
6. Apakah fungsi fius atau pemutus litar dalam litar?
   • jawapanFius dan pemutus litar adalah peranti pelindung yang direka untuk mengganggu litar jika arus melebihi paras selamat yang telah ditetapkan. Walaupun fius "meletup" atau "cair", memutuskan litar, pemutus litar "terpegun", dan boleh ditetapkan semula selepas ia mengganggu litar.
7. Bagaimanakah Hukum Arus Kirchhoff (KCL) menerangkan arus pada simpang dalam litar?
   • jawapanHukum Arus Kirchhoff menyatakan bahawa jumlah arus yang memasuki simpang adalah sama dengan jumlah arus yang meninggalkan simpang tersebut. Ini pada asasnya merupakan pernyataan tentang pemuliharaan cas elektrik.
8. Apakah perbezaan antara AC (Arus Ulang-alik) dan DC (Arus Terus)?
   • jawapanDC merujuk kepada aliran cas elektrik searah, biasanya daripada bateri atau bekalan kuasa DC. AC, sebaliknya, ialah cas elektrik yang berubah arah secara berkala, seperti apa yang dibekalkan daripada grid kuasa di banyak negara.
9. Apakah yang dimaksudkan dengan istilah "tanah" dalam litar elektrik?
   • jawapan: “Ground” merujuk kepada titik rujukan dalam litar elektrik yang daripadanya voltan lain diukur, atau laluan pulangan sepunya untuk arus elektrik, atau sambungan fizikal langsung ke Bumi.
10. Mengapakah kapasitor digunakan dalam litar elektrik?

• jawapanKapasitor menyimpan dan membebaskan tenaga elektrik. Ia digunakan dalam litar untuk pelbagai tujuan, seperti penapisan, melicinkan turun naik voltan, gandingan dan nyahgandingan isyarat AC, dan elemen pemasaan dalam pengayun.