Pembahasan soal rangkaian listrik arus searah dan hukum Kirchhoff

Hukum Kirchhoff

1. Soal UN SMA/MA 2018 No.33

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2018 - 58Perhatikan rangkaian listrik berikut!

Jika hambatan 5 Ohm pada rangkaian diganti dengan hambatan 7 Ohm, maka perbandingan arus total yang mengalir pada rangkaian sebelum dengan setelah pergantian adalah…

Pembahasan

Resistor 6 Ohm dan resistor 6 Ohm terangkai paralel. Resistor ekivalennya adalah:

1/RAB = 1/6 + 1/6 = 2/6

RAB = 6/2 = 3 Ohm

Terapkan hukum II Kirchhoff pada rangkaian, jika hambatan = 5 Ohm:

Pilih arah arus searah putaran jarum jam.

12 – 5I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 5I – 3I = 0

8 – 8I = 0

8 = 8I

I = 8/8

I = 1 Ampere

I bertanda positif artinya arah arus listrik sesuai dengan pilihan yakni searah putaran jarum jam.

Terapkan hukum II Kirchhoff pada rangkaian, jika hambatan = 7 Ohm:

Pilih arah arus searah putaran jarum jam.

12 – 7I – 4 – 3I = 0

12 – 4 – 7I – 3I = 0

8 – 10I = 0

8 = 10I

I = 8/10

I = 0,8 Ampere

I bertanda positif artinya arah arus listrik sesuai dengan pilihan yakni searah putaran jarum jam.

Perbandingan arus listrik sebelum dan setelah:

1 : 0,8

10 : 8

5 : 4

2. Soal UN SMA/MA 2017 No.37

Perhatikan rangkaian listrik berikut ini!Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2017 - 59

Besarnya daya pada hambatan 6 Ω adalah…

A. 1,5 Watt

B. 3,0 Watt

C. 6,0 Watt

D. 9,0 Watt

E. 18,0 Watt

Pembahasan

Rumus daya listrik :

P = I2 R

Sebelum menghitung daya listrik, terlebih dahulu hitung kuat arus listrik yang melewati hambatan 6 Ω menggunakan hukum Kirchhoff.

Arah arus dipilih seperti pada gambar di samping. Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2017 - 60

Terapkan hukum I Kirchhoff :

I1 + I2 = I3 ………. Persamaan 1

Terapkan hukum II Kirchhoff pada I1 :

6 – 12 I1 – 6 I3 = 0

-12 I1 = 6 I3 – 6

I1 = (6 I3 – 6) / -12 ………. Persamaan 2

Terapkan hukum II Kirchhoff pada I2 :

6 – 12 I2 – 6 I3 = 0

12 I2 = 6 I3 – 6

I2 = (6 I3 – 6) / 12 ………. Persamaan 3

Subtitusikan persamaan 2 dan persamaan 3 ke persamaan 1:

Pembahasan soal UN fisika SMA tahun 2017 - 61

I3 bertanda positif artinya arah I3 sesuai dengan arah yang dipilih, seperti pada gambar di atas.

Gunakan persamaan 2 untuk menghitung I1:

I1 = (6 I3 – 6) / -12

I1 = (6.0,5 – 6) / -12

I1 = (3 – 6) / -12

I1 = -3 / -12

I1 = 1/4 A

I1 bertanda positif artinya arah I1 sesuai dengan arah yang dipilih, seperti pada gambar di atas.

Gunakan persamaan 3 untuk menghitung I2:

I2 = (6 I3 – 6) / 12

I2 = (6.0,5 – 6) / -12

I2 = (3 – 6) / -12

I2 = -3 / -12

I2 = 1/4 A

I2 bertanda positif artinya arah I1 sesuai dengan arah yang dipilih, seperti pada gambar di atas.

Terapkan hukum I Kirchhoff untuk membuktikan kebenaran hasil yang diperoleh:

I1 + I2 = I3

1/4 + 1/4 = 1/2

Kuat arus listrik yang melewati hambatan 6 Ω adalah I3 = 1/2 Ampere.

Daya listrik pada hambatan 6 Ω adalah P = I2 R = (1/2)2 (6) = 1/4 (6) = 1,5 Watt

Jawaban yang benar adalah A.

3. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.32

Pada gambar rangkaian listrik di samping, besar beda potensial listrik pada hambatan R3 adalah…

A. 0,5 VPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 82

B. 0,6 V

C. 0,9 V

D. 1,0 V

E. 1,3 V

Pembahasan

Diketahui :

Hambatan 1 (R1) = 2 Ω

Hambatan 2 (R2) = 4 Ω

Hambatan 3 (R3) = 3 Ω

Sumber ggl 1 (E1) = 6 Volt

Sumber ggl 2 (E2) = 9 Volt

Ditanya : Beda potensial listrik pada hambatan R3

Jawab :

Hitung kuat arus listrik (I) yang mengalir pada hambatan R3

Terlebih dahulu hitung arus listrik yang mengalir pada rangkaian :

Pada penyelesaian soal ini, arah arus dipilih searah dengan putaran jarum jam.

E1 – I R1 – E2 – I R2 – I R3 = 0

6 – 2I – 9 – 4I – 3I = 0

6 – 9 – 2I – 4I – 3I = 0

-3 – 9I = 0

-3 = 9I

I = -3/9

I = -1/3

Kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian adalah 1/3 Ampere. Kuat arus listrik bertanda negatif artinya arah arus listrik tidak sesuai dengan perkiraan tetapi berlawanan arah dengan putaran jarum jam.

Rangkaian tersusun seri sehingga kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian = kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan R3 = 1/3 Ampere.

Hitung beda potensial (V) pada hambatan R3

V = I R3 = (1/3)(3) = 1 Volt

Jawaban yang benar adalah D.

4. Soal UN fisika SMA/MA 2015/2016 No.32

Perhatikan gambar rangkaian di bawah!

Agar potensial listrik antara titik C dan D sama dengan 4 volt, maka besarnya nilai R adalah…

A. 1 OhmPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2016 - 83

B. 2 Ohm

C. 4 Ohm

D. 8 Ohm

E. 10 Ohm

Pembahasan

Diketahui :

Hambatan 1 (R1) = 2 Ω

Hambatan 2 (R2) = 2 Ω

Hambatan 3 (R3) = R

Sumber ggl 1 (E1) = 8 Volt

Sumber ggl 2 (E2) = 4 Volt

Beda potensial listrik antara titik C dan D (VCD) = 4 Volt

Ditanya : Nilai hambatan R

Jawab :

Hitung nilai hambatan R

VCD = I R

4 = I R

R = 4 / I

Bersambung…..

Hitung kuat arus listrik (I) yang mengalir pada hambatan R

Pada penyelesaian soal ini, arah arus dipilih searah dengan putaran jarum jam.

– E1 – 2I + E2 – 2I – IR = 0

– 8 – 2I + 4 – 2I – I (4/I) = 0

– 8 – 2I + 4 – 2I – 4 = 0

– 8 + 4 – 4 – 2I – 2I = 0

– 8 – 4I = 0

– 8 = 4I

I = -8 / 4

I = -2 Ampere

Kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian adalah 2 Ampere. Kuat arus listrik bertanda negatif artinya arah arus listrik tidak sesuai dengan perkiraan tetapi berlawanan arah dengan putaran jarum jam.

Rangkaian tersusun seri sehingga kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian = kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan R = 2 Ampere.

Nilai hambatan R

Lanjutkan…..

R = 4 / I = 4 / 2 = 2 Ohm

Jawaban yang benar adalah B.

5. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.29

Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut ini! Besar tegangan jepit pada hambatan R adalah…

A. 20 VoltPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2015 - 80

B. 8 Volt

C. 5 Volt

D. 4 Volt

E. 2 Volt

Pembahasan

GGL (E) = beda potensial sumber tegangan listrik sebelum arus listrik mengalir

Tegangan jepit (V) = beda potensial sumber tegangan listrik setelah arus listrik mengalir

Diketahui :

Hambatan 1 (R1) = 2 Ω

Hambatan 2 (R2) = 4 Ω

Hambatan 3 (R3) = 4 Ω

Sumber ggl 1 (E1) = 20 Volt

Sumber ggl 2 (E2) = 15 Volt

Ditanya : Besar tegangan jepit pada hambatan R (V)

Jawab :

Hitung arus listrik yang mengalir pada rangkaian (I)

Soal ini berkaitan dengan hukum Kirchhooff. Langkah-langkah dan cara menyelesaikan soal ini :

Pertama, pilih arah arus sesuka hati anda. Anda bisa memilih arus berlawanan atau searah dengan putaran jarum jam.

Kedua, ketika arus melewati hambatan atau resistor (R) terjadi penurunan potensial sehingga V = IR bertanda negatif.

Ketiga, jika arus bergerak dari potensial rendah ke tinggi (– ke +) maka sumber ggl (E) tersebut bertanda positif karena terjadi pengisian energi pada sumber ggl. Jika arus bergerak dari potensial tinggi ke rendah (+ ke -) maka sumber ggl (E) tersebut bertanda negatif karena terjadi pengosongan energi pada sumber ggl.

Pada penyelesaian soal ini, arah arus dipilih searah dengan putaran jarum jam.

E1 – I R1 – I R2 – I R3 – E2 = 0

20 – I (2) – I (4) – I (4) – 15 = 0

20 – 15 – I (2) – I (4) – I (4) = 0

5 – 10 I = 0

5 = 10 I

I = 5/10

I = 0,5 Ampere

Kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian adalah 0,5 Ampere. Kuat arus listrik bertanda positif artinya arah arus listrik sesuai dengan perkiraan yakni searah dengan putaran jarum jam.

Hitung hambatan pengganti (R)

Resistor 1 (R1), resistor 2 (R2) dan resistor 3 (R3) dirangkai seri. Resistor pengganti :

R = R1 + R2 + R3 = 2 Ω + 4 Ω + 4 Ω = 10 Ω

Tegangan jepit pada hambatan R (V)

V = I R = (0,5)(10) = 5 Volt

Cara cepat :

Tegangan jepit bisa langsung diketahui dengan cara berikut :

V = E1 – E2 = 20 – 15 = 5 Volt

Jawaban yang benar adalah C.

6. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.29

Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut! Besar daya disipasi pada hambatan 3Ω adalah…

A. 4 WattPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2015 - 81

B. 8 Watt

C. 12 Watt

D. 16 Watt

E. 20 Watt

Pembahasan

Daya disipasi = daya yang terpakai

Diketahui :

Hambatan 1 (R1) = 2 Ω

Hambatan 2 (R2) = 3 Ω

Hambatan 3 (R3) = 4 Ω

Sumber ggl 1 (E1) = 8 Volt

Sumber ggl 2 (E2) = 10 Volt

Ditanya : Daya disipasi pada hambatan 3Ω

Jawab :

Daya disipasi

Daya disipasi dihitung menggunakan rumus :

P = V I

Keterangan : P = daya, V = beda potensial pada kedua ujung hambatan 3Ω, I = kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan 3Ω.

Hitung kuat arus listrik (I) yang mengalir pada hambatan 3Ω

Terlebih dahulu hitung arus listrik yang mengalir pada rangkaian :

Pada penyelesaian soal ini, arah arus dipilih searah dengan putaran jarum jam.

E1 – I R1 – I R2 – I R3 + E2 = 0

8 – I (2) – I (3) – I (4) + 10 = 0

18 – 9 I = 0

18 = 9 I

I = 18 / 9

I = 2 Ampere

Kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian adalah 2 Ampere. Kuat arus listrik bertanda positif artinya arah arus listrik sesuai dengan perkiraan yakni searah dengan putaran jarum jam.

Rangkaian tersusun seri sehingga kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian = kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan 3Ω = 2 Ampere.

Hitung beda potensial (V) pada hambatan 3 Ω

V = I R2 = (2 A)(3 Ω) = 6 Volt

Hitung daya disipasi pada hambatan 3Ω

P = V I = (6 Volt)(2 Ampere) = 12 Volt Ampere = 12 Watt

Jawaban yang benar adalah C.

7. Soal UN fisika SMA/MA 2014/2015 No.29

Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut ini! Beda potensial antara titik A dan B adalah…

A. 1,5 voltPembahasan soal UN fisika SMA tahun 2015 - 82

B. 3,0 volt

C. 6,0 volt

D. 7,5 volt

E. 9,0 volt

Pembahasan

Diketahui :

Hambatan 1 (R1) = 2 Ω

Hambatan 2 (R2) = 3 Ω

Hambatan 3 (R3) = 4 Ω

Sumber ggl 1 (E1) = 8 Volt

Sumber ggl 2 (E2) = 10 Volt

Ditanya : Beda potensial (V) antara titik A dan B

Jawab :

Hitung kuat arus listrik (I) yang mengalir pada hambatan 3Ω

Terlebih dahulu hitung arus listrik yang mengalir pada rangkaian :

Pada penyelesaian soal ini, arah arus dipilih searah dengan putaran jarum jam.

– E1 – I R1 – I R2 – E2 – I R3 = 0

– 8 – I (2) – I (3) – 10 – I (4) = 0

– 18 – 9 I = 0

– 18 = 9 I

I = -18 / 9

I = – 2 Ampere

Kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian adalah 2 Ampere. Kuat arus listrik bertanda negatif artinya arah arus listrik tidak sesuai dengan perkiraan tetapi berlawanan arah dengan putaran jarum jam.

Rangkaian tersusun seri sehingga kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian = kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan 3Ω = 2 Ampere.

Hitung beda potensial (V) pada hambatan 3 Ω

V = I R2 = (2 A)(3 Ω) = 6 Volt

Jawaban yang benar adalah C.

close

Daftar untuk dapat ebook gratis

We don’t spam! Read our privacy policy for more info.