Rangkaian listrik arus searah (DC) – UN fisika SMA/MA 2012

1. Soal UN 2011/2012 C61 No.34

Perhatikan gambar susunan hambatan di bawah ini! Besar kuat arus melalui R1 adalah…

A. 2,0 ARangkaian listrik arus searah (DC) - UN fisika SMA MA 2012 - 1
B. 2,5 A
C. 4,0 A
D. 4,5 A
E. 5,0 A

Pembahasan
Diketahui :
Resistor 1 (R1) = 4 Ω
Resistor 2 (R2) = 4 Ω
Resistor 3 (R3) = 8 Ω
Tegangan listrik (V) = 40 Volt
Ditanya : Kuat arus melalui R1
Jawab :

Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Arah arus listrik pada rangkaian listrik di atas sama dengan arah putaran jarum jam.

Kuat arus yang mengalir keluar dari baterai
Terlebih dahulu hitung resistor pengganti (R). Setelah itu hitung kuat arus menggunakan rumus hukum Ohm :
V = I R atau I = V / R
Keterangan rumus : V = tegangan, I = kuat arus, R = resistor pengganti
Resistor pengganti :
Hitung resistor pengganti pada rangkaian di atas.
Resistor R1 dan resistor R2 tersusun paralel. Resistor pengganti adalah :
1/R12 = 1/R1 + 1/R2 = 1/4 + 1/4 = 2/4
R12 = 4/2 = 2 Ω
Resistor R12 dan resistor R3 tersusun seri. Resistor pengganti adalah :
R= R12 + R3 = 2 + 8 = 10 Ω
Kuat arus yang mengalir keluar dari baterai :
I = V / R = 40 / 10 = 4 Ampere
Kuat arus yang mengalir keluar dari baterai adalah 4 Ampere.

Tegangan listrik Vab dan Vbc
Rangkaian listrik arus searah (DC) - UN fisika SMA MA 2012 - 2Hukum I Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah arus listrik yang masuk pada suatu cabang sama dengan jumlah arus listrik yang keluar dari cabang tersebut. Berdasarkan hukum I Kirchhoff disimpulkan bahwa jika arus listrik yang keluar dari baterai adalah 4 Ampere maka arus listrik yang melewati a-b sama dengan 4 Ampere, demikian juga arus listrik yang melewati b-c adalah 4 Ampere.
Tegangan listrik Vab :
Vab = Iab Rab = (4)(2) = 8 Volt
Tegangan listrik Vbc :
Vbc = Ibc Rbc = (4)(8) = 32 Volt
Rangkaian di atas tersusun secara seri sehingga tegangan listrik total adalah V = Vab + Vbc = 8 Volt + 32 Volt = 40 Volt.
Kuat arus listrik yang melalui R1 = 4 Ω
I1 = Vab / R1 = 8 Volt / 4 Ohm = 2 Ampere
I2 = Vab / R2 = 8 Volt / 4 Ohm = 2 Ampere
Arus listrik yang mengalir keluar dari baterai adalah 4 Ampere. Ketika tiba di titik a, arus listrik terbagi menjadi dua, arus listrik 2 Ampere mengalir melalui resistor R1 dan arus listrik 2 Ampere mengalir melalui resistor R2. 2 Ampere + 2 Ampere = 4 Ampere. Hal ini sesuai dengan pernyataan hukum I Kirchhoff.
Jawaban yang benar adalah A.

2. Soal UN 2011/2012 A81 No.34
Perhatikan rangkaian listrik berikut. Besar kuat arus yang mengalir pada hambatan 4 Ω adalah…
A. 1,0 ARangkaian listrik arus searah (DC) - UN fisika SMA MA 2012 - 3
B. 1,2 A
C. 1,6 A
D. 2,4 A
E. 3,2 A
Pembahasan
Diketahui :
Resistor 1 (R1) = 6 Ω
Resistor 2 (R2) = 4 Ω
Resistor 3 (R3) = 1,6 Ω
Tegangan listrik (V) = 16 Volt
Ditanya : Kuat arus yang mengalir pada hambatan 4 Ω
Jawab :
Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Arah arus listrik pada rangkaian di atas sama dengan arah putaran jarum jam.
Kuat arus yang mengalir keluar dari baterai
Resistor pengganti :
Resistor R1 dan resistor R2 tersusun paralel. Resistor pengganti adalah :
1/R12 = 1/R1 + 1/R2 = 1/6 + 1/4 = 2/12 + 3/12 = 5/12
R12 = 12/5 = 2,4 Ω
Resistor R12 dan resistor R3 tersusun seri. Resistor pengganti adalah :
R= R12 + R3 = 2,4 + 1,6 = 4 Ω
Kuat arus yang mengalir keluar dari baterai :
I = V / R = 16 / 4 = 4 Ampere
Kuat arus yang mengalir keluar dari baterai adalah 4 Ampere.

Tegangan listrik Vab dan Vbc
Rangkaian listrik arus searah (DC) - UN fisika SMA MA 2012 - 4Berdasarkan hukum I Kirchhoff disimpulkan bahwa jika arus listrik yang keluar dari baterai adalah 4 Ampere maka arus listrik yang melewati a-b sama dengan 4 Ampere, demikian juga arus listrik yang melewati b-c adalah 4 Ampere.
Tegangan listrik Vab :
Vab = Iab Rab = (4)(2,4) = 9,6 Volt
Tegangan listrik Vbc :
Vbc = Ibc Rbc = (4)(1,6) = 6,4 Volt
Rangkaian di atas tersusun secara seri sehingga tegangan listrik total adalah V = Vab + Vbc = 9,6 Volt + 6,4 Volt = 16 Volt.
Kuat arus listrik yang melalui R2 = 4 Ω
I1 = Vab / R1 = 9,6 Volt / 6 Ohm = 1,6 Ampere
I2 = Vab / R2 = 9,6 Volt / 4 Ohm = 2,4 Ampere
Arus listrik yang mengalir keluar dari baterai adalah 4 Ampere. Ketika tiba di titik a, arus listrik terbagi menjadi dua, arus listrik 1,6 Ampere mengalir melalui resistor R1 dan arus listrik 2,4 Ampere mengalir melalui resistor R2. 1,6 Ampere + 2,4 Ampere = 4 Ampere. Hal ini sesuai dengan pernyataan hukum I Kirchhoff.
Jawaban yang benar adalah D.

Jumlah halaman : 29

Materi Pembahasan Soal :

  1. Pengukuran
  2. Vektor
  3. Gerak Lurus
  4. Gerak Melingkar Beraturan
  5. Hukum Newton
  6. Dinamika Rotasi
  7. Usaha dan Energi
  8. Elastisitas
  9. Momentum, Impuls dan Tumbukan
  10. Fluida Dinamis
  11. Suhu, Kalor dan Perpindahan Kalor
  12. Termodinamika
  13. Gelombang Mekanik
  14. Alat Optik
  15. Gelombang Cahaya
  16. Gelombang Bunyi
  17. Listrik Statis
  18. Listrik Dinamis
  19. Gaya Magnet
  20. Listrik Arus Bolak Balik
  21. Efek fotolistrik
  22. Relativitas Khusus
  23. Fisika Inti
Anda perlu masuk untuk melihat isi sepenuhnya. Silahkan . Bukan Member? Bergabung

Penulis, Netpreneur, Guru. Dari Lembata/Flores Timur, Nusa Tenggara Timur.