Formule de circuite electrice și rezistență electrică

Contoh soal serta rumus rangkaian listrik dan hambatan listrik

Rangkaian listrik

1. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut. Besar arus listrik yang mengalir pada hambatan 8 Ohm adalah….
A. 1,8 amperi
B. 1,2 amper
C. 0,8 amperi
D. 0,6 amperi

Pembahasan
Se știe că:
Rezistor 1 (R₁) = 12 Ω
Rezistor 2 (R₂) = 8 Ω
Rezistor 3 (R₃) = 10 Ω
Tensiune electrică (V) = 12 volți
Ditanya : Kuat arus melalui R₁
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 :
Terlebih dahulu hitung resistor pengganti (R). Setelah itu hitung kuat arus menggunakan rumus hukum Ohm : V = I R atau I = V / R di mana V = tegangan, I = kuat arus, R = resistor pengganti

Resistor pengganti :
Rezistor R₁ și rezistor R₂ tersusun seri. Resistor pengganti adalah :
R₁₂ = R₁ + R₂ = 12 + 8 = 20 Ω
Rezistor R₁₂ și rezistor R₃ tersusun paralel. Resistor pengganti adalah :
1/R = 1/R₁₂ + 1/R₃ = 1/20 + 1/10 = 1/20 + 2/20 = 3/20
R = 20/3 Ω

Kuat arus yang mengalir keluar dari baterai :
I = V / R = 12 : 20/3 = 12 x 3/20 = 36/20 = 1,8 Ampere
Kuat arus yang mengalir keluar dari baterai adalah 1,8 Ampere Ampere.

Kuat arus listrik yang melalui resistor 8 Ω
Vab = 12 Volt
R₁₂ = 20 Ω
R₃ = 10 Ω

Kuat arus listrik yang melalui resistor 10 Ω
I₃ = V_ab / R₃ = 12 Volt / 10 Ω = 1,2 Ampere
Kuat arus listrik yang melalui resistor 20 Ω
I₁₂ = V_ab / R₁₂ = 12 Volt / 20 Ω = 0,6 Ampere

Hukum I Kirchhoff menyatakan bahwa kuat arus listrik yang masuk pada suatu cabang sama dengan kuat arus listrik yang keluar dari cabang tersebut. Berdasarkan hukum I Kirchhoff disimpulkan bahwa kuat arus listrik yang melewati resistor 20 Ω = kuat arus listrik yang melewati resistor 12 Ω = kuat arus listrik yang melewati resistor 8 Ω = 0,6 Ampere.
Răspunsul corect este D.

2.
Perhatikan rangkaian listrik tertutup berikut!
Jika hambatan dalam sumber tegangan diabaikan, maka beda potensial antara ujung-ujung penghambat 6 Ohm adalah….
A. 3 volți
B. 2 volți
C. 2/3 Volt
D. 1/3 Volt
Pembahasan
Se știe că:
Resistor 1 = 4 Ω
Resistor 2 = 3 Ω
Resistor 3 = 6 Ω
Tegangan (V) = 6 volt
Ditanya : Beda potensial antara ujung-ujung penghambat 6 Ohm
Jawab:
Resistor 3 Ω dan resistor 3 Ω tersusun paralel. Resistor pengganti adalah :
1/R23 = 1/3 Ω + 1/6 Ω = 2/6 Ω + 1/6 Ω = 3/6 Ω
R23 = 6/3 Ω = 2 Ω

Resistor 4 Ω dan resistor 2 Ω tersusun seri. Resistor pengganti adalah :
R = 4 Ω + 2 Ω = 6 Ω

Kuat arus listrik yang keluar dari sumber tegangan :
I = V / R = 6 volt / 6 ohm = 1 Ampere
Resistor 4 Ω dan resistor 2 Ω tersusun seri sehingga menurut hukum I Kirchooff, kuat arus listrik yang melewati resistor 4 Ω kuat arus listrik yang melewati resistor 2 Ω = 1 Ampere.

Beda potensial antara titik a dan b :
V = I R = (1 Ampere)(2 Ohm) = 2 volt
Beda potensial antara titik a dan b = beda potensial antara ujung-ujung resistor 2 Ω = beda potensial antara ujung-ujung resistor 3 Ω = beda potensial antara ujung-ujung resistor 6 Ω = 2 volt.
Răspunsul corect este B.

Hambatan listrik

3. Tiga buah hambatan listrik, jika disusun paralel nilai hambatannya 12/11 Ohm, jika disusun seri besarnya menjadi 12 Ohm, maka besar hambatan tersebut masing-masing….
A. 1 Ohm, 2 Ohm, 3 Ohm
B. 2 Ohm, 4 Ohm, 6 Ohm
C. 1 Ohm, 3 Ohm, 5 Ohm
D. 3 Ohm, 4 Ohm, 5 Ohm
Pembahasan
Apabila hambatan listrik disusun seri maka besar hambatan pengganti dihitung menggunakan rumus :
R=R₁ + R₂ + R₃
12=R₁ + R₂ + R₃
Pilihan yang mungkin adalah jawaban B dan D.
Jika hambatan listrik disusun paralel maka besar hambatan pengganti dihitung menggunakan rumus : 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃.
Jika menggunakan jawaban B maka :
1/R = 1/2 + 1/4 + 1/6
1/R = 6/12 + 3/12 + 2/12
1/R = 11/12
R = 12/11
Răspunsul corect este B.

Hambatan jenis

4.Resistivitas tungsten dan timah berturut-turut adalah 5,5 x 10^-8 Ohm meter dan 22 x 10^-8 Ohm meter. Kawat tungsten dan kawat timah mempunyai panjang masing-masing 5 meter. Jika kedua kawat memiliki nilai hambat sama dan diameter tungsten adalah 2 mm maka diameter kawat timah adalah…. mm
A. 2
B. 4
C. √2
D. ½ √2
Pembahasan
Se știe că:
Resistivitas tungsten (ρ₁) = 5,5 x 10^-8 Ohmmetru
Resistivitas timah (ρ₂) = 22 x 10^-8 Ohmmetru
Panjang kawat tungsten (L₁) = 5 metru
Panjang kawat timah (L₂) = 5 metru
Diameter tungsten (D₁) = 2 mm
Jari-jari tungsten (R₁) = 1/2 (D) = 1/2 (2 mm) = 1 mm = 1 x 10^-3 metru
Ditanya : Diameter timah (D₂)
Jawab:
Luas permukaan kawat tungsten :
A₁ = π r² = π (10^-3)² = π 10^-6

Nilai hambat kawat tungsten dan kawat timah sama.
R₁ = R₂
ρ₁ L₁ / LA₁ = ρ₂ L₂ / LA₂
(5,5 x 10^-8)(5) / π 10^-6 = (22 x 10^-8)(5) / π r²
5,5 / 10^-6 = 22 / r²
5,5 r² = 22 x 10^-6
r² = (22 x 10^-6 ) / 5,5
r² = 4 x 10^-6
r = 2 x 10^-3 metru
r = 2 milimeter
Răspunsul corect este A.

Sursa întrebării:

Întrebări OSN pentru fizică la gimnaziu - Liceu