Elektrik devre formülleri ve elektrik direnci

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 Amper
B. 1,2 Amper
C. 0,8 Amper
D. 0,6 Amper

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Direnç 1 (R₁) = 12 Ω
Direnç 2 (R₂) = 8 Ω
Direnç 3 (R₃) = 10 Ω
Elektrik gerilimi (V) = 12 Volt
Ditanya : Kuat arus melalui R₁
Cevap :

Elektrik akımı yüksek potansiyelden düşük potansiyele doğru akar. Yukarıdaki devredeki elektrik akımının yönü, saat ibrelerinin yönüyle aynıdır.

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

Yedek direnç:
Direnç R₁ ve direnç R₂ Seri olarak bağlanmıştır. Değiştirilecek direnç şudur:
R₁₂ = R₁ + R₂ = 12 + 8 = 20 Ω
Direnç R₁₂ ve direnç R₃ Paralel olarak düzenlenmiştir. Değiştirilecek direnç şudur:
1/R = 1/R₁₂ + 1/K₃ = 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 = 20Ω
R₃ = 10Ω

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 Kirchhoff'un birinci yasası 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.
Doğru cevap D şıkkıdır.

2.
Perhatikan rangkaian listrik tertutup berikut!
Jika hambatan dalam sumber tegangan diabaikan, maka beda potensial antara ujung-ujung penghambat 6 Ohm adalah….
A. 3 Volt
B. 2 Volt
C. 2/3 Volt
D. 1/3 Volt
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
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
Cevap :
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.
Doğru cevap B şıkkıdır.

Elektrik direnci

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/K₂ + 1/K₃.
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
Doğru cevap B şıkkıdır.

Bariyer türü

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
Şunlar bilinmektedir:
Resistivitas tungsten (ρ₁) = 5,5 x 10^-8 Ohm metre
Resistivitas timah (ρ₂) = 22 x 10^-8 Ohm metre
Panjang kawat tungsten (L₁) = 5 metre
Panjang kawat timah (L₂) = 5 metre
Diameter tungsten (D₁) = 2mm
Jari-jari tungsten (R₁) = 1/2 (D) = 1/2 (2 mm) = 1 mm = 1 x 10^-3 metre
Ditanya : Diameter timah (D₂)
Cevap :
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 / A₁ = ρ₂ L₂ / A₂
(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 metre
r = 2 milimeter
Doğru cevap A şıkkıdır.

Soru kaynağı:

Ortaokul Fizik OSN Soruları