Soal dan pembahasan LISTRIK DINAMIS arus dan tegangan searah DC

 rangkaian listrik arus searah (DC) - LISTRIK DINAMIS 

1.  Jika arus 4 ampere mengalir dalam kawat yang ujung-ujungnya berselisih potensial 12 volt, maka besar muatan tiap menit yang mengalir melalui kawat….
a. 4 coulomb             d. 120 coulomb
b. 12 coulomb           e. 240 coulomb
c. 60 coulomb
jawab:
pembahasan:
diketahui:
I = 4 A
V = 12 volt
t = 1 menit = 60 detik

I = q/t
4 = q / t
q = 4.60 = 240 Coulomb

soal no. 2 

perhatikan rangkaian listrik dinamis resistor berikut!

besar arus pada resistor 20 ohm sebesar...

a. 2 A

b. 1 A

c. 20 A

d. 12 A

e. 0,4 A

Pembahasan :

rumus paralel:

1/Rp = 1/15 + 1/30

1/Rp = 2/30 + 1/30

1/Rp = 3/30

Rp = 30/3

Rp = 10 ohm

rangakaian seri

Rs = 20 + Rp

Rs = 20 + 10 = 30 ohm (Rtot)

arus total:

I = V/R

I = 12/30

I = 0,4 Ampere

karena hambatan 20 ohm diangkai seri maka besar arus di resistor 20 ohm sama dengan I total

I = 0,4 A

soal no 3. 

Perhatikan rangkaian resistor listrik dinamis berikut:

arus dan tegangan pada resistor 2 ohm adalah...

A. 2 A dan 2 V

B. 2 A dan 4 V

C. 4A dan 2 V

D. 4A dan 4 V

E. 2 A dan 3 V

jawab: B

pembahasan:

Step 1: menghitung R paralel dan seri

1/Rp = 1/2 + 1/3 + 1/6

1/Rp = 3/6 + 2/6 + 1/6

1/Rp = 6/6

Rp = 1

Rs = 1 + 4 = 5 ohm ( R total)

Step 2: menghitung I total

V = I . R

20 = I . 5

I = 4 A

Step 4: menghitung arus tiap cabang resistor paralel dengan perbandingan terbalik

R2 : R3 : R6

1/2 : 1/3 : 1/6

3/6 : 2/6 : 1/6

Sehingga perbandingan

R2 : R3 : R6 = 3 : 2 : 1

Arus pada R 2 ohm

I2 = [ 3/(3+2+1) ] . Itotal

I2 = 3/6 . 4 = 2 A

tegangan pada 2 Ohm

V = I . R

V = 2 . 2 = 4 A

soal No .4

Perhatikan rangkaian listrik berikut!

Bila saklar S ditutup, nilai  kuat arus yang mengalir  pada resistor 4 Ω sebesar....

A. 0,5 A

B. 1 A

C. 1,5 A

D. 2 A

E. 3 A

kunci jawaban : C

pembahasan dan penyelesaian: C

         (V_t -V_ki)R_ka + (V_ka-V_ki)R_t

Iki = ^{_______________________________}

            R_ki.R_ka + R_ka.R_t + R_ki.R_t

        (6-12).2

It = ^_________  

           2.4 

It = -12/8 = -1,5 A

5. Perhatikan rangkaian di bawah ini

sumber tegangan memiliki hambatan dalam (r)masing-masing 0,5 Ω . maka nilai kuat arus pada rangkaian di atas adalah....

A. 0,5 A

B. 1,5 A

C. 1,8 A

D. 4,5 A

E. 5,4 A

kunci jawaban:

pembahasan dan penyelesaian:

Σε + Σ I.R = 0

        Σε

I = ^______  

        ΣR

        18-9

I = ^________  

        3 + 2 

I = 9/5 = 1,8 A

6. UN Fisika 2013

Dari gambar rangkaian resistor satu loop di atas  besar kuat arus rangkaian adalah…..

A. 3 A

B. 4 A

C. 6 A

D. 8 A

E. 12 A

jawab:

pembahasan:

Σε + Σ I.R = 0

12 + 12 + I . 8 = 0

24 + 8I = 0

8I = 24

I = 3 A

7. Grafik di bawah menunjukkan kuat arus yang mengalir dalam suatu hambatan R, sebagai fungsi waktu. Banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam hambatan tersebut selama 5 sekon pertama adalah ... (coulomb)

a. 8
b. 10
c. 14
d. 18
e. 20
jawab: D
pembahasan:

\banyaknya muatan yang mengalir sama dengan luas bangun dibawah grafik

luas bangun = trapesium + persegi panjang
Q = ½ (a+b) .t + p.l = ½ (5+3). 2 + 5.2 = 18

8. Dari percobaan hubungan tegangan(V) dengan kuat arus (I) pada resistor, dihasilkan grafik V–I pada gambar di bawah. Jika V = 5,0 volt, maka besar kuat arus yang mengalir adalah ....

a. 5 mA
b. 10 mA
c. 20 mA
d. 40 mA
e. 35 mA

jawab: D
pembahasan:

perbandingan senilai beda potensial (V) dan (I):
V1 : I1 = V2 : I2
2,5 : 0,02 = 5 : I
0,02 x 2 = 0,04 A = 40 mA

9.         Resistansi kawat jaringan listrik akan meningkat pada siang hari yang terik sebab:
(1) Kawat menjadi lebih panjang
(2) Arus listrik menurun pada siang hari
(3) Hambat jenis kawat meningkat
(4) Luas tampang lintang kawat membesar
Pernyataan yang benar adalah ....
a. (1), (2) dan (3)                         d. (4)
b. (1) dan (3)                   e. semua
c. (2) dan (4)
jawab: B

pembahasan:

1 dan 3 benar

berdasarkan rumus hambatan dan hambatan jenis berikut:

          ⍴ . L

R = _______
            A

10.   Sebuah baterai dihubungkan dengan resistor akan menghasilkan arus 0,6 A. Jika pada rangkaian ditambahkan sebuah resistor 4,0 ohm yang dihubungkan seri dengan resistor pertama maka arus akan turun menjadi 0,5 A. Gaya gerak listrik(ggl) baterai (dalam volt) adalah ....

a. 4                     c. 6                  e. 24

b. 5                     d. 12

jawab: D

pembahasan:

rangkaian pertama:

V = I . R

V = 0,6 R

R = V/0,6 

rangkaian ke dua

V = I . R

V = 0,5 . (R + 4)

V = 0,5 (V/0,6 + 4)

V/0,5 - V/0,6  = 4

6V/3 - 5V/3 =4

V/3 = 4

V = 12 volt

11. Perhatikan gambar rangkaian di samping. Jika sumber arus 18 V dengan hambatan dalam 1 Ω, maka beda potensial titik a dan b adalah....

a. 10 volt

b. 15 volt

c. 20 volt

d. 30 volt

e. 40 volt

jawab:

pembahasan

Rtot = 1 + 5 + 3 = 9

Vab = 5/9 . 18 = 10 volt

12. Sebuah galvanometer yang hambatannya 50 ohm akan mengalami simpangan maksimum jika dilalui arus 0,01 A. Agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan hingga 100 V, maka harus dipasang ....

a. Hambatan muka sebesar 9.950 ohm

b. Hambatan muka sebesar 5.000 ohm

c. Hambatan cabang sebesar 9.950 ohm

d. Hambatan cabang sebesar 5.000 ohm

e. Hambatan muka dan hambatan dalam masing-masing sebesar 2.500 ohm

jawab:

V = I . R

100 = 0,01 (50 + R)

R = 10000 - 50 = 9950 0hm

(ket: hambatan muka / seri berfungsi untuk memecah tegangan)

13. Sebuah amperemeter mempunyai hambatan 18 ohm dan berdaya ukur 10 m A. Agar daya ukur amperemeter meningkat menjadi 100 m A, harus dipasang hambatan ....

a. 0,8 ohm seri dengan amperemeter

b. 0,8 ohm paralel dengan amperemeter

c. 2,0 ohm seri dengan amperemeter

d. 2,0 ohm paralel dengan amperemeter

e. 8,0 seri dengan amperemeter

jawab:

soal No 14 esai:

14. perhatikan rangkaian seri paralel resistor berikut!

hitung arus dan tegangan pada tiap ujung ujung resitor

Pembahasan :

- step 1: menghitung hambatan total 

Rangkaian paralel :

1/Rp = 1/15 + 1/30

1/Rp = 2/30 + 1/30

1/Ro = 3/30

Rp = 30/3 = 10 Ω

Rangkaian seri:

Rs = 10 + 20 + Rp = 30 + 10 = 40 Ω

- step 2: menghitung arus total dengan rumus hukum ohm

I = V/R

I = 12/40 = 0,3 A

- step 3. menggitung arus pada rangkaian seri 10 dan 20 Ω

Iseri = Itotal

I₁₀ = I₂₀ = 0,4 A

-step 3. Menghitung Arus pada rangkaian paralel dengan perbandingan terbalik 

Arus pada 15 ohm

I = 30/(30+15) . Itot = 2/3 . 0,3 = 0,2 A

Arus pada 30 ohm

I = 15/45 . Itot = 1/3 . 0,3 = 0,1 A

- step 4. menghitung perbedaan potensial atau tegangan tiap tiap resistor dengan rumus hukum ohm

Beda potensial pada 20 ohm

V = I . R

V = 0,3 . 20 = 6 Volt

Beda potensial pada 10 ohm

V = I . R

V = 0,3 . 10 = 3 Volt

Beda potensial pada 15 ohm

V = I . R

V = 0,2 . 15 = 3 Volt

Beda potensial pada 30 ohm

V = I . R

V = 0,1 .  30 = 3 Volt