listrik dinamis matematis

Listrik dinamis matematis

Berikut ini adalah contoh soal fisika untuk kelas IX (SLTP 3) mengenai Listrik Dinamis. Contoh soal Listrik Dinamis terdiri dari soal-soal mengenai arus listrik, hukum Ohm, hambatan kawat penghantar serta rangkaian listrik seri dan paralel.

Salah satu syarat agar arus listrik dapat mengalir dalam suatu hambatan tertutup adalah :
1. terdapat hambatan
2. terdapat beda potensial di antara dua titik
3. dipasang sumber tegangan sehingga potensialnya menjadi sama
4. dipasang sakelar
Tutup Jawaban

Jawaban adalah b.

Arus listrik hanya dapat mengalir dari satu titik ke titik lain jika ada perbedaan potensial.
Muatan listrik 4500 C mengalir melalui penghantar selama 15 menit. Kuat arus listrik yang melalui penghantar adalah …
1. 0,3 A
2. 2 A
3. 3 A
4. 5 A
Tutup Jawaban

Jawaban adalah d.

$\begin{align*} I &= \frac{Q}{t} \\ &= \frac{4500}{15 \times 60} \\ &= 5 A \end{align*}$
Kawat penghantar diberikan beda potensial sebesar 6 Volt sehingga menyebabkan arus listrik mengalir sebesar 2 A.
1. Berapakah hambatan kawat itu?
2. Jika beda potensial diubah menjadi 12 Volt, berapakah besar arus yang mengalir sekarang ?
Tutup Jawaban
Diketahui:

$\begin{align*} V = 6 \mathrm{V} \\ I = 2 \mathrm{A} \end{align*}$

Ditanya:
1. R ?
2. Jika V = 12 V, berapakah I ?
Jawab:
1. $\begin{align*} I &= \frac{V}{R} \\ R &= \frac{V}{I} \\ &= \frac{6}{2} \\ &= 3 \: \Omega \end{align*}$
2. $\begin{align*} I &= \frac{V}{R} \\ &= \frac{12}{3} \\ &= 4 \mathrm{A} \end{align*}$
Dua buah kawat sejenis mempunyai luas penampang yang sama. Panjang kawat pertama tiga kali panjang kawat kedua. Berapakah hambatan kawat kedua jika hambatan kawat pertama $150 \: \Omega$ ?.

Lihat Jawaban
Perhatikan rangkaian di bawah ini :

Jika arus yang mengalir pada hambatan A = 0,25 A, tentukanlah beda potensial AB, BC, CD, dan AD.

Tutup Jawaban

Diketahui:

   $\begin{align*} R_1 = 40 \: \Omega \\ R_2 = 20 \: \Omega \\ R_3 = 60 \: \Omega \\ I_{AB} = 0,25 \mathrm{A} \end{align*}$

Ditanya: $V_{AB}$ , $V_{BC}$ , $V_{CD}$ , $V_{AD}$
Jawab:
a.

   $\begin{align*} V_{AB} &= I_{AB} \times R_1 \\ &= 0,25 \times 40 \\ V_{AB} &= 10 \: \mathrm{V} \end{align*}$

b.

   $\begin{align*} I_{BC} &= I_{AB} = 0,25 \: \mathrm{A} \; \text{(Arus keluar AB = Arus masuk BC)} \\ V_{BC} &= I_{BC} \times R_2 \\ &= 0,25 \times 20 \\ V_{BC} &= 5 \: \mathrm{V} \end{align*}$

c.

   $\begin{align*} I_{CD} &= I_{BC} = 0,25 \: \mathrm{A} \; \text{(Arus keluar BC = Arus masuk CD)} \\ V_{CD} &= I_{CD} \times R_3 \\ &= 0,25 \times 60 \\ V_{CD} &= 15 \: \mathrm{V} \end{align*}$

d.

   $\begin{align*} I_{AD} &= 0,25 \: \mathrm{A} \\ R_{total} &= R_1 + R_2 + R_3 \\ &= 40 + 20 + 60 \\ &= 120 \: \Omega \\ \\ V_{AD} &= I_{AD} \times R_{total} \\ &= 0,25 \times 120 \\ V_{AD} &= 30 \: \mathrm{V} \end{align*}$

Atau dengan cara lain :

   $\begin{align*} V_{AD} &= V_{AB} + V_{BC} + V_{CD} \\ &= 10 + 5 + 15 \\ &= 30 \: \mathrm{V} \end{align*}$
Perhatikan gambar berikut:

Jika , maka pernyataan berikut ini benar, kecuali :
1. $I = 0,4 \: \mathrm{A}$ dan $V_{PQ} = 6 \: \mathrm{V}$
2. $V_{QR} = 10 \: \mathrm{V}$ dan $V_{PQ} = 6 \: \mathrm{V}$
3. $I = 0,4 \: \mathrm{A}$ dan $V_{RS} = 8 \: \mathrm{V}$
4. $V_{PQ} = 10 \: \mathrm{V}$ dan $V_{RS} = 6 \: \mathrm{V}$
Tutup Jawaban

Jawaban adalah d .

a, b, dan c benar, bisa dilihat dari perhitungan berikut:

$\begin{align*} R_{total} &= 15 \: \Omega + 25 \: \Omega + 20 \: \Omega \\ &= 60 \: \Omega \\ \\ I &= \frac{V}{R} \\ &= \frac{24}{60} \\ &= 0,4 \: \mathrm{A} \\ \\ V_{PQ} &= 0,4 \times 15 \\ &= 6 \: \mathrm{V} \\ \\ V_{QR} &= 0,4 * 25 \\ &= 10 \: \mathrm{V} \\ \\ V_{RS} &= 0,4 * 20 \\ &= 8 \: \mathrm{V} \end{align*}$
Perhatikan gambar di bawah ini:
Besarnya hambatan pengganti dari rangkaian di atas adalah :
1. 4 $\Omega$
2. 6 $\Omega$
3. 8 $\Omega$
4. 10 $\Omega$
Tutup Jawaban

Jawaban adalah d.

Hambatan pengganti didapat dengan mengganti setiap hambatan yang ada dengan aturan seri / paralel.

$\begin{align*} R_{12} &= R_1 + R_2 = 2 + 1 = 3 \: \Omega \\ \\ \frac{1}{R_{123}} &= \frac{1}{R_{12}} + \frac{1}{R_3} \\ &= \frac{1}{3} + \frac{1}{6} \\ &= \frac{2}{6} + \frac{1}{6} \\ &= \frac{3}{6} \\ R_{123} &= \frac{6}{3} = 2 \: \Omega \\ \\ R_{1234} &= R_{123} + R_4 \\ &= 2 + 4 \\ &= 6 \: \Omega \\ \\ \frac{1}{R_{56}} &= \frac{1}{R_5} + \frac{1}{R_6} \\ &= \frac{1}{8} + \frac{1}{8} \\ &= \frac{2}{8} \\ R_{56} &= \frac{8}{2} = 4 \: \Omega \\ \\ R_{123456} &= R_{1234} + R_{56} \\ &= 6 + 4 \\ &= 10 \: \Omega \end{align*}$
Kawat penghantar panjangnya $2 \: \mathrm{km}$ dan hambatan jenisnya $2,8 \times 10^{-8} \: \Omega \mathrm{m}$ . Jika luas penampang kawat $5,6 \: \mathrm{mm}^2$ , berapakah hambatan kawat itu?

Tutup Jawaban

Diketahui:

$\begin{align*} l &= 2 \: \mathrm{km} = 2 \times 10^3 \: \mathrm{m}\\ \rho &= 2,8 \times 10^{-8} \: \Omega \mathrm{m} \\ A &= 5,6 \: \mathrm{mm}^2 = 5,6 \times 10^{-6} \mathrm{m}^2 \end{align*}$

Ditanya: R ?
Jawab:

$\begin{align*} R &= \rho \frac{l}{A} \\ &= 2,8 \times 10^{-8} \frac{2 \times 10^3}{5,6 \times 10^{-6}} \\ &= \cancel{2,8} \times 10^{-8} \frac{\cancel{2} \times 10^3}{\cancel{5,6} \times 10^{-6}} \\ &= \frac{10^{-5}}{10^{-6}} \\ &= 10^1 \\ &= 10 \: \Omega \end{align*}$