Contoh Soal Essay Fisika (Hambatan Listrik Dinamis) dan Jawaban

Hai kawan-kawan, berikut ini adalah Contoh Soal Essay Fisika (Hambatan Listrik Dinamis) dan Jawaban. Mudah-mudahan Contoh Soal Essay Fisika (Hambatan Listrik Dinamis) dan Jawaban ini bermanfaat banyak untuk kita semua.

Soal No. 1). Daya yang terdisipasi pada masing-masing lampu pada gambar di bawah ini adalah sama besar. Perbandingan hambatan R₁: R₂ : R₃ adalah ….

Jawaban
Diketahui:
P₁ = P₂ = P₃

Ditanyakan: R₁: R₂ : R₃?

$P = V^2 / R = I^2 R$

$V_1 = V_2$

$P_1 = P_2 \Rightarrow \frac{V_1^2}{R_1} = \frac{V_2^2}{R_2}$

$\Rightarrow R_1 = R_2 = x$

R₁ dan R₂ digabungkan menjadi satu resistor R_p, dengan arus mengalir melewatinya I_p.

$\frac{1}{R_p} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \Rightarrow R_p$ .

$R_p = \frac{R_1R_2}{R_1 + R_2} = \frac{x^2}{2x} = \frac{x}{2}$

$I_p = I_3$

$P_p = P_3 \Rightarrow I_p^2 R_p = I_3^2 R_3$

$\Rightarrow R_p = R_3 = \frac{x}{2}$

$R_1 : R_2 : R_3 = x : x : x/2 = 1 : 1 : 0.5$

Soal No. 2). Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut!

Kuat arus listrik total yang mengalir pada rangkaian adalah ….

Jawaban
Diketahui:

Ditanyakan: I?

Gabungkan R₃ dan R₄ menjadi R_c1 $R_{c1} = R_3 + R_4 = 6 \Omega$
Gabungkan R_c1 dan R₂ menjadi R_c2 $R_{c2} = \frac{R_{c1} \cdot R_2}{R_{c1}+R_2} = \frac{36}{12} = 3 \Omega$
Gabungkan R_c2 dan R₁ menjadi R_t $R_t = R_{c2} + R_1 = 3 + 2 = 5 \Omega$
Hitung Arus dengan persamaan Kirchoff 2

$\Sigma \varepsilon = I \cdot R_t$

$6 - 12 = I \cdot 5$

$I = \frac{-6}{5} = -1,2 A$

Nilai negatif menandakan arah arus berlawanan dengan anggapan awal.

Soal No. 3). Sebuah kawat penghantar yang di hubungkan dengan bateray 6 volt mengalirkan arus listrik 0,5 Ampere. Jika kawat dipotong menjadi dua bagian sama panjang dan dihubungkan paralel satu sama lain ke bateray, maka arus yang mengalir sekarang adalah . . .

Soal No. 3). Suatu pemanas listrik memiliki hambatan 25 ohm dihubungkan dengan sumber tegangan 250 volt dan bekerja selama 24 jam, maka:

1.arus yang mengalir dalam pemanas 10 ampere
2.daya pemanas sebesar 2,5 kWatt
3.jika tarif listrik Rp. 50,00/kWh, selama waktu tersebut diperlukan biaya Rp. 300,00.

Pernyataan yang benar adalah….

Jawaban:

1). I = V/R = 250/25 = 10 A
2). P = V.I ; P = 250.10 = 2500 Watt = 2,5 kWatt
3). Biaya = 2,5 x 24 x Rp50,00 = Rp3.000,00

Tiga buah hambatan 6 ohm, 4 ohm dan 12 ohm dipasang paralel dan dihubungkan dengan tegangan listrik. Perbandingan arus yang mengalir pada masing-masing hambatan adalah ….
a. 1 : 2 : 3 d. 6 : 3 : 2
b. 2 : 3 : 1 e. 6 : 2 : 3
c. 3 : 2 : 6

Jawaban: b

Rangkaian paralel V sama, sehingga :
V1 = V2 = V3
I1.6 = I2.4 = I3.12
I1 : I2 : I3 = 2 : 3 : 1

Soal No. 4). Dalam waktu dua menit arus listrik sebesar 2 A mengalir sepanjang kawat penghantar. Tentukan:
a) muatan yang berpindah
b) jumlah elektron
Jawaban
Hubungan kuat arus listrik, muatan listrik dan waktu adalah:
I = ^Q / t
Q = I x t

Dengan demikian :
a) Q = I x t
Q = 2 x 120
Q = 240 Coulomb

b) menentukan jumlah elektron dalam muatan
n = ^Q/Q_e
dimana:
n = jumlah elektron

Q_e = muatan satu elektron (1,6 x 10⁻¹⁹ Coulomb)
Q = muatan yang akan dihitung jumlah elektronnya

sehingga:
n = ^Q/Q_e
n = 240 / (1,6 x 10⁻¹⁹)
n = 150 x 10¹⁹
n = 1,5 x 10²¹ buah elektron

Soal No. 5
Sebuah kawat penghantar memiliki panjang L dan luas penampang A dan memiliki hambatan sebesar 120 Ω. Jika kawat dengan bahan yang sama memiliki panjang 2 L dan luas penampang 3 A, tentukan hambatan kawat kedua ini!

Pembahasan
Rumus untuk menghitung hambatan suatu kawat penghantar adalah:

R = ^ρL/ A

dimana
R = hambatan kawat (Ω)
L = panjang kawat (m)
A = luas penampang kawat (m2)
ρ = hambat jenis kawat

Kawat yang berbahan sama memiliki hambat jenis yang sama, sehingga
R₂ / R₁ = (L₂/A₂₎ / (L₁/A₁)

R₂ = (L₂/L₁) x (A₁/A₂) x R₁
R₂= (2L/L) x (A/3A) x 120
R₂ = (2/1) x(1/3)
R₂ = (2/3) x 120 = 80 Ω

Soal No. 5). Muatan sebesar 360 C mengalir dalam dua menit dalam suatu rangkaian. Tentukan Kuat arus rangkaian listrik tersebut!

Jawaban
I = Q/t
I = 360 coulomb / 120 sekon
I = 3 Ampere

Soal No. 6). Sebuah kawat penghantar dengan panjang 10 meter memiliki hambatan sebesar 100 Ω Jika kawat dipotong menjadi 2 bagian yang sama panjang, tentukan hambatan yang dimiliki oleh masing-masing potongan kawat!

Jawaban
Data dari soal:
L₁ = L
L₂ = 1/2 L
A₁ = A₂
R₁ = 100 Ω

R₂ / R₁ = (L₂/L₁) x R₁

(luas penampang dan hambat jenis kedua kawat adalah sama!!)

R₂= ( ^{0,5 L} / L) x 100 Ω:
R₂ = 50 Ω

Soal No. 7). Sebuah lampu yang filamennya terbuat dari tungsten memiliki hambatan listrik 240 Ω, ketika suhunya 1.800°C. Hitunglah hambatan bola lampu ini pada suhu 20°C! (koefisien hambatan jenis tungsten adalah 0,0045/°C)

Diket:
R_t = 240 Ω
T₁ = 20°C
T₂ = 1.800°C
α = 0,0045/°C
R_o. . . ?
Jawaban:
$\large R_{o} = \frac{R_{t}}{1 + \alpha . \Delta T}$
$\large R_{o}= \frac{240}{1 + (0,0045) (1.800 - 20)}$
$\large R_{o}= \frac{240}{9,01}$
$\large R_{o} = 26,63 \Omega$

Soal No. 8). Terdapat tiga hambatan dengan nilai masing-masing 300 Ω, 400 Ω, dan 800 Ω yang disusun secara seri. Pada ujung susunan hambatan
dipasang tegangan sebesar 15 V. Tentukan :
a. Hambatan Pengganti (hambatan total)
b. Arus listrik dalam rangkaian

Diket:
R₁ = 300 Ω
R₂ = 400 Ω
R₃ = 800 Ω
V = 15 V
Jawaban
a.) R_s =. . . ?
R_s = R₁ + R₂ + R₃
R_s = 300 + 400 + 800
R_s = 1500 Ω
b.) I =. . . ?
$\large I = \frac{V}{R_{s}}$
$\large I = \frac{15}{1500}$
$\large I = 0,01 A$

Soal No. 9). Perhatikan rangkaian hambatan berikut!

Jika R₁ = 4 Ω, R₂ = 6 Ω, dan R₃ = 8 Ω. Tentukan besar hambatan pengganti rangkaian tersebut!

Diket:
R₁ = 4 Ω
R₂ = 6 Ω
R₃ = 8 Ω
R_p =. . . ?
Jawaban
$\large \frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}}$
$\large \frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{4} + \frac{1}{6} + \frac{1}{8}$
$\large \frac{1}{R_{p}} = \frac{6}{24} + \frac{4}{24} + \frac{3}{24} = \frac{13}{24}$
$\large R_{p} = \frac{24}{13} = 1,8 \Omega$

Soal No. 10). Terdapat 4 hambatan yang disusun secara paralel: R₁ = 150 Ω, R₂ = 300 Ω, R₃ = 200 Ω , R₄ = 600 Ω. Pada susunan hambatan ini dipasang baterai 15 V. Tentukan:
a.) Hambatan total pengganti
b.) Arus listrik yang mengalir pada masing-masing hambatan

Diket:
R₁ = 150 Ω
R₂ = 300 Ω
R₃ = 200 Ω
R₄ = 600 Ω
Jawaban
a) R_p =. . . ?
$\large \frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} + \frac{1}{R_{4}}$
$\large \frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{150} + \frac{1}{300} + \frac{1}{200} + \frac{1}{600}$
$\large \frac{1}{R_{p}} = \frac{4}{600} + \frac{2}{600} + \frac{3}{600} + \frac{1}{600} = \frac{10}{600}$
$\large R_{p} = \frac{600}{10} = 60 \Omega$
b.) I =. . . ?
I = I₁ + I₂ + I₃ + I₄
$\large I_{1} = \frac{V}{R_{1}} = \frac{15}{150} = 0,01 A$
$\large I_{2} = \frac{V}{R_{2}} = \frac{15}{300} = 0,05 A$
$\large I_{3} = \frac{V}{R_{3}} = \frac{15}{200} = 0,075 A$
$\large I_{4} = \frac{V}{R_{4}} = \frac{15}{600} = 0,025 A$
I = I₁ + I₂ + I₃ + I₄
I = 0,01 + 0,05 + 0,075 + 0,025
I = 0,16 A