Soal Essay dan Jawaban Fisika Rangkaian Listrik Dinamis

Hai kawan-kawan, berikut ini akan disajikan Soal Essay dan Jawaban Fisika Rangkaian Listrik Dinamis. Mudah-mudahan Soal Essay dan Jawaban Fisika Rangkaian Listrik Dinamis ini bermanfaat banyak.

Soal No. 1). Diketahui kuat arus yang melalui R4 adalah 7,2 Ampere.

Tentukan nilai tegangan sumber V

Jawaban:
Mencari kuat arus yang melalui hambatan R1 dengan prinsip pembagian arus rangkaian paralel :

Soal No. 2). Rangkaian listrik berikut terdiri 3 buah hambatan dan satu buah baterai 24 Volt yang memiliki hambatan dalam 1 Ω. Lihat gambar dibawah dan tentukan:

a) Kuat arus rangkaian
b) Kuat arus pada R₁ , R₂ dan R₃
c) Beda potensial antara titik A dan B
d) Beda potensial antara titik B dan C
e) Beda potensial antara titik C dan D
f) Beda potensial antara titik A dan C
g) Beda potensial antara titik B dan D
h) Beda potensial antara titik A dan D
i) Beda potensial antara ujung -ujung baterai
j) Daya pada hambatan R₁
k) Energi listrik yang diserap hambatan R₁ dalam 5 menit
l) Daya rangkaian
m) Energi rangkaian dalam 5 menit

Jawaban:

a) Kuat arus rangkaian

b) Kuat arus pada R₁ , R₂ dan R₃
Kuat arus yang melewati hambatan-hambatan yang dirangkai seri adalah sama.

c) Beda potensial antara titik A dan B

d) Beda potensial antara titik B dan C

e) Beda potensial antara titik C dan D

f) Beda potensial antara titik A dan C

g) Beda potensial antara titik B dan D

h) Beda potensial antara titik A dan D

i) Beda potensial antara ujung-ujung baterai

j) Daya pada hambatan R₁

k) Energi listrik yang diserap hambatan R₁ dalam 5 menit

W = I²Rt = (2,4)²(2) (5×60) = 3456 joule

l) Daya rangkaian

P = I²R = (2,4)²(10) = 57,6 watt

m) Energi rangkaian dalam 5 menit

Soal No. 3). Diberikan sebuah rangkaian listrik seperti gambar berikut

Tentukan :
a) Hambatan pengganti
b) Kuat arus rangkaian
c) Kuat arus yang melalui R₄
d) Kuat arus yang melalui R₁
e) Kuat arus yang melalui R₂
f) Kuat arus yang melalui R₃
g) Beda potensial ujung-ujung hambatan R₄
h) Beda potensial ujung-ujung R₁
i) Beda potensial ujung-ujung R₂
j) Daya yang diserap R₁

Jawaban:
a) Hambatan pengganti

b) Kuat arus rangkaian

c) Kuat arus yang melalui R₄ sama dengan kuat arus rangkaian

d) Kuat arus yang melalui R₁

e) Kuat arus yang melalui R₂

f) Kuat arus yang melalui R₃

g) Beda potensial ujung-ujung hambatan R₄

V₄ = I₄R₄ = (1,2)(10) = 12 volt

h) Beda potensial ujung-ujung R₁

V₁ = I₁R₁ = (0,6)(20) = 12 volt

i) Beda potensial ujung-ujung R₂ sama dengan beda potensial pada ujung R₁ karena dirangkai parallel

j) Daya yang diserap R₁

Soal No. 4). Dua buah baterai dengan ggl masing-masing 3 volt dan hambatan dalam 0,5 Ω disusun seri.

Hambatan luar R = 1,5 Ω dirangkai seperti gambar. Tentukan besar kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian!

Jawaban:
Dua buah bateri disusun seri. Ggl total dari bateri dan hambatan dalam penggantinya:
E = 3 v + 3 v = 6 volt
r = 0,5 Ω + 0,5 Ω = 1 Ω

Rangkaian ekivalennya seperti berikut.

Kuat arus yang mengalir pada rangkaian:
I = 6 : (1 +1,5)
I = 6 : 2,5 = 2,4 A

Soal No. 5). Air dapat dimasak menggunakan pemanas air dengan spesifikasi 250 watt. Air yang akan dimasak memiliki berat 1 kg dengan suhu 35°C. Apabila air memiliki besar kalor jenis 4200 J/kg°C. Maka hitunglah waktu yang dibutuhkan sampai suhu air mencapai 110°C?

Diketahui : P = 250 watt; m = 1 kg; ΔT = 110 – 35 = 75°C; c = 4200 J/kg°C
Ditanyakan : t = ?

Jawaban
P x t = m x c x ΔT
250 x t = 1 x 4200 x 75
250t = 315000
t = 315000/250
t = 1260 detik
t = 1260/60 menit
t = 21 menit
Jadi waktu yang dibutuhkan sampai suhu air mencapai 110°C ialah 21 menit.
Soal No. 6). Perhatikan gambar dibawah ini!

Tentukan aliran arus listrik yang terdapat pada hambatan R2?

Pembahasan.

Diketahui : R1 = 1 Ω; R2 = 3 Ω; R3 = 9 Ω; V = 8 V
Ditanyakan : I2 = ?
Jawaban

Contoh soal listrik dinamis kelas 12 ini dapat diselesaikan dengan mencari jumlah total hambatannya terlebih dahulu. Untuk melakukannya dapat menggunakan langkah langkah seperti di bawah ini:
1/Rp = 1/R2 + 1/R3
         = 1/3 + 1/9
         = 3/9 + 1/9
         = 4/9
   Rp = 9/4 Ω
Hambatan Total (Rt) = R1 + Rp
                                  = 1 + 9/4
                                  = 13/4 Ω

Langkah berikutnya yaitu mencari arus totalnya dengan hukum Ohm seperti di bawah ini:
I = V/Rt
  = 8/(13/4)
  = 32/13 A

Langkah terakhir yaitu menghitung arus yang mengalir pada R2 dengan rumus seperti berikut:

I2 = R3 / (R2 + R3) x I
    = 9 / (3 + 9) x 32/13
    = 9 / 13 x 32/13
    = 1,7 A
Jadi pada hambatan R2 terdapat arus listrik yang mengalir sebesar 1,7 A.
Soal No. 7). Besar masing masing resistor yang berjumlah 3 buah dalam rangkaian seri yaitu 4 Ω, 5 Ω dan 7 Ω. Kemudian terdapat sebuah baterai yang dihubungkan pada kedua ujungnya dengan besar GGL 6 Volt dan hambatan dalamnya 3/4 Ω. Hitunglah tegangan jepit pada rangkaian tersebut?
Pembahasan.

Diketahui : R1 = 4 Ω; R2 = 5 Ω; R3 = 7 Ω; V = 6 V; R = 3/4 Ω
Ditanyakan : V jepit = ?
Jawaban

Contoh soal listrik dinamis kelas 12 ini dapat diselesaikan dengan langkah langkah seperti di bawah ini:
R total = R1 + R2 + R3 + R
            = 4 + 5 + 7 + 3/4
            = 16,75 Ω
I = V / R
  = 6 / 16,75
  = 0,35 A
V jepit = I x R jepit
           = 0,35 x (4 + 5 + 7)
           = 5,6 Volt
Jadi tegangan jepit pada rangkaian tersebut ialah 5,6 Volt.
Soal No. 9). Pemasangan tiga buah hambatan terjadi secara pararel dengan besar 8 Ω, 6 Ω dan 14 Ω, dimana terdapat tegangan listrik pula yang menghubungkannya. Tentukan perbandingan aliran arus listrik pada setiap hambatannya?
Pembahasan

Diketahui : R1 = 8 Ω; R2 = 6 Ω; R3 = 14 Ω
Ditanyakan : Perbandingan arus = ?
Jawaban

Besar tegangan pada rangkaian pararel ini pada umumnya sama. Maka:
     V1 =    V2  = V3

I1 x 8 = I2 x 6 = I3 x 14
I1 : I2 : I3 = 8 : 6 : 14
= 4 : 3 : 7
Jadi perbandingan aliran arus listrik pada setiap hambatannya ialah 4 : 3 : 7.