Contoh soal dan Pembahasan Arus dan Hambatan Listrik

Selamat berjumpa kembali kawan-kawan, di bawah ini akan disajikan Contoh soal dan Pembahasan Arus dan Hambatan Listrik. Semoga Contoh soal dan Pembahasan Arus dan Hambatan Listrik ini bermanfaat banyak.

Soal No. 1) Suatu hambatan listrik dialiri oleh arus sebesar 3 A. Jika beda potensial pada kedua ujung penghambat listrik adalah 9 Volt. Tentukan besar nilai Hambatan Listrik Tersebut?

Pembahasan:
Diketahui:
I = 3 A
V = 9 Volt
Ditanya : Hambatan Listrik (R) = …..?

Jawaban
Gunakan Hukum Ohm
V = I.R
R = V/I
R = (9 Volt) / (3 A)
R = 3 Ohm.
Jadi, besar hambatan listrik adalah 3 Ohm

Soal No. 2) Jika suatu Hambatan X di hubungkan pada sebuah sumber tegangan sebesar 15 Volt, maka arus yang terbaca oleh amperameter adalah 5 A. Sedangkan, jika suatu Hambatan Y dihubungkan pada sumber tegangan sebesar 20 Volt, maka arus yang terbaca adalah 2 A. Tentukan besar perbandingan Hambatan X : Y ?

Jawaban:
Diketahui:
Hambatan X :
Vx = 15 V
Ix = 3 A
Hambatan Y:
Vy = 20 V
Iy = 2 A
Ditanya : Hambatan X : Y = ….?

Mencari Besar Hambatan X
Rx = Vx / Ix
Rx = (15 V) / ( 3 A) = 5 Ohm

Mencari Besar Hambatan Y
Ry = Vy / Iy
Ry = (20 V) / (2 A) = 10 Ohm

Maka Besar Perbandingan Hambatan X : Y adalah
Rx : Ry = 5 : 10, atau
Rx : Ry = 1 : 2

Jadi besar perbandingan Hambatan X:Y adalah 1:2

Soal No. 3) Lilitan kawat mempunyai hambatan 25 Ohm pada suhu 35oC, sedangkan pada suhu 50oC hambatannya menjadi 25,17 Ohm. Berapakah koefisien hambatan suhu jenisnya?

Jawaban:

R = R0(1 + α . ΔT)
25, 17 = 25(1 + α . 15)
1,0068 = 1 + 15α
0,0068 = 15α
α = 4,5 x 10-4
Sehingga koefisien hambatan suhu jenisnya adalah 44,5 x 10-4 oC

Soal No. 4) Sebuah kawat aluminium yang memiliki dengan luas penampang 2.10^-4 m^2 memiliki nilai hambatan sebesar 10^-4 Ohm. Jika hambatan jenis aluminium adalah 2,82 . 10^-8 Ωm. Tentukan berapa panjang kawat aluminium tersebut?

Jawaban:
Diketahui:
A = 2.10^-4 m^2
R = 10^-4 Ohm
ρ = 2,82 . 10^-8 Ωm
Ditanya : Berapa Panjang Kawat Aluminium (L) = ….?

Gunakan persamaan hambatan pada sebuah kawat penghantar

Contoh Soal Hambatan Listrik Lengkap dengan Materi dan Pembahasannya

Jadi, panjang kawat aluminium tersebut adalah 70,92 cm

Soal No. 5) Hitung hambat jenis tembaga jika sepotong tembaga yang panjangnya 12,5 meter dan penampangnya 5 mm2, hambatannya 0,0425 Ohm.

Jawaban:
Diketahui L = 12,5 m; A = 5 mm2 = 5 x 10-6 m2 dan R = 0,0425 Ohm, maka hambat jenis kawat tembaga tersebut dapat kita peroleh dari
R = ρL/A atau
ρ = RA/L = (0,0425 Ω)(5 x 10-6 m2)/(12,5 m) = 1,7 x 10-8 Ωm

Soal No. 6) Sebuah tabung gas diberi beda potensial sehingga gas-gas di dalamnya terionisasi (terurai) menjadi ion-ion positif dan elektron-elektron. Tiap ion membawa 1 muatan positif. Jika dalam tabung itu mengalir tiap menit 1,5 x 1018 ion positif dan 4,2 x 1018 elektron. Tentukan besar dan arah arus listrik yang timbul!

Jawaban:
Aliran ion positif akan memberikan arus listrik yang arahnya ke kutub negatif. Sedangkan aliran elektron yang bergerak ke kutub positif yang juga memberikan arus listrik yang arahnya ke kutub negatif. Jadi, arus listrik yang timbul adalah penjumlahan dari aliran ion positif dan ion negatif.

Karena muatan satu ion positif 1,6 x 10-19 C maka jumlah muatan yang mengalir  dalam 1 menit Qion = 1,5 x 1018 x 1,6 x 10-19 = 0,24 C. Sedangkan jumlah total muatan elektron-elektron dalam tabung gas adalah Qe = 4,2 x 1018 x 1,6 x 10-19 = 0,672 C, maka kuat arus listrik yang timbul adalah
I = Iion + Ielektron
= Qion/∆t + Qe/∆t
I = (0,24 + 0,672)/60 = 0,0152 A

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 ….

contoh soal listrik dinamis

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 Rp, dengan arus mengalir melewatinya Ip.

\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!

gambar rangkaian listrik

Kuat arus listrik total yang mengalir pada rangkaian adalah ….

Jawaban
Diketahui:

pembahasan soal rangkaian

Ditanyakan: I?

  • Gabungkan R3 dan R4 menjadi Rc1
    R_{c1} = R_3 + R_4 = 6 \Omega
  • Gabungkan Rc1 dan R2 menjadi Rc2
    R_{c2} = \frac{R_{c1} \cdot R_2}{R_{c1}+R_2} = \frac{36}{12} = 3 \Omega
  • Gabungkan Rc2 dan R1 menjadi Rt
    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/Qe
dimana:
n = jumlah elektron

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

sehingga:
n = Q/Qe
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:
Rt = 240 Ω
T1 = 20°C
T2 = 1.800°C
α = 0,0045/°C
Ro. . . ?

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.) Rs =. . . ?
Rs = R1 + R2 + R3
Rs = 300 + 400 + 800
Rs = 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!
image

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
Rp =. . . ?

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) Rp =. . . ?

\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