Contoh Soal Rangkaian Dan Kendala Listrik Beserta Jawabannya

Tutorial mata pelajaran fisika kali ini, kita akan membahas perihal Hambatan Listrik yang disertai dengan referensi soal dan pembahasannya.

Sebelum kita memasuki pembahasan soal latihan, terlebih dahulu kita akan memahami : apa itu besar lengan berkuasa arus, beda potensial, kendala listrik serta juga "Hubungan antara Kuat Arus, Beda Potensial dan Hambatan Listrik".

Apa itu Kuat Arus ?

Kuat arus menyatakan banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu penghantar pada satu detik. Satuan besar lengan berkuasa arus listrik yaitu ampere (A) dan dilambangkan dengan abjad (I).

Pada sebuah rangkaian listrik jikalau terdapat satu coulomb elektron yang melewati rangkaian tersebut dalam waktu satu detik, maka rangakaian tersebut akan mempunyai arus satu ampere. Ketika setiap detiknya terdapat dua coulomb maka mempunyai besar dua ampere, jikalau setiap detiknya terdapat tiga coulomb maka arusnya mempunyai besar tiga ampere. Makara dalam hal ini sanggup diamati bahwa satu ampere itu sama dengn satu coulomb (1 ampere = 1 coulomb) untuk setiap satu satuan waktu (detik).

Dengan demikian kita sanggup merumuskan persamaan besar lengan berkuasa arus dengan waktu dan muatan yang secara matematis ditulis sebagai berikut :

I =

q / t

Dimana :

• I yaitu besar lengan berkuasa arus listrik (Ampere)
• q yaitu muatan listrik (Coulomb)
• t yaitu waktu(sekon/s))

Apa itu Beda Potensial

Beda potensial yaitu selisih tegangan yang terdapat diantara ujung-ujung penghantar yang teraliri arus listrik. Besarnya beda potensial yang terdapat pada rangkaian listrik akan menghipnotis besar lengan berkuasa arus listrik yang mengalir.

Misalkan kita mempunyai potensial V_A pada titik A dan mempunyai potensial V_B di titik B, maka rumus beda potensial kedua titik tersebut yaitu ( dari titik A ke titik B) :

V_AV = V_B - V_A

Hambatan Listrik

Hambatan listrik yang biasa disebut dengan resistansi yaitu sesuatu yang bersifat menahan aliran listrik. Jika ditilik pengertian kendala listrik yang dihubungkan dengan besar lengan berkuasa arus dan beda potensial, maka kendala listrik yaitu perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik dengan arus listrik yang melewatinya, dimana satuan kendala listrik yaitu Ohm.

Secara matematis, hubungan antara kendala listrik dengan arus listrik dan beda potensial sanggup dirumuskan dengan persamaan :

R =

V / I

Dimana :

• I yaitu besar lengan berkuasa arus listrik (Ampere)
• R yaitu kendala listrik (ohm)
• V yaitu beda potensial (volt)

1. Rangkaian Seri

Rangkaian Seri yaitu rangkaian listrik yang tersusun dari kendala listrik yang di susun sejajar atau seri menyerupai yang ditunjukkan oleh gambar dibawah ini :

Untuk menghitung jumlah kendala total pada rangkaian seri (seperti gambar di atas), maka rumusnya yaitu :

R_total = R₁ + R₂ + R₃ .....+ R_n

Misalkan kita mempunyai dua kendala R₁ dan R₂ disusun seri menyerupai gambar di bawah ini :

Berdasarkan gambar rangkaian listrik diatas, maka kita sanggup menyimpulkan bahwa :

I₁ = I₂ = I_total (arusnya sama )
V₁ + V₂ = V_total
R_total = R₁ + R₂

Untuk mencari tegangan pada masing-masing kendala :
V₁ =

R₁ / R_total

. V_Sumber
V₂ =

R₂ / R_total

. V_Sumber

2. Rangkaian Paralel

Rangkaian Seri yaitu rangkaian listrik yang tersusun dari kendala listrik yang disusun dengan tidak sebaris, dimana input untuk setiap komponen semuanya yaitu dari sumber yg sama menyerupai yang ditunjukkan oleh gambar dibawah ini :

Persamaan matematis dalam menghitung jumlah kendala total pada rangkaian paralel (seperti gambar di atas), rumusnya yaitu :

1 / R_total

=

1 / R₁

+

1 / R₂

+

1 / R₃

... +

1 / R_n

Misalkan kita mempunyai dua kendala R₁ dan R₂ disusun paralel menyerupai gambar di bawah ini :

Berdasarkan gambar rangkaian listrik (rangkaian paralel) diatas, maka kita sanggup menyimpulkan bahwa :

I₁ + I₂ = I_total
V₁ = V₂ = V_total (tegangannya sama )

1 / R_total

=

1 / R₁

+

1 / R₂

Untuk mencari arus pada masing-masing kendala :
I₁ =

R₂ / R₁ + R₂

. I_Total
I₂ =

R₁ / R₁ + R₂

. I_Total

3. Hambatan pada Kawat Penghantar

Kawat penghantar yang dipakai pada kawat listrik mempunyai hambata, meskipun nilainya kecil. Hambatan pada kawat dipengaruhi oleh:
a. Panjang kawat (l)
b. Luas penampang kawat (A)
c. Hambatan jenis kawat (ρ)
d. Perubahan suhu pada kawat (ΔT)

Secara matematis, persamaan kendala listrik pada suatu kawat penghantar sanggup ditulis menjadi persamaan :

R = ρ

l / A

Dimana :

• ρ yaitu Hambatan jenis kawat (ohm meter)
• R yaitu kendala listrik (ohm)
• l yaitu panjang kawat (m)
• A yaitu luas penampang kawat (m²)

Untuk mencari hubungan kendala listrik dengan perubahan suhu, persamaan matematisnya ditulis sebagai berikut :

R = R₀(1 + α . ΔT)

Dimana :

• R₀ yaitu kendala listrik awal (ohm)
• R yaitu kendala listrik (ohm)
• α yaitu koefisien suhu kendala (^oC)
• ΔT yaitu perubahan suhu pada kawat (^oC)

Latihan Soal Hambatan Listrik

Soal No.1

---

Berapakah kendala sebuah kawat besi yang mempunyai panjang 0,5 cm, dan luas 1,3 x 10^-2 cm². Jika kendala jenis kawat besi tersebut 9,7 x 10^-8 Ohmmeter?

Pembahasan

R = ρ

l / A

R = 9,7x10^-8 .

0,5x10^-2 / 1,3x10^-6

= 0,037 Ohm

Soal No.2

---

Lilitan kawat mempunyai kendala 25 Ohm pada suhu 35^oC, sedangkan pada suhu 50^oC hambatannya menjadi 25,17 Ohm. Berapakah koefisien kendala suhu jenisnya?

Pembahasan

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 kendala suhu jenisnya yaitu 44,5 x 10^{-4 o}C

Soal No.3

---

Dua buah resistor masing-masing 6 Ohm dan 3 Ohm disusun seri dan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 Volt. Tentukan :
a. kendala total
b. tegangan pada masing-masing hambatan.

Pembahasan

a. Hambatan total
R_total = R₁ + R₂
R_total = 6 + 3 = 9 Ohm
Makara kendala totalnya 9 Ohm

b.Tegangan pada masing-masing kendala
V₁ =

R₁ / R_total

. V_Sumber
V₁ =

6 / 9

. 12 = 8 Volt

V₂ =

R₂ / R_total

. V_Sumber
V₂ =

3 / 9

. 12 = 4 Volt

Advertisement