Kumpulan Soal Soal Mengenai Rangkaian Listrik

KUMPULAN SOAL SOAL MENGENAI RANGKAIAN LISTRIK

1.       Rangkaian Kompleks

Pada rangkaian listrik berikut ini, tentukanlah daya yang melalui hambatan R3. Diketahui ε1 = 8V, ε2 = 8 V, ε3 = 2V. Harga masing-masing hambatan adalah R1 = 5 Ω , R2 = 1 Ω, R3 = 2 Ω, R4 = 1 Ω, dan R5 = 5 Ω.

Pembahasan :
Seperti yang telah diuraikan di atas, terlebih dahulu kita tentukan arah loopnya.
Lihat bahwa ggl kedua (ε2) yang berada di tengah nilainya lebih kecil dari ggl
lainnya sehingga asumsikanlah arah loopnya menuju ke tengah seperti berikut ini.

Dari gambar jelas terlihat bagaimana hubungan antara arus pada titik percabangan yaitu : I3= I1 + I2

Selanjutnya tinjaulah masing-masing loop.

Tinjau Loop I
∑ ε + ∑ I.R = 0
⇒ ε1 + ε3 + (R1 + R2) I1 + R3.I3 = 0
⇒ -8 + 2 + 6 I1 + 2 I3 = 0
⇒ -6 + 6 I1 + 2 (I1 + I2) = 0
⇒ -6 + 6 I1 + 2 I1 + 2 I2 = 0
⇒ -6 + 8 I1 + 2 R2 = 0
⇒ 8 I1 + 2 I2 = 6
⇒ 4 I1 + I2 = 3
⇒ I2 = 3 – 4 I1

Tinjau Loop II
∑ ε + ∑ I.R = 0
⇒ ε2 + ε3 + (R4 + R5) I2 + R3.I3 = 0
⇒ -8 + 2 + 6 I2 + 2 I3 = 0
⇒ -6 + 6 I2 + 2 (I1 + I2) = 0
⇒ -6 + 6 I2 + 2 I1 + 2 I2 = 0
⇒ -6 + 8 I2 + 2 I1 = 0
⇒ 8 I2 + 2 I1 = 6
⇒ 4 I2 + I1 = 3
⇒ I1 + 4 I2 = 3

2.       Dari dua persamaan yang telah kita peroleh, tentukan nilai I1 dan I2 dengan metode eliminasi ataupun substitusi.
Dengan substitusi diperoleh :
I1 + 4 I2 = 3
⇒ I1 + 4 (3 – 4 I1)= 3
⇒ I1 + 12 – 16 I1 = 3
⇒ -15 I1 = 3 – 12
⇒ -15 I1 = -9
⇒ I1 = 9⁄15
⇒ I1 = 3⁄5 A.
Dengan begitu diperoleh arus kedua :
I2 = 3 – 4 I1
⇒ I2 = 3 – 4 (3⁄5)
⇒ I2 = 3 – 12⁄5
⇒ I2 = 15⁄5 – 12⁄5
⇒ I2 = 3⁄5 A.
Berdasarkan hukum Kirchoff I,
maka nilai I3 diperoleh :
I3 = I1 + I2
⇒ I3 = 3⁄5 + 3⁄5
⇒ I3 = 6⁄5 A
Dengan begitu, daya yang melalui hambatan R3 adalah :
P = I32 R3
⇒ P = (6⁄5)2 (2)
⇒ P = 36⁄25 (2)
⇒ P = 2,88 Watt.

3.       Suatu rangkaian seri RLC dengan R = 800 Ω, L = 8 Ω, dan C = 20 µF dihubungkan dengan sumber arus bolak-balik dengan tegangan V = 50 sin 50 t volt. Tentukanlah :

a.       Reaktansi induktif

b.       Reaktansi kapasitif

c.       Impedansi

Jawab :

a.       Reaktansi induktif

Dari V = 50 sin 50 t volt, diketahui XL =

ð  XL = 50.(8)

ð       = 400 Ω

b.       Reaktansi kapasitif

Diketahui C = 20 µF = 20 x  F

XC = 1/()

ð      XC = 1/(50.20 x )

ð        = 1000 Ω

c.       Impedansi

Z =

ð      Z =

ð    Z =

ð      Z =

ð  Z = 1000 Ω

4.        R1 = 1 Ω, R2 = 2 Ω, R3 = 3 Ω. Nilai resistor pengganti adalah…..

Jawaban :

R = R1 + R2 + R3 = 1 + 2 + 3 = 6 Ω.

5.       Muatan listrik sebanyak 1 Coulomb melewati kawat konduktor selama 1 sekon. Besar arus listrik adalah…..

Jawaban :

Diketahui :

Muatan (Q) = 1 Coulomb

Selang waktu (t) = 1 sekon

Ditanya : Arus listrik

Jawab :

I = Q / t = 1 / 1 = 1 Coulomb/sekon = 1 Ampere

6.                     Sebuah kumparan mempunyai induktansi diri 2,5 H. Kumparan tersebut dialiri arus searah yang besarnya 50 mA. Berapakah besar ggl induksi diri kumparan apabila dalam selang waktu 0,4 sekon kuat arus menjadi nol?

Jawaban :

Diketahui  :

L     =     2,5 H

I1    =     50 mA    = 5 × 10-2 A

I2    =     0

Δt    =     0,4 s

Ditanya     :           ε         = … ?

Pembahasan :

 

7.       Apa bunyi hukum ohm

Jawaban :

“Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau Konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)”.

8.       Bagaimana bunyi hukum kirchoff 1

Jawaban :

“Arus Total yang masuk melalui suatu titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan 

arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut.”

         9.   Perhatikan gambar rangkaian tertutup dibawah ini!

 

Apabila  dan , maka kuat arus yang mangalir pada rangkaian adalah

Jawaban :

Kita terlebih dahulu tentukan arah arus dan arah loop, dalam hal ini kita akan menentukan arah loop searah dengan arah jarum jam.

Dengan menerapkan hukum Kirchhoff 2, kita akan dapatkan nilai arus listrik sebagai berikut:

 maka 

      10.   Sebuah arus listrik yang melalui hambatan dalam suatu rangkaian dengan besar arus listrik nya  yaitu 4,0 ampere dan dalam waktu 10 sekon, maka berapakah besar muatan listrik nya ?

Jawab :

Diketahui = I =  4,0 ampere

                         t = 10 sekon

di tanya = berapakah besar muatan listrik nya ?

di jawab  = I = Q/t

                     4,0 ampere = Q/10 sekon

                    Q = 4,0 ampere x 10 sekon

                    Q = 40 C