Latihan Soal Listrik Dinamis dan Pembahasan Part 2

Soal No. 13
Berikut ini adalah sebuah rangkaian listrik sederhana yang terdiri sebuah baterai sebagai sumber tegangan listrik ε dan sebuah beban resistor R.



Jika ε adalah 12 volt dan R adalah 3 Ω tentukan:
a) kuat arus yang mengalir
b) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit
Pembahasan

a) kuat arus yang mengalir
Untuk rangkaian sederhana seperti di atas cukup gunakan:
I = ε / R
I = 12 / 3
I = 4 A

b) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit

Q = I x t
Q = 4 A x 60 detik
Q = 240 Coulomb

Soal No. 14
Sebuah rangkaian terdiri dari sebuah sumber tegangan dan sebuah hambatan seperti ditunjukan gambar berikut!



Tentukan:
a) kuat arus I
b) tegangan jepit AB

Pembahasan
a) Berbeda dengan nomor 14, soal ini pada baterai terdapat hambatan dalam yaitu r, sehingga untuk mencari kuat arus rangkaian

I = ε / R + r
I = 12 / (8,5 + 0,5)
I = 12 / 9
I = 4/3 Ampere

b) Tegangan antara titik A dan B bisa ditemukan melalui 2 cara, yaitu
pertama V_AB = I x R = (4/3) x 8,5 = 11,33 volt
kedua V_AB = ε − I x r = 12 − (4/3)x(0,5) = 11,33 volt

Soal No. 15
Sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari sebuah baterai 12 volt, dan tiga buah hambatan masing-masing:
R₁ = 40 Ω
R₂ = 60 Ω
R₃ = 6 Ω



Tentukan:
a) hambatan total pada rangkaian
b) kuat arus rangkaian (I)
c) kuat arus pada hambatan R₁
d) kuat arus pada hambatan R₂
e) apakah I_total, I₁ dan I₂ memenuhi hukum kirchoff arus?

Pembahasan
a) seperti nomor 12, adik akan mendapatkan jawaban R_total= 30 Ω
b) Kuat arus rangkaian
I = 12 volt / 30 Ω
I = 0,4 A
c) kuat arus pada hambatan R₁
I₁ = I_total x (^R₂ / (R₁ + R₂)
I₁ = 0,4 x (⁶⁰ / (40 + 60)
I₁ = 0,4 x (⁶⁰ / (100) = 0,24 A
d) kuat arus pada hambatan R₂ I₂ = I_total x (^R₁ / (R₁ + R₂) I₂ = 0,4 x (⁴⁰ / (40 + 60)
I₂ = 0,4 x (⁴⁰ / (100) = 0,16 A
e) apakah I_total, I₁ dan I₂ memenuhi hukum kirchoff arus?
Menurut hukum kirchoff arus,
ΣI_masuk = ΣI_keluar
Jadi jumlah I₁ dan I₂ harus sama dengan I_total = 0,4 A
I_total = I₁ + I₂
I_total = 0,24 + 0,16 = 0,40 A, sesuai hasil perhitungan point b diatas.

Soal No. 16
Sebuah lampu dipasang pada tegangan 220 volt dan menghasilkan kuat arus listrik sebesar 0,25 A. Tentukan :
a) daya lampu
b) energi yang digunakan lampu dalam 12 jam

Pembahasan
Rumus daya listrik:
P = V x I
a) daya lampu
P = V x I = 220 x 0,25 = 55 watt

b) energi dalam 12 jam = 12 x 60 x 60 detik = 43200 detik
W = P x t = 55 x 43200 = 2376000 Joule

Soal No. 17
Budi membeli lampu bertuliskan 220 volt, 100 watt, perkirakan hambatan yang dimiliki lampu tersebut!

Pembahasan
Mencari hambatan dari daya lampu yang diketahui:
P = V²/ R
R = V²/ P
R = 220² / 100
R = 484 Ω

Soal No. 18
Anto membeli lampu dengan spesifikasi 220 volt, 100 watt. Jika lampu dipasang Anto pada tegangan 110 volt, berapakah daya lampu saat menyala?

Pembahasan
Hambatan lampu saat dipasang pada tegangan 220 volt maupun 110 adalah tetap
R₂ = R₁
V2²/ P2 = V1²/ P1
P2 = (V1/V2)² x P1
P2 = (110/220) ² x 100 = 1/4 x 100 watt = 25 watt

Soal No. 19
Pemanas air dengan spesifikasi 200 watt digunakan untuk memasak air bersuhu 30°C sebanyak 0,5 kg. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg°C tentukan berapa lama waktu yang diperlukan hingga air mencapai suhu 100°C !

Pembahasan
Energi listrik diubah menjadi kalor untuk memanaskan air
Data soal:
P = 200 watt
Δ T = 100 − 30 = 70 °C
m = 0,5 kg
c = 4200 J/kg°C
t = ..........

P x t = m x c x ΔT
200 x t = 0,5 x 4200 x 70
t = 147000 / 200
t = 735 detik
t = 735 / 60 menit = 12,25 menit

Soal No. 20
Sebuah rumah memasang 5 lampu 20 watt dan menyala 12 jam sehari, 2 lampu 60 watt menyala 5 jam sehari, sebuah kulkas 125 watt menyala 24 jam sehari, pesawat TV 200 watt menyala 6 jam sehari dan sebuah setrika listrik 250 watt yang dipakai 2 jam sehari. Jika tarif listrik adalah Rp 750 / kwh, perkirakan biaya listrik rumah tersebut dalam satu hari, satu minggu (7 hari) dan satu bulan (30 hari)!

Pembahasan
Cara menghitung tarif listrik :
Pola:
(watt alat)x(jumlah alat)x(lama pemakaian)

Lampu → 20 watt x 5 x 12 jam = 1200 wh
Lampu → 60 watt x 2 x 5 jam = 600 wh
Kulkas → 125 watt x 1 x 24 jam = 3000 wh
TV 200 → watt x 1 x 6 jam = 1200 wh
Setrika → 250 watt x `1 x 2 jam = 500 wh
---------------------------------------- +
Energi dipakai dalam sehari = 6500 wh = 6,5 kwh
Tarif listrik dalam satu hari = Rp 750 x 6,5 = Rp 4875
Tarif listrik dalam satu minggu = Rp 4875 x 7 = Rp 34125
Tarif listrik dalam satu bulan =Rp 4875 x 30 = 146250