Soal dan Pembahasan Rangkaian Listrik Searah

1

    SOAL DAN PEMBAHASAN RANGKAIAN

 LISTRIK SEARAH

           1. Sebuah alat pemanas air 200 watt, 220 volt yang dipasng pada sumber tegangan              110volt, menyerap daya listrik sebesar ....
a             a.    400 watt
b             b.    200 watt
c             c.   100 watt
d             d.    75 watt
e             e.    50 watt

         Pembahasan
               D1 : P1= 200 Watt
               V1= 220 volt
               V2= 110 volt
               D2 : P2...?
               D3 :Membandingkan persamaan daya listrik.

   P1 / P2 = V1 / V2
   200 watt / P2 = 220 V / 110 V
   200 watt / P2 = 2
   P2 = 200 watt / 2 = 100 watt

2          

3             2. Jarak voltmeter AC menunjukkan angka 80. Apabila batas ukur 300 volt,tegangan                  pada saat pengukuran sebesar ...

     a.    100 volt

     b.    150 volt

     c.   200 volt

     d.    250 volt

     e.    300 volt

              Pembahasan

                  D1 :r =80 V

   V= 300 Volt

                  B ukur = 120

                  D2 : v .... ?

                  D3 : V = (300 / 120) . 80 V = 200 V

4                     3. Pada gambar rangkaian disamping, kuat arus yang melalui R dan tegangan                          ujung-ujung R masing-masing adalah ....
a                           a.    0,8 A dan 2,2 V
                             b.    0,6 A dan  2,76 V
c                           c.    0,6 A dan  2,3 V
d                           d.    0,4 A dan  1,84 V
e                           e.    0,2 A  dan  0,92 V

                          Pembahasan

                          D1 :  E =3V

                          R = 4,6 Ω

                          R = 0,4 Ω

                          D2 : v ...?

                          D3 :Untuk menghitung kuat arus ujung ujung resistor gunakan hukum                                    Kirchoff. V = 0 (cara menggunakannnya adalah kelilingi rangkaian searah                              jarum jam, misal  kita mulai dari hambatan R)

                          I . R - 3V + I . r = 0

               I . 4,6 Ohm - 3 V + I . 0,4 Ohm = 0
               I . 5 Ohm = 3 V
               I = 3 V / 5 Ohm = 0,6 A
              Menghitung tegangan
              V = I . R = 0,6 A . 4,6 Ohm = 2,76 volt 

5                             . 4. 

                       Kuat arus terkecil adalah ....

            a.   0,1 A  melewati R1

            b.    0,1 A  melewati R4

            c.    0,2 A  melewati R1

            d.    0,2 A  melewati R4

            e.    0,3 A  melewati R1 dan R4

                      Pembahasan

                      D1 :R1, R2 dan R3= 20 Ω

                R4,R5  = 15 Ω

                      D2 : I ...?
                      D3 : Hitung hambatan total R1, R2 dan R3 (Rs1)
                      Rs1 = 20 + 20 + 20 = 60 Ohm
                      Hitung hambatan total R4 dan R5 (Rs2)
                      Rs2 = 15 + 15 = 30 Ohm
                      Hitung hambatan total
                      1/Rt = 1/60 + 1/30 = (1 + 2) / 60 Ohm
                      1/Rt = 3 / 60 ohm
                      Rt = 60/3 Ohm = 20 Ohm
                       Menghitung arus dalam rangkaian
                         I = V / R = 6 V / 20 Ohm = 0,3 A
                       Kuat arus pada Rs1: 6 V / 60 Ohm = 0,1 A
                       Kuat arus pada Rs2 = 6 V  / 30 Ohm = 0,2 A

6                           5.Dari percobaan hubungan tegangan (V) dengan kuat arus (I) pada                                         resistor,dihasilkan grafik V-I pada gambar dibawah. Jika V=4,5 volt maka                               besar kuat arus yang mengalir  adalah ...

         a.    5 mA

         b.    10 mA

         c.    20 mA

         d.   30 mA

         e.    35 mA

         Pembahasan

        D1 : V= 3 volt

I =0,02 A

        D2 : I ...?

        D3 :Hitung terlebih dahulu hambatan

  V = I . R

  R = V / I = 3 volt / 0,02 A = 150 Ohm

  Menghitung kuat arus listrik

  I = V / R = 4,5 volt / 150 Ohm = 0,03 A

  I = 30 mA

SEMOGA BERMANFAAT

Rangkaian Searah

LISTRIK ARUS SEARAH

A.  Pengertian Arus Listrik Dan Beda Potensial

Ada beberapa asas penting yang perlu di ingat dan di pahami kembali yaitu:

·      Terdapat dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif ( + ) dan muatan negative ( - )

·      Muatan positif ada pada inti atom, sedangkan muatan negative ada pada electron

·      Electron dapat berpindah dari satu atom ke atom lain, sedangkan inti tidak dapat pindah

·  Atom-atom penghantar (konduktor) memiliki electron-elektron bebas yang sangat mudah berpindah dari satu tempat ke tempat lain di dalam penghantar itu.

·      Muatan listrik dapat bergerak (mengalir) jika ada beberapa potensial (tegangan)

Dari beberapa asas tersebut, kita dapat menyimpulkan bahwa arus listrik ditimbulkan oleh muatan listrik yang berpindah atau muatan listrik yang bergerak. Bila dalam suatu penghantar terus menerus terjadi perpindahan muatan atau electron, maka berarti dalam penghantar itu terjadi arus listrik.

Agar terjadi arus listrik pada suatu penghantar maka ujung-ujung kawat penghantar itu harus di buat berbeda potensialnya, ujung yang satu potensialnya harus lebih tinggi daripada ujung yang lain. Beda potensial yang menyebabkan terjadinya arus listrik, sering di sebut dengantegangan lisrik.

1.    Kuat Arus Listrik

Kuat arus listrik didefinisikan sebagai jumlah muatan yang mengalir melalui penampang suatu kawat penghantat per satuan waktu. Jadi, bila sejumlah muatan q mengalir melalui penampang penghantar dalam waktu t, maka kuat arus i yang mengalir besarnya adalah:

2.    Hukum Ohm Dan Hambatan Listrik

Pada tahun 1827, seorang ahli fisika bangsa Jerman bernama George Simon Ohm ( 1789-1854 ) menemukan hubungan antara arus dan tegangan listrik. Kuat arus yang mengalir pada suatu kawat penghantar sebanding dengan tegangan yang menimbulkannya. Pernyataan ini disebut hukum ohm. Dalam bentuk persamaan , hukum ini di tulis :

Dalam persamaan tersebut, R dapat dianggap sebagai tetapan kesebandingan. Tetapan ini selanjutnya disebut hambatan listrik (resistor ).

Dari persamaan hukum ohm ini, dapat disimpulakn sebagai berikut :

Kuat arus yang mengalir dalam suatu kawat penghantar ( yang tidak mengalami perubahan suhu ) besaranya :

·  Sebanding dengan tegangan yang menimbulkannya

·  Berbanding terbalik dengan hambatan kawat penghantar

Hambatan Listrik

Besar hambatan listrik pada suatu penghantar di pengaruhi oleh jenis bahan dari penghantar tersebut. Besarnya hambatan listrik tersebut dapat di rumuskan :

 Percoban-percobaan yang teliti mununjukan bahwa hambatan suatu penghantar besarnya:

· Sebanding dengan panjang penghantar (L). artinya, semakin panjang kawat maka hambatannya semakin besar.

· Berbanding terbalik dengan dengan luas penampang penghantar (A). artinya, semakin luas penmapang penghantar maka hambatnnya semakin kecil

· Sebanding dengan hambatan jenis dari bahan kawat (ρ). Artinya. Jika bahan kawat penghantar memiliki hambatan jenis yang besar maka hambatan jenis yang besar maka hambatan penghantar dari bahan itu besar.

Pengaruh Suhu Terhadap Hambatan Jenis

Besarnya hambatan listrik pada suatu bahan penghantar juga dipengaruhi leh suhu badan tersebut, persamaan matemaisnya adalah :

3.      Hukum Kirchof

Menurut hukum kirchof 1, jumlah arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari ttik percabangan itu.

B.       Alat Ukur Listrik

Alat ukur yang biasa digunakan dalam dalam pengukuran besar-besaran lisrik yaitu, ampere meter, voltmeter, meter dasar, multitester dan osiloskop.

· Ampere meter digunakan untuk mengukur kuat arus listrik , sedangkan voltmeter digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan listrik. Pada masa sekarang kedua alat tersebut sudah di rangkum dalam satu alat yang disebut dengan meter dasar (basic meter). Jadi, meter dasar dapat berfungsi sebagai ampere meter dan voltmeter.

· Multitester, yang sering disebut juga multimeter atau avo-meter adalah alat ukur yang berfungsi sekaligus sebagai ampere meter . voltmeter, ohmmeter (pengukur hambatan listrik). Di sampping itu, multimeter dapat digunakan dalam pengukuran arus listrik searah maupun arus listrik bolak-balik

C.      Rangkaian Listrik Arus Searah

Arus listrik yang mengalir hanya ke satu arah disebut arus searah (direct current, disingkat DC). Arus listrik yang lebih banyak dipakai orang ialah arus bolak – balik (alternating current, disingkat AC ).

1.      Rangkaian Hambatan Seri Dan Paralel

Komponen-komponen listrik seperti lampu, radio, TV, setrika dan sebagainya, dapat di rangkai (disusun) seri, parallel, atau gabungan seri dan parallel

a.      Rangkaianseri

Pada rangkaian seri di atas , berlaku :

b.      Rangkaianparallel

D.      Sumber Arus Searah

Sumber arus searah adalah sumber energy listrik yang dapat menimbulkan arus listrik yang besar arahnya selalu tetap (konstan). Sumber arus searah ini dapat berasal dari hasil proses kimia atau dari proses lainnya. Sumber-sumber arus searah yang berasal dari proses kimia disebut elemen-elemen elektrokimia.

1.      Elemen-Elemen Elektrokimia

Prinsip dasar dari suatu elemen elektrokimia ialah dua lempeng logam berbeda jenis dicelupkan ke dalam larutan elektrolit dan lempeng yang satu tidak bersentuhan dengan lempeng lainnya. Suatu reaksi kimia menyebabkan kedua logam melepaskan electron-elektron ke larutan. Salah satu lempeng melepaskan electron lebih banyak daripada lempeng lain, sehingga lempeng itu potensialnya menjadi lebih rendah dari pada lempeng lain tadi. Beda potensial antara kedua lempeng tersebut dapat menimbulkan arus listrik dalam suatu rangkaian.

Elemen elektrokimia dapat di golongkan menjadi dua golongan yaitu, elemen primer danelemen sekunder.

a.      Elemen primer

Pada elemen primer, reaksi kimianya tidak dapat di balikan, sehingga elemen jenis ini hanya dapat dipakai selama reaksi di dalamnya berlangsung. Jika reaksi kimia selesai, maka bahan kimia di dalamnya tidak dapat di kembalikan menjadi bahan kimia semula. Contoh sumber arus yang termasuk elemen primer yaitu, elemen volta, elemen leclance, elemen kering, elemin alkalin dan elemen raksa.

b.      Elemen sekunder

Dalam kehidupan sehari-hari, elemen sekunder ini dikenal dengan sebutan akumulator atauaki. Akumulator merupakan elemen elektrokimia bahan-bahan pereaksinya dapat diperbaharui kembali. Artinya, apabila bahan-bahan pereaksinya sudah tidak berfungsi lagi maka dapat diperbaharui kembali dengan cara mengalirkan arus listrik dari sumber luar yang arahnya berlawanan dengan arus yang dihasilkan akumulator.

2.      Generator Arus Searah

Selain diperoleh dari elemen-elemen elektrokimia, sumber arus searah dpaat juga didapat dari generator arus searah. Generator adalah alat yang dapat mengubah energy mekanik (gerak) menjadi energy listrik. Energy listrik pada generator timbul karena adanya peristiwa induksi.

Generator ada yang menghasilkan arus bolak-bali (AC) dan ada yang menghasilkan arus searah (DC). Perinsip kerja dari kedua jenis generator ini pada dasarnya sama. Perbedaannya terletak pada bentuk komutatornya. Generator AC memiliki dua cincin yang terpisah, sedangkan generator DC memiliki satu cincin yang terbelah dua

E.       Daya Dan Energy Listrik

1.      Daya Listrik

Daya listrik yaitu kemampuan suatu perangkat listrik untuk menerima dan memanfaatkan energy listrik. Besarnya daya listrik dapat ditentukan dengan persamaan.

2.      Energy Listrik

Energy listrik yaitu besarnya daya listrik yang di mnafaatkan dalam waktu tertentu, secara matematis dirumuskan ;