CONTOH SOAL FISIKA LISTRIK DINAMIS

1. Sebuah rangkaian listrik yang 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

Jawab:
a) kuat arus yang mengalir
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 Coulom

2.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

jawab:
a) seperti nomor 12, adik akan mendapatkan jawaban Rtotal= 30 Ω
b) Kuat arus rangkaian
I = 12 volt / 30 Ω
I = 0,4 A
c) kuat arus pada hambatan R1
I1 = Itotal 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 = Itotal x (R1 / (R1 + R2) I2 = 0,4 x (40 / (40 + 60)
I2 = 0,4 x (40 / (100) = 0,16 A
Itotal = I1 + I2
Itotal = 0,24 + 0,16 = 0,40 A, sesuai hasil perhitungan point b diatas.


3.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
jawab:
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

4.Budi membeli lampu bertuliskan 220 volt, 100 watt, perkirakan hambatan yang dimiliki lampu tersebut!

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

5.Anto membeli lampu dengan spesifikasi 220 volt, 100 watt. Jika lampu dipasang Anto pada tegangan 110 volt, berapakah daya lampu saat menyala?
jawab:
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

6.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)!
jawab:

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

7.Dalam waktu dua menit arus listrik sebesar 2 A mengalir sepanjang kawat penghantar. Tentukan:
a) muatan yang berpindah
b) jumlah elektron

jawab:
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

n = Q/Qe
n = 240 / (1,6 x 10−19)
n = 150 x 1019
n = 1,5 x 1021 buah elektron

8.Muatan sebesar 360 C mengalir dalam dua menit dalam suatu rangkaian. Tentukan Kuat arus rangkaian listrik tersebut!
jawab:
I = Q/t
I = 360 coulomb / 120 sekon
I = 3 Ampere

9.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!

jawab:
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

10.Sebuah kawat penghantar dengan panjang 10 meter memiliki hambatan sebesar 100 Ω Jika kawat dipotong menjadi 4 bagian yang sama panjang, tentukan hambatan yang dimiliki oleh masing-masing potongan kawat!:
Jawab:
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

1.Tentukan hambatan pengganti antara titik A dan B jika R1, R2 dan R3 berturut-turut besarnya adalah 5 Ω, 10 Ω dan 15 Ω!
jawab:
Rt = R1 + R2 + R3
= 5 + 10 + 15
= 30 Ω

2.Pada rangkaian berikut jika R1 = 9 Ω dan hambatan pengganti antara titik AB adalah 6 Ω tentukan besar hambatan  R2 !
jawab:
Rangkaian di atas adalah dua hambatan yang disusun secara paralel. Hambatan total untuk paralel adalah

1/ Rt = 1/R1 + 1/R2
1/ 6 = 1/9 + 1/R2
1/R2 = 1/6 − 1/9
1/R2 = 3/18 − 2/18
1/R2 = 1/18
R2 = 18/1 = 18 Ω

3.Dari rangkaian hambatan berikut R1 = 10 Ω
R2 = 9 Ω
R3 = 18 Ω
Tentukan hambatan pengganti antara titik A dan B!
jawab:
Rangkaian campuran, selesaikan paralel antara R2 dan R3 terlebih dahulu
1/ Rp = 1/R2 + 1/R3
1/ Rp = 1/9 + 1/18
1/ Rp = 2/18 + 1/18
1/ Rp = 3/18
Rp = 18/3 = 6 Ω

Hasil ini kemudian diserikan dengan R1
Rt = 10 + 6 = 16 Ω

4.Jika sebuah kawat penghantar listrik dialiri muatan listrik sebesar 360 coulomb dalam waktu 1 menit, kita dapat menentukan kuat arus listrik yang melintasi kawat penghantar tersebut. Caranya seperti berikut:
Diketahui:
Q = 360 coulomb
t = 1 menit = 60 sekon
Maka kuat arus listrik (I) adalah ….
I = Q/t
= 360/60
I = 6 A.

5.Arus listrik 400 mA mengalir pada suatu penghantar. Jika beda potensial antara ujung kawat 40 V, carilah hambatan listrik kawat tersebut!
Diketahui:
I = 400 mA = 0,4 A
V = 40 V
Ditanyakan: R = ….
Jawaban:
R = I V = 0,4 40
R = 100 Ω

6.Jika ε adalah 12 volt dan R adalah 3 Ω tentukan:
a) kuat arus yang mengalir
b) jumlah muatan yang mengalir dalam 1 menit
Jawab:
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
7.Sebuah rangkaian terdiri dari sebuah sumber tegangan dan sebuah hambatan seperti ditunjukan gambar berikut!

Tentukan:
a) kuat arus I
b) tegangan jepit AB
jawab:
a)I = ε / R + r
   I = 12 / (8,5 + 0,5)
   I = 12 / 9
   I = 4/3 Ampere

b) VAB = I x R = (4/3) x 8,5 = 11,33 volt

8.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)
jawab:
a) Rtotal= 30 Ω
b) Kuat arus rangkaian
I = 12 volt / 30 Ω
I = 0,4 A
9.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)!
jawab:
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


10.Perhatikan gambar rangkaian listrik di samping ini!
Jika R1 = R2 = 10 Ω
R3 = R4 = 8 Ω



Berapakah besarnya kuat arus (I) yang mengalir?
jawab:
Tentukan hambatan pengganti atau hambatan totalnya terlebih dulu:
R1 dan R2 susunan seri, tinggal dijumlahkan saja
R12 = 10 + 10 = 20 Ω

R3 dan R4 susunan paralel, pakai seper-seper terus dibalik:
1/R34 = 1/8 + 1/8 = 2/8
R34 = 8/2 = 4 Ω

R12 dan R34 lantas diseri lagi biar jadi Rtotal
Rtotal = 20 + 4 = 24 Ω

Terakhir menghitung arus rangkaian

I = V/R = 12/24 = 0,5 A