Contoh Soal Arus Listrik DC – Arus listrik yakni banyaknya muatan Q yang mengalir pada suatu permukaan persatuan waktu. Arus Listrik ada dua jenis, yaitu arus AC dan DC. Pada Kesempatan kali ini aku akan membuatkan kepada teman-teman perihal teladan soal dan pembahasan Arus Listrik DC.
Pernahkah Anda melaksanakan percobaan perihal rangkaian listrik, menyerupai menghubungkan sebuah lampu dengan baterai? Kalian sanggup memakai aturan ohm dan aturan Kirchoff untuk menghitung besarnya arus ataupun tegangan kalau variabel lain diketahui.
Pada Artikel Sebelumnya Saya Telah Menjelaskan Materi Tentang
Ada Baiknya Anda membuka kedua bahan ini terlebih dahulu.
Contoh Soal dan Pembahasan Arus Listrik DC
Contoh 1 – Soal Arus Listrik DC
Sebuah baterai 12 Volt mempunyai kendala dalam sebesar 0,1 Ohm. Jika sebuah resistor sebesar 5 Ohm dihubungkan dengan baterai tersebut tentukan arus yang mengalis pada rangkaian tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
r = 0,1 Ohm
R = 5 Ohm
V = 12 Volt
Ditanya : I (arus rangkaian) = ...?
Gunakan Hukum 2 Kirchoff. Pada artikel sebelumnya aku telah membahas mengenai aturan Kirchoff “Penting : Baca Rumus Penting dan Aturan Kirchoff”
Karena arus searah dengan arah Loop maka tegangan pada resistor bernilai negatif V1 = -IR (V1 yakni tegangan pada resistor R) dan V2 = -Ir (V2 yakni tegangan pada resistor beban r). Kemudian, arah tegangan baterai (dari kutub – ke +) searah dengan arah loop, maka Vs = +12 Volt). Sehingga diperoleh:
Jadi, besarnya arus yang mengalir pada rangkaian tersebut yakni 2,35 A
Contoh 2 – Soal Arus Listrik DC
Dua buah resistor R1 = 6 Ohm dan R2 = 12 Ohm dihubungkan dengan dua buah baterai V1 = 4 Volt dan V2 = 12 Volt. Kemudian dirangkai menyerupai pada gambar di bawah ini. Tentukan arus yang mengalir pada rangkaian tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
R1 = 6 Ohm
R2 = 12 Ohm
V1 = 4 Volt
V2 = 12 Volt
Ditanya : I = ....?
Karena rangkaian merupakan rangkaian loop-tunggal atau hanya terdiri dari rangkaian seri maka arus yang mengalir pada rangkaian yakni sama. Maka yang kita hanya memakai Hukum 2 Kirchoff.
Langkah 1 : Tentukan arah loop. Di sini aku memakai arah loop searah dengan arah arus (atau berlawanan dengan arah jarum jam)
Langkah 2 : Terapkan Hukum 2 Kirchoff “Penting : Baca Rumus Penting dan Aturan Kirchoff”
Perhatikan Tegangan Pada Resistor. Karena arah arus searah dengan arah loop maka, tegangan pada resistor R1 bernilai negatif (VR1 = -I.R1) dan begitu pula pada resistor R2 (VR2 = - I.R2).
Perhatikan tegangan pada baterai (Di sini aku memakai arah tegangan baterai yakni dari kutub – ke +). Karena tegangan baterai V1 searah dengan arah loop maka V1 = +4 Volt, sedangkan tegangan baterai V2 berlawanan dengan arah loop maka V2 = -12 Volt.
Terapkan Rumus Hukum 2 Kirchoff
Hasil negatif mengambarkan bahwa arah arus listrik yang diasumsikan pada rangkaian di atas berlawanan dengan arus sebenarnya. Arah arus bahwasanya yakni searah dengan arah jarum jam, hal ini sanggup dilihat pada tegangan V2 > V1. Sehingga arus listrik pada rangkaian tersebut mengalir dari potensial tinggi V2 ke potensial renda V1, bukan sebaliknya.
Contoh 3 – Soal Arus Listrik DC
Sejumlah muatan yang mempunyai besar muatan Q = 10 C, mengalir pada sebuah kawat penghantar selama 5 detik. Tentukan besarnya arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
Q = 10 C
t = 5 detik
Ditanya : I = ....?
Gunakan Rumus Hubungan Arus Listrik dan Muatan tiap satuan waktu (Baca Artikel Sebelum : Kuat Arus Listrik)
I = Q/t
I = (10 C)/(5 detik) = 2 A
Jadi, besar arus yang mengalir pada kawat penghantar yakni 2 A.
Contoh 4 – Soal Arus Listrik DC
Tiga buah resistor R1 = 5 Ohm, R2 = 3 Ohm dan R3 = 5 Ohm dihubungkan dengan dua buah baterai V1 = 4 Volt dan V2 = 8 Volt, menyerupai pada rangkaian di bawah ini. Tentukan i1, i2 dan i3 pada rangkaian tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
R1 = 5 Ohm
R2 = 3 Ohm
R3 = 5 Ohm
V1 = 4 Volt
V2 = 8 Volt
Ditanya : Arus i1, i2 dan i3 pada rangkaian tersebut?
Hukum 1 Kirchoff
Dengan Menggunakan Hukum 1 Kirchoff, maka diperoleh
Perhatikan titik “e”. Arus i3 merupakan arus yang masuk pada titik e sedangkan i1 dan i2 yakni arus yang keluar. Maka kita dapatkan
Hukum 2 Kirchoff
Langkah 1 : sehabis ditentukan arah arus, maka selanjutnya yakni memilih arah loop. Rangkaian di atas terdiri dari dua loop, yaitu loop 1 (rangkaian abefa) dan loop 2 (rangkaian bcdeb). Arah loop yang aku gunakan yakni searah dengan jarum jam.
Langkah 2 : Terapkan Hukum 2 Kirchoff
Hukum Kedua Kirchoff menyatakan bahwa jumlah tegangan dalam satu loop tertutup yakni sama dengan nol. Kemudian dengan memakai aturan Hukum Kirchoff, maka kita dapatkan “Baca Aturan Hukum Kirchoff”
Loop 1 (rangkaian abefa)
Arah loop yang kita pilih yakni searah dengan jarum jam.
Karena arah arus i1 searah dengan arah loop, maka tegangan pada R3 bernilai negatif (VR3 = -i1 . R3) dan tegangan baterai V2 = +8 V. sedangkan arah arus i2 berlawanan arah dengan arah loop, maka tegangan pada R2 bernilai positif (VR2 = i2 . R2). Sehingga diperoleh
Loop 2 (rangkaian bcdeb).
Arah loop yang kita pilih yakni searah dengan jarum jam.
Karena arah arus i2 dan i3 searah dengan arah loop, maka tegangan pada R2 bernilai negatif (VR2 = -i2 . R2) dan tegangan pada R1 bernilai negatif (VR1 = -i3 . R1). Kemudian, arah tegangan baterai V1 (dari kutub – ke +) searah dengan loop, maka V1 = +4 V. Sehingga diperoleh
Langkah 3 : Substitusikan persamaan (1) ke persamaan (3), maka diperoleh
Langkah 4 : Eliminasi i1 pada persamaan (2) dan (4) untuk mendapat nilai arus i2
Hasil arus i2 bernilai negatif, ini mengambarkan bahwa arus yang diasumsikan pada rangkaian berlawanan arah dengan arus yang sebenarnya. Jadi, besar arus i2 yakni 0,364 A. Namun dalam perhitungan tanda negatif tetap diikutkan.
Langkah 5 : Substitusi persamaan i2 ke persamaan (2) untuk mendapat nilai arus i1
Langkah terakhir : Substitusikan nilai i1 dan i2 pada persamaan 1 untuk mendapat nilai i3 - (untuk perhitungan nilai negatif pada i2 tetap digunakan)
i3 = i1 + i2 ;
i3 = 1,38 A + (-0,364 A)
i3 = 1,02 A
Jadi, besar arus i1, i2 dan i3 berturut-turut yakni 1,38 A, 0,364 A dan 1,02 A.
Contoh 5 – Soal Arus Listrik
Sebuah rangkaian terdiri dari rangkaian seri dan paralel dihubungkan dengan baterai 12 V menyerupai pada gambar di bawah ini. Jika ketiga resistor identik dan mempunyai besar masing-masing 8 Ohm. tentukan besar arus total serta arus yang mengalir pada resistor R1 dan R2 tersebut?
Pembahasan:
Diketahui:
Resistor Identik – R1 = R2 = R3 = 8 Ohm.
Vs = 12 Volt
Ditanya : Tentukan besar arus total serta arus yang mengalir pada resistor R1 dan R2 tersebut?
#Menentukan Besar Arus Total
Langkah 1 : paralelkan terlebih dahulu R1 dan R2 dan diberi nama dengan Rp
Setelah diparalelkan, maka kita dapatkan rangkaian pengganti Rp sebagai berikut
Langkah 2 : Serikan Resistor Rp dan R3 dan diberi nama Rs
Rs = Rp + R3
Rs = 4 Ohm + 8 Ohm
Rs = 12 Ohm
Langkah terakhir : Gunakan Hukum Ohm untuk mencari besar arus total yang diberi nama (Is)
Vs = Is Rs
Is = Vs / Rs
Is = (12 Volt) / (12 Ohm)
Is = 1 Ampere
Jadi, arus total rangkaian yakni 1 Ampere
#Menentukan Arus Pada Resistor R1 dan R2
Langkah Pertama : Untuk memilih Arus Pada R1 dan R2, terlebih dahulu kita mencari berapa besar tegangan pada resistor R1 dan R2. Karena R1 dan R2 tersusun secara paralel, maka tegangan pada kedua resistor sama dengan besar tegangan pada resistor Rp dan diberi nama Vp. Kemudian terlihat bahwa resistor Rp dan R3 tersusun seri maka arus yang mengalir pada kedua resistor sama dengan arus total, yaitu 1 Ampere
Vp = Is . Rp
Vp = (1 A) (4 Ohm)
Vp = 4 Volt
R1 dan R2 paralel, maka V1 = V2 = Vp = 4 Volt
Arus pada Resistor R1 diberi nama (i1)
V1 = i1 . R1
i1 = V1 / R1
i1 = (4 Volt) / (8 Ohm)
i1 = 0,5 A
Arus pada Resistor R2 diberi nama (i2)
V2 = i2 . R2
i2 = V2 / R2
i2 = (4 Volt) / (8 Ohm)
i2 = 0,5 A
Jadi, besar arus listrik yang mengalir pada resistor R1 dan R2 sama, yaitu 0,5 A. Hal ini alasannya yakni resistor R1 dan R2 identik atau sama besar, sehingga arus yang masuk akan dibagi 2.
Baca Juga : Contoh Soal Hambatan Listrik dan Pembahasanya
Terima Kasih Telah Berkunjung dan Selamat Belajar
