Listrik Arus Searah No.1-5

[No.1]

Suatu kawat tembaga dengan luas penampang 8\times {{10}^{-7}} m2 mengalirkan arus listrik sebesar 2 A pada sebuah lampu pijar. Rapat muatan elektron bebas pada kawat tersebut adalah 8,5\times {{10}^{28}} elektron/m2. Rapat arus pada kawat penghantar adalah …

A. 2,5\times {{10}^{6}} A/m2

B. 2,5\times {{10}^{4}} A/m2

C. 2,5\times {{10}^{3}} A/m2

D. 2,5\times {{10}^{2}} A/m2

E. 2,5\times {{10}^{1}} A/m2

[Solusi no.1]

Rapat arus adalah arus persatuan luas:

J=\frac{I}{A}=\frac{2}{8\times {{10}^{-7}}}=2,5\times {{10}^{6}}~\text{A}/{{\text{m}}^{2}}

Yang namanya kerapatan itu ada 3 jenis, yaitu: Rapat garis, Rapat luas, dan Rapat volume. Dan ini berlaku untuk semua besaran fisika. Jika topik yang dibahas adalah arus, maka namanya rapat arus; kalo yang dibahas tentang muatan, namanya rapat muatan; kalo topiknya tentang medan magnet, maka namanya rapat medan magnet; dst. Tinggal kita sesuaikan penyebutnya, di soal ini adalah rapat luas.

Jawaban A

[No.2]

Dua kawat penghantar A dan B memiliki hambatan listrik masing-masing RA dan RB. Jika luas penampang A dua kali luas penampang B, panjang A setengah kali panjang B, sedangkan hambatan jenis A satu setengah kali hambat jenis B, maka perbandingan RA dan RB adalah …

A. 3 : 2

B. 4 : 3

C. 3 : 4

D. 8 : 3

E. 3 : 8

[Solusi no.2]

{{A}_{A}}=2{{A}_{B}}

{{l}_{A}}=\frac{1}{2}{{l}_{B}}

{{\rho }_{A}}=\frac{3}{2}{{\rho }_{B}}

Hambatan kawat:

R=\frac{\rho l}{A}

Perbandingan RA dan RB :

\frac{{{R}_{A}}}{{{R}_{B}}}=\frac{{{\rho }_{A}}{{l}_{A}}}{{{A}_{A}}}\times \frac{{{A}_{B}}}{{{\rho }_{B}}{{l}_{B}}}=\frac{\left( \frac{3{{\rho }_{B}}}{2} \right)\left( \frac{{{l}_{B}}}{2} \right)}{2{{A}_{B}}}\times \frac{{{A}_{B}}}{{{\rho }_{B}}{{l}_{B}}}=\frac{3}{8}

Jawaban E

[No.3]

Suatu kawat penghantar ohmik dihubungkan paralel dengan ggl variabel (sumber tegangan yang nilai tegangan keluarannya dapat diubah-ubah) sehingga kawat penghantar itu dialiri arus listrik. Jika tegangan keluaran ggl dilipat-tigakan maka …

A. Arus pada kawat menjadi 3 kali lipat

B. Hambatan kawat menjadi 3 kali lipat

C. Luas penampang kawat menjadi 3 kali lipat

D. Panjang kawat menjadi 3 kali lipat

E. Suhu kawat menjadi 3 kali lipat

[Solusi no.3]

Kawat ohmik adalah kawat yang memiliki hambatan dan sifatnya mematuhi hukum ohm. Hambatan ini tentu saja nilainya konstan selama suhunya tetap walaupun tegangan diubah-ubah sebagaimana hubungan sebagai berikut:

\displaystyle {{R}_{t}}={{R}_{0}}(1+\alpha \Delta T)

Karena R konstan, menurut hukum ohm, jika tegangan awal yang digunakan adalah V, maka arusnya:

I=\frac{V}{R}

Jika tegangan dilipat-tigakan:

{{I}_{3x}}=\frac{3V}{R}=3\frac{V}{R}

Artinya besar arus menjadi 3 kali lipat semula.

Jawaban A

[No.4]

Perhatikan rangkaian hambatan listrik berikut!

04

Hambatan pengganti AB adalah …

A.8,0 Ω

B. 4,0 Ω

C. 3,6 Ω

D. 3,0 Ω

E. 2,1 Ω

[Solusi no.4]

04a

Rangkaian seri:

{{R}_{s}}={{R}_{1}}+{{R}_{2}}=3+6=9~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }

Rangkaian paralel:

\frac{1}{{{R}_{p}}}=\frac{1}{9}+\frac{1}{6}=\frac{15}{54}

{{R}_{p}}=\frac{54}{15}=3,6~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }

Jawaban C

[No.5]

Jika titik A dan B dihubungkan dengan GGL 12 V maka tegangan pada hambatan 3 Ω pada soal sebelumnya adalah …

05

A. 3 V

B. 4 V

C. 6 V

D. 8 V

E. 12 V

[Solusi no.5]

05a

Arus total yang mengalir pada rangkaian:

{{I}_{total}}=\frac{{{V}_{total}}}{{{R}_{total}}}=\frac{\xi }{{{R}_{p}}}=12\times \frac{15}{54}=\frac{20}{6}~\text{A}

05b

Karena rangkaian di atas adalah rangkaian paralel, maka tegangan pada hambatan Rs sama dengan tegangan pada hambatan R3 sama dengan tegangan GGL \left( {{V}_{Rs}}={{V}_{R3}}=\xi  \right). Arus total terbagi menjadi 2, yaitu Is dan I3:

{{I}_{s}}=\frac{{{V}_{AB}}}{{{R}_{s}}}=\frac{12}{9}=\frac{4}{3}~\text{A}

{{I}_{3}}=\frac{{{V}_{AB}}}{{{R}_{3}}}=\frac{12}{6}=2~\text{A}

05c

Jadi tegangan pada hambatan 3 Ω:

V={{I}_{s}}{{R}_{1}}=\frac{4}{3}\times 3=4~\text{V}

Jawaban B

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s