Listrik Arus Searah No.21-26

[No.21]

Sebuah lampu pijar dengan spesifikasi 50W/220V dihubungkan dengan sumber tegangan 110 V. Berapa daya yang terdisipasi pada lampu tersebut?

A. 200 Watt

B. 50 Watt

C. 25 Watt

D. 12,5 Watt

E. 6,75 Watt

[Solusi no.21]

Lampu dengan spesifikasi 50W/220V artinya lampu akan bekerja normal artinya lampu akan mendisipasikan daya 50 Watt saat digunakan pada tegangan 220 Volt. Jika tegangan < 220 V maka daya yang terdisipasi < 50 W; jika tegangan > 220 V maka daya yang terdisipasi > 50 W dan lampu bisa putus.

Hitung hambatan pada lampu:

P=\frac{{{V}^{2}}}{R}

R=\frac{{{V}^{2}}}{P}=\frac{{{220}^{2}}}{50}=968~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }

Saat digunakan pada tegangan 110 V, daya yang terdisipasi sebesar:

P=\frac{{{V}^{2}}}{R}=\frac{{{110}^{2}}}{968}=12,5~\text{W}

Alternatif penyelesaian:

P\propto {{V}^{2}}

artinya, P sebanding dengan V kuadrat. Atau

\frac{P}{{{V}^{2}}}=konstan

\frac{50}{{{220}^{2}}}=\frac{P}{{{110}^{2}}}

P=12,5~\text{W}

Jika tegangan yang digunakan untuk menghidupkan lampu adalah 1/2 tegangan spesifikasi lampu, maka daya yang terdisipasi akan menjadi 1/4 nya.

Jika tegangan yang digunakan untuk menghidupkan lampu adalah 1/3 tegangan spesifikasi lampu, maka daya yang terdisipasi akan menjadi 1/9 nya, dst.

Jawaban D

[No.22]

Perhatikan rangkaian listrik berikut!

22

Nilai R agar lampu dapat menyala normal adalah …

A. 5,8 Ω

B. 5,4 Ω

C. 1,8 Ω

D. 0,9 Ω

E. 0,6 Ω

[Solusi no.22]

Hambatan pada lampu :

P=\frac{{{V}^{2}}}{{{R}_{L}}}

R=\frac{{{V}^{2}}}{P}=\frac{{{3}^{2}}}{5}=\frac{9}{5}~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }

22a

GGL harus sama dengan jumlah “tegangan pada lampu” dan “tegangan pada R”. Jika hambatan lampu adalah RL maka tegangan pada hambatan R :

\xi ={{V}_{L}}+V

12=3+V

V=9~V

Besar hambatan pada R :

V={{I}_{total}}R

9=\left( \frac{\xi }{{{R}_{total}}} \right)R

9=\left( \frac{12}{\frac{9}{5}+R} \right)R

R=5,4~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }

Penyelesaian alternatif dengan hukum Kirchoff:

22b

-12+3+IR=0

Ingat I di sini adalah {{I}_{total}}=\frac{\xi }{{{R}_{total}}}, maka

\left( \frac{\xi }{{{R}_{total}}} \right)R=9

\left( \frac{12}{\frac{9}{5}+R} \right)R=9

R=5,4~\text{ }\!\!\Omega\!\!\text{ }

[No.23]

Empat buah lampu identik disusun dalam suatu rangkaian sebagai berikut!

23

Jika keempat lampu menyala maka:

(1) L4 nyalanya paling terang

(2) L1 lebih terang daripada L2

(3) L2 dan L3 sama terang

(4) Jika L2 mati maka semua lampu pasti mati

 

pilihlah jawaban (A) Jika pernyataan 1, 2, dan 3 benar
pilihlah jawaban (B) Jika pernyataan 1 dan 3 benar
pilihlah jawaban (C) Jika pernyataan 2 dan 4 benar
pilihlah jawaban (D) Jika pernyataan 4 saja yang benar
pilihlah jawaban (E) Jika semua pernyataan benar

 

[Solusi no.23]

23a

Yang perlu dipahami:

  • Arus total adalah I. I akan terbagi dua, yaitu: I1 dan I2. I1 akan mengaliri R1, sedangkan I2 akan mengaliri Rs yaitu R2 dan R3. Arus akan bersatu kembali dan melewati R4 sebesar I. Jadi hambatan yang mendapat arus paling besar adalah R4.
  • Tegangan V1 = Vs. Di mana Vs = V2 + V3. V2 dan V3 besarnya sama karena R2 = R3.
  • Lampu semakin terang jika daya makin besar, lampu semakin redup jika daya makin kecil.
  • Daya pada lampu: P={{I}^{2}}R. Lampu yang memiliki arus paling besar memiliki daya paling besar, lampu menyala makin terang. Pekerjaan kita makin mudah karena nilai semua hambatan sama besar.

 

Setelah mengetaui yang perlu dipahami, sekarang mari kita kerjakan soal ini.

  • Karena R4 mendapat arus paling besar, maka lampu ke-4 menyala paling terang.
  • Setelah itu, R1 mendapat arus terbesar ke-2, maka lampu ke-1 menyala terang.
  • Setelah itu, R2 dan R3 mendapat arus paling kecil dan sama besar, maka lampu ke-2 dan ke-3 menyala sama terang dan paling redup.
  • Kesimpulannya I>{{I}_{1}}>{{I}_{2}}={{I}_{3}}
  • Jika lampu ke-2 mati, lampu ke-3 akan ikut mati sedangkan lampu ke-1 dan ke-4 tetap hidup.

Jawaban A

 

Selain kita analisis dengan memperhatikan arus \left( P={{I}^{2}}R \right), bisa juga kita analisis dengan memperhatikan tegangan pada lampu \left( P=\frac{{{V}^{2}}}{R} \right).

23b

  • Rp < R karena rangkaian paralel bertujuan untuk memperkecil hambatan. Untuk itu {{V}_{p}}<V.
  • V1 = Vs. Vs = V2 + V3. Untuk itu jelas bahwa V1 > V2 dan V3.
  • Kesimpulannya V > V1 > V2 = V3. Ingat V2 = V3 karena kedua hambatan sama besar. Jika kedua R besarnya berbeda, maka {{V}_{2}}\ne {{V}_{3}}.

[No.24]

Empat buah lampu identik disusun dalam suatu rangkaian sebagai berikut!

24

Jika lampu L3 putus maka:

(1) Lampu L1 akan makin redup

(2) Lampu L2 akan makin redup

(3) Lampu L1 lebih terang daripada L4

(4) Lampu L4 akan makin redup

 

pilihlah jawaban (A) Jika pernyataan 1, 2, dan 3 benar
pilihlah jawaban (B) Jika pernyataan 1 dan 3 benar
pilihlah jawaban (C) Jika pernyataan 2 dan 4 benar
pilihlah jawaban (D) Jika pernyataan 4 saja yang benar
pilihlah jawaban (E) Jika semua pernyataan benar

 

[Solusi no.24]

24a

Karena lampu L1, L2 dan L3 dirangkai paralel, maka lampu L1 dan L2 akan tetap menyala, begitu pula L4. L4 tetap menyala karena masih tetap mendapatkan arus yang melalui L1 dan L2. Lampu L4 akan mati jika ketiga lampu L1, L2 dan L3 putus.

Jika L3 putus, maka hambatan total akan makin besar. Sehingga arus total akan makin kecil. Bagaimanakah dengan arus yang melewati L1 dan L2 jika L3 putus. Sekarang kita hitung masing-masing kasus. Kasus I adalah saat L1, L2, L3 dan L4 menyala. Kasus II adalah saat L3 putus.

  Kasus I Kasus II
Hambatan total

\frac{4R}{3}

\frac{3R}{2}

Arus total

\frac{3\xi }{4R}

\frac{2\xi }{3R}

Arus pada L1, L2, L3

\frac{\xi }{4R}

\frac{\xi }{3R}

Hambatan total kasus I < kasus II. Dari hasil perhitungan ini kita bisa simpulkan bahwa:

  1. Arus total kasus I > kasus II
  2. Lampu L1, L2 dan L3 pada kasus II lebih terang dari pada kasus I
  3. Lampu L4 pada kasus II lebih redup dari pada kasus I.

Jawaban D

[No.25]

Sebuah alat pemanas listrik dengan spesifikasi 200W/220V dipakai untuk memanaskan air yang membutuhkan kalor sebesar 10.000 J. Jika alat pemanas dihubungkan dengan sumber tegangan 220 Volt, waktu yang dibutuhkan adalah …

A. 25 detik

B. 50 detik

C. 100 detik

D. 150 detik

E. 200 detik

[Solusi no.25]

Alat pemanas akan bekerja normal jika dicolokkan pada stop kontak dengan tegangan 220 V. Jika demikian maka pemanas akan mendisipasikan daya sebesar 200 W. Jika lampu dicolokkan pada stop kontak dengan tegangan < 220 V maka dayanya akan < 200 W.

Karena pemanas digunakan dengan tegangan 220 V, maka pemanas akan bekerja normal yaitu dengan daya 200 W.

P=\frac{Q}{t}

t=\frac{Q}{P}=\frac{10~000}{200}=50~\text{s}

Jawaban B

[No.26]

Jika alat pemanas pada soal sebelumnya dihubungkan dengan sumber tegangan 110 volt, maka waktu yang dibutuhkan adalah …

A. 12,5 detik

B. 25 detik

C. 50 detik

D. 100 detik

E. 200 detik

[Solusi no.26]

Jika digunakan tegangan 110 V, atau setengah dari 200 V maka daya pemanas sekarang:

P=\frac{1}{4}\left( 200 \right)=50~\text{W}

Waktu yang diperlukan:

t=\frac{Q}{P}=\frac{10~000}{50}=200~\text{s}

Jawaban E

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