Contoh Soal & Pembahasan Rangkaian Arus Searah

Contoh Soal & Pembahasan Rangkaian Arus Searah

Soal No.1
Kecepatan elektron pada sebuah kawat yang mempunyai luas penampang 0,5 mm2 adalah dengan dialiri arus listrik sebesar 5A selama 3 menit adalah…Jika diketahui qe = -1,6 x 10-19 C
  1. 1,11 x 104 m/s
  2. 1,11 x 103 m/s
  3. 2,22 x 104 m/s
  4. 2,22 x 103 m/s
  5. 3,33 x 104 m/s

PEMBAHASAN :
Diketahui:
A = 0,5 mm2 = 5 x 10-7 m2
i = 5 A
t = 3 menit = 180 s
Menentukan jumlah muatan elektron yang mengalir:

Menentukan kecepatan elektron

Jawaban A

”

Soal No.2
Sebuah kawat tembaga diberi tegangan 10 V dan dialiri arus listrik 0,5 A dengan suhu awal 28 oC. Lalu kawat tersebut dipanaskan yang menyebabkan arus listrik turun menjadi 0,3 A. Tentukan suhu akhir kawat saat dipanaskan…(αbesi = 6,51 x 10-3 /oC)
  1. 40 oC
  2. 41,199 oC
  3. 42,345 oC
  4. 45 oC
  5. 47,765 oC

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V = 10 V
Iawal = 0,5 A
Iakhir = 0,3 A
Tawal = 28 oC
Menentukan hambatan pada kawat saat Tawal = 28 oC

Menentukan hambatan pada kawat saat Takhir

Menentukan suhu akhir kawat
R = Ro (1 + α. ΔT)

ΔT = T2 – T1
T2 = ΔT + T1 = 13,199 oC + 28 oC = 41,199 oC
Jawaban B

Soal No.3
Jika diketahui lima hambatan dengan besarnya R1 = 4Ω, R2 = 3Ω, R3 = 5Ω, R4 = 6 Ω, R2 = 5 Ω disusun seperti gambar berikut
Jika rangkaian tersebut dihubungkan sumber tegangan 220 V, maka daya yang dihasilkan pada hambatan R5 adalah….
  1. 0
  2. 1 W
  3. 2 W
  4. 3 W
  5. 4 W

PEMBAHASAN :
Berdasarkan soal kelima hambatan disusun membentuk jembatan Wheatstone, sehingga berlaku:
R1 . R5 = R2 . R4
maka R5  tidak berfungsi dan daya yang dihasilkan yaitu nol
Jawaban A

Soal No.4
Jika R1 = 12 Ω, R2 = 10 Ω, dan ε1 = 20 V dan ε2 = 8 V, maka energi yang dikeluarkan pada hambatan R1 selama 2 menit adalah….
  1. 1.250 J
  2. 1.320 J
  3. 1.440 J
  4. 1.500 J

PEMBAHASAN :
Diketahui:
R1 = 12 Ω
R2 = 10 Ω
ε1 = 20 V
ε2 = 8 V
t = 2 menit = 120 s

Arus pada loop I
Σε + Σ I. R = 0
-ε1 + I. R1 + I1 . R2 = 0
-20 + I. 12 + I1 . 10 = 0
12 I + 10I1 = 12
Jika I = I1 + I2, maka:
12 (I1 + I2) + 10I1 = 20
12I1 + 12I2 + 10I1 = 20
22I1 + 12I2 = 20……………….pers 1
Arus pada loop II
Σε + Σ I. R = 0
-ε2 + I1 . R2 = 0
-8 + I1 . 10 = 0
10I1 = 8

Menentukan I2 dari persamaan 1
22I1 + 12I2 = 20
22.0,8 + 12I2 = 20
17,6 + 12 I2 = 20
12I2 = 20 – 17,6 = 2,4

Menentukan kuat arus listrik (I)
I = I1 + I2 = 0,8 A + 0,2 A = 1 A
Menentukan energi pada hambatan R1 selama 2 menit
W = I2 . R. t = (1 A)2 . 12 Ω. 120 s = 1.440 J
Jawaban C

Soal No.5
Arus listrik yang mengalir pada rangkaian yang terpasang lampu dengan tegangan 220V dan 40 W yang dihubungkan dengan hambatan listrik 800 Ω dan dipasang pada tegangan listrik 110 V adalah…
  1. 75 mA
  2. 100 mA
  3. 112 mA
  4. 120 mA
  5. 150 mA

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V1 = 220 V
P1 = 40 W
R = 800 Ω
V2 = 110 V
Menentukan daya yang digunakan lampu


Menentukan arus yang mengalir

.
Jawaban C

Soal No.6
Diketahui voltmeter memiliki hambatan 800 Ω dan amperemeter memiliki hambatan 0,2 Ω. Jika keduanya digunakan untuk mengukur suatu hambatan dan pada voltmeter terbaca 0,8 V sedangkan pada amperemeter terbaca 2 mA. Maka nilai hambatan tersebut adalah…
  1. 800 Ω
  2. 700 Ω
  3. 600 Ω
  4. 500 Ω
  5. 400 Ω

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Hambatan voltmeter (RV) = 800 Ω
Hambatan amperemeter (r) = 0,2 Ω
V = 0,8 V
I = 2 mA = 2 x 10-3 A
Menentukan besarnya hambatan

Menentukan hambatan yang diukur

R = 800 Ω
Jawaban D

Soal No.7
Kawat dengan diameter 1 mm yang memiliki panjang 15 m, dihubungkan dengan tegangan 220 V, kuat arus yang mengalir adalah…(Hambatan jenis kawat (ρ) = 3,14 x 10-6 Ω)
  1. 2,25 A
  2. 3,67 A
  3. 4,32 A
  4. 5,23 A
  5. 7 A
PEMBAHASAN :
Diketahui
d = 1 mm = 1 x 10-3 m
r = ½ x d = ½ x 10-3 = 5 x 10-4 m
l = 15 m
V = 220 V
Menentukan luas penampang kawat
A = π.r2 = 3,14. (5 x 10-4 m)2 = 7,85 x 10-7 m2
Menentukan hambatan kawat
Menentukan kuat arus yang mengalir
Jawaban B
Soal No.8
Arus yang mengalir pada kawat memenuhi persamaan i = 4 + 8t2. Arus yang membawa muata selang waktu t = 0 s sampai t = 4 s adalah…
  1. 150 C
  2. 165,43 C
  3. 170 C
  4. 186,67 C
  5. 190 C

PEMBAHASAN :
Diketahui:
Persamaan arus terhadap waktu = i = 4 + 8t2
Menentukan kuat arus selang waktu t = 0 s sampai t = 4 s

dq = i dt


Jawaban D

Soal No.9
Pemanas listrik digunakan untuk memanaskan air sampai mendidih sampai 100 oC. Pemanas tersebut membutuhkan arus 4 A dengan tegangan 220 V. Jika suhu sebelum dipanaskan adalah 25 oC, waktu yang diperlukan untuk mendidihkan 200 gram air adalah… (cair = 4,2 J/g oC)
  1. 69,45 s
  2. 71,59 s
  3. 75 s
  4. 76,67 s
  5. 80 s

PEMBAHASAN :
Diketahui:
I = 4 A
V = 220 V
T1 = 25 oC
T2 = 100 oC
m = 200 gram
Menentukan kalor untuk mendidihkan air
Q = m.c.ΔT = m.c.(T2 – T1)
Q = 200 gr. 4,2 J/goC. (100 – 25) oC= 63.000 J = 6,3 x 104 J
Q = W energi listrik
Q = W = V.I.t
Sehingga:
Q = V. I. t

Jawaban B

Soal No.10
Galvanometer memiliki hambatan 60 Ω mengalami simpangan maksimum jika dilewati arus 0,02 A. Untuk dapat digunakan mengukut tegangan 120 V maka perlu dipasang …
  1. 5.940 Ω
  2. 6.350 Ω
  3. 7.123 Ω
  4. 8.866 Ω
  5. 8.765 Ω

PEMBAHASAN :
Diketahui:
R = 60 Ω
I = 0,02 A
V = 120 V
Menentukan tegangan yang diukur
V = I. R = 0,02 A. 60 Ω = 1,2 V
Menentukan pembesaran yang akan diukur

Menentukan hambatan yang diperlukan
Rd = (n – 1) rv = (100 – 1). 60 Ω = 99. 60 = 5.940 Ω
Jawaban A

Soal No.11
Alat yang digunakan untuk mengukur tegangan, arus, dan hambatan untuk DC maupun AC adalah …
  1. Voltmeter
  2. Amperemeter
  3. Multimeter
  4. Thermometer
  5. Osiloskop

PEMBAHASAN :
Berikut ini beberapa alat ukur diantaranya:

  1. Voltmeter: alat yang hanya digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik.
  2. Amperemeter: alat yang hanya digunakan untuk mengukur besar kuat arus.
  3. Multimeter: alat yang digunakan untuk mengukur tegangan, arus, dan hambatan untuk DC maupun AC.
  4. Thermometer: alat yang digunakan untuk mengukur suhu tubuh.
  5. Osiloskop: alat yang digunakan untuk memproyeksikan bentuk sinyal listrik agar dapat dilihat.

Jawaban C

Soal No.12
Lima buah hambatan masing-masing 2,75 Ω, 3,25 Ω, 6 Ω, 8 Ω, dan 10,5 Ω. Kelima hambatan tersebut dirangkai secara seri dan dihubungkan dengan baterei 30 volt. Maka hambatan pengganti rangkaian tersebut adalah …
  1. 25,5 Ω
  2. 30,5 Ω
  3. 31,8 Ω
  4. 38,2 Ω
  5. 40 Ω

PEMBAHASAN :
Diketahui:
R1 = 2,75 Ω
R2 = 3,25 Ω
R3 = 6 Ω
R4 = 8 Ω
R5 = 10,5 Ω
Maka hambatan pengganti dapat dihitung sebagai berikut:
Rs = R1 + R2 + R3 + R4 + R5
Rs = 2,75 Ω + 3,25 Ω + 6 Ω + 8 Ω + 10,5 Ω
Rs = 30,5 Ω
Jawaban B

Soal No.13
Di dalam suatu kawat mengalir arus 6 Ampere yang ujung-ujungnya berselisih potensial 18 volt. Maka besar muatan tiap menit yang mengalir melalui kawat adalah …
  1. 90 Coulomb
  2. 180 Coulomb
  3. 720 Coulomb
  4. 36 Coulomb
  5. 360 Coulomb

PEMBAHASAN :
Diketahui:
i = 6 Ampere
t = 1 menit = 60 s
Maka muatan yang mengalir melalui kawat dapat dihitung sebagai berikut:
Q = i . t
Q = 6 A . 60 s
Q = 360 Coulomb
Jawaban E

Soal No.14
Sebuah resistor diberi beda potensial sebesar 60 volt dan arus yang mengalir pada resistor 150 mA. Jika arus yang mengalir menjadi 0,5 A, maka beda potensial sumbernya adalah …
  1. 50 volt
  2. 100 volt
  3. 150 volt
  4. 200 volt
  5. 300 volt

PEMBAHASAN :
Diketahui:
V1 = 60 volt
i1 = 150 mA = 0,15 A
i2 = 0,5 A
Maka beda potensial dapat dihitung sebagai berikut:

aarus searah 2

arus searah 3
V2 = 200 volt

Jawaban D

Soal No.15
Pada sebuah rangkaian sederhana kuat arus yang mengalir pada i1 = 30 A, i2 = 8 A, dan i4 = 12 A. Maka nilai i3 adalah …
  1. 50 A
  2. 25 A
  3. 20 A
  4. 10 A
  5. 15 A

PEMBAHASAN :
Diketahui:
i1 = 30 A
i2 = 8 A
i4 = 12 A
Maka i3 dapat dihitung sebagai berikut:
Berdasarkan hukum kirchoff 1 Σimasuk = Σikeluar
i1 = i2 + i3 +i4

30 = 8 + i3 + 12
30 = 20 + i3
i3 = 10 A

Jawaban D

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

You cannot copy content of this page