JawabR = $\rho * \frac{Ln}{An} $
R = hambatan
Ln = jarak
An = Luas sisi
2R = $\rho * \frac{3x}{2x^2} $
$\rho = \frac{2R * 2x^2}{3x}$
R atas-bawah = $ \rho$ * $\frac{x}{6x^2}$
R atas-bawah = $ \frac{2R * 2x^2}{3x}$ * $\frac{x}{6x^2}$
R atas-bawah = $\frac{2}{9}$R
Jadi, hambatan listrik sisi atas dan sisi bawah balok adalah $\frac{2}{9}$R
2. Diketahui hambatan kawat perak pada suhu 0 $^{\circ}$C adalah 4 ohm dan koefisien suhu terhadap hambatan kawat tersebut adalah 0,00375 $^{\circ}$C. Suhu yang menyebabkan hambatan kawat tersebut menjadi 7 ohm adalah . . .
Jawab
$\Delta$R = $\alpha$ * Ro * $\Delta$T
3 ohm = 0,00375 $^{\circ}$C * 4 ohm * $\Delta$T
$\Delta$T = 200 $^{\circ}$C
Jadi, suhu yang menyebabkan hambatan kawat tersebut menjadi 7 ohm adalah 200$^{\circ}$C
3. Sebuah kawat tembaga dipotong menjadi sepuluh bagian sama panjang. Kesepuluh kawat tembaga ini kemudian disambung secara seri. Hambatan kombinasi seri kesepuluh kawat tembaga ini jika dinyatakan dalam hambatan kawat tembaga yang belum dipotong adalah . . . kali.
Jawab
R = $\rho * \frac{Ln}{An} $
Rpotong = $\rho * \frac{\frac{1}{10}}{An} $
R potong = $\frac{1}{10}$R
R potong total = R1 + R2 + R3 . . . + R10
R potong total = $\frac{1}{10}$R * 10 = R
Jadi, hambatan kombinasi adalah 1 kali hambatan kawat tembaga yang belum dipotong
4. Perhatikan gambar rangkaian disamping. Apabila titik a dan titik b dihubungkan dengan kawat penghantar yang memiliki hambatan 0,002 ohm, kuat arus yang mengalir melalui kawat penghantar tersebut adalah . . .
Jawab
0 A karena tidak ada hambatan maka tidak ada voltase atau beda potensial di titik a dan b, tidak ada voltase, tidak ada arus. Short-circuit
Jadi, kuat arus yang mengalir melalui kawat penghantar tersebut adalah 0 A
5. Untuk mengirimkan daya listrik ke tempat yang jauh biasanya digunakkan tegangan tinggi. Hal ini bertujuan untuk memperkecil daya yang hilang. Daya listrik 100 MW ingin dikirim ke suatu kota yang berjarak 100 km dengan kabel yang hambatannya 0,1 ohm tiap kilometer pada tegangan 100 kV. Daya listrik yang hilang dalam pentransmisian tersebut adalah . . .
Jawab
R = 0,1 (ohm/km) * 100 km = 10 ohm
I yang dihasilkan daya seharusnya = P/V = 100MW/100kV = $10^3$ VA
P = $I^2$ * R
P = $1000^2$*R
P = 10 MW
Jadi, daya listrik yang hilang dalam pentransmisian tersebut adalah 10 MW
6. Pada gambar di bawah, besar energy yang terjadi tiap menit pada resistor 4 ohm adalah . . . watt.
Jawab
Loop 1
-12V + 4ohm*I1 + 8ohm*I3 = 0
Loop 2
-8V + 8ohm*I3 = 0
Didapatkan :
I3 = 1A
I1 = 1A
Nilai arus positif, berarti perumpamaan arah arus adalah benar.
terbukti 4ohm dan 8 ohm adalah seri, dan arusnya sama besar.
Voltase pada 4ohm = I*R = 4V
W = P*t
W = V*I*t
W = 4V*1A*60sekon
W = 240 Wsekon
Jadi, energi tiap menit pada resistor 4ohm adalah 240 J
7. Seutas kawat seragam dibuat dari bahan dengan hambatan jenis $\rho$. Kawat memiliki panjang L dan diameternya d. Ketika arus konstan I mengalir melalui kawat, laju kalor yang dibangkitkan dalam kawat adalah . . .
Jawab
P = $I^2$*R
R = $\rho$ * $\frac{L}{A}$
P = $I^2$ * $\rho$ * $\frac{L}{\pi d^2/4}$
P = $\frac{4I^2 \rho L}{\pi d^2}$
Jadi, laju kalor yang dibangkitkan dalam kawat adalah $\frac{4I^2 \rho L}{\pi d^2}$
8. Suatu perkampungan terpencil memanfaatkan air terjun yang tingginya 40 m untuk membuat PLTA mikro dengan tegangan keluaran 220 V. Efisiensi pengubahan energy air terjun menjadi energy listrik 50%. Besar debit air terjun tersebut jika dari generator dapat ditarik arus listrik 200 A tanpa menyebabkan tegangan pada generator turun adalah . . .
Jawab
P hasil = $\rho$ *Q*g*h
P keluar = 50% P hasil
P keluar = 50% * $\rho$ *Q*g*h
V*I = 50% * $\rho$ *Q*g*h
220V * 200 A = 50% * 1000kg/m^3 *Qm^3/s*10 m/s^2*40 m
Q = 0,22 m^3/s
Q = 220 L/s
Jadi, besar debit air terjun tersebut adalah 220 L/s
9. Besar arus listrik yang melalui lampu dan arus A-B pada rangkaian arus listrik searah seperti pada gambar di samping adalah . . .
Jawab
CARA 1
Untuk soal seperti ini
V total = V e-f = V a-b = V d-c karena paralel
V total = I total * R total
V total = ($\frac{V1}{R1}$ + $\frac{V2}{R2} $ ... + $\frac{Vn}{Rn}$) * R total
V total = ($\frac{3V}{2ohm}$ + $\frac{5V}{5ohm}$ + $\frac{0V}{1ohm}$). $\frac{10}{17}$ ohm
V total = $\frac{25}{17}$V = 1,47 V
Arus pada lampu
V ab = $\Sigma \epsilon$ + I3*R
1,47 V = 0 + I3*1 ohm
I3 = 1,47 Atanda arus positif menunjukkan bahwa arah I3 searah dengan perumpamaan pada gambar.
Arus A-B
V ab = $\Sigma \epsilon$ + I1*R
1,47 V = 3V + I1*2 ohm
I1 = -0,76A
tanda arus negatif menunjukkan bahwa arah I1 berlawanan arah dengan perumpamaan pada gambar.
CARA 2
Jawab
$\Sigma$ I masuk = $\Sigma$ I keluar
I3 = I1 + I 2
Loop 1 B-A-E-F-B
-3V + I1*2ohm + I3*1ohm = 0
Loop 2 B-A-D-C-B
-3V + I1*2ohm - I 2*5ohm (negative karena I 2 berlawanan arah loop 2) + 5V = 0
Loop 1 dihasilkan
I3 = $\frac{3V - I* 2 ohm}{1 ohm}$
Loop 2 dihasilkan
I2 = $\frac{2V+I*2 ohm}{5 ohm}$
Substitusi I3 dan I2 ke I3 = I1 + I2
Arus A-B
I1 = 13/17 A = 0,76A
tanda arus positif menunjukkan bahwa arah I1 searah dengan perumpamaan pada gambar.
Arus pada lampu
I3 = 25/17 A = 1,73 A
tanda arus positif menunjukkan bahwa arah I3 searah dengan perumpamaan pada gambar.
Jadi, arus Lampu adalah 1,47 A dan arus A-B adalah 0,76 A
10. Sebuah alat pemanas listrik hambatannya 11 ohm dan khusus digunakkan pada beda potensial 110 volt. Jika alat tersebut digunakkan untuk memanaskan 60 kg air sehingga suhunya naik dari 20$^{\circ}$C menjadi 100$^{\circ}$C, dengan mengambil 1 kalori = 4,2 Joule, waktu yang diperlukan adalah . . .
Jawab
Q = m*c*$\Delta$T
Q = 60Kg*4,2 x 10^3J/Kg$^{\circ}$C *80$^{\circ}$C
Q = 2016*10^4 J
P.t = Q
V*I*t = Q
110V*10A*t = 2016*10^4 J
t = 18327,2727 sekon
t = 305,4545 menit
Jadi, waktu yang diperlukan adalah 305,4545 menit
11. Berapa hambatan total dari titik A ke B?
Jawab
pada soal
a dan b adalah seri (tidak ada percabangan arus)
arus yang melewati a lanjut ke b tanpa cabang
d dan c adalah seri
g dan h adalah parallel (ada percabangan arus)
e dan f adalah parallel
Ubah rangkaian menjadi lebih mudah diselesaikan, tanpa merubah pasangan seri dan parallel yang ada di soal
ab adalah seri dari a dan b (tidak ada percabangan arus) yaitu 2 ohm + 2 ohm = 4 ohm
cd adalah seri dari c dan d (tidak ada percabangan arus) yaitu juga 4 ohm
ab dengan cd adalah gabungan parallel (ada percabangan arus) antara ab dan cd dihasilkan 2 ohm
gh adalah gabungan g dan h parallel (ada percabangan arus) dihasilkan 2ohm
abcd dengan e dengan gh adalah gabungan seri (tidak ada percabangan arus) dari abcd, gh, dan e
yaitu 2 ohm + 2 ohm + 6 ohm = 10 ohm
abcdegh dan f adalah parallel (karena ada percabangan arus) maka menjadi 3,34 ohm
Jadi, hambatan total AB adalah 3,34 ohm
Tidak ada komentar:
Posting Komentar
Catatan: Hanya anggota dari blog ini yang dapat mengirim komentar.