Soal Latihan Arus Listrik dan Hukum Ohm
Soal Latihan 1.1
Arus listrik sebesar 4 A mengalir melalui sebuah kawat penghantar.
Berapakah jumlah elektron yang mengalir melalui kawat tersebut dalam
waktu 8 sekon?
Diketahui :
I = 4 A
t = 8 sekon
Ditanya :
n = ...?
Jawab :
\begin{aligned}
q &= I \cdot t \\
&= 4 \cdot 8 \\
&= 32 \ Coulomb \\
\\
n &= \frac{q}{e} \\
&= \frac{32}{1,6 \times 10^{-19}} \\
&= 20 \times 10^{19} \\
&= 2 \times 10^{20} \ buah \ elektron
\end{aligned}
Diketahui :
I = 4 A
t = 8 sekon
Ditanya :
n = ...?
Jawab :
\begin{aligned}
q &= I \cdot t \\
&= 4 \cdot 8 \\
&= 32 \ Coulomb \\
\\
n &= \frac{q}{e} \\
&= \frac{32}{1,6 \times 10^{-19}} \\
&= 20 \times 10^{19} \\
&= 2 \times 10^{20} \ buah \ elektron
\end{aligned}
Soal Latihan 1.2
Perhatikan gambar pengukuran pada rangkaian listrik berikut!
Beda potensial pada ujung-ujung hambatan \(20 \ \Omega\) adalah ....
Diketahui :
\(R = 20 \ \Omega\)
Skala yang ditunjuk = 30
Skala maksimum = 50
Batas ukur = 1 A
Ditanya :
V = ...?
Jawab :
Menghitung besar kuat arus \(I\)
\begin{aligned}
I &= \frac{skala \ yang \ ditunjuk}{skala \ maksimum} \times batas \ ukur \\
&= \frac{30}{50} \times 1 \ A \\
&= \frac{3}{5} \ A \\
\end{aligned}
Menghitung besar beda potensial \(V\)
\begin{aligned}
V &= I \cdot R \\
&= \frac{3}{5} \cdot 20 \\
&= 12 \ Volt \\
\end{aligned}
Diketahui :
\(R = 20 \ \Omega\)
Skala yang ditunjuk = 30
Skala maksimum = 50
Batas ukur = 1 A
Ditanya :
V = ...?
Jawab :
Menghitung besar kuat arus \(I\)
\begin{aligned}
I &= \frac{skala \ yang \ ditunjuk}{skala \ maksimum} \times batas \ ukur \\
&= \frac{30}{50} \times 1 \ A \\
&= \frac{3}{5} \ A \\
\end{aligned}
Menghitung besar beda potensial \(V\)
\begin{aligned}
V &= I \cdot R \\
&= \frac{3}{5} \cdot 20 \\
&= 12 \ Volt \\
\end{aligned}
Soal Latihan 1.3
Untuk lebih memahami alat ukur listrik, perhatikan tampilan amperemeter di bawah ini!
Berapakah kuat arus yang ditunjukkan amperemeter seperti gambar di bawah?
Diketahui :
Skala yang ditunjuk = 70
Skala maksimum = 100
Batas ukur = 5 A
Ditanya :
I = ..?
Jawab :
\begin{aligned}
I &= \frac{skala \ yang \ ditunjuk}{skala \ maksimum} \times batas \ ukur \\
&= \frac{70}{100} \times 5 \ A \\
&= \frac{7}{10} \times 5 \ A \\
&= 3,5 \ A
\end{aligned}
Diketahui :
Skala yang ditunjuk = 70
Skala maksimum = 100
Batas ukur = 5 A
Ditanya :
I = ..?
Jawab :
\begin{aligned}
I &= \frac{skala \ yang \ ditunjuk}{skala \ maksimum} \times batas \ ukur \\
&= \frac{70}{100} \times 5 \ A \\
&= \frac{7}{10} \times 5 \ A \\
&= 3,5 \ A
\end{aligned}
Soal Latihan 1.4
Ketika arus listrik sebesar 2 A mengalir pada ujung-ujung sebuah
resistor, timbul beda potensial sebesar 6 V. Berapakah beda potensial
pada resistor tersebut ketika dialiri arus listrik sebesar 8 A?
Diketahui :
\(I_1 = 2 \ A\)
\(V_1 = 6 \ V\)
\(I_2 = 8 \ A\)
Ditanya :
\(V_2\) = ...?
Jawab :
\begin{aligned}
R_1 &= R_2 \\
\frac{V_1}{I_1} &= \frac{V_2}{I_2} \\
\frac{6}{2} &= \frac{V_2}{8} \\
3 &= \frac{V_2}{8} \\
V_2 &= 3 \times 8 \\
&=24 \ volt
\end{aligned}
Diketahui :
\(I_1 = 2 \ A\)
\(V_1 = 6 \ V\)
\(I_2 = 8 \ A\)
Ditanya :
\(V_2\) = ...?
Jawab :
\begin{aligned}
R_1 &= R_2 \\
\frac{V_1}{I_1} &= \frac{V_2}{I_2} \\
\frac{6}{2} &= \frac{V_2}{8} \\
3 &= \frac{V_2}{8} \\
V_2 &= 3 \times 8 \\
&=24 \ volt
\end{aligned}
Soal Latihan 1.5
Sepotong kawat memiliki hambatan 12 ohm. Hitunglah hambatan kawat
tersebut jika panjang dan diameternya diperbesar menjadi dua kali
semula!
Diketahui :
\(R_1 = 12 \Omega \)
\(L_1 = L \)
\(L_2 = 2 L\)
\(d_1 = d\)
\(d_2 = 2d\)
Ditanya :
\(R_2\) = ...?
Jawab :
Menghitung perbandingan luas penampang 1 dan 2
\begin{aligned}
\frac{A_1}{A_2} &= \frac{\frac{1}{4} \cdot \pi \cdot {d_1}^2}{\frac{1}{4} \cdot \pi \cdot {d_2}^2} \\
&= \frac{{d_1}^2}{{d_2}^2} \\
&= \frac{d^2}{(2d)^2} \\
&= \frac{1}{4} \\
\end{aligned}
Menghitung besar \(R_2\)
\begin{aligned}
\frac{R_2}{R_1} &= \frac{\rho \cdot \frac{L_2}{A_2}}{\rho \cdot \frac{L_1}{A_1}} \\
\frac{R_2}{R_1} &= \frac{L_2}{L_1} \times \frac{A_1}{A_2} \\
\frac{R_2}{12} &= \frac{2L}{L} \times \frac{1}{4} \\
\frac{R_2}{12} &= \frac{1}{2} \\
{R_2} &= \frac{12}{2} \\
&= 6 \ \Omega
\end{aligned}
Baca JugaDiketahui :
\(R_1 = 12 \Omega \)
\(L_1 = L \)
\(L_2 = 2 L\)
\(d_1 = d\)
\(d_2 = 2d\)
Ditanya :
\(R_2\) = ...?
Jawab :
Menghitung perbandingan luas penampang 1 dan 2
\begin{aligned}
\frac{A_1}{A_2} &= \frac{\frac{1}{4} \cdot \pi \cdot {d_1}^2}{\frac{1}{4} \cdot \pi \cdot {d_2}^2} \\
&= \frac{{d_1}^2}{{d_2}^2} \\
&= \frac{d^2}{(2d)^2} \\
&= \frac{1}{4} \\
\end{aligned}
Menghitung besar \(R_2\)
\begin{aligned}
\frac{R_2}{R_1} &= \frac{\rho \cdot \frac{L_2}{A_2}}{\rho \cdot \frac{L_1}{A_1}} \\
\frac{R_2}{R_1} &= \frac{L_2}{L_1} \times \frac{A_1}{A_2} \\
\frac{R_2}{12} &= \frac{2L}{L} \times \frac{1}{4} \\
\frac{R_2}{12} &= \frac{1}{2} \\
{R_2} &= \frac{12}{2} \\
&= 6 \ \Omega
\end{aligned}
Soal Latihan 1.1 s.d 1.5
Uji Prestasi Mandiri 1.1
Uji Prestasi Mandiri 1.2
Uji Prestasi Mandiri 1.3
Soal Latihan 1.6 s.d 1.9
Uji Prestasi Mandiri 1.4
Soal Latihan 1.10
Uji Prestasi Mandiri 1.5
Soal Laatihan 1.11 s.d 1.12
Uji Prestasi Mandiri 1.6
Soal Latihan 1.13 s.d 1.15
Uji Prestasi Mandiri 1.7
Soal Latihan 1.16
PETUNJUK PENGERJAAN SOAL
- Kuat arus listrik yang disimbolkan \(I\), merupakan salah satu besaran vektor, yaitu besaran yang memiliki nilai dan juga arah.
- Arah kuat arus listrik yaitu dari potensial tinggi (kutub positif) menuu ke potensial yang lebih rendah (kutub negatif).
- Aliran kuat arus listrik biasa disebut aliran konvensional. Aliran ini berlawanan dengan arah aliran elektron.
Soal Latihan 1.1
- Saat ada arus yang mengalir dalam waktu tertentu, maka akan menghasilkan muatan sejumlah \(q = I \cdot t\).
- Jumlah muatan tersebut jika dibagi dengan besar muatan elektron, akan menghasilkan besaran banyak elektron. Sehingga \(n = \frac{q}{e}\)
- Besar muatan elektron dan proton adalah \(1,6 \times 10^{-19}\). Bedanya hanya pada jenis muatannya.
Soal Latihan 1.2
- Amperemeter adalah salah satu jenis alat ukur. Alat ini mengukur besar kuat arus listrik yang mengalir pada waktu tertentu.
- Amperemeter saat ini ada yang berbentuk digital, sehingga pengamat bisa langsung membaca besar kuat arus yang sedang diamati, tanpa harus menghitung.
- Namun, pada laboratorium di sekolah, ada yang masih menggunakan amperemeter seperti soal di atas.
- Pada amperemeter tersebut, pengamat harus melakukan perhitungan kuat arus terlebih dahulu dengan cara : \(I = \frac{skala \ yang \ ditunjuk }{skala \ maksimum} \times batas \ ukur \)
- Skala yang ditunjuk pada soal, mungkin ada kesalahan dalam pengetikan.
- Alat amperemeter hampir sma dengan alat voltmeter, beda yang paling mencolok, jika di soal diketahui batas ukurnya bersatuan A (ampere) maka alat itu menunjukkan amperemeter. Selain itu, jika alat dipasang seri (tanpa cabang kabel), maka alat tersebut merupakan amperemeter.
- Batas ukur yang digunakan adalah batas ukur yang terhubung dengan kabel.
- Satuan dari amperemeter, mengikuti satuan dari batas ukurnya.
Soal Latihan 1.3
- Soal ini hampir sama dengan soal latihan 1.2.
- Satuan akhir yang digunakan dalam menghitung kuat arus listrik mengikuti satuan pada batas ukurnya.
- Batas ukur yang digunakan adalah, batas ukur yang ada kabel inputnya.
- Skala yang ditunjuk tidak langsung menunjukkan angka, namun saat dianalisi, jarum menunjukkan di antara 60 dan 80, sehingga dapat digunakan angka 70. Walaupun jika dalam percobaan yang sesungguhnya hal ini tidak boleh dilakukan.
Soal Latihan 1.4
- Di soal ini tidak ada informasi adanya perubahan resistor, sehingga dapat kita asumsikan bahwa besarnya hambatan pertama dan kedua adalah sama.
- Untuk mengerjakan soal ini bisa kita gunakan persamaan hukum ohm, yairu \(R = \frac{V}{I}\).
- Satuan dalam kedua kondisi saat disamakan haruslah sama. Kebetulan pada soal ini satuan kuat arus sudah sama. Sehingga satuan beda potensial yang kedua mengikuti satuan beda potensial yang pertama, yaitu volt.
Soal Latihan 1.5
- Hambatan pada kawat dipengaruhi oleh tiga hal, yaitu panjang kawat, luas penampang kawat dan jenis kawat.
- Pada soal tidak diketahui jenis kawatnya, sehingga hambatan jenis kawat (\(\rho\)) kita anggap sama.
- Hambatan pada kawat sebanding dengan panjang kawat dan berbanding terbalik dengan luas penampang kawat.
- Luas penampang kawat berbanding lurus dengan kuadrat diameter kawat.
- Sehingga perbandingan hambatan pada kawat saat hambat jenisnya sama adalah : \(\frac{R_2}{R_1} = \frac{L_2}{L_1} \times \frac{{d_1}^2}{{d_2}^2}\)
Post a Comment for "Soal Latihan Arus Listrik dan Hukum Ohm"