Ayo, Cek Pemahaman Arus Listrik dan Alat Ukur

Ayo, Cek Pemahaman Arus Listrik dan Arus Listrik

Disclaimer:

• Pembahasan soal fisika di bawah hanya digunakan oleh orang tua atau wali untuk memandu proses belajar anak.
• Sebelum melihat pembahasan soal ini, pastikan teman-teman sudah mengerjakan sendiri terlebih dahulu.

Ayo, Cek Pemahaman Arus Listrik!

Sebuah lampu yang diberi sumber tegangan mengalirkan arus listrik sebesar 5 A selama 30 menit. Berapa jumlah muatan elektron yang mengalir dalam lampu?

Diketahui :
\(I = 5 \ A\)
\(t=30 \ menit = 30 \times 60 = 1.800 \ detik\)

Ditanya :
\(N\) = ...?

Jawab :
\begin{aligned} N &= \frac{q}{e} \\ &= \frac{I \cdot t}{e} \\ &= \frac{5 \cdot 1800}{1,6 \times 10^{-19}}\\ &= \frac{9000}{1,6 \times 10^{-19}}\\ &=5,625 \times 10^{22} \ buah \ electron  \end{aligned}

Ayo, Cek Pemahaman Hambatan dan Alat Ukur!

Soal Nomor 1
Seorang siswa melakukan penyelidikan untuk menentukan hambatan sebuah kawat dengan menghubungkannya pada 3 baterai yang berbeda tegangannya. Hasil pengamatan masing-masing terlihat pada Gambar 2.8.

Berdasarkan Gambar 2.8, buat tabel hasil pengamatan dan grafiknya, kemudian tentukan hambatan resistor tersebut, lengkap dengan nilai ketidakpastiannya.

Ditanya :
a. Tabel hasil pengamatan
b. Grafik hasil pengamatan
c. Besar hambatan lengkap dengan nilai ketidakpastiannya

Petunjuk :
Menghitung hasil ukur dari Amperemeter dan Voltmeter
\begin{aligned} Hasil \ Ukur = \frac{Skala \ yang \ ditunjuk}{skala \ maksimum} \times Batas \ Ukur \end{aligned}

Jawab :
Pengamatan 1

\begin{aligned} V &= \frac{6}{12}\times 3 \ V \\ &= 1,5 \ V \\ \\ I &= \frac{0,6}{6} \times 0,6 \ A \\
&= 0,06 \ A \\ \\ R &= \frac{V}{I} \\ &= \frac{1,5}{0,06} \\ &= 25 \ \Omega \\ \end{aligned}

Pengamatan 2

\begin{aligned} V &= \frac{8,6}{12}\times 12 \ V \\ &= 8,6 \ V \\ \\ I &= \frac{3}{6} \times 0,6 \ A \\
&= 0,3 \ A \\ \\ R &= \frac{V}{I} \\ &= \frac{8,6}{0,3} \\ &= 28,667 \ \Omega \\ \end{aligned}

Pengamatan 3

\begin{aligned} V &= \frac{3}{3}\times 3 \ V \\ &= 3 \ V \\ \\ I &= \frac{1}{6} \times 0,6 \ A \\
&= 0,1 \ A \\ \\ R &= \frac{V}{I} \\ &= \frac{3}{0,1} \\ &= 30 \ \Omega \\ \end{aligned}

Soal a
Tabel hasil pengamatan

Soal b
Grafik hasil pengamatan 

Soal c
Nilai rata-rata resistor
\begin{aligned} \bar{R}&=\frac{\sum R}{N} \\ &=\frac{R_1+R_2+R_3}{3} \\  &=\frac{25+28,667+30}{3} \\ &=\frac{83,667}{3} \\ &=27,889 \ \Omega  \end{aligned}

Ketidakpastian pengukuran :
\begin{aligned} \Delta R &= \frac{1}{2}\cdot \left(R_{max} - R_{min} \right) \\ &= \frac{1}{2} \cdot \left(30-25 \right) \\ &= 2,50 \ \Omega \end{aligned}

Hasil pengukuran resistor
\begin{aligned} R &= \bar{R} \pm \Delta{R} \\ &= (27,9 \pm 2,5) \ \Omega \end{aligned}

Soal Nomor 2
Sebuah lampu memiliki tegangan \((V_L = 2,1 \ V)\) dan arusnya sebesar \(20 \ mA\) akan dihubungkan dengan baterai \(9 \ V\). Agar lampu menyala dengan baik, tentukan hambatan resistor yang diperlukan pada rangkaian.

Diketahui :
\(V_L = 2,1 \ V\)
\(I = 20 \ mA = 0,02 \ A\)
\(V_s = 9 \ V\)

Ditanya :
\(R\) = ...?

Jawab :
\begin{aligned} R &= \frac{V_R}{I} \\ &= \frac{V_S-V_L}{I}\\ &=\frac{9-2,1}{0,02}\\ &=\frac{6,9}{0,02}\\ &=345 \ \Omega \end{aligned}