Contoh dan Pembahasan soal Hambatan Pengganti

Contoh 1
Perhatikan rangkaian di bawah ini.

Tentukan:
Hambatan penggantinya?
Beda potensial sumbernya?
Kuat arus totalnya?

Penyelesaian:
Diketahui:
I₁ =  0,5 A
R₁ = 12 Ω
R₂ = 10 Ω
R₃ = 10 Ω

Ditanya: a. V
Jawab:
a.  Gunakan Rumus Hambatan Penganti untuk rangkaian paralel



b.  V = V₁ = V₂ = V₃ = I₁ × R₁ = 0,5 × 12 = 6 V
c.   I = V/R_p = 6/3,5 = 1,7 A



Contoh 2
Berdasarkan gambar berikut,

tentukan:
a. hambatan pengganti paralel,
b. arus listrik yang mengalir dalam rangkaian,
c. arus listrik yang mengalir pada setiap hambatan R

Penyelesaian:
Diketahui:
I₁ =  0,5 A
R₁ = 12 Ω
R₂ = 10 Ω
R₃ = 10 Ω

Ditanya: a. V
a.  R_p = ... ?
b.  I
c.  I₁, I₂, dan I₃


Jawab:






Contoh 3
Perhatikan gambar berikut.

Jika kuat arus pada hambatan R₁ sebesar 0,4 A, tentukan:
a. beda potensial pada ujung-ujung hambatan,
b. kuat arus pada hambatan R₂ dan R₃.
c. tegangan yang dihasilkan oleh baterai, dan
d. kuat arus yang dihasilkan baterai.

Penyelesaian:
Diketahui:
  I₁ = 0,4 A
  R₁ = 45 Ω
  R₂ = 9 Ω
  R₃ = 15 Ω


Ditanya:

  a. V₁ = ... ?
  b. I₂ = ... ? dan I₃ = …..?
  c. V = ... ?
  d. I = ... ?

Jawab:
  a.   V₁ = V₂ = V₃ = I × R₁ = 0,4 × 45 = 18 V
  b.   I₂ = V₂/R₂ = 18/9 = 2 A
        I₃ = V₃/R₃ = 18/15 = 1,2 A

  c.   V = I × R₁
            = 0,4 × 45 = 18 V
        V = V₁ = V₂ = V₃ = 18 V

  d.    I = I₁ + I₂ + I₃
            = 0,4 + 2 + 1,2 = 3,6 A




Latihan Soal:

1. Nilai hambatan pengganti pada rangkaian di bawah ini adalah ....
   
   
   
   
2. Perhatikan gambar rangkaian berikut.
   
   Besar kuat arus I₂ adalah ...
   
   
   
3. Perhatikan gambar di bawah ini.
   
   Jika I_A = I_D = 0,4 A dan I_B = I_C, maka I_B = ....
   
   
   
4. Tiga hambatan disusun seperti gambar berikut.
   
   Jika beda potensial antara ujung-ujung PQ 6 volt, kuat arus yang mengalir melalui penghantar PQ adalah ….
   
   
   
5. Perhatikan gambar berikut.
   
   Hitunglah:
   a. hambatan pengganti,
   b. kuat arus yang mengalir,
   c. kuat arus pada R₁ dan R₂,
   d. tegangan pada ujung-ujung BC, dan
   e. tegangan pada ujung-ujung AB.
   
   

Read More

Rangkaian campuran seri dan paralel

Setelah sebelumnya kita telah mempelajari tentang Hambatan pengganti dalam rangkaian seri dan Hambatan pengganti dalam rangkaian paralel,  kali ini kita akan mempelajari Cara menghitung dan menentukan Hambatan pengganti pada Rangkaian gabungan seri dan paralel.

Dalam rangkaian yang kompleks, seperti rangkaian pada perangkat elektronik, dijumpai rangkaian yang terdiri dari gabungan rangkaian seri dan paralel.

Perhatikan rangkaian pada gambar berikut.


Untuk menghitung hambatan penggantinya, harus dicari dulu hambatan pengganti dari R₁, R₂ dan R₃ yang terangkai secara paralel. Rangkaian selanjutnya dapat disederhanakan menjadi Gambar (b), yang tidak lain adalah rangkaian seri.


Contoh Soal:
Perhatikan gambar di bawah ini.
*
Berapa kuat arus I pada rangkaian tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui :
hambatan R₁ = R₂ = R₃ = 2 Ω, rangkaian campuran seri dan paralel
beda potensial sumber, V = 3 V
Ditanya : kuat arus, I?
Jawab
Strategi: cari dulu R penggantinya
R₂ dan R₃ terangkai secara paralel:

   R_p = 1 Ω

Rangkaian menjadi:

Sehingga R penggantinya dapat dihitung dengan cara berikut.
R = R₁ + R_p = 2 Ω + 1 Ω = 3 Ω
Sehingga kuat arus dalam rangkaian dapat dihitung dengan cara.
I = V/R = 3/3 = 1 A


Masih penasaran dan ingin latihan soal lebih banyak? Baca dan pelajari Contoh dan Pembahasan Soal untuk Menentukan Hambatan pengganti pada Rangkaian Listrik

Read More

Hambatan Pengganti dalam Rangkaian Paralel

Setelah kemarin mempelajari Hambatan pengganti dalam rangkaian seri, kini saatnya mempelajari lebih jauh tentang Rangkaian paralel. Rangkaian parallel terdiri atas beberapa cabang arus.


Perhatikan rangkaian paralel pada Gambar di atas. Arus listrik terpisah menjadi tiga, mengalir pada tiap cabang. Jika kuat arus pada tiap cabang dijumlahkan, maka besarnya sama dengan kuat arus sebelum memasuki cabang. Ini merupakan bunyi dari Hukum I Khirrchoff, persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.

I_masuk = I₁ + I₂ + I₃ = I_keluar

Rumus Hambatan Pengganti pada Rangkaian Paralel.

        Seperti halnya rangkaian seri, beberapa hambatan yang dirangkaikan secara paralel juga dapat diganti dengan satu hambatan pengganti. Berapa besar hambatan pengganti dalam rangkaian paralel?
Perhatikan tiga hambatan yang dirangkaikan paralel pada Gambar di atas.

Dalam rangkaian tersebut berlaku hubungan kuat arus sebagai berikut.
I = I₁ + I₂ + I₃
Sesuai dengan hukum Ohm, yaitu I = V/R, persamaan di atas dapat ditulis:

Karena beda potensial antara ujung-ujung hambatan pada rangkaian paralel besarnya sama dengan beda potensial sumber, atau V = V_AB = V_CD = V_EF. Akibatnya persamaan di atas dapat ditulis:

   atau


Secara umum, jika terdapat n buah hambatan yang besarnya R₁, R₂ , R₃, ... R_n yang dirangkaikan paralel, maka hambatan penggantinya adalah:

Dengan
Rp = hambatan pengganti paralel ........................ Ω



Contoh Soal:
Dua buah lampu, masing-masing berhambatan 12 ohm dan 6 ohm dirangkaikan paralel dengan sumber tegangan 12 volt.
a. Berapa hambatan penggantinya?
b. Berapa kuat arus yang mengalir pada masing-masing lampu?
c. Berapa kuat arus total dalam rangkaian?

Penyelesaian :
Gambar rangkaian listrik yang terjadi


Diketahui : 
hambatan R₁ = 12 ohm, R₂ = 6 ohm, dirangkai paralel
sumber tegangan, V = 12 volt
Ditanya : 
a. hambatan pengganti, Rp
b. kuat arus pada R₁ dan R₂, yaitu I₁ dan I₂
c. kuat arus total, I?

Jawab:

       Sehingga R_p = 12/3 = 4 Ω


       Selain dengan rumus I = V/R_p, I total juga dapat dihitung dengan
       menjumlahkan I₁ dan I₂
       I = I₁ + I₂ = 1 + 2 = 3 A



Masih penasaran dan ingin latihan soal lebih banyak? Baca dan pelajari Contoh dan Pembahasan Soal untuk Menentukan Hambatan pengganti pada Rangkaian Listrik

Read More

Hukum 1 Kirchoff dan Hukum Tegangan Kirchoff

Hukum 1 Kirchoff

        Muatan listrik yang mengalir melalui rangkaian listrik bersifat kekal artinya muatan listrik yang mengalir ke titik percabangan dalam suatu rangkaian besarnya sama dengan muatan listrik yang keluar dari titik percabangan itu.

Perhatikan Gambar berikut.

        Muatan Q₁, Q₂, dan Q₅ menuju titik percabangan P sedangkan muatan Q₃ dan Q₄ keluar dari titik percabangan P. Secara umum muatan listrik bersifat kekal, maka jumlah muatan listrik yang masuk percabangan P sama dengan jumlah muatan listrik yang keluar dari titik percabangan P.
Dalam hal ini berlaku persamaan:

Q_masuk = Q_keluar
Q₁ + Q₂ + Q₅ = Q₃ + Q₄

Jika muatan mengalir selama selang waktu t, kuat arus yang terjadi:

        Persamaan tersebut pertama kali dikemukakan oleh Robert Gustav Kirchoff seorang fisikawan berkebangsaan Jerman (1824 –1887) yang dikenal dengan Hukum I Kirchoff.
Hukum I Kirchoff yang membahas kuat arus yang mengalir pada rangkaian listrik dapat diterapkan pada rangkaian listrik tak bercabang (seri) maupun rangkaian listrik bercabang (paralel). Hukum kirchoff tentang arus biasa disebut KCL (Kirchoff Current Law).

Hukum I Kirchoff berbunyi “jumlah kuat arus listrik yang masuk titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar dari titik percabangan”.

I_masuk = I_keluar

Contoh soal:
Perhatikanlah titik simpul A dari suatu rangkaian listrik seperti tampak pada gambar!

Kuat arus I₁ = 10 A, I₂ = 5 A dan I₃= 3 A arah menuju titik simpul. Kuat arus I₅ = 6 A arah keluar dari titik. Berapakah besar kuat arus I₄?


Penyelesaian :
menurut Hukum I Kirchhoff :
I _masuk = I _keluar
I₁ + I₂ + I₃ = I₄ + I₅
10 + 5 + 3 = I₄ + 6 ampere
18 = I₄ + 6 ampere
I₄ = 18 - 6 A
I₄ =12 A

Hukum Tegangan Kirchoff

        Hukum kirchoff tentang tegangan biasa disebut KVL (Kirchoff Voltage Law).
Hukum tegangan kirchoff berbunyi:
“ Jumlah tegangan tiap komponen pada sebuah loop sama dengan nol”



SOAL DAN PEMBAHASAN FISIKA HUKUM KIRCHOFF
Contoh Soal:
Diberikan sebuah rangkaian yang terdiri dari dua buah loop dengan data sebagai berikut :
E1 = 6 volt
E2 = 9 volt
E3 = 12 volt

Tentukan :
a) Kuat arus yang melalui R1 , R2 dan R3
b) Beda potensial antara titik B dan C
c) Beda potensial antara titik B dan D
d) Daya pada hambatan R1

Penyelesaian:

a) Kuat arus yang melalui R1 , R2 dan R3

Langkah-langkah standar :
- menentukan arah arus
- menentukan arah loop
- masukkan hukum kirchoff arus
- masukkan hukum kirchoff tegangan
- menyelesaikan persamaan yang ada
Misalkan arah arus dan arah loop seperti gambar berikut :

Hukum Kirchoff Arus dan Tegangan :
I₃ = I₁ + I₂

Loop 1
ΣE + ΣIR = 0
-E₁ + E₂ + I₁R₁ + I₃R₃ = 0
-E₁ + E₂ + 2I₁ + 3I₃ = 0
-6 + 9 + 2I₁ + 3I₁ + 3I₂ = 0
 3I₂  = –5I₁ – 3

(Persamaan I)

Loop II
ΣE + ΣIR = 0
-E₃ + E₂ + I₂R₂ + I₃R₃ = 0
-E₃ + E₂ + 6I₂ + 3I₃ = 0
-12 + 9 + 6I₂ + 3I₁ + 3I₂ = 0
3I₁ + 9I₂ – 3 = 0  (dibagi  3)
I₁ + 3I₂ – 1 = 0
(Persamaan II)

Subtitusikan persamaan I ke persamaan II :
I₁ + 3I₂ – 1 = 0
I₁ + (–5I₁ – 3) – 1 = 0
–4I₁ – 4 = 0
I₁  = – 4/4 = – 1 A

Subtitusikan nilai I₁  = – 1 ke salah satu persamaan, misalkan ke persamaan I.
 3I₂  = –5I₁ – 3
 3I₂  = –5(– 1) – 3
3I₂  = 2
I₂  = 2/3 A

Subtitusikan nilai I₁ dan I₂ ke persamaan I₃ = I₁ + I₂
I₃ = I₁ + I₂ = (– 1) + 2/3 = – 1/3 A


b) Beda potensial antara titik B dan C
V_BC = ΣE + ΣIR (yang melalui BC)
V_BC = E₂ + I₃R₃ = 9 + (– 1/3)(3) = 9 – 1= 8 Volt

c) Beda potensial antara titik B dan D
V_BD = ΣE + ΣIR (yang melalui BD)
V_BD = E₃ + (–I₂)R₂ = 12 + (–2/3)(6) = 12 – 4 = 8 Volt


d) Daya pada hambatan R₁
P = I²R
karena yg dicari adalah hambatan pada R₁ maka
P = I₁² . R₁ = (1)².(2) = 2 watt

Read More

Rangkaian Listrik

        Amati berbagai peralatan listrik di sekitarmu. Lampu, kulkas, dan seterika listrik dihubungkan dengan sumber tegangan listrik, membentuk rangkaian listrik.


        Ada dua jenis rangkaian listrik. Rangkaian tersebut adalah rangkaian seri dan paralel. Selain itu ada pula rangkaian hambatan kombinasi seri-paralel yang biasa disebut rangkaian gabungan. Jenis rangkaian tersebut bergantung pada bagaimana bagian-bagian rangkaian (sumber tegangan, kawat penghubung, dan hambatan-hambatan) disusun.

1. Rangkaian seri
        Mungkin kamu pernah memasang lampu dekorasi untuk penjor peringatan hari kemerdekaan. Jika salah satu lampu tersebut putus, semua lampu mati, dan biasanya akan sulit mencari lampu mana yang putus. Lampu-lampu tersebut dirangkai secara seri.
        Tujuan rangkaian hambatan seri untuk memperbesar nilai hambatan listrik dan membagi beda potensial dari sumber tegangan. Rangkaian hambatan seri dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti seri (R_s)
        Pada rangkaian seri, hanya terdapat satu lintasan arus listrik. Bagian rangkaian dipasang secara berurutan, tanpa ada percabangan. Perhatikan diagram rangkaian seri pada Gambar berikut.

Untuk lebih memahami rangkaian seri dengan lebih mendetail baca juga materi Hambatan Pengganti pada rangkaian seri.

2. Rangkaian paralel
        Apa yang terjadi jika lampu-lampu di rumahmu dirangkaikan seri? Begitu salah satu lampu mati, maka lampu yang lain juga akan padam. Untungnya berbagai peralatan listrik di rumahmu terhubung secara paralel.

        Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berdampingan disebut hambatan paralel.
Rangkaian paralel terdiri atas beberapa cabang arus. Hambatan yang disusun paralel akan membentuk rangkaian listrik bercabang dan memiliki lebih dari satu jalur arus listrik. Susunan hambatan paralel dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti paralel (R_p).
Rangkaian hambatan paralel berfungsi untuk membagi arus listrik.



Perhatikan rangkaian yang ditunjukkan pada gambar rangkaian listrik di atas. Pada rangkaian tersebut, arus listrik dari baterai dapat melalui setiap lampu. Suatu rangkaian, dimana ada beberapa jalan berbeda yang dapat dialiri arus disebut rangkaian paralel.



Perhatikan rangkaian paralel pada Gambar di bawah.

        Pada Gambar, tiga buah resistor disusun secara paralel dan ujung-ujung ketiga resistor dihubungkan secara bersama-sama ke sumber tegangan, sehingga arus memiliki tiga jalan yang berbeda untuk melewati tiap-tiap resistor. Arus listrik terpisah menjadi tiga, mengalir pada tiap cabang. Jika kuat arus pada tiap cabang dijumlahkan, maka besarnya sama dengan kuat arus sebelum memasuki cabang. Ini merupakan bunyi dari Hukum I Khirrchoff, persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.
I_masuk = I₁ + I₂ + I₃ = I_keluar
        Jika persamaan di atas diperluas untuk setiap cabang dalam rangkaian, maka akan berlaku kuat arus yang memasuki titik cabang sama dengan kuat arus yang meninggalkan titik cabang. Jika kenyataan ini diterapkan pada titik cabang, maka akan berlaku seperti berikut.

I _{masuk ke titik cabang} = I _{keluar dari titik cabang}
atau
I = I₁ + I₂ + I₃

Untuk lebih memahami rangkaian paralel dengan lebih mendetail baca juga materi Hambatan Pengganti pada rangkaian paralel.

Read More

Hukum Ohm dalam Rangkaian Tertutup

          Perhatikan rangkaian sebuah hambatan dengan baterai 1,5 V seperti Gambar (a) di bawah. Kita dapat memperbesar kuat arus pada hambatan (R), dengan cara memperkecil hambatan. Namun jika hambatan (R) kecil, ternyata kuat arus tidak dapat membesar lagi secara beraturan jika R diperkecil. Hal ini terjadi karena di dalam baterai terdapat hambatan.


          Hambatan yang terdapat di dalam sumber tegangan disebut hambatan dalam. Sedangkan hambatan (R) yang kamu pasang di luar sumber tegangan disebut hambatan luar. Jika hambatan dalam ditulis dalam rangkaian, maka penggambaran rangkaian menjadi seperti Gambar(b) di bawah.
(a) Rangkaian hambatan dengan baterai, (b) Rangkaian dengan adanya hambatan dalam pada baterai.

          Arus dalam rangkaian Gambar (b) akan melewati hambatan luar (R) dan hambatan dalam (r). Oleh karena itu hambatan totalnya merupakan gabungan hambatan luar (R) dan hambatan dalam (r), yaitu R + r. Kuat arus dalam rangkaian tersebut dapat dicari dengan hukum Ohm.

dengan
   ɛ = gaya gerak listrik baterai ................ volt
   I = arus listrik ....................................... ampere (A)
   R = hambatan ........................................ ohm (Ω)
   r = hambatan dalam ............................ ohm (Ω)

         Akibat adanya hambatan dalam, maka tegangan baterai setelah dipasang pada rangkaian lebih kecil daripada gaya gerak listriknya. Beda potensial antara kutub-kutub baterai setelah dipasang hambatan luar disebut tegangan jepit. Perhatikan Gambar berikut.


Tegangan jepit dapat dihitung dengan Rumus berikut.

V = I × R       atau       V = ɛ - Ir

Contoh Soal:
Sebuah aki dengan ggl 12 V dan hambatan dalam 0,5 ohm dihubungkan dengan lampu berhambatan 2 ohm.
a. Berapa kuat arus pada rangkaian itu?
b. Berapa tegangan jepitnya?

Penyelesaian:
Diketahui :
ggl (ɛ) = 12 V
hambatan dalam (r) = 0,5 W
hambatan luar (R) = 2 W
Ditanya : kuat arus (I)?
Jawab:

Jadi, besar kuat arus pada rangkaian adalah 4,8 A.


Jadi, besar tegangan jepitnya adalah 9,6 A.

Read More

Konduktor, Isolator dan semikonduktor

Pada postingan sebelumnya kita telah mempelajari hambatan jenis. Hambatan jenis setiap bahan berbeda-beda. Bahan yang mempunyai hambatan jenis besar memiliki hambatan yang besar pula, sehingga sulit menghantarkan arus listrik.

Berdasarkan daya hantar listriknya (konduktivitas listrik), bahan dibedakan menjadi tiga, yaitu konduktor, isolator, dan semikonduktor.



Konduktor
Konduktor merupakan suatu bahan yang memungkinkan elektron-elektron bergerak dengan mudah melalui bahan tersebut. Dengan demikian Konduktor adalah bahan yang mudah menghantarkan arus listrik. Bahan konduktor memiliki hambatan kecil karena hambatan jenisnya kecil. Bahan konduktor memiliki elektron pada kulit atom terluar yang gaya tariknya terhadap inti atom lemah. Dengan demikian, apabila ujung-ujung konduktor dihubungkan dengan tegangan kecil saja elektron akan bergerak bebas sehingga mendukung terjadinya aliran elektron (arus listrik) melalui konduktor.
Contohnya: tembaga, perak, dan aluminium.
Logam seperti tembaga dan perak terbuat dari atom-atom yang tidak memegang secara kuat elektron-elektronnya, sehingga elektron-elektron bergerak dengan mudah melalui bahan yang terbuat dari jenis bahan ini. Oleh karena alasan tersebut, kawat listrik yang pada umumnya terbuat dari tembaga merupakan konduktor yang baik. Perak juga menghantarkan listrik amat baik, namun perak jauh lebih mahal daripada tembaga.

Isolator adalah bahan yang tidak memungkinkan elektron-elektron mengalir dengan mudah melalui bahan tersebut, sehingga sulit menghantarkan arus listrik. Singkatnya Isolator merupakan bahan yang sulit menghantarkan arus listrik. Bahan isolator memiliki hambatan besar karena hambatan jenisnya besar. Bahan isolator memiliki elektron-elektron pada kulit atom terluar yang gaya tariknya dengan inti atom sangat kuat. Apabila ujung-ujung isolator dihubungkan dengan tegangan kecil, elektron terluarnya tidak sanggup melepaskan gaya ikat inti. Oleh karena itu, tidak ada elektron yang mengalir dalam isolator, sehingga tidak ada arus listrik yang mengalir melalui isolator. Plastik, kaca, kayu, karet busa termasuk isolator.

Semikonduktor adalah bahan yang daya hantar listriknya berada di antara konduktor dan isolator. Semikonduktor memiliki elektron-elektron pada kulit terluar terikat kuat oleh gaya inti atom. Namun tidak sekuat seperti pada isolator. Bahan yang termasuk semikonduktor adalah karbon, silikon dan germanium. Karbon digunakan untuk membuat komponen elektronika, seperti resistor. Silikon dan germanium digunakan untuk membuat komponen elektronika, seperti diode, transistor, dan IC (integrated circuit).

Read More

Hukum Ohm Pada Rangkaian Listrik

         Hukum Ohm menjelaskan bagaimana beda potensial atau tegangan dari sebuah sumber arus, kuat arus listrik, dan resistansi suatu rangkaian saling terkait.
         Arus listrik dapat mengalir pada rangkaian listrik apabila dalam rangkaian itu terdapat beda potensial dan rangkaiannya tertutup. Hubungan antara kuat arus listrik dengan beda potensial listrik pertama kali diteliti oleh ahli Fisika dari Jerman bernama George Simon Ohm (1789–1854). Hasil penelitiannya dikenal dengan nama Hukum Ohm.
         Hubungan antara beda potensial (V) dengan kuat arus (I) dapat dinyatakan dengan grafik, seperti pada Gambar berikut.


         Garis kemiringan merupakan perbandingan antara ordinat dengan absis yang besarnya selalu tetap. Jika nilai perbandingan yang besarnya tetap itu didefinisikan sebagai hambatan listrik (disimbolkan dengan huruf R) maka dapat dinyatakan dengan rumus.


Dengan:
V = tegangan listrik satuan volt (V)
I = kuat arus listrik satuan ampere (A)
R = hambatan listrik satuan ohm (Ω)

         Rumus di atas dikenal dengan nama Hukum Ohm yang menyatakan bahwa, besar kuat arus listrik yang mengalir sebanding dengan beda potensial listrik dan berbanding terbalik dengan hambatan.
         Dengan kata lain, jika tegangan pada suatu rangkaian dinaikkan, arus dalam rangkaian akan naik; dan jika tegangan diturunkan, arus akan turun. Contoh, jika tegangan dikalikan dua, maka arus juga akan menjadi dua kali.
         Dan jika tegangan dijaga konstan, resistansi penghantar (R) yang lebih kecil akan menghasilkan arus yang lebih besar dan resistansi rangkaian yang lebih besar akan menghasilkan arus yang lebih kecil.




Untuk lebih memahami Hukum Ohm perhatikan contoh soal berikut.

Contoh Soal:
1. Kawat penghantar kedua ujungnya memiliki beda potensial 6 volt, menyebabkan arus listrik mengalir pada kawat itu 2 A. Berapakah hambatan kawat itu?
Penyelesaian:
Diketahui:
V = 6 volt
I = 2 A
Ditanya: R = ... ?
Jawab:
R = V/I
    = 6/2
    = 3 Ω

Jadi, hambatan kawat itu sebesar 3 Ω


2. Konduktor berhambatan 400Ω dihubungkan dengan sumber tegangan, sehingga mengalir arus listrik 500 mA. Berapakah beda potensial ujung-ujung konduktor tersebut?

Penyelesaian:
Diketahui: R = 400 Ω
I = 500 mA = 0,5 A
Ditanya: V = ... ?
Jawab:
V = I × R
    = 0,5 × 400
    = 200 V
Jadi, beda potensial pada kedua ujung konduktor adalah 200 V

Read More

Daya Hantar Listrik Pada Kawat Penghantar

DAYA HANTAR LISTRIK
        Kalian  tentu sudah mengetahui bahwa dua ujung penghantar yang mempunyai beda potensial dapat mengalirkan arus listrik. Menurutmu, apakah arus yang mengalir dalam penghantar tersebut tidak mengalami hambatan apapun? Untuk mengetahui jawabannya, ikutilah uraian berikut. Di dalam kawat penghantar arus listrik dihasilkan oleh aliran elektron. Muatan positif tidak bergerak karena terikat kuat di dalam inti atom. Ketika ujung-ujung kawat penghantar mendapat beda potensial, elektron akan mengalir melalui ruang di antara sela-sela muatan positif yang diam. Tumbukan elektron dengan muatan positif sering terjadi sehingga menghambat aliran elektron dan mengurangi arus listrik yang dihasilkan.
        Makin panjang kawat penghantar makin banyak tumbukan elektron yang dialami, sehingga makin besar pula hambatan yang dialami elektron. Akibatnya makin kecil arus yang mengalir.

        Perlu diketahui juga bahwa hambatan kawat penghantar sebanding dengan panjang kawat. Kawat yang panjang hambatannya besar sehingga menyebabkan kuat arus kecil dan nyala lampu redup. Besar hambatan kawat penghantar bergantung pada jenis kawat. Kawat yang jenisnya berbeda, hambatannya juga berbeda. Hal itu dikarenakan kawat yang hambatan jenisnya besar akan menyebabkan hambatan kawat penghantar juga besar.
        Oleh karena itu, hambatan kawat penghantar dipengaruhi oleh panjang kawat, luas penampang kawat, dan jenis kawat. Hambatan makin kecil, apabila luas penampang kawat besar.
Hambatan jenis dari beberapa jenis bahan disajikan pada Tabel berikut ini.


        Hubungan antara hambatan kawat penghantar, panjang kawat, luas penampang kawat, dan jenis kawat secara matematis dirumuskan.


Dengan:
R = hambatan kawat satuan ohm (Ω)
ρ = hambatan jenis kawat satuan ohm meter (Ω.m)
l = panjang kawat satuan meter (m)
A = luas penampang kawat satuan meter kuadrat (m2)


        Penggunaan kawat penghantar yang panjang pada jaringan listrik PLN menyebabkan turunnya tegangan listrik. Tegangan listrik yang diberikan pada kawat yang panjang tidak dapat merubah besar hambatan, tetapi hanya merubah besar arus listrik yang mengalir melalui kawat itu. Jika kawat penghantar itu panjang, kuat arus listrik yang mengalir kecil seiring turunnya tegangan listrik. Oleh karena itu diperlukan tegangan yang tinggi untuk mengalirkan arus listrik. Hal ini diterapkan pada jaringan kabel listrik yang panjangnya mencapai ratusan kilometer. Agar listrik dapat dinikmati konsumen diperlukan tegangan listrik yang tinggi sampai ribuan megavolt.


Contoh Soal:
1. Kawat tembaga panjangnya 15 m memiliki luas penampang 5 mm. Jika hambatan jenisnya 1,7 × 10^-8 Ωm, berapakah hambatan kawat tembaga?

Penyelesaian:
Diketahui:
l = 15 m
A = 5 mm = 5 × 10^-6 m²
ρ = 1,7 × 10^-8 Ωm
Ditanya: R = ... ?
Jawab:

Jadi, hambatan kawat tembaga itu 5,1 × 10^-2 Ω


2. Dua kawat A dan B luas penampangnya sama dan terbuat dari bahan yang sama. Panjang kawat A tiga kali panjang kawat B. Jika hambatan kawat A 150Ω, berapakah hambatan kawat B?

Penyelesaian:
Diketahui:
A_A = A_B
ρ_A = ρ_B
l_A = 3 l_B
R_A = 150 Ω
Ditanya: R_B =⋯?
Jawab:
Cara I




Cara II

Jadi, hambatan kawat B adalah 50 Ω

Read More