Ringkasan materi dan pembahasan soal UN fisika tentang Listrik dinamis

RINGKASAN MATERI DAN PEMBAHASAN SOAL UN TENTANG LISTRIK DINAMIS

Listrik dinamis merupakan bahasan fisika tentang muatan listrik yang bergerak dalam suatu penghantar atau disebut arus listrik. Syarat terjadinya arus listrik adalah adanya sumber tegangan, ada penghantar dan rangkaiannya tertutup. Itulah sedikit ulasan tentang listrik dinamis.

Dibawah ini merupakan ringkasan materi dan pembahasan soal-soal ujian nasional fisika sma tentang listrik dinamis yang meliputi hukum Ohm, membaca hasil pengukuran alat ukur listrik seperti Amperemeter dan Voltmeter, rangkaian seri dan paralel hambatan dan hukum Kirchoff. Selain itu, bahasan ini dilengkapi dengan soal-soal latihan untuk mengukur tingkat pemahaman. Jadi pas buat menghadapi ujian nasional, ulangan harian atau Ujian lainnya.

HUKUM OHM

Keterangan:
V = tegangan (volt).
I = kuat arus listrik (A).
R = hambatan (Ohm).

MEMBACA HASIL PENGUKURAN MELALUI ALAT UKUR LISTRIK

Dengan P = hasil pengukuran.

RANGKAIAN SERI HAMBATAN

RANGKAIAN PARALEL HAMBATAN

HUKUM I KIRCHHOFF

Arus yang masuk ke titik percabangan sama dengan arus yang keluar dari titik percabangan.

HUKUM II KIRCHHOFF

Jumlah beda potensial komponen listrik pada suatu rangkaian tertutup sama dengan nol.


Catatan!
I (+) jika arah arus searah arah loop dan I (–) jika sebaliknya.
V (+) jika dalam mengitari menemui kutub positif baterai terlebih dahulu dan V (–) jika sebaliknya.

CONTOH SOAL LISTRIK DANAMIS DAN PEMBAHASAN

Nomor 1 (Ebtanas 1997)
Dari percobaan tegangan (V) dengan kuat arus (I) pada resistor dihasilkan grafik V-I pada gambar dibawah.

Jika V = 4,5 Volt, maka kuat arus yang mengalir adalah...
A. 5 mA
B. 10 mA
C. 20 mA
D. 30 mA
E. 35 mA

Pembahasan:
Dari grafik diketahui:
V = 3 V
I = 0,02 A
Ditanya: i (V = 4,5 V) = ...
Jawab:
Terlebih dahulu hitung R
R = (V / i) = 3 V / 0,02 A = 150 Ω
Menghitung i
i = (V / R) = 4,5 V / 150 Ω = 0,03 A
i = 30 mA
Jawaban: D

Nomor 2 (UN 2008)
Untuk mengetahui nilai hambatan (R) suatu kawat kumparan digunakan rangkaian seperti gambar.


Nilai hambatan R adalah....
A. 4,0 Ω
B. 6,5 Ω
C. 8,0 Ω
D. 9,5 Ω
E. 12,0 Ω

Pembahasan:
Diketahui:
Batas ukur Voltmeter = 10 V
Batas skala Voltmeter = 5 V
Angka pada jarum Voltmeter = 3 V
Batas ukur Amperemeter = 5 A
Batas skala Amperemeter = 5 A
Angka pada jarum Amperemeter = 1,5 A
Ditanya: R
Jawab:
Terlebih dahulu hitung V
V = (10 V/5V) . 3V = 6 V
Menghitung i
i = (5A / 5A) . 1,5 A = 1,5 A
Menghitung R
R = (V / i) = (6V / 1,5 A) = 4 Ohm
Jawaban: A

Nomor 3 (UN 2010)
Sebuah lampu X dihubungkan dengan sumber tegangan searah seperti pada gambar di bawah.



Daya lampu X adalah....
A. 150 W
B. 275 W
C. 300 W
D. 425 W
E. 490 W

Pembahasan:
Diketahui:
batas ukur = 10 A
Batas skala = 100 A
Angka pada jarum = 70 A
R = 10 ohm
Ditanya: P = ...
Jawab:
Terlebih dahulu hitung i
i = 10 / 100 . 7 A = 0,7 A
Menghitung P

P = i² . R = (7 A)². 10 Ohm = 490 Watt

Jawaban: E

Nomor 4 (UN 2000)
Perhatikan rangkaian hambatan pada gambar berikut.

Hambatan total dari ketiga resistor adalah...
A. 9,0 Ω
B. 7,0 Ω
C. 8,2 Ω
D. 6,0 Ω
E. 5,2 Ω

Pembahasan:
a. Terlebih dahulu hitung hambatan total susunan paralel.

RP = 6 Ω / 5 = 1,2 Ω
a. Menghitung hambatan total.
Rtotal = 1,2 Ω + 4 Ω = 5,2 Ω
Jawaban: E

Nomor 5 (UN 2010)
Rangkaian sederhana 3 hambatan identik R seperti gambar.

Jika titik A dan C diberi beda potensial 120 volt, maka potensial VAB adalah....
A. 48 volt
B. 72 volt
C. 80 volt
D. 96 volt
E. 100 volt

Pembahasan:
Diketahui:
VAC = 120 Volt
Ditanya: VAB =...
Jawab:

Nomor 5 (UN 2013)
Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut ini!

Besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian adalah...
A. 5/3 A
B. 8/3 A
C. 11/3 A
D. 13/3 A
E. 14/3 A

Pembahasan
Gunakan hukum II kirchoff
1 Ω i + 6 Ω i - 12 V + 2 Ω i - 12 V = 0
9 Ω i - 24 V = 0
9Ω i = 24 V
i = 24/9 A = 8/3 A
Jawaban: B

Nomor 6 (UN 2012)
Perhatikan gambar disamping!

Kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan R2 adalah...
A. 0,7 A
B. 1,3 A
C. 2,0 A
D. 3,0 A
E. 3,3 A

Pembahasan
Hitung hambatan total R2 dan R3
R = 2 Ohm
Hitung hambatan total ketiga hambatan
Rtot = 1 Ohm + 2 Ohm = 3 Ohm
Hitung arus yang mengalir dalam rangkaian
I = V / R = 6V / 3 Ohm = 2 A
Hitung tegangan pada R2
V = I . R = 2 A . 2 Ohm = 4 V
Jadi kuat arus pada R2 adalah I = V/R2 = 4 V / 3 Ohm = 1,3 A
Jawaban: B

Nomor 7 (UN 2012)
Perhatikan gambar susunan hambatan dibawah ini!

Besar kuat arus yang melalui R1 adalah...
A. 2,0 A
B. 2,5 A
C. 4,0 A
D. 4,5 A
E. 5,0 A

Pembahasan
Hitung hambatan total R1 dan R2
R = 2 Ohm
Hitung hambatan total ketiga hambatan
Rtot = 2 Ohm + 8 Ohm = 10 Ohm
Hitung arus yang mengalir dalam rangkaian
I = V/R = 40V / 10 Ohm = 4 A
Hitung tegangan pada R1
V = I . R = 4 A . 2 Ohm = 8 V
Jadi kuat arus pada R1 adalah I = V/R1 = 8 V / 4 Ohm = 2,0 A
Jawaban: A

Soal latihan listrik dinamis

Nomor 1 
Dua buah konduuktor listrik dengan bahan dan panjang yang sama tetapi dengan perbandingan luas 1 : 2, dirangkai secara paralel. Jika diberikan beda potensial pada kombinasi ini, maka perbandingan daya yang dihasilkan oleh kedua konduktor adalah...
A. P1 : P2 = 1 : 2
B. P1 : P2 = 1 : 4
C. P1 : P2 = 2 : 1
D. P1 : P2 = 4 : 1
E. P1 : P2 = 1 : 3

Nomor 2
Alat pemanas celup digunakan untuk mendidihkan sejumlah air. Ketentuan tersebut adalah 200 W dan 220 V. Jika alat tersebut dipasang pada tegangan 110 V dan digunakan untuk mendidihkan sejumlah air yang sama maka waktu yang diperlukan adalaha...
A. 2 kali lebih lama
B. 3 kali lebih lama
C. 4 kali lebih lama
D. 5 kali lebih lama
E. 6 kali lebih lama

Nomor 3
Ketel listrik mampu mendidihkan 3 liter air dengan suhu awal 20 C selama 10 menit. Jika tegangan yang diberikan 220 V, maka daya yang dikonsumsikan adalah...
A. 1342 watt
B. 1672 watt
C. 1834 watt
D. 2100 watt
E. 2455 watt

Nomor 4
Peranti pembuang panas yang biasa digunakan dalam rangkaian elektronika sebaiknya memiliki ciri-ciri....
1. Koefisien muai panjang tinggi
2. Luas permuakaan besar
3. Hambatan jenis tinggi
4. Konduktivitas kalor tinggi
Pernyataan yang benar adalah...
A. 1 dan 3
B. 1, 2, dan 3
C. 1, 2, 3, dan 4
D. 2 dan 4
E. 4 saja

Nomor 5
Sebuah kalkulator menggunakan panel surya 4 cm x 1 cm bekerja pada tegangan 3 volt dan arus 0,2 mA. Jika panel surya mengubah 20% energi cahaya menjadi energi listrik maka energi minimal yang diterima panel surya adalah...
A. 2,5 J
B. 4,0 J
C. 5,0 J
D. 7,5 J
E. 12,5 J

Nomor 6
Sebuah pompa air 220 V, 0,5 A dapat mengalirkan air dengan kecepatan 2 m/s pada pipa yang berdiameter 4 cm. Jika pompa digunakan untuk mengisi penuh bak air yang berukuran 100 cm x 100 cm x 50,24 cm, maka energi listrik yang dibutuhkan adalah...
A. 5 kJ
B. 11 kJ
C. 22 kJ
D. 15 kJ
E. 33 kJ

Nomor 7
Sebuah Amperemeter mempunyai hambatan 18 Ohm dan berdaya ukur 10 mA. Agar daya ukur meningkat menjadi 100 mA, harus dipasang hambatan....
A. 0,8 seri dengan amperemeter
B. 0,8 paralel dengan amperemeter
C. 2,0 seri dengan amperemeter
D. 2,0 paralel dengan amperemeter
E. 8,0 seri dengan amperemeter

Nomor 8
Agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan, galvanometer dengan hambatan dalam Rg harus diberi hambatan seri yang jauh lebih besar dari Rg.
SEBAB
Pemasangan hambatan depan pada galvanometer akan menyebabkan arus yang melaluinya kecil.

Nomor 9
Agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan, galvanometer dengan hambatan R harus diberi hambatan paralel yang lebih besar dari R.
SEBAB
Pemasangan hambatan secara paralel pada galvanometer akan menyebabkan terbaginya arus yang akan diukur.

Pembahasan soal listrik dinamis video youtube

Pembahasan soal rangkaian arus searah

PEMBAHASAN SOAL RANGKAIAN ARUS SEARAH

Berikut ini adalah pembahasan soal-soal listrik dinamis yang meliputi pembahasan tentang rangkaian seri dan paralel hambatan, hukum Ohm, alat ukur listrik dan hukum-hukum Kirchoff. Pembahasan soal ini dapat dijadikan bahan belajar buat para siswa dalam menghadapai ulangan harian, UTS, UAS, UKK, Ujian sekolah, Ujian nasional dan ujian lainnya. Langsung saja bisa disimak pembahasannya dibawah ini.

Nomor 1

Pembahasan

Hitung terlebih dahulu hambatan paralel:

1/Rp = 1/3 + 1/2 = (2 + 3) / 6 = 5/6 Ohm

Rp = 6/5 Ohm = 1,2 Ohm

Menghitung hambatan total

R = 4 Ohm + 1,2 Ohm = 5,2 Ohm

Jawaban: E

Nomor 2

Pembahasan

Untuk menghitung hambatan total rangkaian paralel:

1/Rp = 1/3 + 1/6 + 1/12 + 1/12

1/Rp = (4 + 2 + 1 + 1) / 12 = 8/12

Rp = 12 / 8 Ohm = 3/2 Ohm

Jawaban: C

Nomor 3

Pembahasan

Untuk menghitung hambatan gunakan hukum Ohm:

V = I . R

R = V / I = 3,0 volt / 1,5 A = 2,0 Ohm

Jawaban: D

Nomor 4

Pembahasan

Hitung terlebih dahulu hambatan

V = I . R

R = V / I = 3 volt / 0,02 A = 150 Ohm

Menghitung kuat arus listrik

I = V / R = 4,5 volt / 150 Ohm = 0,03 A

I = 30 mA

Jawaban: D

Nomor 5

Pembahasan

Untuk menghitung tegangan melalui alat ukur seperti gambar disamping adalah sebagai berikut:

V = (300 / 120) . 80 V = 200 V

Jawaban: C

Nomor 6

Pembahasan

Hitung terlebih dahulu kuat arus listrik

I = (10 / 100) . 70 A = 7 A

Menghitung daya listrik

P = I². R = (7 A)². (10 Ohm) = 490 Watt

Jawaban: E

Nomor 7

Pembahasan

Tentukan terlebih dahulu kuat arus:

I = (1/50) . 30 A = 0,6 A

Menghitung beda potensial

V = I . R 

V = 0,6 A . 20 Ohm

V = 12 volt

Jawaban: E

Nomor 8

Pembahasan
Membandingkan persamaan daya listrik.
P1 / P2 = V1 / V2
200 watt / P2 = 220 V / 110 V
200 watt / P2 = 2
P2 = 200 watt / 2 = 100 watt
Jawaban: C



Nomor 9

Pembahasan
Untuk menghitung kuat arus ujung ujung resistor gunakan hukum Kirchoff.
V = 0 (cara menggunakannnya adalah kelilingi rangkaian searah jarum jam, misal kita mulai dari hambatan R)
I . R - 3V + I . r = 0
I . 4,6 Ohm - 3 V + I . 0,4 Ohm = 0
I . 5 Ohm = 3 V
I = 3 V / 5 Ohm = 0,6 A
Menghitung tegangan
V = I . R = 0,6 A . 4,6 Ohm = 2,76 volt
Jawaban: B

Nomor 10

Pembahasan
Hitung hambatan total R1, R2 dan R3 (Rs1)
Rs1 = 20 + 20 + 20 = 60 Ohm
Hitung hambatan total R4 dan R5 (Rs2)
Rs2 = 15 + 15 = 30 Ohm
Hitung hambatan total
1/Rt = 1/60 + 1/30 = (1 + 2) / 60 Ohm
1/Rt = 3 / 60 ohm
Rt = 60/3 Ohm = 20 Ohm
Menghitung arus dalam rangkaian
I = V / R = 6 V / 20 Ohm = 0,3 A
Kuat arus pada Rs1: 6 V / 60 Ohm = 0,1 A
Kuat arus pada Rs2 = 6 V  / 30 Ohm = 0,2 A
Jadi yang terkecil adalah 0,1 A
Jawaban: A


Nomor 11

Pembahasan
Hitung hambatan total R1, R2, dan R3 (Rp)
1/Rp = 1/8 + 1/16 + 1/16 = (2 + 1 + 1) / 16 Ohm
Rp = 16 Ohm / 4 = 4 Ohm
Hitung hambatan total Rp dan R4 (Rs1)
Rs1 = 4 + 8 = 12 Ohm
Hitung hambatan total
1/Rt = 1/Rs1 + 1/R5 = 1/12 + 1/12 = 2/12
Rt = 12/2 = 6 Ohm
Hitung tegangan total
V = I . Rt = 4 A . 6 Ohm = 24 volt
Hitung arus pada A-B
I = V / Rs1 = 24 V / 12 Ohm = 2 A
Tegangan A-B
V = I . Rp = 2 A . 4 Ohm = 8 volt
Jawaban: D

Nomor 12

Pembahasan
Gunakan hukum kirchoff dengan cara mengitari rangkaian searah jarum jam. Rangkaian dipecah menjadi 2 yaitu rangkaian kiri (loop 1) dan rangkaian kanan (loop 2).
Loop 1
10 V + 10 . I₁ + 20 V + 5 . I₂ = 0
10 . I₁ + 5 . I₂ = - 30 V (1)
Loop 2
10 . I₃ - 15 V - 5 . I₂ - 20 V = 0
10 . (I₂ - I₁) - 5 . I₂ = 35 V 
- 10 . I₁ + 5 . I₂ = 35 V (2)

Eliminasi persamaan 1 dan 2
10 . I₁ + 5 . I₂ = - 30 V

- 10 . I₁ + 5 . I₂ = 35 V
___________________ +
10 I₂ = 5
I₂ = 0,5 A
Jawaban: A

Soal latihan rangkaian arus searah

Nomor 1
Susunan tiga buah hambatan yang besarnya sama menghasilkan hambatan 2 Ohm. Jika susunannya diubah maka dapat dihasilkan hambatan 1 Ohm. Besar hambatan tersebut adalah...
A. 1 Ohm
B. 2 Ohm
C. 3 Ohm
D. 4 Ohm
E. 5 Ohm

Nomor 2
Sepotong kawat yang memiliki panjang 2,5 m dan jari-jari 0,65 mm mempunyai hambatan 2 Ohm. Jika panjang dan jari-jarinya diubah menjadi 2 kali semula, maka hambatannya menjadi...
A. 16 Ohm
B. 25 Ohm
C. 4 Ohm
D. 2 Ohm
E. 1 Ohm

Nomor 3
Makin besar beda tegangan antara kedua ujung sebuah penghantar makin besar pula hambatan penghantar itu.
SEBAB
Hambatan pada sebuah penghantar berbanding lurus dengan beda tegangannya.

Nomor 4
Jika hambatan kawat perak pada temperatur 0 C adalah 1,25 Ohm dan koefisien temperatur terhadap hambatan kawat adalah 0,00375 /C, maka temperatur yang menyebabkan harga hambatan kawat tersebut menjadi dua kali lipat adalah...
A. 200 C
B. 225 C
C. 240 C
D. 266 C
E. 300 C

Nomor 5
Seekor ulat yang panjangnya 2,5 cm bergerak searah dengan aliran elektron pada sebatang tembaga berdiameter 2 mm yang membawa arus 8 A. Jika hambatan jenis kawat 1,6 x 10 (-8) Ohm.m, maka beda potensial antara kepala dan ekor ulat adalah...
A. 1 x 10 (-3) V
B. 2 X 10 (-3) V
C. 3 x 10 (-3) V
D. 4 x 10 (-3) V
E. 5 x 10 (-3) V

Nomor 6
Kuat arus yang melalui suatu komponen tertentu adalah 1/2 A ketika diberi tegangan 80 volt. Berapa kuat arus yang melalui komponen tersebut jika tegangan dinaikkan menjadi 160 V?
A. 1/8 A
B. 1/4 A
C. 1/2 A
D. 3/4 A
E. 1 A

Nomor 7
Sebuah perangkat listrik dapat bekerja dengan daya maksimal 450 W dengan sumber tegangan 200 V. Sekering pengaman yang sebaiknya digunakan untuk melindungi perangkat listrik tersebut adalah...
A. 0,5 A dipasang seri terhadap perangkat
B. 1,0 A dipasang paralel terhadap perangkat
C. 1,5 A dipasang seri terhadap perangkat
D. 2 A dipasang paralel terhadap perangkat
E. 2,5 A dipasang seri terhadap perangkat

Nomor 8
Dua bola lampu identik dan mempunyai hambatan R yang sama akan menghasilkan cahaya lebih terang apabila tersusun seri.
SEBAB
Cahaya yang dihasilkan lampu akan terlihat lebih terang kalau arus total yang mengalir lebih besar.

Nomor 9
Nyala dua lampu sejenis yang dihubungkan dengan sebuah baterai akan lebih terang jika keduanya disusun seri dibandingkan jika dipasang paralel.
SEBAB
Pada rangkaian seri, arus listrik pada masing-masing lampu sama dengan arus totalnya.

Nomor 10
Dua bola lampu identik A dan B dihubungkan secara paralel. Keduanya kemudian dihubungkan seri dengan bola lampu C. Rangkaian ini kemudian dihubungkan dengan baterai. Jika kemudian lampu C putus, maka yang terjadi adalah...
1. Bola lampu A dan B sama terangnya dan lebih terang dari sebelum lampu C putus.
2. Arus yang melalui A sama besar dengan arus melalui B.
3. Beda potensial A sama dengan beda potensial B
4. Bola lampu A dan B tidak menyala.