soal latihan bab vi rangkaian arus searah (fdii)

SOAL LATIHAN BAB VI RANGKAIAN ARUS SEARAH (FDII)
1. Tunjukkan bahwa daya listrik maksimum yang terpakai pada hambatan beban terjadi jika hambatan
beban sama dengan hambatan dalam sumber tegangan.
Kunci: Pmax pada R = r
2.
12V, 1
Dari data-data pada gambar, hitunglah:
2
1
a. VAB
A B
b. Arus yang melalui baterai 12 volt, bila A dan B
10V, 1 3 
dihubungkan.
2
2
Kunci: a. VAB = 2/9 volt
8V 1
b. i = 13/28 ampere
3. Jika R1 = 8 Ω, R2=4 Ω, R3=2 Ω, R4=4 Ω,
dan R5=3 Ω
a. Hitunglah hambatan ekivalen rangkaian
b. Jika є =42 volt maka hitung I,I1, dan I2.
c. Hitung tegangan pada R3 dan R4.
4. Dua bola lampu yang sama dengan hambatan R = 2 Ω dihubungkan ke sebuah sumber tegangan є =
8 V dengan hambatan dalam yang dapat diabaikan. Carilah arus, beda potensial, daya yang melalui
setiap bola lampu, jika bola lampu disambung:
a. Seri
b. Pararel
5. Sama dengan soal no. 4, misalkan satu dari bola lampu itu hangus terbakar; yakni, filamen lampu
rusak dan arus tidak dapat lagi mengalir melalui serabut itu. Apa yang terjadi dengan bola lampu
lainnya dalam kasus seri dan pararel.
6. Dua buah aki dengan masing-masing tegangan ggl dan hambatan dalam . Jika dihubungkan dengan
dua resistor, maka carilah:
a. Arus dalam rangkaian
b. Beda votensial Vab.
c. Daya keluaran dari setiap aki
7. Sebuah pemanggang roti 1800 W, sebuah panci penggorengan 1,3 kW, dan sebuah lampu 100 W
disambungkan ke dalam rangkaian 10 A, 220 V yang sama.
a. Berapa arus yang ditarik dan hambatan dari setiap alat itu.
b. Apakah gabungan ini akan membuat sekering putus ?
1
SOLUSI LATIHAN BAB VI RANGKAIAN ARUS SEARAH (FDII)
1. P  i 2  R  Pmaks  i 2 maks  R  Pmaks  R  r  i 2 maks  1  Pmaks  R  r
2. Gambar rangkaian dapat dibuat dalam bentuk lain (jika A dan B belum dihubungkan) :
A
B
a. VAB  iR  

(12)  8
4
4
i


(pemilihan arah arus salah)  i 
R (2  1  1  2  1  2)
9
9
V AB  iR    i( R1  r1  R2  R3  r2  R4 )  ( 1   2   3 )
V AB   94 (2  1  1  2  1  2  3  1)    12  8  10  529  549   92 volt  92 volt
b. arus yang melalui baterai 12Volt bila A dan B dihubungkan :
loop I :   iR  12  10  i1 (2  1  2  3  1)  i2 (3  1)  8i1  4i2 .......(1)
loop II :   iR  10  8  i2 (2  1  3  2  1)  i1 (3  1)  9i2  4i1 .......(2)
Pada pers (1) dan (2) dilakukan proses eliminasi maka :
 2  8i1  4i2  2  8i1  4i2 
  i2  6 / 14  i1  13 / 28  13 / 28 A
 2  4i1  9i2  4  8i1  18i2 
3. Dik : R1=8Ω, R2=4Ω, R3=2Ω, R4=4Ω, R5=3Ω
a. Hambatan ekivalen rangkaian :
Rs1  R4  R3  4  2  6
R  Rs1
1
1
1
63


 Rp  5

 2
Rp Rs1 R5
R5  Rs 1 6  3
Rs 2  Rp  R2  R1  2  4  8  14
b. Arus I, I1 dan I2 jika є =42 volt :
I  I 1  I 2  V AD  V AB  VBC  VCD
V AC  I  Rs 2  I  V AC / Rs 2  (42V ) /(14)  3 A
VCD  I  Rp  3  3  9V  VCD  VR 5  VRS1
VCD  I 1  Rs1  I 1  VCD / Rs1  (9V ) /( 6)  1,5 A
VCD  I 2  R5  I 2  VCD / R5  (9V ) /(3)  3 A
c. tegangan di R3 dan R4 merupakan tegangan yang melalui Rs1 yang sama dengan tegangan di R5
atau VCD, sedangkan tegangan yang melalui R3 berbeda dengan tegangan yang melalui R4,
sehingga :
VCD  I1 ( R3  R4 )  VR3  I1  R3  (1,5 A)( 2)  3V & VR 4  I1  R4  (1,5 A)(4)  6V
4. Dik : R1=R2=2Ω ; є=8V
a. lampu dipasang seri :
I  I1  I 2
V  V1  V2
I   / Rs  (8V ) /( 4)  2 A
  I ( R1  R2 )   1  I  R1  (2 A)(2)  4V   2  I  R2  (2 A)(2)  4V
P  I 2  R  P1  I 2  R1  (2 A) 2 (2)  8Watt  P2  I 2  R2  (2 A) 2 (2)  8Watt
2
b. lampu dipasang paralel :
I  I1  I 2
V  V1  V2
I   / Rp  (8V ) /(1)  8 A  I1   / R1  (8V ) /( 2)  4 A  I 2   / R2  (8V ) /( 2)  4 A
  I  Rp   1  I1  R1  (4 A)(2)  8V   2  I 2  R2  (4 A)(2)  8V
P  I 2  R  P1  I 1  R1  (4 A) 2 (2)  32Watt  P2  I 2  R2  (4 A) 2 (2)  32Watt
2
2
5. Bila dalam kasus no (4) terjadi kerusakan pada satu lampu, maka pada kasus seri, listrik tidak akan
dapat berfungsi karena secara prinsip untuk satu sumber tegangan (arus) untuk kasus seri arus yang
mengalir melalui semua hambatan yang ada adalah sama sehingga jika satu mati maka yang lain
tidak berfungsi. Sebaliknya jika dipasang paralel, secara prinsip arus yang mengalir akan terbagibagi sehingga bila satu hambatan tidak berfungsi, maka arus pada hambatan lain tetap akan
menyala. Demikian pula instalasi dalam rumah, pemasangan model rangkaian diupayakan selalu
secara paralel.
6. Jika dipilih arah arus sesuai arah jarum jam (ke kanan) :

(12)  4
 8 1
a. i 



(pemilihan arah arus salah)
R (2  7  4  3) 16
2
i  0,5 A
b. VAB  iR  
VAB  i( R2  r1 )   1  (0,5 A)(3  2)  (12V )  14,5V
c. P  i 2  R  P  i  V
P1  i  V1  (0,5 A)(12V )  6W  P2  i  V2  (0,5 A)(4V )  2W
7. Dik : P1=1800W (pemanggang roti) ; P2=1,3kW=1300W (panci penggorengan) ; P2=100W
(lampu) ; I=10A (arus yang mengalir pada sekring) ; V=220V (tegangan listrik PLN).
a. P  I  V  R  P / I 2
I 1  P1 / V  (1800W ) /( 220V )  8,18 A  R1  V / I 1  (220V ) /(8,18 A)  26,9
I 2  P2 / V  (1300W ) /( 220V )  5,91A  R2  V / I 2  (220V ) /(5,91A)  37,2
I 3  P3 / V  (100W ) /( 220V )  0,45 A  R3  V / I 3  (220V ) /( 0,45 A)  488,9
Arus total yang ditarik jika semua alat listrik digunakan secara bersamaan :
I  I1  I 2  I 3  (8,18  5,91  0,45) A  14,54 A
b. Karena arus yang mengalir dari sekring hanya 10A maka kemungkinan sekring akan putus
karena telah melebihi beban yang seharusnya. Dimana secara teori jika kawat kelebihan beban
akan terjadi pemanasan yang tinggi sehingga mudah untuk putus (terbakar).
3