Potensial listrik pada bola konduktor

BAB II
LISTRIK
A. ELEKTROSTATIKA
1. Muatan (Q)
Proton
Inti
Materi
Neutron
Molekul
Atom
 Muatan ada 3 : 1.
Elektron
Proton
: muatan positif
2.
Neutron
: muatan netral
3.
Elektron
: muatan negative
 Benda bermuatan ada 3 :
1. Benda bermuatan positif
++
+
2. Benda bermuatan negatif
++
+
++
3. Benda bermuatan netral
 Muatan hanya tersebar dipermukan saja, bagian yang runcing banyak terkumpul
muatan.
 Muatan senama tolak menolak, muatan tidak senama tarik menarik.
Hukum Coloumb
Besarnya gaya tolak menolak/tarik menarik antara dua muatan berbanding lurus
dengan hasil kali muatan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.
Q1
Q
F
+
+
F
k .Q.Q 1
Ftolak/tarik =
R2
R
-
F
+
k=
R
F
= gaya tolak/tarik (N)
Q = muatan (C)
R
= jarak kedua muatan (m)
k
= konstanta
o = permitivitas ruang hampa
18
1
4 . O
k = 9 x 109 N m2/C2 o = permitivitas di udara (8,85 x 10-12 C2/Nm2)
 = permitivitas di zat (  = K . o )
k = konstanta dielektrik

k=
O
K di zat = k/K
2. Medan Listrik
 Adalah daerah dimana gayanya dapat dinyatakan.
 Jika muatan berada dalam medan listrik selalu mendapat gaya sebesar F = Q . E
F=Q.E
+
–
F = Q. E
E
E
 Kuat Medan Listrik = E
Adalah besarnya gaya yang dilami oleh setiap muatan positif.
F = gaya (N, dyne)
E= F
Q = muatan (C, St C)
Q
E = kuat medan listrik (N/C, dyne/st c)
E= F
k .Q.Q 1
Q1
1
F = k.Q.Q
E=
R
R2
E=
Q1
k .Q
R2
R = jarak
k = konstanta
2
 Kuat medan listrik pada bola konduktor
Kuat medan didalam bola = nol karena, muatan hanya tersebar dipermukaan
saja.
EM = EA = 0
+
+ + +
+
+
+
+
++
k .Q
EB = 2
RB
EC =
+
k .Q
rC2
M
+
+ + +
+
+
+
+
A B
+
+
R = jari-jari bola (m)
C
r>R
+
3. Kerapatan Muatan = 
Besarnya muatan setiap satuan luas bidang
Q = muatan (C)
Q
=
A
A = luas bidang (m2)
 = rapat muatan (C/m2)
A
A
+
+
+
+
–
–
–
–
Q
Q

E=

19
 = permitivitas di zat
4. Garis Gaya
a. Adalah garis lengkung yang terletak dalam medan listrik dimana garis singgung
disetiap titik merupakan arah kuat medan.
b. Garis gaya berasal dari muatan positif masuk muatan negatif
–
+
c. Beberapa garis gaya tidak mungkin saling berpotongan
+
+
–
d. Jumlah garis gaya sebanding dengan kuat medan.
E=
N
A. O
5. Potensial Listrik = V
Adalah besarnya energi potensial listrik setiap satuan muatan positif.
V = potensial listrik (Volt)
E
V= P
Q
EP = energi potensial listrik (J)
Q = muatan listrik (C)
k = konstanta
k .Q.Q 1
EP =
R
V=
EP
Q1
R = jarak (m)
k .Q.Q1
V=
k .Q.Q 1
EP =
R
R
V=
Q1
k.Q
R
Potensial listrik pada bola konduktor
Potensial didalam bola = potensial dipermukaan bola
V=
R = jari-jari bola
VM = VA = VB =
M
A
B
C
VC =
k.Q
rC
20
k.Q
R
Jari-jari
r>R
k.Q
R
6. Usaha Listrik = W
Jika muatan berpindah dari titik A yang berpotensial VA ke titik B yang
berpotensial VB maka besarnya usaha :
W = usaha (Joule)
WAB = Q(VA – VB)
Q = muatan (C)
VA – VB = beda potensial (Volt)
Besarnya usaha yang diperlukan, sama dengan perubahan energi potensial (EP)
Q
VA
VB
7. Kapasitas Kapasitor
a. Kapasitor
Adalah suatu alat yang terdiri dari dua keping penghantar yang sejajar yang
diberi muatan listrik sama tetapi jenisnya berlawanan.
1) Fungsi kapasitor
-
Jika dihubungkan dengan DC sebagai penyimpan muatan
-
Jika dihubungkan dengan AC antara lain sebagai filter
2) Jenis kapasitor
-
Menurut bentuknya : - Kapasitor bola
- Kapasitor plat
- Kapasitor silinder
-
Menurut isinya : - Kapasitor kertas
- Kapasitor keramik
- Kapasitor elektrolit, dan sebagainya
b. Kapasitas Kapasitor (C)
Adalah : perbandingan yang tetap antara muatan Q dengan beda potensial V
Q = muatan (C)
Q
C=
V
V = beda potensial (Volt)
C = kapasitas kapasitor (Farad)
1) Kapasitas kapasitor bentuk plat
Q
Q
+
+
+
+
–
–
–
–
Masing-masing keping :
21
Bermuatan Q
d
A
-
Luasnya A
-
Jarak antara keping d
A
 Kuat medan listrik antara keping :
E=

Q
 =
A
O
Sehingga :
E=
Q
O A
 Sedang beda potensial : V = E . d 
V=
Qd
O A
 Kapasitas kapasitornya :
C
=
=
C
Q
V
O = permitivitas ruang hampa
Q
Qd
= o
O A
A
d
Jika diantara keping berisi medium selain udara yang mempunyai
koefisien dielektrikum K, maka :
C = o K
A
d
Bahan dielektrikum biasanya terbuat dari bahan isolator : mika, kertas,
plastik, cairan, dan sebagainya.
2) Kapasitas kapasitor bentuk bola
C
=
Q
V
=
Q
kQ
R
C
=
R
k
C = 4 o R
22
c. Gabungan Kapasitor
1) Seri
-
Muatan pada masing-masing kapasitor sama.
Q1 = Q2 = Qg
C1
C2
Qg = muatan total (gabungan)
-
Kapasitas gabungannya :
1
1
1


C g C1 C 2
2) Paralel
-
Beda potensial masing-masing kapasitor sama
V1 = V2 = Vg
C1
Vg = potensial gabungan
-
C2
Kapasitas gabungannya :
Cg = C1 + C2
d. Energi yang tersimpan dalam Kapasitor
Bila sebuah kapasitor diberikan muatan listrik, maka sesungguhnya
yang terjadi adalah perpindahan muatan dari satu keping ke keping lainnya.
Untuk itu diperlukan usaha dan usaha yang telah dipakai untuk pemberian
muatan itu akan disimpan oleh kapasitor sebagai energi.
Muatan yang dipindahkan dari satu keping ke keping lainnya akan
menimbulkan beda potensial V, sebesar V =
Q
C
Q
C
-
Potensial rata-rata masing-masing keping : V = ½
-
Usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan :
W =VQ
=½
Q
.Q
C
=½
Q2
C
23
W =½QV
W = ½ C V2
Contoh Soal :
1. Dua buah benda masing-masing 1c dan 2c, satu sama lain berjarak 10 cm
berada di udara. Berapa besarnya gaya tolak menolak kedua benda itu?
Penyelesaian :
Diket.: q1 = 1.10-6 Coulomb, q2 = 2.10-6C, r =10 cm = 0,1 m
Dit.: F tolak =….
Jawab :
Ftolak =k.q1.q2/r2 = 9.109.1.10-6.2.10-6/(10-1)2 = 18.109-6-6+2 =18.10-1N =1,8 N =1,8
Ons.
2. Sebuah bola konduktor dengan jari-jari 10 cm dan besarnya muatan bola tersebut
100 c. Tentukan :
a. Kuat medan didalam bola konduktor?
b. Kuat medan listrik pada jarak 5 cm dari pusat bola
c. Kuat medan listrik diluar bola, 10 cm dari permukaan.
Penyelesaian :
Diket. : r =10 cm =0,1 m=10-1m; q =100.10-6 C =10—4 C
Dit. : a. 0 N/C
b. E = 0
c. E=kq/r2 = 9.109.10-4/(10-1)2 = 1,25.107 N/C
3. Sebuah bola tembaga kecil bermuatan 30 c. Berapa potensial disebuah titik yang
berada pada jarak 3 cm dari pusat bola?
Penyelesaian :
R =3cm=0,03 m=3.10-2 m
Q=30 C
V =k.q/r = 9.109.30/0,03 = 9.109+1+2 = 9.1012 Volt
24
4.
Dua keping logam masing-masing mempunyai
–
potensial : V1 = -4 volt dan V2 + 6 volt. Berapa
usaha yang diperlukan oleh sebuah elektron
V1
V2
untuk berpindah dari V1 ke V2?
Penyelesaian :
Diket. : qe = -1,6.10-19 Coulomb muatan elektron
Dit. : W1 2
Jawab : W 12= q. (V1 – V2) = -1,6.10-19.(4-6) = 3,2.10-19 Joule
3,2 per 10 juta trilyun
me =9,31.10-31 kg.
5. Tentukan kapasitas kapasitor yang mempunyai luas keping 2cm2 dan jarak antara
kepingnya 0,4 cm, bila muatan masing-masing keping sama danm diantara keping
diisi medium dengan konstanta dielektrik = 2!
Penyelesaian :
6. Dua buah kapasitor masing-masing kapasitasnya 2 F dan 3 F. Beda potensial
antara ujung-ujungnya 10 volt, tentukan : kapasitas gabungannya, dan muatan
masing-masing kapasitor, jika :
a. disusun seri
b. disusun paralel
Penyelesaian :
25
Soal-Soal Latihan :
I.
Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan tepat!
1. Dua buah muatan A dan B masing-masing besarnya 3 c dan 15 c saling tolak
menolak pada jarak 5 cm. Tentukan :
a. Besar gayanya.
b. Besar gayanya saat diminyak ( k = 3 )
2. Dua buah muatan sama besarnya saling tolak menolak pada jarak 5 cm dengan
gaya 90 N. Tentukan besar muatan!
3. Sebuah elektron (Q = 1,6 . 10-19 C) berada dalam medan listrik yang kekuatannya
1000 N/c. Berapa dyne gaya yang dialami?
4. Sebuah muatan benda 2 m dari titik A. Tentukan kuat medan dan potensial di titik
A?
5. Bola konduktor berdiameter 50 cm bermuatan 5 c. Titik A, B, dan C berada
15 cm, 25 cm, 30 cm dari pusat. Tentukan :
a. Kuat medan di A, B, C
b. Potensial di A, B, C
c. Kapasitas bola
d. Usaha yang diperlukan untuk memindahkan elektron dari A ke C
e. Energi konduktor tersebut.
6.
C1
C2
Tentukan :
C3
a. Kapasitas pengganti,
C4
b. Muatan pada C4
c. Muatan pada C3
V
C1 = 12 pF
C2 = 6 pF
7. Berapa dyne besarnya gaya yang dialami elektron yang berada didalam medan
listrik yang berkekuatan 104 N/C?
8. Tentukan kuat medan jika potensial di suatu titik berada 15 cm dari muatan
tersebut 20 Volt, serta tentukan besarnya muatan.
9. Titik A bermuatan 5 m C dari sebuah benda yang bermuatan 16 m C.
26
Jika A berada 4 cm dari benda tersebut, tentukan :
a. Kuat medan pada benda
b. Potensial di A
c. Energi potensial
10.
C1 = C2 = C3 = C4
Q1 = 5 coloumb
Tentukan :
a. C pengganti
b. V = ?
II. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat dengan cara memberi tanda silang
(x) pada huruf a, b, c, d, atau e!
1. Pada percobaan Coloumb disimpulkan di bawah ini, kecuali ....
a. muatan listrik positif
b. muatan listrik negatif
c. muatan listrik positif, negatif dan
netral
d. muatan sejenis tolak menolak
e. muatan tak sejenis tarik menarik.
keping berisi udara dengan O =
8,85.10-12 C2/N.m2. Tentukan rapat
muatan pada keping.
a. 2,5 . 10-5 C/m2
b. 2,5 . 105 C/m2
c. 25 . 105 C/m2
d. 25 . 10-5 C/m2
e. 250 . 105 C/m2
2. Gaya listrik yang bekerja pada
elektron hidrogen oleh proton, bila
elektron mengelilingi proton pada
jarak rata-rata 0,53 x 10-18 m
(e = 1,6.10-19 C) adalah ....
a. 8,2 . 10-10 N
d. 7,2 . 10-10 N
-10
b. 8,2 . 10 J
e. 7,2 . 10-10 J
-8
c. 8,2 . 10 N
6. Analog soal no. 5, tentukan kuat
medan listrik antara dua keping.
a. 3 . 107 N/C
d. 0,3 . 10-7 N/C
b. 3 . 10-7 N/C
e. 3,0 . 107 N/C
7
c. 0,3 . 10 N/C
7. Segumpal awan mempunyai beda
potensial 8.106 volt terhadap bumi.
Ketika terjadi kilat antara awan dan
bumi suatu muatan listrik sebesar 40
coloumb dilepaskan. Berapa banyak
energi yang hilang pada peristiwa itu?
a. 3,0 . 107 J
d. 3,2 . 108 J
8
b. 3,2 . 10 J
e. 5,2 . 108 J
c. 4,0 . 107 J
3. Dua muatan +5,0.10-5 C dan +9,8.10-5
C terpisah pada jarak 7 cm. Tentukan
gaya coloumbnya jika kedua muatan
berada diudara (k = 9.109 Nm2/C2)
a. 8,0 . 103 N
d. 9,0 . 10-3 N
b. 8,0 . 104 N
e. 9,0 . 103 N
5
c. 9,0 . 10 N
8. Berapa usaha yang diperlukan untuk
memindahkan muatan listrik positif
yang besarnya 10 coloumb dan suatu
titik yang potensialnya 10 volt ke
suatu titik lain dengan potensialnya
60 volt.
a. 0,5 J
d. 500 J
b. 0,05 J
e. 5.000 J
c. 50.000 J
4. Analog soal no. 3, tentukan gaya
coloumbnya jika kedua muatan
berada dalam suatu bahan yang
permitivitasnya  =1,77.10-11C2/Nm2.
a. 4,5 . 103 N
d. 5,5 . 10-5 N
-3
b. 4,5 . 10 N
e. 4,5 . 105 N
c. 5,5 . 103 N
5. Dua keping konduktor sejajar dengan
muatan masing-masing -3C dan
+3C dan luas penampang masingmasing 0,12 m2. Bila diantara dua
9. Sebuah kapasitor 300 F dihubungkan ke sebuah baterai 50 volt. Maka
27
besar muatan pada keping-keping
kapasitor adalah ....
a. 2,5 . 10-2 C
d. 1,5 . 102 C
b. 2,5 . 102 C
e. 1,5 . 10-2 C
-2
c. 0,5 . 10 C
punyai potensial
V1 = 12 volt, dan
V2 = 6 volt. Ditunjukkan gambar
di samping ini.
Berapa usaha yang diperlukan oleh
sebuah elektron untuk berpindah di
V1 ke V2?
a. 9,6.10-19 joule d. 0,96.10-19 joule
b. 96.1019 joule e. 960.1019 joule
c. 9,6.1019 joule
10. Sebuah kapasitor keping sejajar
memiliki kapasitas 1,3 F ketika
dimuati 6,5 . 10-7 C dan antara dua
keping tersebut terdapat kuat medan
200 N/C. Jarak antara kedua keping
tersebut adalah ....
a. 2,5 . 10-3 m
d. 1,5 . 10-3 m
-3
b. 1,5 . 10 m
e. 0,25 . 103 m
c. 2,5 . 103 m
15. Sebuah muatan positif 10 coloumb
dipindahkan dari suatu titik yang
potensialnya 60 volt. Usaha yang
diperlukan adalah ....
a. 5 joule
d. 500 joule
b. 10 joule
e. 600 joule
c. 50 joule
11. Tiga buah kapasitor memiliki kapsitas
berturut-turut 3,1F, 1,7F, dan
4,2F disusun paralel dan dihubungkan dengan baterai 9 volt. Maka
muatan totalnya adalah ....
C1
a. 91 C
C2
b. 81 C A
B
C3
c. 71 C
d. 81 C
e. 91 C
VAB =9 V
12.
16. Sebuah kapasitor yang kapasitasnya
2F dihubungkan pada sebuah baterai
50 volt. Berapakah muatan yang
berada di dalam kapasitor?
a. 1000 F
d. 105 F
b. 100 F
e. 10-5 F
c. 10 F
17. Pada suatu titik yang berjarak 25 cm
dari suatu muatan listrik yang
potensial listriknya 200 volt. Maka
kuat medan listriknya pada titik
tersebut adalah ....
a. 20 volt/m
d. 400 volt
b. 50 volt
e. 800 volt
c. 100 volt
Dua keping logam
yang sejajar dan
0,5 cm
jaraknya 0,5 cm
satu dari yang lain
– diberi
muatan
listrik yang berlawanan, hingga beda potensial 104
volt. Maka gaya yang dialami sebuah
elektron yang diletakkan diantara
keping adalah ....
a. 32 . 1013 N ke atas
b. 32 . 10-13 N ke bawah
c. 4,2 . 10-13 N ke atas
d. 3,2 . 10-13 N ke atas
e. 3,2 . 10-13 N ke bawah
+
18. Dalam sistem MKS, satuan kuat
medan listrik dinyatakan ....
a. dyne/stat C
d. N/m2
b. dyne cm2
e. N/m2/C2
c. N/C
19. Sebuah bola konduktor berjari-jari 10
cm dan diberikan muatan listrik 5 C.
Tentukan potensial listrik pada
sebuah titik yang berjarak 2 cm dari
pusat bola.
a. 4,5.104 volt
d. 4,5.10-4 volt
4
b. 45.10 volt
e. 0,45.102 volt
-4
c. 0,45.10 volt
13. Muatan sebsar 10.000 C mengalir
dalam kawat listrik selama 50 detik.
Kuat arusnya dalam kawat adalah ....
a. 0,2 mA
d. 200 mA
b. 2 mA
e. 2000 mA
c. 20 mA
14.
Dua
logam
masing
–
q = 1,6.10-19C
20. Bila kita buatkan grafik hubungan
antara gaya Coloumb (F) terhadap
jarak (r), maka grafiknya akan
menjadi ....
keping
masingmem28
a. F
d. F
r
b. F
5
F
6
22. Berapa Coloumb banyaknya muatan
yang mengalir melalui sebuah lampu
pijar tiap jam apabila kuat arus dalam
lampu itu 0,5 Ampere ....
a. 1,8 C
d. 1800 C
b. 18 C
e. 18.000 C
c. 180 C
r
e. F
r
c.
c.
r
F
23. Kapasitor 20 F dimuati oleh beda
potensial 1.000 volt, kemudian
dihubungkan paralel ke kapsitor 5 F
yang tidak bermuatan. Maka muatan
totalnya ....
a. 0,02 mC
d. 200 mC
b. 20 C
e. 2.000 mC
c. 20 mC
r
21. Tiga buah kapasitor, diketahui
C1 = 1F, C2 = 2 F, C3 = 3 F,
Vab = 12 volt. Hitunglah kapasitas
gabungan.
3
6
a.
F
d.
F
5
5
4
6
b.
F
e.
F
5
6
B. ELEKTRODINAMIKA
1. Sumber Tegangan = V
 Adalah suatu alat yang mengakibatkan muatan-muatan pada konduktor
bergerak.
 Merupakan sumber energi
 Terdiri dari 2 kutub (positif dan negatif)
 Merupakan benda potensial
 Satuan
: Volt
 Alatnya
: Voltmeter
 Ada 2
: sumber tegangan DC
S
 Sumber tegangan AC
2. Kuat Arus = I
 Adalah besarnya muatan yang mengalir pada penghantar setiap satuan waktu.
Q
I=
t
Q = muatan listrik (coloumb)
t
= waktu (sekon)
I
= kuat arus (ampere)
 Alatnya : Amperemeter, Galvanometer
29
 Mengalir dari kutub + ke kutub –
 Hukum Kirchoff I :
a. Pada rangkaian yang tidak bercabang besarnya arus dimana-mana sama
I
I
b. Pada rangkaian yang bercabang besarnya arus yang masuk = arus yang
keluar
I
I1
I = I1 + I2 + I3
I
I2
 Rapat arus = J
I3
Adalah besarnya kuat arus yang melalui penampang setiap satuan luas.
I
I
J=
A
= kuat arus (A)
A = luas (m2)
J
= rapat arus (A/m2)
3. Hambatan = R
Hambatan jenis (  ) harganya tergantung dari :
a. Kuat medan listrik ( E = V/l )
b. Rapat arus
=
E
J
=
V A
.
I 
 Faktor
V
I
( J = I/A )
=
v
1
 V xA
 I
A
harganya selalu tetap, harga tetap ini merupakan hambatan
penghantar.
V = beda potensial (Volt)
V
=R
I
V=I.R
I = kuat arus (A)
R = hambatan (ohm =  )
=
V A
.
I 
=R.
A


R=.
A
 = hambatan jenis ( . m)
ℓ = panjang (m)
30
A = luas (m2)
 Hukum Ohm
Perbandingan antara beda potensial kedua ujung penghantar dengan kuat arus
yang mengalir pada penghantar dalam beberapa keadaan tetap asal suhu
tetap.
 Hambatan tergantung suhu
Rt = hambatan pada t0 ()
Ro = hambatan mula-mula ()
Rt = Ro ( 1 +  . t )
 = koefisien muai suhu (...../0C)
t = selisih suhu (0C)
 Rangkaian hambatan
a. Rangkaian Seri
 Kuat arus pada masing-masing hambatan sama.
 Beda potensial pada masing-masing hambatan berbeda.
R1
R2
Rtot = R1 + R2 + R3
b. Rangkaian Paralel
 Kuat arus pada masing-masing tahan berbeda.
 Beda potensial pada masing-masing hambatan sama.
R1
R2
1
1
1
1



Rtot R1 R2 R3
R3
4. Elemen / GGL
 GGL = Gaya Gerak Listrik
 Merupakan sumber tegangan
 = GGL (volt)
=I(R+r)
31
I
= kuat arus (A)
R = hambatan luar ()
, r
r
= hambatan dalam ()
V = tegangan jepit (V)
Rangkaian GGL
 Seri
, r
n
I=
tot
R  rtot
tot = n .
rtot = n . r
R
 Paralel
, r
tot = 
n
rtot =
R
5. Usaha dan Daya Listrik
W=Q.
W=.I.t
W = I2 R . t
2
W=
R
Daya = Power = P
W
P=
t
W = Usaha (Joule)
P = daya (Watt)
P=.I
 = GGL (Volt)
P = I2 . R
R = hambatan (Ohm)
P=
2
R
I
= kuat arus (A)
t
= waktu (s)
32
r
p
Contoh Soal :
1. Pada sebuah kawat penghantar setiap menitnya mengalir muatan sebesar 3200 C.
Hitunglah kuat arus yang mengalir!
Penyelesaian :
2. Sebuah kawat penghantar panjangnya 1 km dan diameternya 4 mm. Bila hambatan
jenisnya 6,28 x 10-8 Ohm.m, berapa besar hambatan kawat tersebut?
Penyelesaian :
3. Tiga buah hambatan masing-masing R1 = 1 k, R2 = 500  dan R3 = 15 k.
tentukan hambatan totalnya!
Penyelesaian :
4. Hitunglah hambatan total dari rangkaian hambatan yang disusun seperti gambar di
bawah ini!
R4
R3
R1
R1 = 2 
R3 = 3 
R2 = 4 
R4 = 5 
R2
Penyelesaian :
5.
Tentukan tegangan jepit dari gaya gerak
10 
listriknya!
12 33
6V
6V
1
1
Penyelesaian :
6. Pada sebuah lampu tertulis 100 watt, 110 volt. Tentukan besar hambatan dalam
lampu!
Penyelesaian :
Soal-Soal Latihan :
I.
Jawablah pertanyaan-pertanyaan di bawah ini dengan tepat!
1. Tiap menit muatan sebesar 5 mili coloumb mengalir dalam sebuah penghantar.
Tentukan berapa ampere kuat arus dalam penghantar itu!
2. Sepotong kawat penghantar penampangnya 2,5 mm2 dan panjangnya 2 m mengalir
arus sebesar 5 mA. Berapa rapat arusnya?
3. Sepotong penghantar dari aluminium penampangnya 6 mm2 mengalir arus sebesar
2 mA. Jika kuat medan pada penghantar sebesar 9,1 x 10-12 volt/m, berapakah
hambatan jenis aluminium?
4. Kawat penghantar transformator pada gulungan primer setelah dilepas panjangnya
2 km dan luas penampang penghantar 5 mm2, bila hambatan jenis penghantarnya
10-6 Ohm meter, tentukan hambatan kawat penghantar tersebut!
5. Sebuah alat pemanas listrik memakai 5A apabila dihubungkan dengan sumber
110 volt, tentukan :
a. Besar hambatan.
b. Beda potensial pada kedua ujungnya bila hambatannya 44 !
34
6. Sebuah potensial listrik menghasilkan tegangan listrik sebesar 12 volt, dengan kuat
arus listrik 0,1 A, mempunyai hambatan dalam 0,5 ohm. Tentukan besar tegangan
jepitnya!
7. Sebuah resistor dengan hambatan 1 K ohm dialiri arus listrik 0,5 A selama 1 jam.
Berapa besarnya energi listrik yang berubah menjadi kalor!
8. Tiga buah batere masing-masing memiliki GGL yang sama sebesar 1,5 volt dan
hambatan dalam yang juga sama besarnya 0,5 ohm. Rangkaian tiga batere tersebut
dihubungkan dengan hambatan luar R sebesar 10 ohm. Berapa GGL total ketiga
batere tersebut dan berapa kuat arus yang mengalir pada hambatan R, jika ketiga
batere : a.
b.
disusun secara seri
disusun secara paralel
II. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat dengan cara memberi tanda silang
(x) pada huruf a, b, c, d, atau e!
1. Muatan 210 C mengalir melalui
seutas kawat selama ½ menit. Berapa
kuat arus listrik yang mengalir
melalui kawat?
a. 0,07 A
d. 105 A
b. 0,7 A
e. 630 A
c. 7 A
tegangan 220 V. Berapa kuat arus
yang mengalir melalui lampu?
a. 5 A
b. 0,5 A
c. 0,05 A
d. 50 A
e. 500 A
2. (1) Arah arus listrik berlawanan
dengan arah aliran elektron
(2) Arus listrik mengalir akibat
adanya beda potensial pada
ujung-ujung penghantar
(3) Kuat arus = jumlah muatan yang
mengalir persatuan waktu
(4) Satuan kuat arus adalah ampere
Pernyataan di atas yang benar adalah
a. 1, 2, 3
d. 4 saja
b. 1, 3
e. 1, 2, 3, 4
c. 2, 4
5. Hambatan jenis bahan tembaga keras
pada suhu 150C adalah 1,75.10-8
.meter, dengan koefisien suhu
0,0040/C. Hambatan jenis logam
tersebut pada suhu 500C ....
a. 245 . 109 .m
b. 2,45 . 10-9 .m
c. 24,5 . 10-9 .m
d. 245 . 109 .m
e. 0,245 . 109 .m
6. Tiga hambatan masing-masing 1,
4 dan 6 dirangkaikan dengan
baterai 6 volt yang hambatan
dalamnya 1. Tentukan kuat arus
pada rangkaian tersebut!
b
c
a. 0,6 A
a
d
b. 0,5 A
R1
R2
R3
c. 0,1 A
d. 6 A
e. 5 A
3. Pada sebuah kawat penghantar setiap
2 menit mengalir muatan sebesar
4800 C. Hitung kuat arus yang
mengalir!
a. 0,04 A
b. 0,4 A
c. 4 A
d. 40A
e. 400 A
7.
4. Sebuah bola lampu yang memiliki
hambatan 440  dipasang pada suatu
a
R1
R2
b
35
R3
R4
Diketahui :
R1 = 9 
R2 = 6 
R3 = 3 
R4 = 2 
Jika ujung ab dihubungkan beda
potensial 20 volt, maka hambatan
penggantinya ....
a. 50 
d. 10 
b. 5 
e. 100 
c. 6 
a. 25 menit
b. 21 menit
c. 30 menit
d. 31 menit
e. 20 menit
13. Besarnya hambatan listrik berbanding
lurus dengan hambatan jenis dan
panjang penghantar, serta berbanding
terbalik dengan ....
a. Kuat arus
b. Waktu
c. Luas penampang kawat
d. Muatan
e. Beda potensial
8. Sebuah aki 12 volt memiliki
hambatan dalam 0,4. Beda potensial
antara kutub-kutub aki tersebut ketika
aki diisi dan dialiri arus 6A adalah ....
a. 14,5 volt
d. 15,4 volt
b. 16,5 volt
e. 14,4 volt
c. 15,6 volt
14. Pernyataan-pernyataan di bawah ini
benar, kecuali ....
a. Muatan listrik ada 2 yaitu positif
dan negatif
b. Muatan positif aa pada inti atom,
muatan negatif ada pada elektron
c. Elektron tidak dapat pindah dari
satu atom ke atom lain
d. Muatan listrik dapat bergerak, jika
ada beda potensial
e. Elektron
bebas
bergerak/
berpindah
9. Hitunglah energi listrik pada sebuah
CD player yang dpaat ditenteng,
menarik arus 280 mA ketika
dioperasikan oleh baterai 9 V selama
1 jam!
a. 9072 J
d. 808,5 J
b. 8085 J
e. 1082 J
c. 907,2 J
10. Daya listrik pada lampu neon 960 
yang bekerja pada tegangan 120 volt
adalah ....
a. 20 w
b. 25 w
c. 15 w
d. 80 w
e. 40 w
15. Sebuah lampu pijar bertuliskan 60
watt, 120 volt dipasang pada
tegangan 100 volt. Tentukan daya
disipasi lampu pijar itu!
a. 51,7 w
d. 47,1 w
b. 57,1 w
e. 35 w
c. 41,7 w
11. Sebuah mesin cuci listrik 220 volt
memiliki motor yang menarik arus
1A dan elemen pemanas yang
menarik arus 13 A. Jika mesin cuci
dijalankan rata-rata 1,5 jam sehari.
Biaya energi listrik yang harus
dibayar selam 1 bulan (30 hari), jika
harga listrik Rp. 120 /kWh adalah ....
a. Rp. 16.632,00 d. Rp. 16.825,00
b. Rp. 17.632,00 e. Rp. 17.258,00
c. Rp. 18.625,00
16.
x
R
Tiga buah lampu
pijar
yang
x
masing-masing
R
x
dibuat
untuk
i
dipakai pada 15
E = 12 V
r = 0,8 
watt dan 12 volt
dirangkai secara paralel. Ujung-ujung
rangkaian itu dihubungkan dengan
jepitan sebuah akumulator dengan ggl
12 volt dan hambatan dalam 0,8 ohm.
Kuat arus yang melalui akumulator
adalah ....
a. 6,0 A
d. 2,0 A
b. 4,0 A
e. 1,0 A
c. 3,0 A
12. Sebuah ketel listrik digunakan untuk
mendidihkan 3 kg air 40C. Bila
diketahui hambatan elemen ketel
60, tegangan kerja 240 V dan kalor
jenis air 4.200 J/kg0C, lama waktu
yang dibutuhkan sampai air mendidih
adalah .... (suhu 1000C). Nyatakan
dalam menit!
R
17. Listrik PLN sebesar 500 watt dengan
tegangan 110 volt, jika untuk
penerangan keluarga itu mengguna36
kan lampu 100 W, 220 V, berapa
jumlah lampu maksimum yang dapat
dipasang?
a. 50 buah
d. 20 buah
b. 40 buah
e. 10 buah
c. 30 buah
d. 110 volt
e. 440 volt
22. Sebuah lampu pijar diberi tanda 40 W
6 V. Berapa joule banyaknya energi
yang dipakai tiap jam?
a. 100.000 J
d. 200.000 J
b. 144.000 J
e. 146.000 J
c. 14400 J
18. Energi listrik dapat diubah menjadi ...
a. Air
d. energi kimia
b. Gas
e. larutan
c. padat
23. Dari gambar, kuat arus yang melewati
hambatan 2 ohm adalah ....
a. 0,5 A
b. 1,0 A
2
c. 1,5 A
6V
4
d. 2,0 A
12V
e. 3,0 A
19. Sebuah lampu pijar dari 30 Ohm
dihubungkan pada tegangan 120 volt
selama 3 menit. Berapa energi yang
diterima dari aliran ....
a. 86400 joule
b. 8000 joule
c. 8640 joule
d. 7640 joule
e. 76400 joule
24. Daya listrik
persamaan ....
I 2 .R.t
a. Q =
J
20.
6
b. Q = I2 . R . t
2
dinyatakan
dengan
d. P = I. R
e. P =
V
R
c. P = I . V
3
1
25. Biaya untuk sebuah lampu yang
menyala pada 1 ampere dan 220 volt
selama 24 jam, biaya tenaga listrik
Rp. 15/kWh?
a. Rp. 80
b. Rp. 69
c. Rp. 79,20
d. Rp. 69,20
e. Rp. 80,20
6 V, 1
Besar kuat arus yang melaui
hambatan 6 adalah ....
a. 0,33 A
d. 1,22 A
b. 0,50 A
e. 3,01 A
c. 1,01 A
21. Sebuah kereta api listrik memakai
120 ampere dan menggunakan listrik
66 kW. Berapakah tegangannya?
a. 550 volt
b. 660 volt
c. 220 volt
37