5 Contoh Soal Serta Pembahasan Arus Listrik Searah (Dc)

Contoh Soal Arus Listrik DC – Arus listrik yakni banyaknya muatan Q yang mengalir pada suatu permukaan persatuan waktu. Arus Listrik ada dua jenis, yaitu arus AC serta DC. Pada Kesempatan kali ini saya bakal berbagi kepada teman-teman tentang contoh soal serta pembahasan Arus Listrik DC.

Pernahkah Kalian melakukan percobaan tentang rangkaian listrik, seperti menghubungkan sebuah lampu dengan baterai? Kalian dapat menggunakan hukum ohm serta hukum Kirchoff buat menghitung besarnya arus ataupun tegangan jika variabel lain diketahui.

Pada Artikel Sebelumnya Aku sudah Menjelaskan Materi Tentang

Hukum Ohm serta Hukum Kirchoff

Listrik Dinamis tentang Arus Listrik

Ada Baiknya Kalian membuka kedua materi ini terlebih dahulu.

Contoh Soal serta Pembahasan Arus Listrik DC

Contoh 1 – Soal Arus Listrik DC

Sebuah baterai 12 Volt mempunyai hambatan dalam sebesar 0,1 Ohm. kalau sebuah resistor sebesar 5 Ohm dihubungkan dengan baterai tersebut tentukan arus yang mengalis pada rangkaian tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

r = 0,1 Ohm

R = 5 Ohm

V = 12 Volt

Ditanya : I (arus rangkaian) = ...?

Gunakan Hukum 2 Kirchoff. Pada artikel sebelumnya saya telah membahas mengenai aturan Kirchoff “Penting : Baca Rumus Penting serta Aturan Kirchoff”

Karena arus searah dengan arah Loop maka tegangan pada resistor bernilai negatif V1 = -IR (V1 yakni tegangan pada resistor R) serta V2 = -Ir (V2 yakni tegangan pada resistor beban r). Kemudian, arah tegangan baterai (dari kutub – ke +) searah dengan arah loop, maka Vs = +12 Volt). Sehingga diperoleh:

Jadi, besarnya arus yang mengalir pada rangkaian tersebut yakni 2,35 A

Contoh 2 – Soal Arus Listrik DC

Dua buah resistor R1 = 6 Ohm serta R2 = 12 Ohm dihubungkan dengan dua buah baterai V1 = 4 Volt serta V2 = 12 Volt. Kemudian dirangkai seperti pada gambar di bawah ini. Tentukan arus yang mengalir pada rangkaian tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

R1 = 6 Ohm

R2 = 12 Ohm

V1 = 4 Volt

V2 = 12 Volt

Ditanya : I = ....?

Karena rangkaian adalah rangkaian loop-tunggal atau cuma terdiri dari rangkaian seri maka arus yang mengalir pada rangkaian yakni sama. Maka yang kita cuma menggunakan Hukum 2 Kirchoff.

Langkah 1 : Tentukan arah loop. Di sini saya menggunakan arah loop searah dengan arah arus (atau berlawanan dengan arah jarum jam)

Langkah 2 : Terapkan Hukum 2 Kirchoff “Penting : Baca Rumus Penting serta Aturan Kirchoff”

Perhatikan Tegangan Pada Resistor. Karena arah arus searah dengan arah loop maka, tegangan pada resistor R1 bernilai negatif (VR1 = -I.R1) serta begitu pula pada resistor R2 (VR2 = - I.R2).

Perhatikan tegangan pada baterai (Di sini saya menggunakan arah tegangan baterai yakni dari kutub – ke +). Karena tegangan baterai V1 searah dengan arah loop maka V1 = +4 Volt, sedangkan tegangan baterai V2 berlawanan dengan arah loop maka V2 = -12 Volt.

Terapkan Rumus Hukum 2 Kirchoff

Hasil negatif menandakan kalau arah arus listrik yang diasumsikan pada rangkaian di atas berlawanan dengan arus sebenarnya. Arah arus sebenarnya yakni searah dengan arah jarum jam, hal ini bisa dilihat pada tegangan V2 > V1. Sehingga arus listrik pada rangkaian tersebut mengalir dari potensial tinggi V2 ke potensial renda V1, bukan sebaliknya.

Contoh 3 – Soal Arus Listrik DC

Sejumlah muatan yang mempunyai besar muatan Q = 10 C, mengalir pada sebuah kawat penghantar selama 5 detik. Tentukan besarnya arus listrik yang mengalir pada kawat penghantar tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

Q = 10 C

t = 5 detik

Ditanya : I = ....?

Gunakan Rumus Hubungan Arus Listrik serta Muatan tiap satuan waktu (Baca Artikel Sebelum : Kuat Arus Listrik)

I = Q/t

I = (10 C)/(5 detik) = 2 A

Jadi, besar arus yang mengalir pada kawat penghantar yakni 2 A.

Contoh 4 – Soal Arus Listrik DC

Tiga buah resistor R1 = 5 Ohm, R2 = 3 Ohm serta R3 = 5 Ohm dihubungkan dengan dua buah baterai V1 = 4 Volt serta V2 = 8 Volt, seperti pada rangkaian di bawah ini. Tentukan i1, i2 serta i3 pada rangkaian tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

R1 = 5 Ohm

R2 = 3 Ohm

R3 = 5 Ohm

V1 = 4 Volt

V2 = 8 Volt

Ditanya : Arus i1, i2 serta i3 pada rangkaian tersebut?

Hukum 1 Kirchoff

Dengan Menggunakan Hukum 1 Kirchoff, maka diperoleh

Perhatikan titik “e”. Arus i3 adalah arus yang masuk pada titik e sedangkan i1 serta i2 yakni arus yang keluar. Maka kita dapatkan

Hukum 2 Kirchoff

Langkah 1 : setelah ditentukan arah arus, maka selanjutnya yakni menentukan arah loop. Rangkaian di atas terdiri dari dua loop, yaitu loop 1 (rangkaian abefa) serta loop 2 (rangkaian bcdeb). Arah loop yang saya gunakan yakni searah dengan jarum jam.

Langkah 2 : Terapkan Hukum 2 Kirchoff

Hukum Kedua Kirchoff mengungkapkan kalau jumlah tegangan dalam satu loop tertutup yakni sama dengan nol. Kemudian dengan menggunakan aturan Hukum Kirchoff, maka kita dapatkan “Baca Aturan Hukum Kirchoff”

Loop 1 (rangkaian abefa)

Arah loop yang kita pilih yakni searah dengan jarum jam.

Karena arah arus i1 searah dengan arah loop, maka tegangan pada R3 bernilai negatif (VR3 = -i1 . R3) serta tegangan baterai V2 = +8 V. sedangkan arah arus i2 berlawanan arah dengan arah loop, maka tegangan pada R2 bernilai positif (VR2 = i2 . R2). Sehingga diperoleh

Loop 2 (rangkaian bcdeb).

Arah loop yang kita pilih yakni searah dengan jarum jam.

Karena arah arus i2 serta i3 searah dengan arah loop, maka tegangan pada R2 bernilai negatif (VR2 = -i2 . R2) serta tegangan pada R1 bernilai negatif (VR1 = -i3 . R1). Kemudian, arah tegangan baterai V1 (dari kutub – ke +) searah dengan loop, maka V1 = +4 V. Sehingga diperoleh

Langkah 3 : Substitusikan persamaan (1) ke persamaan (3), maka diperoleh

Langkah 4 : Eliminasi i1 pada persamaan (2) serta (4) buat mendapatkan nilai arus i2

Hasil arus i2 bernilai negatif, ini menandakan kalau arus yang diasumsikan pada rangkaian berlawanan arah dengan arus yang sebenarnya. Jadi, besar arus i2 yakni 0,364 A. Namun dalam perhitungan tanda negatif tetap diikutkan.

Langkah 5 : Substitusi persamaan i2 ke persamaan (2) buat mendapatkan nilai arus i1

Langkah terakhir : Substitusikan nilai i1 serta i2 pada persamaan 1 buat mendapatkan nilai i3 - (untuk perhitungan nilai negatif pada i2 tetap digunakan)

i3 = i1 + i2 ; 

i3 = 1,38 A + (-0,364 A)

i3 = 1,02 A

Jadi, besar arus i1, i2 serta i3 berturut-turut yakni 1,38 A, 0,364 A serta 1,02 A.

Contoh 5 – Soal Arus Listrik

Sebuah rangkaian terdiri dari rangkaian seri serta paralel dihubungkan dengan baterai 12 V seperti pada gambar di bawah ini. kalau ketiga resistor identik serta mempunyai besar masing-masing 8 Ohm. tentukan besar arus total serta arus yang mengalir pada resistor R1 serta R2 tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

Resistor Identik – R1 = R2 = R3 = 8 Ohm.

Vs = 12 Volt

Ditanya : Tentukan besar arus total serta arus yang mengalir pada resistor R1 serta R2 tersebut?

#Menentukan Besar Arus Total

Langkah 1 : paralelkan terlebih dahulu R1 serta R2 serta diberi nama dengan Rp

Setelah diparalelkan, maka kita dapatkan rangkaian pengganti Rp sebagai berikut

Langkah 2 : Serikan Resistor Rp serta R3 serta diberi nama Rs

Rs = Rp + R3

Rs = 4 Ohm + 8 Ohm

Rs = 12 Ohm

Langkah terakhir : Gunakan Hukum Ohm buat mencari besar arus total yang diberi nama (Is)

Vs = Is Rs

Is = Vs / Rs

Is = (12 Volt) / (12 Ohm)

Is = 1 Ampere

Jadi, arus total rangkaian yakni 1 Ampere

#Menentukan Arus Pada Resistor R1 serta R2

Langkah Pertama : Untuk menentukan Arus Pada R1 serta R2, terlebih dahulu kita mencari berapa besar tegangan pada resistor R1 serta R2. Karena R1 serta R2 tersusun secara paralel, maka tegangan pada kedua resistor sama dengan besar tegangan pada resistor Rp serta diberi nama Vp. Kemudian terlihat kalau resistor Rp serta R3 tersusun seri maka arus yang mengalir pada kedua resistor sama dengan arus total, yaitu 1 Ampere

Vp = Is . Rp

Vp = (1 A) (4 Ohm)

Vp = 4 Volt

R1 serta R2 paralel, maka V1 = V2 = Vp = 4 Volt

Arus pada Resistor R1 diberi nama (i1) 

V1 = i1 . R1

i1 = V1 / R1

i1 = (4 Volt) / (8 Ohm)

i1 = 0,5 A

Arus pada Resistor R2 diberi nama (i2) 

V2 = i2 . R2

i2 = V2 / R2

i2 = (4 Volt) / (8 Ohm)

i2 = 0,5 A

Jadi, besar arus listrik yang mengalir pada resistor R1 serta R2 sama, yaitu 0,5 A. Perkara ini karna resistor R1 serta R2 identik atau sama besar, sehingga arus yang masuk bakal dibagi 2.

Baca Juga : Contoh Soal Hambatan Listrik serta Pembahasanya

Terima Kasih sudah Berkunjung serta Selamat Belajar

Bagikan Artikel ini