SOAL DAN PENYELESAIAN LISTRIK DINAMIS BUKU GRAFINDO KELAS 12

Soal Dan Penyelesaian Fisika SMA - Soal Listrik Dinamis Buku Grafindo Kelas 12. Soal-Penyelesaian Listrik Dinamis ini untuk melengkapi Soal-soal Listrik Dinamis sebelumnya pada artikel dengan topik Listrik (link)
LISTRIK DINAMIS BUKU GRAFINDO KELAS 12

---

Soal 1.Dalam seutas kawat mengalir muatan listrik sebesar 6μC setiap detik.Kuat arus listrik rata-rata yang melalui penampang kawat adalah...
A.6μA
B.10μA
C.60μA
D.100μA
E.600μA
Penyelesaian Fisika: A
$$\begin{align*} i&=\frac{Q}{t}\\i&=\frac{6\mu}{1}\\i&=6\mu A\\i&=6\times 10^{-6} A \end{align*}$$

---

Soal 2. Dalam waktu satu jam terjadi perpindahan elektron sebanyak 9 x 10²⁰ elektron melalui suatu penampang kawat. Besarnya kuat arus rata-rata yang melalui penampang kawat tersebut adalah...(1e=-1,6 x 10⁻¹⁹C) A.4mA
B.8mA
C.16mA
D.20mA
E.40mA
Penyelesaian Fisika: E
$$\begin{align*} i&=\frac{Q}{t}\\i&=\frac{n.e}{t}\\i&=\frac{9 x 10^{20}\times 1,6x10^{-19} }{3600}\\i&=0,04 A\\i&=40m A \end{align*}$$

---

Soal 3.Seutas kawat memiliki panjang L dan diameternya d. Setelah dialiri arus listrik sebesar 10 mA, beda potensial antara kedua ujungnya sama dengan 0,4 V. Jika kawat tersebut diganti dengan kawat lain yang terbuat dari bahan yang sama dan panjangnya sama, tetapi diameternya 2d dilewatkan arus yang sama pula, beda potensialnya menjadi....
A.0,1 V
B.0,2 V
C.0,4 V
D.0,8 V
E.1,4 V
Penyelesaian Fisika: A $$\begin{align*} V&=i.R\Rightarrow R=\rho \frac{L}{A}\\V&=i\rho \frac{L}{A}\Rightarrow A=\frac{1}{4}\pi d^2 \\V&= \frac{4i\rho L}{\pi d^2 } \end{align*}$$ Karena yang berbeda hanya diameter kawat, maka: $$\begin{align*} \\V&= \frac{4i\rho L}{\pi d^2 }\\ \frac{V_1}{V_2}&=\left ( \frac{d_2}{d_1} \right )^2 \\\frac{0,4}{V_2}&=\left ( \frac{2d}{d} \right )^2 \\\frac{0,4}{V_2}&=\frac{4}{1} \\V_2&=0,1volt\end{align*}$$

---

Soal 4.Untuk mengukur hambatan Rx dapat digunakan bantalan seperti gambar berikut.
Diketahui panjang bantalan hambatan AB=25 cm. Ketika galvanometer G menunjukan angka nol, L₁=10 cm. Nilai hambatan Rx adalah..
A.8 ohm
B.10 ohm
C.15 ohm
D.18 ohm
E.24 ohm
Penyelsaian:
Penyelesaian Fisika: A
$$\begin{align*} L_1.R&=L_2.R_x \\L_1.R&=(AB-L_1).R_x \\ 10.12&=(25-10).R_x \\120&=15.R_x \\R_x&=\frac{120}{15}=8\Omega \end{align*}$$

---

Soal 5.Suatu sumber tegangan dengan hambatan dalam nol mempunyai ggl 120 volt dan dihubungkan secara seri dengan tiga buah hambatan R₁=2 ohm, R₂=4 ohm, R₃=6 ohm. Beda potensial di ujung-ujung hambatan R₂ adalah..
A.10 volt
B.40 volt
C.60 volt
D.80 voly
E.100 volt
Penyelesaian Fisika: B
$$\begin{align*} i&=\frac{V}{R_T} \\i&=\frac{V}{R_1+R_2+R_3} \\i&=\frac{120}{2+4+6} \\i&=10A \\\textrm{beda}&\textrm{ potensial pada }R_2\\v_2&=i.R_2\\v_2&=10\times 4\\v_2&=40volt \end{align*}$$

---

Soal 6. Kuat arus yang mengalir pada hambatan 3 ohm pada rangkaian berikut adalah..

A.1,15 A
B.0,96 A
C.0,75 A
D.0,65 A
E.0,50 A
Penyelesaian Fisika: E
Lihat gambar dari bagian kanan. Hambatan 2 ohm, 3 ohm dan 2 ohm dirangkai paralel
$$\begin{align*} \frac{1}{R}&=\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\frac{1}{2}\\ \frac{1}{R}&=\frac{3}{6}+\frac{2}{6}+\frac{3}{6}\\\frac{1}{R}&=\frac{8}{6}\\R&=\frac{6}{8}=\frac{3}{4}=0,75\Omega \end{align*}$$ lalu di seri dengan 2 ohm dan 0,25 ohm. $$\begin{align*} R_T&=R+2+0,25\\R_T&=0,75+2+0,25\\R_T&=3\Omega \end{align*}$$ Arus total: $$\begin{align*} i_T&= \frac{V}{R_T}=\frac{6}{3}\\i_T&=2A \end{align*}$$
Berdasarkan rangkaian: $$\begin{align*} \varepsilon &=V_{AB}+V_{BC}+V_{drop}\\\varepsilon &=I.R_{AB}+V_{BC}+I.R_d\\6 &=2(2)+V_{BC}+2(0,25)\\6 &=4,5+V_{BC}\\V_{BC}&=1,5V \end{align*}$$ Arus pada hambatan 3 ohm, adalah i2: $$\begin{align*} i_2 &=\frac{V_{BC}}{R_2}=\frac{1,5}{3}\\i_2 &=0,5A \end{align*}$$

---

Soal 7.Terdapat tiga buah resistor yang masing-masing memiliki hambatan 1 ohm , 3 ohm dan 6 ohm dan dirangkaikan secara paralel . Kedua ujungnya dihubungkan dengan sebuah baterai 6 volt dengan hambatan dalam 1 ohm. Maka besar tegangan jepit antara kedua ujung baterai adalah...
A.4,5 volt
B.3,0 volt
C.2,4 volt
D.2,0 volt
E.1,5 volt
Penyelesaian Fisika: C
Hambatan pengganti paralel:
$$\begin{align*} \frac{1}{R}&=\frac{1}{1}+\frac{1}{3}+\frac{1}{6}\\\frac{1}{R}&=\frac{6}{6}+\frac{2}{6}+\frac{1}{6}\\\frac{1}{R}&=\frac{9}{6}\\R&=\frac{6}{9}=\frac{2}{3}\Omega \end{align*}$$ Arus pada rangkaian: $$\begin{align*} i&=\frac{V}{R+r}\\ i&=\frac{6}{\frac{2}{3}+1}\\ i&=\frac{6}{\frac{5}{3}}=\frac{18}{5}\Omega \end{align*}$$ Tegangan Jepit: $$\begin{align*} V_j&=I.R\\ V_j&=\frac{18}{5}.\frac{2}{3}\\V_j&=\frac{12}{5} =2,4volt \end{align*}$$

---

Soal 8.Perhatikan gambar berikut!

Sebuah amperemeter (A) ideal dipasang antara kawat x dan y ,seperti pada gambar tersebut. Amperemeter akan menunjukan angka..
A.nol
B.0,5 A
C.1,0 A
D.1,5 A
E.2,0 A
Penyelesaian Fisika:
Amperemeter ideal memiliki hambatan sangat kecil sehingga dalam hal ini dapat diabaikan, sehingga rangkaian dapat digambarkan sebagai berikut:
$R_1$ paralel $R_2$, $R_3$ paralel $R_4$ lalu $R_{12}$ seri $R_{34}$: $$\begin{align*} R_{12}&=\frac {R_1.R_2}{R_1+R_2}\\R_{12}&=\frac {4x4}{4+4}=2\Omega \\\\ R_{34}&=\frac {R_3.R_4}{R_3+R_4}\\R_{34}&=\frac {3x6}{3+6}=2\Omega \\\\ R&=R_{12}+R_{34}\\R&=2+2=4\Omega \end{align*}$$ Arus total: $$\begin{align*} I&=\frac {V}{R}\\I&=\frac {12}{4}=3A \end{align*}$$ Arus $i_1=i_2$: $$\begin{align*} i_1=i_2&=\frac {1}{2} I\\ i_1=i_2&=\frac {1}{2} 3=1,5A \end{align*}$$ Arus $i_3$: $$\begin{align*} i_3&=\frac {IR_4}{R_4+R_4} \\i_3&=\frac {3(6)}{3+6}=2A \end{align*}$$ Arus $i_4$: $$\begin{align*} I_4&=\frac {IR_3}{R_4+R_4} \\i_4&=\frac {3(3)}{3+6}=1A \end{align*}$$ Arus melalui Amperemeter: $$\begin{align*} I_A&=i_1-i_3 \\I_A&=1,5-1=0,5A\\&\textrm{ dari x ke y} \end{align*}$$

---

Soal 9.Perhatikan gambar dibawah!

Besar kuat arus listrik yang melalui kawat adalah..
A.1,50 A dari x ke y
B.1,25 A dari x ke y
C.1,25 A dari y ke x
D.0,50 A dari x ke y
E.0,50 A dari y ke x
Penyelesaian Fisika: E
Hukum II Kirchoff
$$\begin{align*} \Sigma E + \Sigma iR &= 0\\ -6 + i (1 + 2 + 3 + 6) &= 0\\ -6 + 12 i &= 0\\ 12 i& = 6\\ i &= 0,5 A \end{align*}$$ dari y ke x

---

Soal 10.Berasarkan gambar pada soal nomor 9 di atas, titik y dihubungkan ke tanah. Besar tegangan listrik Vx adalah...
A.-2,0 V
B.-2,5 V
C.-3,0 V
D.-5,0 V
E.-6,0 V
Penyelesaian Fisika:C
Tegangan titik x: $$\begin{align*} V_y-V_x &= iR_{yx}\\ 0-V_x &= 0 + 0,5.6\\- V_x &= 3\\ V_x &= - 3 V \end{align*}$$