Ketik 'Kata Kunci' yang dicari dalam blog Ayo Sekolah Fisika

Terimakasih Untuk Subscribe Chanel Youtubenya.

Soal Gabungan Sumber Tegangan Listrik dan Pembahasannya

Soal 1
Empat buah baterai yang identik, masing-masing dengan ggl 2,0 volt disusun seri, kemudian kedua ujungnya dihubungkan dengan seutas kawat yang hambatannya 2,8 ohm. Jika kuat arus yang mengalir pada kawat adalah 2,0 ampere, hambatan dalam masing-masing baterai adalah . . . .
A. 0,1 Ω
B. 0,2 Ω
C. 0,3 Ω
D. 0,4 Ω
E. 0,5 Ω

Jawab:
Banyaknya baterai yang disusun seri n = 4, ggl masing-masing ε = 2,0 V, hambatan dalam masing-masing = r, hambatan luar R= 2,8 Ω. Kuat arus total I = 2,0 A.
Kuat arus total I untuk n baterai disusun seri dapat kita hitung dengan menggunakan persamaan
I = εs/(R + rs) = /(R + nr)
R + nr = /I
2,8 Ω + 4r = 4(2,0 V)/2,0 A
4r = 4 – 2,8
r = 0,3 Ω

Soal 2
Tiap elemen pada gambar (a) memiliki memiliki ggl 1,5 V dan hambatan dalam 0,05 Ω. Tentukan kuat arus I1, I2 dan I3 dan tegangan jepit tiap baterai.
 

Penyederhanaan rangkaian dengan beberapa baterai seri-paralel ditunjukkan pada gambar (2) dan (3) di atas. Dua baterai ε,r yang disusun seri pada gambar (1) digantikan dengan sebuah baterai ε1, r1 di mana

ε1 = 2ε = 2(1,5 V) = 3,0 V
r1 = 2r = 2(0,5 Ω) = 1,0 Ω

dua baterai ε1, r1 yang disusun paralel pada gambar (2) digantikan dengan sebuah baterai ε2, r2 di mana

ε2 = ε1 = 30 V dan
r2 = r1/2 = 0,10/2 = 0,05 Ω
lihat gambar (c), kuat arus I1 adalah
I1 = ε2/(R + r2) = 3,0 V/(0,70 Ω + 0,05 Ω) = 4 A

Lihat gambar (b), dua baterai identik ε1, r1 yang disusun paralel akan membagi kuat arus I1 menjadi dua sama besar.

Jadi, I2 = I3 = I1/2 = 4 A/2 = 2 A

Tegangan jepit tiap baterai adalah
V = εIr = 1,5 V – (2 A)(0,05 Ω) = 1,4 V

Soal 3
Perhatikan rangkaian pada gambar di samping! Tentukan: (a) besar tegangan jepit Vab dan Vcd dan (b) Baterai manakah yang sedang dipakai (memberikan energi) dan baterai manakah yang sedang diisi (menerima energi)?

Jawab:
Kedua baterai dialiri arus listrik yang sama besar. Berarti, kedua baterai terhubung secara seri, tetapi kutub-kutubnya saling berlawanan, sehingga
εtot = 24 V – 6 V = 18 V
rtot = 0,10 Ω + 0,90 Ω = 1,0 Ω
arah arus listrik mengikuti bateri yang beda potensialnya (GGL) lebih besar, yaitu 24 V. Dengan demikian, arus I keluar dari kutub positif baterai 24 V (titik c) menuju titik a dan seterusnya seperti gambar. kuat arus listrik yang mengalir
I = εtot/(R + rtot) = 18 V/(8 V + 1,0 V) = 2 A
  • Perhatikan cabang ab.
Vab = ∑ε + ∑IR = 6 V + (2 A)(0,9 Ω) = 7,8 V
Perhatikan cabang cd:
Vcd = ∑ε + ∑IR = 24 V – (2 A)(0,1 Ω) = 23,8 V
  • Baterai 24 V, arus listrik keluar dari kutub positif, sehingga baterai tersebut sedang dipakai (memberikan energi). Sedangkan, pada baterai 6 V, arus listrik masuk dari kutub positif, sehingga baterai tersebut sedang diisi (menerima energi).
Soal 4
Perhatikan rangkaian berikut!

Diketahui data: ε1 = 1 V, ε2 = 2 V, ε3 = 3 V, ε4 = 3 V, ε5 = 12 V, dan seluruh sumber tegangan mempunyai hambatan dalam yang sama, r = 0,5 Ω. Tentukan: (a) ggl pengganti, εtotal, (b) hambatan dalam pengganti, rtotal dan (c) kuat arus I, I1, I2 dan I3.

Jawab:
Pada cabang P1Q1 terdapat tiga buah ggl yang terhubung seri, sehingga ggl penggantinya
εs1 = ε1 + ε2 + ε3 = 1 V + 2 V + 3 V = 6 V

dengan hambatan dalam penggantinya
rs1 = r + r + r = 3 x 0,5 Ω = 1,5 Ω

dengan cara yang sama, untuk cabang P2Q2 dan P3Q3 diperoleh

εs2 = 6 V, rs2 = 1,5 Ω dan
εs3 = 6 V, rs3 = 1,5 Ω

kemudian, ggl εs1, εs2, dan εs3 terhubung paralel yang menghasilkan ggl pengganti (ggl total)

εp = εs1 = εs2 = εs3 = 6 V dan
rp = rs/3 = 1,5 Ω/3 = 0,5 Ω

hambatan pengganti untuk titik A dan B diperoleh dari

1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = ½ + 1/3 + 1/6
Rp = 1 Ω
 
Maka
(a) ggl pengganti cabang PQ adalah
εtotal = εpε4 + ε5 =  6 V – 3 V + 12 V = 15 V

(b) hambatan dalam pengganti adalah
rtotal = rp + r + r = 0,5 Ω + 0,5 Ω + 0,5 Ω = 1,5 Ω

 (c) kuat arus yang mengalir adalah
I = εtotal/(rtotal + Rtotal) = 15 V/(1,5 Ω + 2,5 Ω + 1 Ω) = 3 A
I1 = VAB/R1 = IRAB/R1 = (3 A)(1 Ω)/2 Ω = 1,5 A
I2 = VAB/R2 = IRAB/R2 = (3 A)(1 Ω)/3 Ω = 1,0 A
I1 = VAB/R1 = IRAB/R1 = (3 A)(1 Ω)/6 Ω = 0,5 A

0 Response to "Soal Gabungan Sumber Tegangan Listrik dan Pembahasannya"

Post a Comment

Sobat ASF! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!

Note: Only a member of this blog may post a comment.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel