Tegangan, kuat arus, dan hambatan listrik
Daftar Isi
A. Tegangan Listrik
" Dalam kehidupan sehari-hari, gejala listrik dinamis dapat dianalogikan seperti sistem tandon air di rumah kita. Benda yang bermuatan listrik positif banyak dikatan mempunyai potensial tinggi, sedangkan benda yang bermuatan listrik positif lebih sedikit dikatan mempunyai potensial rendah. Baterai adalah benda yang kedua ujungnya mempunyai potensial berbeda ( A=potensial rendah, B=potensial tinggi),
di mana tegangan listrik adalah beda potensial antara dua titik yang memiliki muatan berbeda, sama seperti dua gelas yang memiliki ketinggian air yang berbeda. Ketika kedua gelas tersebut dihubungkan dengan pipa, air akan otomatis mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat yang rendah akibat perbedaan tekanan.
Prinsip yang sama berlaku pada sirkuit elektronik; ketika kabel tembaga menghubungkan kutub positif baterai (potensial tinggi) ke kutub negatif (potensial rendah), muatan listrik akan mengalir melintasi komponen seperti lampu sehingga lampu tersebut dapat menyala terang karena adanya aliran arus listrik yang terus-menerus."
Pertanyaan Apersepsi
- Jika kita memiliki sebuah pompa air, air baru bisa mengalir jika ada daya dorong dari pompa tersebut. Nah, jika kita menghubungkan sebuah lampu dengan kabel ke sebuah baterai yang sudah benar-benar habis atau "soak", apakah lampu tersebut bisa menyala? Komponen apa pada baterai yang berperan seperti pompa air tersebut?
- Lampu tidak akan bisa menyala karena baterai yang sudah habis tidak lagi memiliki beda potensial (tegangan listrik) antara kutub positif dan kutub negatifnya. Dalam sistem ini, beda potensial atau tegangan pada baterai itulah yang berperan sebagai "pompa" yang memberikan tekanan atau gaya dorong agar muatan-muatan listrik di dalam kabel dapat bergerak mengalir menjadi arus listrik.
Tegangan listrik adalah beda potensial antara dua titik yang memiliki perbedaan muatan. Tegangan menyebabkan muatan listrik mengalir.
- Seperti perbedaan ketinggian air antara dua wadah
- Air mengalir dari wadah tinggi ke rendah → muatan mengalir dari potensial tinggi ke rendah
- Satuan tegangan: Volt (V)
B. Arus Listrik
"Arus listrik adalah aliran muatan listrik dari potensial tinggi ke potensial rendah."
Arus listrik dapat diumpamakan seperti air mengalir dari gelas yang berisi air lebih tinggi ke gelas yang berisi air yang lebih rendah,
dan berhenti aliran air ersebut setelah ketinggian air pada kedua gelas sama
Arus listrik adalah aliran muatan listrik yang mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah melalui suatu penghantar.
Muatan mengalir dari potensial tinggi ke rendah
Elektron mengalir dari negatif ke positif
C. Kuat Arus Listrik
Kuat arus listrik adalah jumlah muatan yang mengalir melalui suatu penampang penghantar per satuan waktu.
- \(I\) = kuat arus listrik (Ampere / A)
- \(Q\) = muatan listrik (Coulomb / C)
- \(t\) = waktu (sekon / s)
\(1 \text{ A} = 1 \text{ C/s}\)
Contoh: Arus 2 A berarti 2 Coulomb muatan mengalir setiap detik.
Jika pada konduktor tersebut mengalir n buah elektron, total muatan yang mengalir adalah:
e = 1,6 × 10–19 C
D. Hambatan Listrik
Hambatan listrik adalah perlawanan suatu bahan terhadap aliran arus listrik.
1. Hukum Ohm
- \(V\) = tegangan (Volt)
- \(I\) = kuat arus (Ampere)
- \(R\) = hambatan (Ohm / \(\Omega\))
2. Hambatan Jenis (Resistivitas)
"Menyetrika pakaian menggunakan kabel rol (ekstensi) yang sangat panjang "
" Mengapa setrika terasa lebih cepat panas dan tagihan listrik lebih hemat jika kita menyolokkannya langsung ke stopkontak dinding yang dekat (kabel pendek), dibandingkan menggunakan kabel rol yang panjang berliku-liku? "
Kabel listrik memiliki hambatan (resistansi) yang menghalangi aliran arus listrik. Nilai hambatan ini sangat bergantung pada tiga hal:
Alasannya:
- Panjang Kabel: Semakin panjang kabel, semakin jauh perjalanan elektron. Akibatnya, hambatan semakin besar (\(R \propto L\)). Kabel yang pendek memiliki hambatan kecil, sehingga energi listrik tidak banyak terbuang menjadi panas di sepanjang kabel dan langsung tersalurkan penuh ke setrika. Ini membuat setrika lebih cepat panas dan lebih hemat listrik..
- Besar (Luas Penampang) Kabel: Kabel yang tebal/besar menyediakan jalan yang lebih luas bagi elektron, sehingga hambatannya lebih kecil (\(R \propto \frac{1}{A}\)). Jika kabel terlalu tipis, hambatan besar dan kabel akan cepat luar biasa panas (berbahaya).
- Jenis Kabel: Bahan pembuat kabel memengaruhi hambatan jenisnya (\(\rho \)). Kabel tembaga murni memiliki hambatan jenis yang rendah, sehingga sangat baik mengalirkan listrik dibanding bahan campuran yang murah.
- \(\rho\) = hambatan jenis (\(\Omega \cdot m\))
- \(L\) = panjang konduktor (m)
- \(A\) = luas penampang (m²)
3. Macam-macam Hambatan
4. Hambatan Listrik Dipengaruhi Suhu
- \(R_T\) = hambatan pada suhu \(T\)
- \(R_0\) = hambatan pada suhu awal
- \(\alpha\) = koefisien suhu hambatan (/°C)
- \(\Delta T\) = perubahan suhu (°C)
E. Alat Ukur Listrik
Pemasangan: Paralel dengan komponen
Skala: 0 - V max
Cara baca: \(V = \frac{\text{skala terbaca}}{\text{skala maksimum}} \times \text{batas ukur}\)
Pemasangan: Seri dengan komponen
Skala: 0 - A max
Cara baca: \(I = \frac{\text{skala terbaca}}{\text{skala maksimum}} \times \text{batas ukur}\)
Pemasangan: Paralel dengan komponen (tanpa tegangan)
Skala: 0 - \(\infty\)
Cara baca: \(R = \frac{\text{skala terbaca}}{\text{skala maksimum}} \times \text{batas ukur}\)
- Perhatikan batas ukur yang digunakan
- Perhatikan skala maksimum pada alat
- Baca posisi jarum atau angka yang ditunjukkan
- Hitung dengan rumus: \(\text{Hasil} = \frac{\text{skala terbaca}}{\text{skala maksimum}} \times \text{batas ukur}\)
F. Rangkaian Hambatan Seri dan Paralel
"Kalian sedang memasang lampu hias di kamar. Jika kalian merangkai tiga lampu secara berderet dalam satu jalur kabel (seri) dan tiga lampu lain dengan jalur kabel bercabang masing-masing (paralel)."
Menurut kalian rangkaian lampu mana yang akan menyala paling terang? Mengapa hal itu bisa terjadi?"
Rangkaian paralel akan menyala lebih terang daripada rangkaian seri.
Alasannya:
- Pada rangkaian paralel: Setiap lampu terhubung langsung ke sumber tegangan (baterai/listrik), sehingga semua lampu menerima besar tegangan yang sama maksimal. Jika satu lampu mati, lampu lainnya tetap menyala terang.
- Pada rangkaian seri: Tegangan dari sumber listrik harus dibagi rata ke sejumlah lampu yang ada. Selain itu, hambatan total rangkaian semakin besar yang membuat arus listrik yang mengalir menjadi lebih kecil. Akibatnya, cahaya yang dihasilkan setiap lampu menjadi lebih redup.
Karakteristik:
- Arus sama: \(I_1 = I_2 = I\)
- Tegangan total: \(V = V_1 + V_2\)
- \(R_{total} > R_{terbesar}\)
Karakteristik:
- Tegangan sama: \(V_1 = V_2 = V\)
- Arus total: \(I = I_1 + I_2\)
- \(R_{total} < R_{terkecil}\)
Jembatan Wheatstone
Apa itu Jembatan Wheatstone?
Jembatan Wheatstone adalah susunan empat hambatan listrik ($R_1, R_2, R_3, R_4$) yang dirancang untuk mengukur nilai resistansi yang tidak diketahui secara akurat melalui metode kesetimbangan potensiometer.
Skema Rangkaian
Rangkaian Jembatan Wheatstone membentuk konfigurasi belah ketupat dengan galvanometer ($G$) dipasang di tengah-tengah untuk mendeteksi arus listrik.
Syarat & Prinsip Kerja Kesetimbangan
Rangkaian dikatakan berada dalam keadaan **seimbang** apabila beda potensial antara dua titik tengah ($b$ dan $d$) adalah nol. Akibatnya, arus yang mengalir melalui galvanometer sama dengan nol ($I_G = 0$).
Syarat Keadaan Seimbang:
Hasil kali antar hambatan yang **saling berhadapan (silang)** pada belah ketupat nilainya adalah sama.
Persamaan Dasar
Apabila nilai $R_x$ (hambatan tak diketahui) dipasang pada posisi $R_4$, maka besarnya nilai $R_x$ dapat dihitung dengan persamaan:
Keterangan variabel:
- $R_x$ = Hambatan listrik yang diukur ($\Omega$)
- $R_1, R_2, R_3$ = Hambatan standar / variabel yang diketahui ($\Omega$)
- $I_G$ = Arus listrik pada galvanometer ($A$)
Aplikasi dalam Kehidupan Nyata
Latihan Soal Interaktif
Masukkan jawaban angka saja (tanpa satuan) untuk menguji pemahaman Anda:
Gunakan rumus perkalian silang keadaan seimbang:
Pada jembatan kawat, rasio hambatan sebanding dengan rasio panjang kawat:
G. Hukum Kirchoff
" Pernahkah kalian mengisi daya dua ponsel sekaligus menggunakan satu charger yang memiliki dua port USB? "
- Mengapa kecepatan pengisian daya terkadang menjadi lebih lambat ketika kedua port digunakan bersamaan dibandingkan saat hanya menggunakan satu port?
- Tegangan listrik dari stopkontak di rumah kita adalah AC \(220\text{ Volt}\), sedangkan baterai ponsel hanya membutuhkan tegangan DC sekitar \(5\text{ Volt}\). Bagaimana komponen di dalam charger (seperti resistor dan trafo) membagi atau menurunkan tegangan tersebut dalam sebuah rangkaian tertutup agar ponsel tidak rusak atau meledak?
Kabel listrik memiliki hambatan (resistansi) yang menghalangi aliran arus listrik. Nilai hambatan ini sangat bergantung pada tiga hal:
Alasannya:
- Jawaban Pertanyaan 1 (Konsep Hukum I Kirchhoff):
Kecepatan pengisian menjadi lebih lambat karena berlaku Hukum I Kirchhoff tentang pembagian arus listrik di titik percabangan PCB charger. Arus total (\(I_{total}\)) yang mampu disediakan oleh sirkuit utama charger harus dibagi ke dua jalur (\(I_{total} = I_1 + I_2\)). Karena arus listrik yang masuk ke setiap ponsel berkurang (harus berbagi dengan ponsel sebelah), maka proses pengisian daya menjadi lebih lama. - Jawaban Pertanyaan 2 (Konsep Hukum II Kirchhoff):
Komponen di dalam charger memanfaatkan prinsip Hukum II Kirchhoff dalam sebuah sirkuit tertutup (loop). Transformator mula-mula menurunkan tegangan makro, kemudian dioda menyearahkan arus, dan komponen seperti resistor serta IC regulator bertindak sebagai pembagi tegangan melalui penurunan tegangan (\(I \cdot R\)). Total perubahan tegangan dalam sirkuit tersebut diatur sedemikian rupa sehingga tegangan akhir yang keluar pada ujung port USB tepat bernilai \(5\text{ Volt}\) DC, sesuai dengan spesifikasi aman baterai ponsel.
"Jumlah arus yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang keluar."
\[ \sum I_{masuk} = \sum I_{keluar} \]
"Jumlah tegangan dalam suatu loop tertutup sama dengan nol."
\[ \sum V = 0 \]
\(\sum \varepsilon + \sum IR = 0\)
(perhatikan tanda + dan −)
- GGL (E) (\(\varepsilon\)): Loop melewati kutub negatif E terlebih dahulu, negatif jika sebaliknya. dari gambar:
loop 1: E1= negatif,
loop 2: E3= positif. - IR: positif jika searah loop, negatif jika berlawanan
loop 1: i1R = positif, i2R = positif
loop 2: i3R = positif, i2R = negatif
H. Rangkaian Hambatan Majemuk
Rangkaian hambatan majemuk diselesaikan dengan Hukum I dan II Kirchoff.
Langkah-langkah:
- Tentukan arah loop pada setiap rangkaian tertutup
- Tentukan arah arus di titik cabang, ada arus masuk dan arus keluar
- Gunakan Hukum I Kirchoff dan Hukum II Kirchoff
- Selesaikan sistem persamaan untuk mencari arus
Hukum I Kirchoff: \[ I_1 + I_2 + I_3 = 0 \]
Kabel A membawa arus masuk sebesar \(I_A = 5\text{ A}\)
Kabel B membawa arus masuk sebesar \(I_B = 3\text{ A}\)
Kabel C membawa arus keluar sebesar \(I_C = 4\text{ A}\)
Kabel D membawa arus keluar sebesar \(I_{D}\) yang belum diketahui.
Langkah Penyelesaian:
Kelompokkan arus berdasarkan arahnya:
\[ \sum I_{\text{masuk}}=I_{A}+I_{B}=5+3=8 A \] \[ \sum I_{\text{keluar}}=I_{C}+I_{D}=4+I_{D} \] Masukkan ke dalam rumus KCL:
\[ \sum I_{\text{masuk}}=\sum I_{\text{keluar}} \] \[ 8=4+I_{D} \] \[ I_{D}=8-4=4A \]
Perhatikan gambar, tentukan nilai I1, I2, I3
Dapat diselesaiakan dengan dua cara:
Menggunakan Metode Loop
Berikut adalah langkah-langkah penyelesaian menggunakan Hukum II Kirchhoff (Metode Loop) untuk rangkaian di atas.
1. Menentukan Arah Loop dan ArusMari kita bagi rangkaian menjadi dua kotak (loop):
Loop 1 (Kiri): Lintasan A-E-F-D-A. Kita pilih arahnya searah jarum jam.
Loop 2 (Kanan): Lintasan E-B-C-F-E. Kita pilih arahnya berlawanan arah jarum jam.
Sesuai Hukum I Kirchhoff pada titik simpul E, arus masuk sama dengan arus keluar:
\(I_{3}=I_{1}+I_{2}\)
\(I_{1}\) adalah arus dari cabang kiri (ke atas menuju E).
\(I_{2}\) adalah arus dari cabang kanan (ke atas menuju E).
\(I_{3}\) adalah arus di cabang tengah (ke bawah menuju F).
2. Menerapkan Hukum II Kirchhoff
\(\Sigma E + \Sigma I \cdot R = 0\)
Loop 1 (Kiri)
Ikuti lintasan A-E-F-D-A:
- Menembus \(R_{1}\) searah \(I_{1}\) \(\rightarrow +I_1 \cdot R_1\)
- Menembus \(R_{3}\) searah \(I_{3}\) \(\rightarrow +I_3 \cdot R_3\)
- Menembus baterai \(E_{1}\) bertemu kutub negatif dahulu \(\rightarrow -E_1\)
- Menembus hambatan dalam \(r_{1}\) searah \(I_{1}\) \(\rightarrow +I_1 \cdot r_1\)
Persamaannya:
\(-E_{1}+I_{1}(R_{1}+r_{1})+I_{3}\cdot R_{3}=0\)
\(-6+I_{1}(2+1)+I_{3}(3)=0\)
\(3I_{1}+3I_{3}=6\quad \text{(Bagi semua\ dengan\ 3)}\)
\(I_{1}+I_{3}=2\quad \text{--> (Persamaan\ 1)}\)
Loop 2 (Kanan)
Ikuti lintasan B-E-F-C-B:
- Menembus \(R_{2}\) searah \(I_{2}\) \(\rightarrow +I_2 \cdot R_2\)
- Menembus \(R_{3}\) searah \(I_{3}\) \(\rightarrow +I_3 \cdot R_3\)
- Menembus baterai \(E_{2}\) bertemu kutub negatif dahulu \(\rightarrow -E_2\)
- Menembus hambatan dalam \(r_{2}\) searah \(I_{2}\) \(\rightarrow +I_2 \cdot r_2\)
Persamaannya:
\(-E_{2}+I_{2}(R_{2}+r_{2})+I_{3}\cdot R_{3}=0\)
\(-6+I_{2}(5+1)+I_{3}(3)=0\)
\(6I_{2}+3I_{3}=6\quad \text{(Bagi semua dengan 3)}\)
\(2I_{2}+I_{3}=2\quad \text{---> (Persamaan 2)}\)
3. Substitusi dan Eliminasi
Ganti nilai \(I_{3}\) pada Persamaan 1 dan 2 menggunakan rumus \(I_3 = I_1 + I_2\):
Ubah Persamaan 1:
\(I_{1}+(I_{1}+I_{2})=2\rightarrow 2I_{1}+I_{2}=2\rightarrow I_{2}=2-2I_{1}\quad \text{--> (Persamaan 3)}\)
Ubah Persamaan 2:
\(2I_{2}+(I_{1}+I_{2})=2\rightarrow I_{1}+3I_{2}=2\quad \text{--> (Persamaan 4)}\)
Substitusi Persamaan 3 ke Persamaan 4:
\(I_{1}+3(2-2I_{1})=2\)
\(I_{1}+6-6I_{1}=2\)
\(-5I_{1}=2-6\)
\(-5I_{1}=-4\)
\(I_{1}=\frac{-4}{-5}=\mathbf{0,8}\text{A}\)
4. Hasil Akhir Kuat Arus
Cabang Kiri (\(I_{1}\)):
\(I_{1}=\mathbf{0,8}\text{A}\)
Cabang Kanan (\(I_{2}\)):
\(I_{2}=2-2(0,8)=2-1,6=\mathbf{0,4}\text{A}\)
Cabang Tengah (\(I_{3}\)):
\(I_{3}=I_{1}+I_{2}=0,8+0,4=\mathbf{1,2}\text{A}\)
Menggunakan Metode Analisis Titik Simpul (Node Voltage Analysis)
Berikut adalah langkah-langkah menggunakan Tegangan Simpul (\(V_{E}\)) dengan membuat ground salah satu titik cabang, misalkan titik F:1. Cari Total Hambatan Tiap Cabang
- Cabang Kiri: Hambatan total adalah \(R_1 + r_1 = 2\,\Omega + 1\,\Omega = 3\,\Omega\).
- Cabang Tengah: Hambatan total adalah \(R_3 = 3\,\Omega\).
- Cabang Kanan: Hambatan total adalah \(R_2 + r_2 = 5\,\Omega + 1\,\Omega = 6\,\Omega\).
2. Hitung Tegangan di Titik E (\(V_{E}\))
Titik F kita anggap sebagai dasar (0 Volt). Rumus tegangan simpul E adalah:
\(V_{E}=\frac{\frac{E_{1}}{R_{\text{kiri}}}+\frac{E_{\text{tengah}}}{R_{\text{tengah}}}+\frac{E_{2}}{R_{\text{kanan}}}}{\frac{1}{R_{\text{kiri}}}+\frac{1}{R_{\text{tengah}}}+\frac{1}{R_{\text{kanan}}}}\)
Masukkan angka ke dalam rumus:
\(V_{E}=\frac{\frac{6}{3}+0+\frac{6}{6}}{\frac{1}{3}+\frac{1}{3}+\frac{1}{6}}\)\(V_{E}=\frac{2+0+1}{\frac{2}{6}+\frac{2}{6}+\frac{1}{6}}\)\(V_{E}=\frac{3}{\frac{5}{6}}=3\times \frac{6}{5}=\frac{18}{5}=3,6\text{\ Volt}\)
3. Hitung Arus Masing-Masing Cabang
Arus Cabang Kiri (\(I_{1}\))
\(I_{1}=\frac{E_{1}-V_{E}}{R_{\text{kiri}}}=\frac{6-3,6}{3}=\frac{2,4}{3}=0,8\text{\ A}\)
(Arahnya ke atas, menuju titik E)
Arus Cabang Kanan (\(I_{2}\))
\(I_{2}=\frac{E_{2}-V_{E}}{R_{\text{kanan}}}=\frac{6-3,6}{6}=\frac{2,4}{6}=0,4\text{\ A}\)
(Arahnya ke atas, menuju titik E)
Arus Cabang Tengah (\(I_{3}\))
\(I_{3}=\frac{V_{E}-0}{R_{\text{tengah}}}=\frac{3,6}{3}=1,2\text{\ A}\)
(Arahnya ke bawah, keluar dari titik E)
Pembuktian Hukum I Kirchhoff
Arus yang masuk ke titik E sama dengan arus yang keluar dari titik E:
\(I_{1}+I_{2}=I_{3}\)
0,8A + 0,4A = 1,2A --> cocok
Analisis tanda E pada Gambar Rangkaian
Pada soal yang kamu kerjakan, kedua baterai bernilai positif (+).
Mari kita bedah alasannya:
Baterai \(E_{1}\) (Cabang Kiri)
o Kutub panjang (positif) berada di posisi atas.
o Kutub pendek (negatif) berada di posisi bawah.
o Karena kutub positifnya menghadap ke arah titik E, maka di dalam rumus ditulis \(+E_{1}\) (atau \(+6\text{ V}\)).
Baterai \(E_{2}\) (Cabang Kanan)
o Sama seperti cabang kiri, kutub panjang (positif) berada di posisi atas.
o Kutub pendek (negatif) berada di posisi bawah.
o Karena kutub positifnya juga menghadap ke arah titik E, maka di dalam rumus ditulis \(+E_{2}\) (atau \(+6\text{ V}\)).
Oleh karena itu, bagian atas rumus tegangan simpul kamu kemarin menjadi:\(\frac{E_{1}}{R_{\text{kiri}}}+\frac{E_{2}}{R_{\text{kanan}}}\rightarrow \frac{+6}{3}+\frac{+6}{6}\)
Contoh Jika Tandanya Berubah
Misalkan pada soal lain posisi baterai \(E_{1}\) dibalik (garis pendek di atas, garis panjang di bawah), maka di dalam rumus kamu wajib memasukkannya sebagai \(-E_{1}\) (atau \(-6\text{ V}\)).
I. Contoh Soal Literasi
Soal-soal berikut disajikan dalam bentuk cerita kehidupan sehari-hari untuk melatih kemampuan literasi sains dan penerapan konsep listrik statis dalam kehidupan nyata.
menulis jawaban, misalkan ; 0,2 a, 12 v
J. Latihan Soal Interaktif
Diketahui: Q = 120 C, t = 2 menit = 120 s
I = Q/t = 120/120 = 1 A
Q = n × e = 6,25×1018 × 1,6×10-19 = 1 C
I = Q/t = 1/1 = 1 A
V = I × R, sehingga tegangan sebanding dengan kuat arus jika hambatan tetap.
| V (Volt) | I (Ampere) |
|---|---|
| 2 | 0,4 |
| 4 | 0,8 |
| 6 | 1,2 |
R = V/I = 5 Ω (konstan), sehingga V ∝ I
R = V/I = 12/0,5 = 24 Ω
R = ρ × L/A = 1,7×10-8 × 2/(2×10-6) = 0,017 Ω
R₁ = ρL/A, R₂ = ρ(2L)/(2A) = ρL/A = R₁, sehingga R₁:R₂ = 1:1
R = R₀(1 + αΔT) = 20(1 + 0,004×50) = 20(1 + 0,2) = 24 Ω
R = R₀(1 + αΔT) → 76,8 = 50(1 + 0,00392ΔT)
1,536 = 1 + 0,00392ΔT → ΔT = 136,7°C
T = 20 + 136,7 = 156,7°C
Rₛ = R₁ + R₂ + R₃ = 2 + 3 + 5 = 10 Ω
a) Rₛ = 2 + 3 + 5 = 10 Ω
b) I = V/R = 20/10 = 2 A
c) V₁ = I×R₁ = 2×2 = 4 V
d) V₃ = I×R₃ = 2×5 = 10 V
1/Rₚ = 1/4 + 1/6 + 1/12 = 3/12 + 2/12 + 1/12 = 6/12
Rₚ = 12/6 = 2 Ω
a) Rₚ = 2 Ω (dari perhitungan soal 12)
b) I = V/R = 12/2 = 6 A
c) I₁ = V/R₁ = 12/4 = 3 A
d) I₃ = V/R₃ = 12/12 = 1 A
Rₛ₁ = 2+4+6 = 12Ω, Rₛ₂ = 8+8 = 16Ω
a) 1/Rₚ = 1/12 + 1/16 = 4/48 + 3/48 = 7/48 → Rₚ = 48/7 ≈ 6,86 Ω
b) I = 24/(48/7) = 3,5 A
c) V₁ = I₁ × 2Ω, I₁ = 24/12 = 2A, V₁ = 4V
V = ε - Ir = 12 - (2×2) = 12 - 4 = 8 V
ΣImasuk = ΣIkeluar
I₁ + I₂ + I₃ = I₄ + I₅ → 2+3+1 = 4+I₅ → 6 = 4+I₅ → I₅ = 2A
a) I = ε/(R+r) = 6/(11,5+0,5) = 6/12 = 0,5 A
b) V = ε - Ir = 6 - (0,5×0,5) = 6 - 0,25 = 5,75 V
Loop 1: E₁ = 8V, R₁ = 4Ω, R₃ = 6Ω
Loop 2: E₂ = 18V, R₂ = 2Ω, R₃ = 6Ω
Persamaan loop: 8 - 4I₁ - 6I₃ = 0 ...(1)
18 - 2I₂ - 6I₃ = 0 ...(2)
I₁ + I₂ = I₃ ...(3)
Dari (1): 4I₁ + 6I₃ = 8 → 2I₁ + 3I₃ = 4
Dari (2): 2I₂ + 6I₃ = 18 → I₂ + 3I₃ = 9
Substitusi: I₁ = (4-3I₃)/2, I₂ = 9-3I₃
(4-3I₃)/2 + (9-3I₃) = I₃ → 4-3I₃ + 18-6I₃ = 2I₃ → 22 = 11I₃ → I₃ = 2A
I₁ = (4-6)/2 = -1A (arah berlawanan), I₂ = 9-6 = 3A
Jadi: I₁ = 1A (arah terbalik), I₂ = 3A, I₃ = 2A
Penjelasan: A₃ mengukur arus total, sedangkan A₁ dan A₂ mengukur arus cabang yang masing-masing setengah dari arus total.
Alternator memiliki ggl sebesar ε1 = 14 V dan hambatan dalam R1= 0,1 Ω saat mobil sudah hidup, Aki mobil memiliki ggl sebesar ε2 = 12 V dan hambatan dalam R2 = 0,01 Ω sedangkan lampu depan mobil memiliki hambatan RL = 1,20 Ω. Tentukan arus yang mengalir pada alternator (IA), aki (IB) dan lampu depan mobil (IC).



















Komentar