Pembahasan Fisika UN: Listrik Dinamis

Gustav Robert Kirchhoff

Pembahasan soal-soal Ujian Nasional (UN) SMA-IPA bidang studi Fisika dengan materi pembahasan Listrik Dinamis yang meliputi hukum Ohm dan hukum Kirchhoff.

Soal Listrik Dinamis UN 2012

Perhatikan gambar berikut!

Arus listrik yang mengalir pada hambatan R₂ adalah ….

A.   0,7 A
B.   1,3 A
C.   2,0 A
D.   3,0 A
E.   3,3 A

Pembahasan

Untuk menentukan arus listrik yang mengalir pada R₂, kita tentukan terlebih dahulu arus totalnya (arus sebelum percabangan). Sedangkan untuk menentukan arus total, harus dicari dulu hambatan totalnya.

Hambatan R₂ dan R₃ tersusun paralel sehingga hambatan paralelnya (R_p) adalah

 
R_p = 6/3
     = 2

Sedangkan hambatan R₁ dan R_p tersusun seri sehingga hambatan totalnya (R_t) adalah 

R_t = R₁ + R_p
    = 1 + 2
    = 3

Arus totalnya rangkaian di atas dapat dicari dengan menggunakan hukum Ohm.

    = 2

Misalkan arus yang mengalir pada R₂ kita sebut I₂ maka arus yang mengalir pada hambatan tersebut dapat ditentukan dengan rumus

      = 1,33
      ≡ 1,3

Jadi, arus listrik yang mengalir pada hambatan R₂ adalah 1,3 A (B).

Soal Listrik Dinamis UN 2013

Perhatikan gambar rangkaian tertutup di bawah ini!

Apabila R₁ = 2 Ω, R₂ = 4 Ω, dan R₃ = 6 Ω, maka kuat arus yang mengalir pada rangkaian adalah ....

A.   1,2 ampere
B.   1,0 ampere
C.   0,6 ampere
D.   0,5 ampere
E.   0,2 ampere

Pembahasan

Rangkaian listrik di atas tersusun dari 2 sumber tegangan sehingga harus diselesaikan dengan hukum II Kirchhoff.

Hukum II Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah tegangan pada sebuah loop adalah nol.

ΣV = 0

Hukum II Kirchhoff di atas juga berarti bahwa jumlah ggl listrik (E) dalam rangkaian tersebut sama dengan perkalian arus terhadap hambatan totalnya.

ΣE	=	I . Rt
E1 + E2	=	I (R1 + R2 + R3)
9 + (−3)	=	I × (2 + 4 + 6)
6	=	12I
I	=	6/12
	=	0,5

Jadi, kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 0,5 ampere (D).

Soal Listrik Dinamis UN 2011

Perhatikan rangkaian listrik di bawah ini!

Bila hambatan dalam sumber tegangan masing-masing 0,5 Ω, besar kuat arus listrik yang melalui rangkaian tersebut adalah ….

A.   0,5 A
B.   1,5 A
C.   1,8 A
D.   4,5 A
E.   5,4 A

Pembahasan

Pada rangkaian listrik di atas, hambatan totalnya merupakan jumlah seluruh hambatan, baik hambatan luar (R) maupun hambatan dalam (r).

Hukum II Kirchhoff yang berlaku untuk rangkaian di atas adalah

ΣE	=	I . Rt
18 + (−9)	=	I × (2 + 3 + 0,5 + 0,5)
9	=	6I
I	=	9/6
	=	1,5

Jadi, besar kuat arus listrik yang melalui rangkaian tersebut adalah 1,5 A (B).

Soal Listrik Dinamis UN 2014

Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut!

Kuat arus listrik total yang mengalir pada rangkaian adalah ....

A.   3,6 A
B.   2,8 A
C.   2,4 A
D.   2,2 A
E.   1,2 A

Pembahasan

Tingkat kesulitan soal di atas hanya terletak pada penentuan hambatan total. Mari kita tentukan terlebih dahulu hambatan total rangkaian tersebut.

Dua hambatan 3 Ω tersusun seri. Sebut saja hambatan penggantinya adalah R_s. 

R_s = 3 Ω + 3 Ω
     = 6 Ω

Sedangkan hambatan pengganti R_s tersusun paralel dengan hambatan 6 Ω. Karena keduanya bernilai sama maka hambatan paralelnya (R_p) dapat dirumuskan 

R_p = R/2
     = 6/2 Ω
     = 3 Ω

Hambatan pengganti R_p ini tersusun seri dengan hambatan 2 Ω. Sehingga hambatan total (R_p) rangkaian tersebut adalah 

R_t = R_p + 2 Ω
     = 3 Ω + 2 Ω
     = 5 Ω
Dengan demikian, arus total yang mengalir pada rangkaian, sesuai dengan hukum II Kirchhoff adalah

ΣE	=	I . Rt
12 + (−6)	=	I × 5
6	=	5I
I	=	6/5
	=	1,2

Jadi, kuat arus listrik total yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 1,2 A (E).

Soal Listrik Dinamis UN 2015

Perhatikan rangkaian listrik berikut!

Tegangan jepit antara titik A dan E adalah ....

A.   1 volt
B.   2 volt
C.   4 volt
D.   6 volt
E.   8 volt

Pembahasan

Semua komponen pada rangkaian di atas tersusun seri sehingga arus yang mengalir pada setiap komponen adalah sama.

Kuat arus pada rangkaian tersebut dapat ditentukan dengan hukum II Kirchhoff.

ΣE	=	I . Rt
9 + 3	=	I × (3 + 1 + 2)
12	=	6I
I	=	12/6
	=	2

Dengan demikian beda potensial antara titik A dan E adalah 

V_AE = I . R_AE
       = 2 × 1
       = 2
Jadi, tegangan jepit antara titik A dan E adalah 2 volt (B).

Pembahasan soal Listrik Dinamis yang lain bisa dibaca di:
Pembahasan Fisika UN 2014 No. 30
Pembahasan Fisika UN 2015 No. 29
Pembahasan Fisika UN 2016 No. 32
Pembahasan Fisika UN 2017 No. 33 - 34
Pembahasan Fisika UN 2018 No. 33
Pembahasan Fisika UN 2018 No. 37
Pembahasan Fisika UN 2019 No. 34 - 35

Simak juga, Pembahasan Fisika UN: Induksi Magnet.

Dapatkan pembahasan soal dalam file pdf  di sini.

Demikian, berbagi pengetahuan bersama Kak Ajaz. Silakan bertanya di kolom komentar apabila ada pembahasan yang kurang jelas. Semoga berkah.