Wednesday, January 16, 2019

Pembahasan Soal UN IPA SMP/MTS 2018 Materi Rangkaian Listrik Arus Searah

Soal UN IPA SMP/MTS 2018 No. 20
Perhatikan gambar rangkaian berikut!
Soal UN IPA SMP/MTS 2018 No. 20

Jika masing-masing rangkaian dihubungkan dengan tegangan yang sama besar maka urutan rangkaian yang mengalirkan arus listrik (I) terkecil ke terbesar ditunjukkan gambar nomor ....
A. (1), (2), (3), (4)
B. (1), (3), (2), (4)
C. (4), (2), (3), (1)
D. (4), (3), (2), (1)

Pembahasan
Jika ada dua atau lebih hambatan dihubungkan dari ujung ke ujung seperti pada gambar (1), maka hambatan-hambatan itu dikatakan dihubungkan seri. Hambatan-hambatan ini dapat berupa bola lampu, elemen pemanas, atau peralatan listrik.

Secara umum, untuk sejumlah hambatan yang disusun secara seri berlaku
Hambatan ekivalen (Rek= R1 + R2 + R3 + ... .
Rek rangkaian seri selalu lebih besar daripada hambatan penyusunnya yang paling besar.

Dua atau lebih hambatan yang dihubungkan sedemikian sehingga arus dari sumber ggl terbagi menjadi beberapa cabang yang terpisah (Gambar 4) dikatakan terhubung secara paralel.

Secara umum, untuk sejumlah hambatan yang disusun secara paralel berlaku
1/Rek = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... 

Rek rangkaian paralel selalu lebih kecil daripada hambatan penyusunnya yang paling kecil.
Untuk keadaan khusus, dimana dua hambatan dihubungkan secara paralel berlaku
1/Rek = 1/R1 + 1/R2= (R1 R2) / (R1R2 ), atau
Rek = (R1R2) / (R1 R2).

Untuk gambar (1), hambatan ekivalennya dapat dihitung dengan menggunakan
    Rek = R1 + R2 + R3 = 15 Ω  + 30 Ω + 60 Ω = 105 Ω.

Untuk gambar (2), resistor 30 Ω dan 60 Ω disusun paralel sehingga dengan menggunakan Persamaan Rek = (R1R2) / (R1 R2) diperoleh
Rek = (R1R2) / (R1 R2) = (30 Ω x 60 Ω) / (30 Ω + 60 Ω) = 20 Ω

Selanjutnya, Rek 20 Ω dihubungkan seri dengan resistor 15 Ω sehingga menghasilkan hambatan total sebesar 35 Ω.

Untuk gambar (3), resistor 15 Ω dan 30 Ω disusun paralel sehingga dengan menggunakan Persamaan Rek = (R1R2) / (R1 R2) diperoleh
Rek = (R1R2) / (R1 R2) = (15 Ω x 30 Ω) / (15 Ω + 30 Ω) = 10 Ω
Selanjutnya, Rek = 10 Ω dihubungkan seri dengan resistor 60 Ω sehingga menghasilkan hambatan total sebesar 70 Ω.

Untuk gambar (4), hambatan ekivalennya dapat dihitung dengan menggunakan
1/Rek = 1/R1 + 1/R2 + 1/R= 1/15 Ω  + 1/30 Ω + 1/60 Ω = 7/60 Ω
Rek = 60 Ω / 7 = 8,57 Ω.

Berdasarkan Hukum Ohm, arus I berbanding terbalik dengan hambatan R. Hambatan kecil (kuat arus besar). Dengan demikian, hambatan total  pada rangkaian gambar (4) atau Rtotal (4)  Rtotal (3) Rtotal (2< Rtotal (1), sehingga arus total yang mengalir (I) pada rangkaian gambar (4) atau I4 > I3 II1.

Jadi, urutan rangkaian yang mengalirkan arus listrik (I) terkecil ke terbesar ditunjukkan gambar nomor (4), (3), (2), (1) (D). 


EmoticonEmoticon