Listrik serta soal latihan dan penyelesaiannya

A. Hukum Coulomb

Gambar disamping merupakan arah gaya coulomb pada muatan. Coulomb merumuskan bahwa adanya gaya tarik menarik atau tolak menolak antara muatan.

Jika suatu benda lain bermuatan q₁ ditempatkan di titik tersebut, maka benda bermuatan tersebut akan mengalami Gaya Elektrostatik F (Disebut Juga Gaya Coulomb). Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut :

dimana :

F = gaya tarik/tolak (dalam Newton)
r = jarak muatan q₁ dan q₂ (dalam meter)

k = konstanta kesebandingan yang besarnya 9 x 10⁹ N m² C^–2 =

dengan ε₀ adalah permitivitas ruang hampa yang besarnya 8,85 x 10^–12 C² N^–1 m^–2

q₁, q₂ = muatan listrik (Coulomb)

Gaya Coulomb termasuk kedalam besaran vektor. Jadi, penjumlahan antara dua gaya atau lebih dioperasikan dengan menggunakan konsep vektor, yaitu sesuai dengan arah dari masing-masing gaya (dengan ketentuan arah kanan dianggap positif dan kiri dianggap positif). Secara umum, resultan dari dua gaya coulomb F₁ dan F₂ adalah :

Jika searah maka resultan gaya sama dengan penjumlahan dari kedua gaya tersebut. Sedangkan jika berlawanan arah, resultan gaya sama dengan selisih dari kedua gaya.

R = F₁ + F₂ dan R = F₁ – F₂

Apabila kedua gaya saling tegak lurus, maka besar resultan gaya adalah :

Untuk dua gaya yang membentuk sudut θ, resultan gayanya adalah :

Contoh Soal :

1) 2 buah muatan yang besar dan tandanya tidak diketahui diamati saling tidak menolak dengan gaya 1 N ketika jarak pisahnya 25 cm. Berapakah gaya tolak menolaknya, jika keduanya terpisah pada jarak : a. 5 mm; b. 250 mm

Penyelesaian :

Dik : F₁ = 1 N; r = 25 cm = 0,25 m

Dit : a. F₂ = ........ ? (r = 5 mm = 0,005 m); b. F₂ = ......... ? (r = 250 mm = 0,25 m)

Jawab :

Penurunan rumus :

F₁₂ = k.

a).

b).

2) Perhatikan gambar dibawah ini !

q

Resultan gaya F yang bekerja pada muatan Q pada

gambar adalah ..........

r r

-Q l +Q

Penyelesaian :

NB :

Besar

Dengan menggunakan rumus cosinus :

F₁ F₂

F_R q

F₁

r r

-Q +Q

½ l ½ l

3) Tiga muatan titik terletak pada sumbu x; q₁ = 25 nC terletak pada titik asal, q₂ = -10 nC berada pada x=2m, dan q_o = 20 nC berada pada x = 3,5 m. Tentukan gaya total pada q_o akibat q₁ dan q₂.

Penyelesaian :

Ketiga muatan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.

F₁₀ = k = 9×10⁹ = 0,367 μN

F₂₀ = k = 9×10⁹ = - 0,799 μN

F_total = F₁₀ + F₂₀ = 0,367 μN - 0,799 μN = - 0,432 μN

4) Dua muatan titik masing-masing sebesar 0,06 μC dipisahkan pada jarak 10 cm. Tentukan besarnya gaya yang dilakukan oleh satu muatan pada muatan lainnya.

Penyelesaian:

Kedua muatan dan gambar gaya yang bekerja seperti berikut.

0,06 μC 0,06 μC

F = k = 9× 10⁹ = 3,24×10^-3 N

5) Turunkan satuan dari rumus Gaya coulomb hingga mendapat satuan nya Newton !

Penyelesaian:

F = = N (terbukti)

B. Kuat Medan Listrik

Medan Listrik adalah ruang disekitar suatu muatan listrik sumber dimana muatan listrik lainnya dalam ruang ini akan menghasilkan gaya coulomb atau gaya listrik (tarik menarik atau tolak menolak). Pengaruh medan listrik disuatu titik dinyatakan oleh besaran vektor Kuat Medan Listrik (E), dengan satuan N/C. Secara matematis dapat ditulis :

, dimana :

Q = muatan sumber (C); R= jarak suatu titik terhadap muatan (m); E = kuat medan listrik (^N/_C)

Contoh Soal :

1) Hitunglah kuat medan listrik pada jarak 1 cm dari sebuah muatan 2 μC.

Penyelesaian :

Dik : Q = 2 μC = ; R = 1 cm =

Dit : E = ........

Jawab :

2) Sebuah elektron bergerak dengan kecepatan tetap yang tegak lurus pada arah kuat medan listrik E akan mengalami gaya yang arahnya .....

a. Searah dengan kuat medan listrik E

b. berlawanan arah dengan kuat medan listrik E

c. searah dengan kecepatan V

d. berlawanan arah dengan kece[atan V

e. tegak lurus pada E maupun V

Penyelesaian :

Gaya listrik F selalu sejajar dengan medan listrik E. Jika muatannya negatif (elektron, misalnya) arah gaya F berlawanan dengan medan listrik E. Sebaliknya jika muatannya positif arah F searah dengan E.

3) Bila kuat medan listrik didefinisikan sebagai gaya per satuan muatan pengujui yang negatif, maka arah kuat medan listrik disekitar muatan titik positif arahnya menuju muatan sumber tersebut.

SEBAB

Sebuah muatan yang diam dan berada dalam medan listrik tersebut selalu tertarik ke muatan sumber medan tersebut.

Penyelesaian :

Ø Arah kuat medan listrik adalah meninggalkan muatan positif apabila kuat medan listrik didefinisikan sebagai gaya persatuan muatan uji positif. Akan tetapi bila kuat medan listrik didefinisikan sebagai gaya persatuan muatan uji yang negatif, maka arah kuat medan listrik disekitar muatan titik positif arahnya menuju muatan sumber tersebut. B

Ø Sebuah muatan yang berada dalam medan listrik akan tertarik menuju ke muatan sumber medan jika kedua muatan berbeda tanda. Akan tetapi sebuah muatan yang berada dalam muatan listrik akan tertolak (mejauhi muatan sumber) jika kedua muatan bertanda sama. S

Jawaban C

4) Perhatikan gambar dibawah ini :

q₁ P q₂

Jarak kedua muatan 30 cm, titik P berada di pertengahan antara kedua muatan. Hitunglah kuat medan listrik dititik P.

Penyelesaian :

E₁ E₂

q₁ P q₂

5) Dari gambar soal nomor 4, dititik manakah agar E=0

Penyelesaian :

E1 E2

q₁ q_{2 C}

Jarak q1 dan q2 = 30 cm, misalkan jarak q2 dengan c = x

Agar E = 0, maka E₁ = E₂ (berlawanan arah)

(tanda minus pada -47,24 artinya mendekati q₂)

C. Energi Potensial Listrik

Jika dua muatan atau lebih ,baik yang sejenis ataupun tidak, didekatkan maka muatan tersebut akan saling menjauh atau saling mendekat. Hal itu menunjukkan bahwa muatan yang terlibat mempunyai kemampuan untuk melakukan usaha/energi. Secara matematis dapat ditulis :

W=F.s
dimana s= jarak, sedangkan F adalah gaya coulumb.
maka kita dapatkan.
E_P = k r
E_P = k
Contoh soal :

1. Dua buah muatan yang sejenis dengan muatan listrik yang sama besar terpisah sejauh q meter . Bila muatan lisrik tersebut r coulumb dan angka r sama dengan q berapakah energi potensial yang dihasilkan…?

2. Dua buah muatan +4 C dan -8 C yang terpisah sejauh 4 m, bila muatan +2 C diletakkan didekat muatan yang positif. Berapakah jarak anatara muatan -8 C dengan muatan +2 C agar usaha muatan +2 C sama dengan nol…?

3. +q₁ dan +q₂ adalah dua muatan yang terpisah 4 cm. Bila muatan tersebut memiliki gaya 10 N, berapakah energi potensial kedua muatan tersebut…?

4. Dua muatan positif yang terpisah 3 cm memiliki energi posisi 30 Joule. Bila muatan pertama sama dengan setengah kali muatan kedua, berapakah jumlah kedua muatan…?(k = 9.10⁹ Nm²/c²)

5. Diketahui dua muatan yang sejenis dan bermuatan listrik yang sama . Berapakah besar muatan listrik tersebut jika beda potensial dan jarak antar muatan masing-masing 4,5 volt dan 2 m..? (k = 9.10⁹ Nm²/c²)

Penyelesaian :

1. Dik : q₁= q₂= r Coulomb
r= q meter

Dit: Ep =..... ?

jawab :

E_P = k ó Ep = k
= kr Joule

2. Dik : q₁ = +4 C

q₂ = -8 C
q₃ = +2 C
r₁₂ = 4 m

Dit : r₂₃….?

jawab : Ep₁₃ – Ep₂₃= 0
Ep₁₃ = Ep₂₃ ó kq₁q₃ = k q₂q₃

r₁₃ r₂₃

q₁ = q₂
r₁₃ r₂₃
4 = 8

r₁₃ r₁₃ +8
r₁₃ +8 = 2r₁₃

r₁₃ = 8 m
r₂₃ = 8 +8 = 16 m

3. Dik : r = 4 cm = 4.10^-2 m
F = 10 N

Dit : Ep .... ?

jawab :

Ep = F. r
= 10. 4.10^-2
= 0,4 joule

4. Dik : q₁ = 4 q₂
r = 3 cm = 3.10^-2 m
Ep = 30 joule
k = 9.10⁹ Nm²/c²
Dit : q₁ +q₂ =....?

jawab : Ep = k q₁ q₂
r

Ep. r = k 0,5 q₂²
q₂ = √(30.3.10^-2/4.9.10⁹)

= 5.10^-6 C
maka, q₁ = 4. 5.10^-6 = 20.10^-6 C

q₁ +q₂ = 25.10^-6 C = 25 µC

5. Dik : V = 4,5 volt
r = 2 m
k = 9.10⁹ Nm²/c²

Q = q₁ =q₂

Dit : Q ...?

jawab : W=q.V= k Qq
r
Q = V.r
k

= 4,5.2 = 1.10^-9 C

9.10⁹

D. Potensial Listrik oleh Bola Konduktor Bermuatan

Potensial listrik dilambangkan dengan V , dengan satuannya adalah Volt atau Joule /Coulomb. Potensial listrik merupakan besarnya energi potensial listrik pada setiap satu satuan muatan . Jika dirumuskan adalah sebagai berikut:

Perhatikan Gambar Diatas, Besar Potensial Listrik Di Titik P Ialah:
V= E_P/q = kqQ/qr

Keterangan :
V = potensial listrik di titik p(V)
Q = muatan listrik (c)
r = jarak titik p dengan muatam Q (m)

Potensial listrik disekitar atau didalam bola konduktor bermuatan dapat ditentukan dengan cara menganggap muatan bola tersebut berada dipusat bola.pada gambar terdapat tiga titik yang masing –masing berada di dalam bola , dipermukan bola dan diluar bola . Ketiganya mempunyai besar potensial masing-masing adalah:

1. Pada titik A (didalam bola)
besar potensial didalam bola akan sama dengan besar potensial dipermukaan bola. Hal ini karena konduktor bersifat equipotensial yaitu mempunyai potensial yang sama di setiap titiknya.

2. Pada titik B (dipermukaan bola)
besar potensial dipermukaan bola adalah

3. Pada titik C (diluar bola)
besar potensial diluar bola adalah

dengan r = jarak dari pusat bola menuju titik tersebut.

Contoh Soal:

1) Potensial di suatu titik yang berjarak r dari muatan q adalah 600 v.kuat medan dititik tersebut 400 N/C. Jika k=1/4 _? = 9x10⁹ Nm²C^-2 , berapakah besarnya muatan q tersebut ?

Penyelesaian :
Dik : V = 600 volt ; E = 400 n/c ; k = ¼ _? = 9x10⁹ nm²c^-2

Dit : Q=...

Jawab :

Potensial listriknya:
V = E.r = kQ/r2 . r
V = kQ/r
600 = 9X10⁹ Q/r
r = 9X10⁹/600 . Q ………………….. (1)
E = kQ/r²
400 = 9X10⁹ .Q/r² ……………...……(2)

Substitusikan pers (1) ke (2)
400 = (9X10⁹). Q/((9X10⁹ /600) . Q ) ²
400 = (600)² / (9X10⁹) .Q
Q = (600) (600) /(400) (9X10⁹) = 1.10^-7 C
Jadi Besarnya Muatan Q Adalah : 1.10^-7 C

2) Sebuah muatan uji 0,4 µC berjarak 5 mm dari muatan sumber – 2 µC. Berapa usaha yang harus dilakukan pada muatan uji agar terpisah pada jarak 10 mm dari muatan uji ?
Penyelesaian:
Usaha yang dilakukan muatan uji q` = 4 . 10 ^{– 7} C dari jarak r₁ = 5 . 10 ^{– 3} mdari muatan sumber
q = - 2 . 10 ^{– 6} C. Pada muatan uji agar jarak akhirnya r2 = 10 . 10 – 3 m sama dengan perubahan energi potensialnya, Ep

3) Perhatikan gambar berikut ! E adalah kuat medan listrik pada suatu titik yang ditimbulkan oleh bola berongga yang bermuatan listrik + q.

Tentukan besar kuat medan listrik di titik P, Q dan R jika jari-jari bola adalah x dan titik R berada sejauh h dari permukaan bola!

Penyelesaian:

• Titik P di dalam bola sehingga E_P = 0
• Titik Q di permukaan bola sehingga E_Q = (kq)/x²
• Titik R di luar bola sehingga E_R = (kq)/(x + h)²

4) Sebuah partikel bermassa m dan bermuatan negatif diam melayang diantara dua keping sejajar yang berlawanan muatan.

Jika g adalah percepatan gravitasi bumi dan Q adalah muatan partikel tentukan nilai kuat medan listrik E antara kedua keping dan jenis muatan pada keping Q !

Penyelesaian:

Jika ditinjau gaya-gaya yang bekerja pada partikel maka ada gaya gravitasi/ gaya berat yang arahnya ke bawah. Karena partikel melayang yang berarti terjadi keseimbangan gaya-gaya, maka pastilah arah gaya listriknya ke atas untuk mengimbangi gaya berat. Muatan negatif berarti arah medan listrik E berlawanan dengan arah gaya listrik F sehingga arah E adalah ke bawah dan keping P adalah positif (E “keluar dari positif, masuk ke negatif”), keping Q negatif.

Untuk mencari besar E :

F _listrik = W

qE = mg

E = (mg)/q

5) Sebuah partikel yang bermuatan negatif sebesar 5 Coulomb diletakkan diantara dua buah keping yang memiliki muatan berlawanan.

Jika muatan tersebut mengalami gaya sebesar 0,4 N ke arah keping B, tentukan besar kuat medan listrik dan jenis muatan pada keping A !

Penyelesaian:

F = QE

E = F / Q = 0,4 / 5 = 0,08 N/CUntuk muatan negatif arah E berlawanan dengan F sehingga E berarah ke kiri dan dengan demikian keping B positif, keping A negative

E. Hukum Kekekalan Energi

Jika suatu partikel bermuatan, seperti proton atau elektron diletakkan pada suatu tempat yang dipengaruhi oleh medan listrik, maka berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Misalkan, dua posisi partikel bermuatan, yaitu posisi 1 dan posisi 2, maka dapat dinyatakan sebagai:

E_P1 + E_k1 = E_P2 + E_k2

Energi potensial listrik E_p = qV dan energi kinetik E_k = ½ mv², sehingga diperoleh:

qV₁ + ½ mv₁^{2 =} qV₂ + ½ mv₂² ......................................(4.1.15)

dengan q dan m adalah muatan massa partikel, V₁ dan V₂ adalah potensial listrik pada kedudukan 1 dan 2.

Contoh Soal :

1. Beda potensial di antara dua keping sejajar adalah 200 volt. Sebuah proton mula-mula terletak di keping B. Jika medium di antara dua keping vakum, hitung kecepatan proton sebelum menumbuk keing A.

Penyelesaian:

Dengan menggunakan hukum kekekalan energi mekanik:

Ep_B + Ek₁ = Ep_A + Ek_A

qV_B + ½ mv_B^{2 =} qV_A + ½ mv_A²

½ m(v_A² - v_B²) = q(V_B - V_A )

v_A² - v_B² = (V_B - V_A )

v_A² - 0 =

v_A² = 400×10⁸

v_A = 2,0×10⁵ m/s

Jadi, kecepatan proton sebelum menumbuk keping A adalah 2,0×10⁵ m/s.

2) Sebuah konduktor bola berongga dengan jari-jari 4 cm diberi muatan 0,2 mC. Titik A, B, dan C berturut-turut jaraknya 2 cm, 4 cm, dan 6 cm dari pusat bola (lihat Gambar). Tentukan potensial di A, B, dan C

Penyelesaian:

R= 4 cm = 4× 10^-2 m, q = 0,2 mC = 0,2×10^-6C

r_A = 2 cm = 2 × 10^-2 m, r_B = 4 cm = 4 × 10^-2 m,

r_C =6 cm = 6× 10^-2 m

V_A = V_B = = 4,5×10⁴ V = 35 000V

V_C == 3×10⁴ V = 30 000V

3)

4) Sebuah elektron (q=-1,6x10-19 C) bergerak dari suatu titik ke titik yang lain yang potensialnya 1 volt lebih tinggi. Energi kinoetik yang diperoleh elektron dalam perpindahan kedudukan itu dapat dinyatakan sebagai .........

Penyelesaian:

Pada perpindahan ini, energi potensial elektron diubah menjadi energi kinetik, Maka :

= 1,6x10-19 Coulomb Volt = 1,6x10-19 J

5) Sebuah elektron melaju dalam sebuah tabung pesawat TV yang bertegangan 500V. Besarnya momentum elektron tersebut saat terbentur kaca TV adalah ......

Penyelesaian:

Energi listrik dari beda potensial V=500V berubah menjadi energi kinetik elektron.

, sehingga :

F. Hukum Ohm

Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada suhu tetap sebanding dengan beda potensial antara kedua ujung-ujung konduktor.

I = V/R

Dimana :
P =daya, dalam satuan watt
V =tegangan, dalam satuan volt
I =arus, dalam satuan ampere

Contoh Soal :

1. akibat pengaruh arus bolak-balik pada rangkaian R-L seri, maka diperoleh data yang tertera pada gambar. Berdasarkan data tersebut maka nilai resistansi induktornya adalah…

A. 60 Ω

B. 80 Ω

C. 120 Ω

D. 140 Ω

E. 180 Ω

Penyelesaian:

Dik: R = 160 Ω

V_R = 80 volt

V_Z = 100 volt

Dit: X_L = …..

Jawab:

Jawaban: C

2. pada rangkaian istrik seperti gambar dibawah. Bila antara titik A dan B dihubungkan dengan potensial listrik 200 volt maka daya yang timbul pada hambatan 1 Ω adalah….

A. 50 Watt A

B. 100 Watt 2 Ω 1 Ω

C. 200 Watt 4 Ω 3 Ω

D. 250 Watt

E. 500 Watt B

6 Ω

Penyelesaian:

Dik: V_AB = 200 volt

Dit: P = ….(pada R = 1 Ω)

Jawab:

Catatan:

Pada rangkaian seri (perhatikan rangkaian diatas)

Pada rangkaian paralel (lihat rangkaian diatas)

Lihat rangkaian seri

Tinjau rangkaian paralel:

Jawaban : B

3. kapasitas kapasitor keeping sejajar yang diberi muatan dipengaruhi oleh:

(1) konstanta dielektrik

(2) tebal pelat

(3) luas pelat

(4) jarak kedua pelat

pernyataan yang benar adalah….

A. (2)

B. (1) dan (2)

C. (2) dan (4)

D. (3) dan (2)

E. (1), (3) dan (4)

Penyelesaian:

Kapasitas kapasitor keeping sejajar

Keterangan: k = konstanta dielektrik

A = luas pelat

d = jarak kedua pelat

= permitivitas relative bahan dielektrik

= permitifitas vakum (udara)

Jawaban : E

4. Sebuah sumber dengan ggl = E den hambatan dalam r dihubungkan ke sebuah potensiometer yang hambatannya R. Buktikan bahwa daya disipasi pada potensiometer mencapai maksimum jika R = r.

Penyelesaian:

Dari huum Ohm :

Daya disipasi pada R :

Agar P maks maka turunan pertama dari P harus nol: dP/dR = 0 (diferensial parsial)

Jadi e² (R+r)² - E² R.2(R+r) = 0
(R+r)4
e² (R+r)² = e² 2R (R+r) Þ R + r = 2R
R = r (terbukti)

5. Pada lampu A dan B masing-masing tertulis 100 watt, 100 volt. Mula-mula lampu A den B dihubungkan seri dan dipasang pada tegangan 100 volt, kemudian kedua lampu dihubungkan paralel dan dipasang pada tegangan 100 volt. Tentukan perbandingan daya yang dipakai pada hubungan paralel terhadap seri !

Penyelesaian:

Hambatan lampu dapat dihitung dari data yang tertulis dilampu :

Untuk lampu seri:

Untuk lampu parallel:

Karena tegangan yang terpasang pada masing-masing rangkaian sama maka gunakan rumus :
Jadi perbandingan daya paralel terhadap seri adalah :

G. Hukum Kirchoff dan Loop

Hukum Kirchoff adalah jumlah kuat arus yang menuju titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang meninggalkan titik.

Dalam rangkaian tertutup, jumlah aljbar gaya gerak listrik dan penurunan pada resistor adalah nol, dinyatakan sebagai . Dengan syarat tentukan arah arus terlebih dahulu kemudian :

1) Pilih loop untuk masing-masing lintasan tertutup dengan arah tertentu

2) Jika pada suatu cabang arah loop sama dengan arah arus, maka tegangan IR bertanda +, sebaliknya.

3) Jika saat mengikat arah loop, kutup sumber tegangan (ggl) lebih dahulu dijumpai kutub positif, maka ggl bertanda +. Sebaliknya.

Contoh Soal :

1) Pada titik P dari suatu rangkaian listrik (seperti gambar), ada empat cabang masing-masing dialiri arus I₁ = 4A, I₂ = 2A, I₃ = 1A. arah masing-masing arus seperti tergambar, maka besar I₄ adalah…..

I₁ I₃

P

I₂ I₄

Penyelesaian :

Dik : I₁ = 4A

I₂ = 2A

I₃ = 1A

Dit : I_4……..?

Jawab :

I₁ + I₂ = I₃

4A + 2A = 1A

6A = 1A + I₄

I₄ = 6A – 1A = 5 A menjauhi P

2) Arus 10 A bercabang tiga melalui tiga potong kawat parallel. Kuat arus dalam kawat pertama 3 A dan dalam kawat kedua 4 A. Berapakah kuat arus yang melalui kawat ketiga?

Penyelesaian :

I = I₁ + I₂ + I₃

10 A = 3 A + 4 A + I₃

I₃ = 3 A

3) Empat buah kawat berarus dihubungkan pada titik P dengan I₁ = 4 A dan I₂ = 6 A berarah menuju ke titik P dan I₃ = 7 A berarah menjauhi titik P. hitunglah besar I₄ dan tentukan arahnya!

Penyelesaian :

Menurut hukum kirchoff

I₁ + I₂ = I₃ + I₄

4 + 6 = 7 + I₄

I₄ = 3 A

Besarnya I₄ = 3 A, meninggalkan titik P

4) Empat buah kawat berarus dihubungkan pada titik P dengan I₁ = 3 A dan I₂ = 5 A berarah menuju ke titik P dan I₃ = 6 A berarah menjauhi titik P. hitunglah besar I₄ dan tentukan arahnya!

Penyelesaian :

Menurut hukum kirchoff

I₁ + I₂ = I₃ + I₄

3 + 5 = 6 + I₄

I₄ = 8 – 6 = 2 A

Besarnya I₄ = 2 A, meninggalkan titik P

5) Rangkaian seperti gambar di bawah ini :

E₂ = 4 V

4Ω r₁ = 0Ω

E₁ = 10 V

2Ω S

Bila skalar S ditutup maka daya pada R = 4Ω adalah ...........................

Penyelesaian :

Kuat arus I, dapat dihitung menggunakan hukum kirchoff sebagai berikut. Pemisahan arah arus dan arah loop dapat digambar di bawah ini

I₁ A I₂

I₃

E₂ = 4 V

loop2 4Ω loop1 r₁ = 0Ω

E₁ = 10 V

2Ω B S

Pada titik A berlaku hukum I kirchoff

I₁ + I₂ = I₃

Pada loop 1 dan 2 berlaku hukum II kirchoff

Loop 1 : -4 + I₂ . 0 + I₃ . 4 = 0

I₃ = 1 A

Loop 2 : -10 + I₁ . 2 + I₃ . 4 = 0

2I₁ + 4I₃ = 10

2I₁ + 4 = 6

I₁ = 1 A

Daya listrik pada hambatan 2Ω dapat ditentukan sebagai berikut:

P = I₁² . R

= (1)² (4) = 4 W

H. Arus Listrik Searah dan medan magnet

Terjadinya torsi pada rangkaian yang dialiri arus listrik searah dalam medan magnet diterapkan pada peranti-peranti listrik seperti meter listrik, dll.

Contoh Soal :

1) Arah arus listrik dalam suatu kawat penghantar sama dengan arah gerak elektron dalam penghantar itu.

SEBAB

Arus listrik dalam kawat penghantar adalah dari potensial yang lebih tinggi ke yang lebih rendah.

Penyelesaian :

Arah arus berlawanan arah dengan arah gerak elektrok (P = S), arus listrik mengalir karena adanya beda potensial ( P = B), jawaban D

2) Faktor-faktor yang menentukan besar hambatan jenis suatu kawat logam adalah .....

Penyelesaian :

Suhu kawat dan bahan kawat.

3) Berapa besarnya induksi magnetik di pusat kawat seperempat lingkaran dari gambar di bawah?

a = cm

I = 4 A P

Penyelesaian :

4. Kuat medan magnet di pusat kawat melingkar berjari-jari R meter dan berarus I ampere adalah….tesla

A. I/2r

B. I/(2r²)

C. I/2r

D. I/4r

E. I/4 r²

Penyelesaian :

a = r , maka

5. Sebuah kawat melingkar dengan jari-jari 3 cm dialiri arus listrik 10 A. tentukan besar induksi magnet pada sumbu kawat tersebut yang berjarak 5 cm dari tepi kawat!

Penyelesaian :

Dik : r = 3 cm = 3 x 10^-2 m •

I = 10 A

a = 5 cm = 5 x 10^-2 m r = 5 cm

Dit : B…..? I = 10 A

Jawab : • a=3cm