Contoh soal dan pembahasan ulangan harian energi dan daya listrik, fisika SMA kelas X semester 2. Perhatikan dan pelajari contoh-contoh berikut!

Soal No.1Sebuah lampu memiliki spesifikasi 18 watt, 150 Volt. Lampu dipasang pada tegangan 150 volt. Tentukan:a) Energi yang digunakan lampu selama pemakaian 12 jamb) Hambatan lampuc) Kuat arus yang mengalir pada lampu

PembahasanData lampu:Daya P = 18 wattTegangan V = 150 volttWaktu t = 12 jam = 12 x 3600 sekon = 43200 s

a) Energi yang digunakan lampu selama pemakaian 12 jamDari rumus energi listrik jika telah diketahui dayanya (P) dan waktu (t)W = PtW = 18 watt x 432000 s = 777600 joule = 777,6 kilojoule

b) Hambatan lampuDari spesifikasi pada lampu dan rumus hambatan hubungannya dengan daya listrik:

Sehingga hambatan lampu adalah

c) Kuat arus yang mengalir pada lampu:I = V/RI = 150/1250I = 0,12 ampereSoal No. 2Sebuah lampu memiliki spesifikasi 100 watt, 220 Volt.

Tentukan daya lampu tersebut jika di pasang pada tegangan:a) 220 voltb) 110 volt

Pembahasana) Saat dipasang pada 220 volt.Lampu memperoleh tegangan sesuai specifikasinya, jadi dayanya 100 w.

b) Saat dipasang pada 110 volt.Daya lampu akan berubah, namun hambatan pada lampu tetap. Dari hubungan daya, tegangan dan hambatan lampu pada rumus nomor sebelumnya:

Hambatan saat di 220 v dan saat di 110 v sama:

diperoleh rumusnya

Masukkan datanya:P1 = 100 wV1 = 220 VV2 = 110 VP2 =......

Soal No.3Budi memiliki sebuah lampu dengan spesifikasi 27,5 watt, 110 volt. Ia ingin memasang lampu tersebut pada tegangan 210 volt. Agar lampu menyala normal sesuai spesifikasi yang tertera pada lampu, tentukan besar hambatan listrik yang harus ditambahkan pada rangkaian!

PembahasanLampu menyala normal artinya daya lampunya tetap 27,5 watt dan tegangan pada lampu juga tetap 110 volt. Rangkaian harus ditambah dengan sebuah hambatan untuk menyerap kelebihan tegangan yang disediakan.

Hitung dulu kuat arus yang mengalir pada lampu adalah:

Rangkaiannya kira-kira seperti ini

Tegangan yang tadinya 210 volt dari sumber listrik, dipakai oleh hambatan pada lampu yaitu RL sebesar 110 volt, sehingga sisanya adalah (210 110) = 100 volt, tegangan ini digunakan oleh hambatan yang ditambahkan yaitu Rs. Sehingga besarnya hambatan Rs adalah

Soal No. 4Dua buah lampu identik dengan ukuran 2 watt, 1,5 volt dirangkai dengan sebuah baterai 1,5 volt seperti gambar berikut!

a) Daya total kedua lampub) Energi yang diserap lampu dalam 1 menit!

PembahasanCara PertamaHambatan yang dimiliki masing-masing lampu adalah R = V2/P = 1,52 / 2 = 1,125 . Pada rangkaian di atas lampu dipasang secara paralel, berikut rangkaian ekivalennya

Hambatan total kedua lampu yang disusun paralel

Sehingga hambatan total berikut dayanya:

Energi untuk 1 menit (60 detik)W = Pt W = 4(60) = 240 joule

Cara KeduaDua daya total dua lampu identik pada tegangan yang sesuai:

Sehingga P = 2 W + 2 w = 4 WW = Pt = 4(60) = 240 joule

Rumus Daya total diatas dapatnya dari sini, hambatan masing-masing lampu R1 dan R2

Hasil paralelnya dan dayanya:

Soal No. 5Dua buah lampu dari 2 watt, 1,5 volt dirangkai dengan sebuah baterai 1,5 volt seperti gambar berikut.

Tentukan daya total dari kedua lampu tersebut!

PembahasanRangkaian ekivalennya seperti gambar berikut.

Daya total pada rangkaian

Dapat rumusnya dari sini

Soal No. 6Solder listrik digunakan pada tegangan 200 volt mengalirkan arus listrik sebesar 0,25 A. Tentukan energi yang digunakan solder listrik dalam 5 menit!

PembahasanW = VitW = 200 (0,25) (560) = 15 000 joule

Soal No.7Sebuah alat pemanas air dengan daya P dipasang pada tegangan V memerlukan waktu 10 menit untuk menaikkan suhu air dari 10 menjadi 50. Jika dua buah pemanas yang sama disusun seri, tentukan waktu yang diperlukan untuk menaikkan suhu air pada jumlah dan selisih suhu yang sama!

PembahasanSusunan Seri, daya total seperti contoh di atas akan menjadi 1/2 P, sehingga waktu yang diperlukan menjadi dua kali lebih lamat = t1 + t2t = 10 menit + 10 menit = 20 menit

Soal No. 8Sebuah alat pemanas air dengan daya P dipasang pada tegangan V memerlukan waktu 10 menit untuk menaikkan suhu air dari 10C menjadi 50C. Jika dua buah pemanas yang sama disusun paralel, tentukan waktu yang diperlukan untuk menaikkan suhu air pada jumlah dan selisih suhu yang sama!

PembahasanSusunan Paralel, daya total seperti contoh di atas menjadi dua kali semula atau 2P, sehingga waktu yang diperlukan menjadi setengahnya sajat = 5 menit

Soal No. 9Pemanas air dari 210 watt, digunakan untuk memanaskan 2 liter air. Jika massa jenis air 1000 kg/m3 dan kalor jenis air 4200 J/kgC, perkirakan lama waktu yang diperlukan untuk kenaikan suhu air sebesar 36C!

PembahasanMassa air yang dipanaskanm = Vm = 1000 kg/m3 x (2 x 103 m3 )= 2 kg

Waktu yang diperlukanPt = mcT(210)t = 2(4200)(36)t = 1440 sekon = 1440 / 60 = 24 menitSoal No.10Perhatikan rangkaian listrik berikut!

Besarnya daya disipasi pada hambatan 6 adalah....A. 2 wattB. 4 wattC. 6 wattD. 9 wattE. 12 watt

PembahasanMenentukan arus rangkaian dulu, diawali dari hambatan total: