Soal dan Pembahasan Listrik Dinamis Fisika

Listrik merupakan suatu komponen penting yang dapat menunjang kehidupan kita. Tanpa listrik, kita akan sangat kesulitan dalam menjalani kehidupan sehari-hari. Oleh karena itu, penting bagi kita untuk setidaknya mengetahui bagaimana proses listrik itu bekerja.

Apakah yang dimaksud dengan listrik dinamis?
Listrik Dinamis adalah listrik yang dapat bergerak. Cara mengukur kuat arus pada listrik dinamis adalah muatan listrik dibagi waktu dengan satuan muatan listrik adalah Coulumb dan satuan waktu adalah detik atau second.

Beda Potensial Listrik
Beda Potensial listrik adalah banyaknya energi untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lain. Secara matematis dituliskan :

V = beda potensial (volt)
W = energi listrik (joule)
Q = muatan listrik (coulomb) 
 
Kuat Arus Listrik
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Secara matematis dituliskan :

keterangan :
I = Kuat arus listrik (ampere)
Q = muatan listrik (coulomb)
t = waktu (sekon) 

Arus listrik hanya mengalir pada rangkaian tertutup. Sehingga, ketika saklar dimatikan maka arus listrik akan terhenti.




Hukum Ohm
Hukum Ohm menyatakan bahwa kuat arus listrik yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda potensial pada ujung-ujung penghantar.

keterangan :
V = beda potensial (volt)
I = kuat arus listrik (ampere)
R = hambatan listrik (ohm)




Contoh Soal dan Jawaban Materi Listrik Dinamis Fisika SMP dan SMA
1. Sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari sebuah baterai 12 volt, dan tiga buah hambatan masing-masing:
R₁ = 40 Ω
R₂ = 60 Ω
R₃ = 6 Ω 

Tentukan:
a) hambatan total pada rangkaian
b) kuat arus rangkaian (I)
c) kuat arus pada hambatan R₁
d) kuat arus pada hambatan R₂
e) apakah I_total, I₁ dan I₂ memenuhi hukum kirchoff arus?

Pembahasan
a) seperti nomor 12, adik akan mendapatkan jawaban R_total= 30 Ω
b) Kuat arus rangkaian
I = 12 volt / 30 Ω
I = 0,4 A
c) kuat arus pada hambatan R₁
I₁ = I_total x (^R₂ / (R₁ + R₂)
I₁ = 0,4 x (⁶⁰ / (40 + 60)
I₁ = 0,4 x (⁶⁰ / (100) = 0,24 A
d) kuat arus pada hambatan R₂ I₂ = I_total x (^R₁ / (R₁ + R₂) I₂ = 0,4 x (⁴⁰ / (40 + 60)
I₂ = 0,4 x (⁴⁰ / (100) = 0,16 A
e) apakah I_total, I₁ dan I₂ memenuhi hukum kirchoff arus?
Menurut hukum kirchoff arus,
ΣI_masuk = ΣI_keluar
Jadi jumlah I₁ dan I₂ harus sama dengan I_total = 0,4 A
I_total = I₁ + I₂
I_total = 0,24 + 0,16 = 0,40 A, sesuai hasil perhitungan point b diatas.


2. Jokowi membeli lampu bertuliskan 220 volt, 100 watt, perkirakan hambatan yang dimiliki lampu tersebut!  Pembahasan 
Mencari hambatan dari daya lampu yang diketahui: 
P = V2/ R 
R = V2/ P 
R = 2202 / 100 R = 484 Ω

3. Pemanas air dengan spesifikasi 200 watt digunakan untuk memasak air bersuhu 30°C sebanyak 0,5 kg. Jika kalor jenis air adalah 4200 J/kg°C tentukan berapa lama waktu yang diperlukan hingga air mencapai suhu 100°C ! 
  
Pembahasan
Energi listrik diubah menjadi kalor untuk memanaskan air
Data soal:
P = 200 watt
Δ T = 100 − 30 = 70 °C
m = 0,5 kg
c = 4200 J/kg°C
t = ……….
P x t = m x c x ΔT
200 x t = 0,5 x 4200 x 70
t = 147000 / 200
t = 735 detik
t = 735 / 60 menit = 12,25 menit 

4. Sebuah lampu dipasang pada tegangan 220 volt dan menghasilkan kuat arus listrik sebesar 0,25 A. Tentukan :
a) daya lampu
b) energi yang digunakan lampu dalam 12 jam
Pembahasan
Rumus daya listrik:
P = V x I
a) daya lampu
P = V x I = 220 x 0,25 = 55 watt
b) energi dalam 12 jam = 12 x 60 x 60 detik = 43200 detik
W = P x t = 55 x 43200 = 2376000 Joule