diketahui rangkaian loop seperti gambar di bawah ini energi listrik antara A dan B dalam waktu 1 detik adalah........

Question

Jawaban yang benar adalah 8 joule.

Diketahui:

R1 = 2 Ω

R2 = 2 Ω

R3 = 4 Ω

E1 = 6 V (kiri)

E2 = 8 V (kanan)

Ditanya:

W AB dalam t = 1 detik = ...?

Jawab:

Konsep yang kita gunakan adalah hukum Kirchhoff pada rangkaian dua loop. Pada suatu rangkaian tertutup (loop), berlaku hukum II Kirchhoff yaitu:

Σε + Σ(I.R) = 0,

dengan:

Σε = resultan ggl (volt)

I = arus listrik (A)

R = hambatan listrik (Ω).

Untuk menyelesaikan persoalan tersebut, dapat mengikuti langkah-langkah sebagai berikut.

1. Tentukan arah loop dan arah arusnya.

(a). Pada loop sebelah kiri (loop 1) arahnya dari kutub positif E1 searah putaran jarum jam, sedangkan pada loop sebelah kanan (loop 2) arahnya dari kutub positif E2 berlawanan arah putaran jarum jam.

(b). Lalu, dimisalkan titik cabang A sebagai titik yang ditinjau. Arah arus listrik yaitu:

•) i1 keluar dari kutub positif E1 ke kanan menuju titik A.

•) i2 ke arah bawah menuju titik B.

•) i3 keluar dari kutub positif E2 ke kiri menuju titik A.

2. Tinjau hukum I Kirchoff pada titik cabang A.

ΣI masuk = ΣI keluar

i1 + i3 = i2 ....(1)

3. Tinjau hukum II Kirchoff pada tiap loop.

Σε + Σ(I.R) = 0

Loop kiri (loop 1):

(-E1) + i1xR1 + i2xR2 = 0

(-6) + 2×i1 + 2×i2 = 0

i1 + i2 = 3 ....(2)

Loop kanan (loop 2):

(-E2) + i2xR2 + i3xR3 = 0

(-8) + 2×i2 + 4×i3 = 0

i2 + 2xi3 = 4 ....(3)

4. Setelah diperoleh tiga persamaan di atas, selanjutnya diselesaikan dengan cara mensubstitusikan persamaan (1) ke persamaan (2) dan (3) sehingga diperoleh:

Persamaan (1) ke (2):

i1 + i2 = 3

i1 + (i1 + i3) = 3

2 i1 + i3 = 3 ....(4)

Persamaan (1) ke (3):

i2 + 2xi3 = 4

(i1 + i3) + 2xi3 = 4

i1 + 3 i3 = 4 ....(5)

Eliminasi i3 pada persamaan (4) dan (5).

2 i1 + i3 = 3 |x3| ----> 6 i1 + 3 i3 = 9

i1 + 3 i3 = 4 |x1| ----> i1 + 3 i3 = 4

Lalu diperoleh:

6 i1 + 3 i3 = 9

i1 + 3 i3 = 4

------------------ -

5 i1 = 5

i1 = 1 A.

Substitusi hasil i1 di atas ke persamaan (4):

2 i1 + i3 = 3

2 (1) + i3 = 3

i3 = 3 - 2

i3 = 1 A.

Dari persamaan (1) diperoleh:

i1 + i3 = i2

1 + 1 = i2

i2 = 2 A.

Maka, besar energi listrik pada cabang AB dimiliki oleh hambatan R2 = 2 Ω, besarnya adalah:

W AB = (i2)² x R2 x t

W AB = 2² x 2 x 1

W AB = 8 joule.

Jadi, energi listrik antara A dan B dalam waktu 1 detik adalah 8 joule.

diketahui rangkaian loop seperti gambar di bawah ini energi listrik antara A dan B dalam waktu 1 detik adalah........

Mau pemahaman lebih dalam untuk soal ini?

Pertanyaan serupa