TUGAS PET

Rizka Guswinita Pratiwi
5215127162
PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRONIKA-S1 NR
Tugas PET

Bab 1 Daya dan Enersi

1. Sebuah alat pemanas listrik bertegangan 220v dan padanya mengalir arus listrik 5A. Jika alat pemanas tersebut dipakai selama 3 jam, berapa energi yang ditimbulkan oleh alat tersebut?
Penyelesaian :
Di ketahui : V = 220v
                   I = 5A
                   t = 3 x 3600 = 10800s
Di tanya   : W = ....?
Jawab      : W = V x I x t = 220 x 5 x 10800 = 11880000J

2. Pada sebuah penghantar 25 ohm, mengalir arus 2A. Bila aliran arus listrik ini berjalan selama 60 menit. Berapa energi yang ditimbulkan?

Penyelesaian :
Di ketahui : R = 25 ohm
                   I = 2A
                   t = 60 x 60 = 3600s
Di tanya   : W = ....?

Jawab      : W = I x I x R x t = 2 x 2 x 25 x 3600 = 360000J

3. Pada sebuah lampu pijar bertuliskan 220v/100W. Jika lampu dipasang pada beda tegangan 220v selama 2 jam. Tentukan energi listrik yang digunakan oleh lampu?

Penyelesaian :
Di ketahui : V = 220v sesuai dengan yang tertulis pada lampu
                   P = 100W
                   t = 2 x 3600 = 7200s
Di tanya   : W = ....?
Jawab      : W = P x t = 100 x 7200 = 720000J

4. Pada lampu pijar tertulis label 220v/100W. Seandainya lampu dihubungkan dengan beda potensial 110v. Hitunglah daya lampu?

Penyelesaian :
Di ketahui : V = 220v
                  V' = 110v
                   P = 100W
Di tanya   :  P' = ....?
Jawab      :  P' = (V'/V)(V'/V) x P = (110/220)(110/220) x 100 = 25 ohm

5. Sebuah alat pemanas berhambatan 30 ohm dan padanya mengalir arus listrik 2A. Jika alat digunakan selama 20 menit. Hitunglah kalor yang dihsailkan plat pemanas tersebut?

Penyelesaian :
Di ketahui : R = 30 ohm
                   I = 2A
                   t = 20 x 60 = 1200s
Di tanya   : Q = ....?
Jawab      : Q = W = 0,24 (I)(I) x R x t = 0,24 x (2)(2) x 30 x 1200 = 34560 kalori

Bab 2 Dasar Listrik

1. Suatu beban yang mempunyai tahanan R =  110 W, dihubungkan kesumber tegangan ( V ) yang besarnya 220 Volt. Berapa besar arus ( I ) dan daya (P) yang mengalir pada rangkaian tersebut?

Penyelesaian :
Di ketahui : R = 110 W
                  V = 220v
Di tanya   : I = ....?  dan  P = .....?
Jawab      : I = V/R = 220/110 = 2A
                 P = I x V = 2 x 220 = 440 watt

2. Jika kuat arus dalam sepotong kawat penghantar = 10 ampere, berapakah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui penampang kawat penghantar tersebut selama 5 menit ?

Penyelesaian :
Di ketahui : I = 10 ampere
                  t = 5 x 60 = 300s
Di tanya   : q= ....?
Jawab      : q = I x t = 10 x 300 = 3000 coulomb


3. Jika sebuah kawat penghantar listrik dialiri muatan listrik sebesar 240 coulomb dalam waktu 2 menit, tentukan kuat arus listrik yang melintasi kawat penghantar tersebut !

Penyelesaian :
Di ketahui : q = 240 coulomb
                   t = 2 x 60 = 120s
Di tanya   :   I = .....?
Jawab      :   I = q/t = 240/120 = 2A

4. Suatu  amperemeter mempunyai hambatan dalam 20 ohm, hanya mampu mengukur sampai 2A. Amperemeter tersebut akan digunakan untuk mengukur arus listrik yang besarnya mencapai 10A. Tentukan besar hambatan shunt yang harus dipasang secara paralel pada amperemeter.

Penyelesaian :
Di ketahui : IA= 2A
                  I  = 10A
                 RA = 20 ohm
Di tanya   : Rsh = …?
Jawab      : I = n x IA
                10 = n x 2
                  n = 5

               Rsh = 1/(n-1)RA = 1/(5-1)20 = 5 ohm 

5. Sebuah  voltmeter mempunyai hambatan dalam 3 ohm , dapat mengukur tegangan 

maksimal 10  volt. Jika ingin memperbesar batas ukur  voltmeter menjadi 100  volt, 
tentukan hambatan muka yang harus dipasang secara seri pada voltmeter.

Penyelesaian :

Di ketahui : RV = 3 ohm
                 VV  = 10 V
                    V = 100 V
Di tanya   :  Rm = …?
Jawab      : V = n x VV
               100 = n x 10
                   n =  10
                Rm = (n -1) Rv = (10-1). 3  =  27 ohm

                                                   BAB 3 ELEMEN RANGKAIAN

1. 8 buah hambatan indentik masing-masing senilai 10 Ω disusun seperti gambar berikut! 

Tentukan hambatan pengganti (hambatan total) antara titik P dan R !

Di ketahui : R1 = 10 ohm

                  R2 = 10 ohm

                  R3 = 10 ohm

                  R4 = 10 ohm

                  R5 = 10 ohm

                  R6 = 10 ohm

                  R7 = 10 ohm

                  R8 = 10 ohm

Di tanya   :  RPR = …?

Jawab      : 

Karena R₂ dan R₄ tidak akan di aliri arus listrik / rangkaian terbuka, maka anggap tidak ada.
→ Seri R₅ dan R₆ :
R₅₆ = 20 Ω
→ Seri R₇ dan R₈ :
R₇₈ = 20 Ω
→ Paralel R₅₆ dan R₇₈ :
R₅₈ = 10 Ω
→ Seri R₁ , R₅₈ dan R₃ menghasilkan R_PQ :
R_PQ = 10 + 10 + 10 = 30 Ω

2. Perhatikan gambar susunan beberapa hambatan listrik berikut ini!

Tentukan hambatan pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari gambar rangkaian di atas! 

Penyelesaian :

Di ketahui : R1 = 2 ohm

                  R2 = 3 ohm

                  R3 = 6 ohm

Di tanya   :  Rp = …?

Jawab      : 

Rangkaian di atas adalah rangkaian seri murni, sehingga tinggal dijumlahkan saja.
Rp = 2 + 3 + 6 = 11 Ohm

3.  10 buah hambatan listrik disusun seperti gambar berikut! Masing-masing hambatan adalah identik dan  besarnya 120 Ω .

  Tentukan hambatan pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari gambar rangkaiandi atas!
   Penyelesaian :

Di ketahui : R1 = 120 ohm

                  R2 = 120 ohm

                  R3 = 120 ohm

                  R4 = 120 ohm

                  R5 = 120 ohm

                  R6 = 120 ohm

                  R7 = 120 ohm

                  R8 = 120 ohm

                  R9 = 120 ohm

                  R10 = 120 ohm

Di tanya   :  RAB = …?

Jawab      : 

  Paralel antara R2 dan R3 namakan R23 sebesar 60 Ω
  Paralel antara R4 , R5 dan R6 namakan R46 sebesar 40 Ω
  Paralel antara R7 , R8 , R9 dan R10 namakan R710 sebesar 30 Ω
  Seri antara R1 , R23 , R46 dan R710 menghasilkan RAB
  RAB = 120 + 60 + 40 + 30 = 250 Ω

4. 8 buah hambatan dengan nilai masing masing :

      R1 = 10 Ω 
      R2 = 2 Ω 
      R3 = 3 Ω

      R4 = 17 Ω 
      R5 = 20 Ω 
      R6 = 20 Ω 
      R7 = 8 Ω 
      R8 = 10 Ω 

 Tentukan hambatan pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari gambar rangkaian di atas!

Penyelesaian :

Di ketahui : R1 = 10 ohm

                  R2 = 2 ohm

                  R3 = 3 ohm

                  R4 = 17 ohm

                  R5 = 20 ohm

                  R6 = 20 ohm

                  R7 = 8 ohm

                  R8 = 10 ohm

Di tanya   :  RAB = …?

Jawab      : 

 → Seri R3 dan R4 namakan R34

 R34 = R3 + R4 = 3 + 17 = 20 Ω

 → Paralel antara R5 dan R34 namakan R35

 R35 = 10 Ω

 → Seri antara R2, R35 dan R7 namakan R27

 R27 = 2 + 10 + 8 = 20 Ω

 → Paralel antara R27 dan R6 namakan R276

 R276 = 10 Ω

 → Seri antara R1 , R276 dan R8 menghasilkan RAB

 RAB = 10 + 10 + 10 = 30 Ω

5. 10 buah hambatan identik masing-masing sebesar 5Ω disusun seperti gambar berikut! 

 Tentukan hambatan pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari gambar rangkaian di atas!

Penyelesaian :

Di ketahui : R1 = 5 ohm

                  R2 = 5 ohm

                  R3 = 5 ohm

                  R4 = 5 ohm

                  R5 = 5 ohm

                  R6 = 5 ohm

                  R7 = 5 ohm

                  R8 = 5 ohm

                  R9 = 5 ohm

                  R10 = 5 ohm

Di tanya   :  RAB = …?

Jawab      : 

Seri antara R2 dan R3 , namakan R23 :

      R46 = R4 + R5 + R6 = 5 + 5 + 5 = 15 ohm

 Seri antara R4, R5 dan R6 namakan R46 : 

      R23 = R2 + R3 = 5 + 5 = 10 ohm

Seri antara R7 , R8 , R9 dan R10 namakan R710

      R710 = R7 + R8 + R9 + R10 = 5 + 5 + 5 + 5 = 20 ohm

Paralel antara R1, R23, R46 dan R710 menghasilkan RAB :
1/RAB = 1/5 + 1/10 + 1/15+ 1/20
1/RAB = 12/60 + 6/60+ 4/60 + 3/60
RAB =  60/ 25 = 2,4 Ohm

BAB 4 RANGKAIAN BEBAN RESESIF

1. Hitung resistansi ekivalen dari rangkaian

30 Ω seri dengan 50 Ω menghasilkan R_a

R_a = 30 Ω + 50 Ω = 80 Ω

R_a paralel dengan 25 Ω menghasilkan R_b

R_b = (80) (25) / (80 + 25) = 19.05 Ω

R_b seri dengan 20 Ω menghasilkan _Rc

R_c = 19.05 + 20 = 39.05 Ω

R_c paralel dengan 40 Ω menghasilkan R_d

R_d = (40) (39.05) / (39.05 + 40) = 19.76 Ω

R_ekivalen dari rangkaian di atas adalah 10 Ω seri dengan R_d seri dengan 15 Ω

R_ekivalen = 10 + 19.76 + 15 = 44.76 Ω

2. Apabila suatu rangkaian diketahui nilai-nilainya, hitunglah R dan v.

R₄ dan R₃ tersusun paralel, digantikan oleh R_a

R_a = R₄ || R₃ = (200) (300) / (200+300)= 120

Aturan pembagian arus

i_R = (6) × (R₁)/(R₁+R+R_a) = (6) (50) / (50 + R + 120) = 300/(170+R)

Diketahui pada gambar v_R = 20 V

v_R = (i_R) (R)

20 = (300R)/(170+R)

3400 + 20R = 300R

280R = 3400

R = 3400/280 = 12.14

V = v_Ra (paralel)

V = (i_R) (R_a) = (300) (120) / (170 + 12.14) = 197.65 V

3. Hitunglah semua nilai arus dan tegangan pada resistor, nilai i dan v.

Bila anda jeli, anda akan menemukan bahwa R₂ dan R₃ adalah paralel, menghasilkan R_a

R_a = R₂ || R₃ = (8) (10) / (8+10) = 4.44

R_a seri dengan R₁ menghasilkan R_b

R_b = R_a + R₁ = 4.44 + 5 = 9.44

Dengan menggunakan aturan pembagi arus

i_Rb = 5 × (R₄) / (R₄+R_b) = (5) (4) / (4+9.44) = 1.49 A

i_R4 = 5 × (R_b) / (R₄+R_b) = (5) (9.44) / (4+9.44) = 3.51 A

v_R4 = (i_R4) (R₄) = (3.51) (4) = 14.04 V

Karena R_b merupakan susunan seri dari R_a dan R₁, maka

i_Rb = i_Ra = i_R1 = 1.49 A

v_R1 = (i_R1) (R₁) = (1.49) (5) = 7.45 V

R_a adalah susunan paralel antara R₂ dan R₃, maka dengan aturan pembagi arus

i_R2 = i_Ra × (R₃) / (R₂+ R₃) = (1.49) (8) / (8+10) = 0.66 A

i_R3 = i_Ra × (R₂) / (R₂+ R₃) = (1.49) (10) / (8+10) = 0.83 A

v_R2 = (i_R2) (R₂) = (0.66) (10) = 6.6 V

v_R3 = (i_R3) (R₃) = (0.83) (8) = 6.64 V

v = -v_R1 = -7.45 V

i = -i_R2 = -0.66 A

4.Hitung semua arus dan tegangan pada semua resistor pada rangkaian ini

Pertama-tama, R₂ seri dengan R₃ menghasilkan R_s1

R_s1 = R₂ + R₃ = 20 + 30 = 50

R₆ seri dengan R₇ menghasilkan R_s2

R_s2 = R₆+R₇ = 20 + 40 = 60

R_s1 paralel dengan R₄ menghasilkan R_p1

R_p1 = R₄ || R_s1 = (30) (50) /(30+50) = 18.75

R_s2 paralel dengan R₅ menghasilkan R_p2

R_p2 = R_s2 || R₅ = (60) (60) / (60+60) = 30

R_p1 seri dengan R_p2 menghasilkan R_s3

R_s3 = R_p1 + R_p2 = 18.75 + 30 = 48.75

R_s3 paralel dengan R₈ menghasilkan R_p3

R_p3 = (50) (48.75) / (50 + 48.75) = 24.68

R_total adalah R_p3 seri dengan R₁

R_total = R_p3 + R₁ = 24.68 + 10 = 34.68

i_R1 = E/R_total = 50/34.68 = 1.44 A

Karena R₁ seri dengan R_p3, maka

i_Rp3 = i_R1 = 1.44 A

karena R_p3 adalah R₈ paralel dengan R_s3,

menggunakan cara pembagian arus

i_R8 = i_Rp3 × (R_s3)/(R_s3+R8) = (1.44) (48.75) / (48.75+50) = 0.71 A

v_R8 = (i_R8) (R₈) = (0.71) (50) = 35.5 V

atau, nilai v_R8 dapat dihitung dengan cara: R₈ adalah paralel dengan R_p3, sehingga nilai tegangnnya haruslah sama

v_R8 = v_Rp3 = (R_p3) (i_Rp3) = (1.44) (24.68) = 35.5 V

kedua cara ini memberikan hasil yang sama.

i_Rs3 = i_Rp3 × (R₈)/(R_s3+R₈) = (1.44) (50) / (48.75+50) = 0.73 A

karena R_s3 adalah R_p1 seri R_p2

i_Rp1 = i_Rp2 = i_Rs3 = 0.73 A

dengan aturan pembagi arus

i_Rs1= i_Rp1 × (R₄) / (R₄ +R_s1) = (0.73) (30) / (30+50) = 0.27 A

Karena R₃ dan R₂ adalah seri, maka

i_R2 = i_R3 = i_Rs1 = 0.27 A

i_R4= i_Rp1 × (R_s1) / (R₄ +R_s1) = (0.73) (50) / (30+50) = 0.46 A

dari nilai i_Rp2 = 0.73 A, kita gunakan pembagi arus untuk mendapatkan i_Rs2 dan R₅

i_Rs2 = i_Rp2 × (R₅) / (R₅ + R_s2) = (0.73) (60) / (60+60) = 0.365 A

karena R_s2 adalah rangkaian pengganti seri dari R₆ dan R₇, maka

i_R6 = i_R7 = i_Rs2 = 0.365 A

i_R5 = i_Rp2 × (R_s2) / (R₅ + R_s2) = (0.73) (60) / (60+60) = 0.365 A

Kita telah mendapatkan semua nilai arus i_R1 hingga i_R8, untuk menghitung drop tegangan pada masing-masing resistor, kita gunakan hukum Ohm : v = iR

Bab 5 Kapasitor

Perhatikan gambar berikut, 3 buah kapasitor X, Y dan Z disusun seperti gambar. Jika saklar S ditutup tentukan :
1) Nilai kapasitas kapasitor pengganti rangkaian
2) Muatan yang tersimpan dalam rangkaian
3) Muatan yang tersimpan dalam kapasitor Z menurut prinsip rangkaian seri
4) Beda potensial ujung-ujung kapasitor Z
5) Beda potensial ujung- ujung kapasitor X

(Sumber gambar dan angka : Soal Ujian Nasional Fisika SMA 2007/2008)

Pembahasan
1) Paralel antara kapasitor X dan Y didapatkan kapasitor ekivalennya namakan C_xy :

Sekarang rangkaian menjadi lebih sederhana yaitu terdiri dari C_xy yang diseri dengan C_z yang menghasilkan kapasitas pengganti namakan C_tot :

2) Muatan yang tersimpan dalam rangkaian namakan Q_tot

3) Muatan yang tersimpan dalam kapasitor Z namakan Q_z

Untuk rangkaian kapasitor seri berlaku :

4) Beda potensial ujung-ujung kapasitor Z namakan V_z

5) Beda potensial ujung-ujung kapasitor X dan kapasitor Y adalah sama karena dirangkai paralel

Bab 6 Rangkaian DC

Soal No. 1
Diketahui kuat arus yang melalui R₄ adalah 7,2 Ampere.

Tentukan nilai tegangan sumber V

Pembahasan
Mencari kuat arus yang melalui hambatan R₁ dengan prinsip pembagian arus rangkaian paralel :

Soal 2-5
Diberikan sebuah rangkaian yang terdiri dari dua buah loop dengan data sebagai berikut :
E₁ = 6 volt
E₂ = 9 volt
E₃ = 12 volt

Tentukan :
2) Kuat arus yang melalui R₁ , R₂ dan R₃
3) Beda potensial antara titik B dan C
4) Beda potensial antara titik B dan D
5) Daya pada hambatan R₁

Pembahasan
a) Kuat arus yang melalui R₁ , R₂ dan R₃

Langkah-langkah standar :
- menentukan arah arus
- menentukan arah loop
- masukkan hukum kirchoff arus
- masukkan hukum kirchoff tegangan
- menyelesaikan persamaan yang ada

Misalkan arah arus dan arah loop seperti gambar berikut :

Hukum Kirchoff Arus dan Tegangan :

Loop 1

(Persamaan I)

Loop II

(Persamaan II)

Gabungan persamaan I dan II :

b) Beda potensial antara titik B dan C

c) Beda potensial antara titik B dan D

d) Daya pada hambatan R₁

Bab 7 Rangkaian AC

1. Enam buah lampu masing- masing 60 watt menyala selama 2 jam. Berapa kWh-kah energi listrik yang diperlukan?

Penyelesaian:

Diketahui: P = 6 × 60 watt = 360 W
t = 2 jam
Ditanyakan: W = … ?
Jawab: W = P × t
= 360 × 2
= 720 Wh
= 0,72 kWh

2. Alat listrik bertuliskan 250 W/220 V menyala selama 10 jam. Berapa kWh energi listrik yang diperlukan?

Penyelesaian:

Diketahui: P = 250 W
V = 220 V
t = 10 jam
Ditanyakan: W = ?
Jawab: W = P × t
= 250 × 10
= 2.500 Wh = 2,5 kWh

3. Sebuah lampu pijar bertuliskan 220 V/100 W. Tentukan daya lampu jika dipasang pada sumber tegangan 220 V dan 110 V.

Penyelesaian:

Diketahui: V = 220 volt
P = 200 W
Ditanyakan: P220 dan P110 = … ?
Jawab:
Sesuai spesifikasi lampu, jika dipasang pada tegangan 220 V daya lampu sebesar 100 W. Adapun hambatan lampu sebesar
R = V^2/P
= ( 220 V)^2/100 Watt
= 484 O

Pada saat kelas VIII, kita sudah belajar mengenai daya. Daya dapat didefinisikan sebagai kecepatan melakukan usaha atau usaha per satuan waktu.

P = daya (watt)
W = energi (joule)
t = waktu (s)

Dari persamaan di atas, didapatkan hubungan :
1 watt = 1 joule/sekon
Sehingga dapat didefinisikan :
1 watt (1 W) adalah besarnya daya ketika energi sebesar 1 joule dibebaskan dalam waktu 1 sekon.
Satuan yang lain :
1 kW = 1000 W

Dengan mengingat kembali rumus energi diperoleh :

W = energi listrik (J)­
V = tegangan (V)
I = kuat arus listrik (A)
t = waktu (s)
R = hambatan (ohm atau W)

4. Sebuah lampu dipasang pada tegangan 220 V menyebabkan arus mengalir sebanyak 2 A. berapa daya lampu tersebut?

Penyelesaian
Diketahui :
V = 220 V
I = 2 A
Ditanya : P ?
Jawab
P = V I = 220 . 2 = 440 W

5. Sebuah seterika listrik tertulis 350 W, 220 V dipasang pada tegangan yang sesuai selama 10 menit. Berapa energi yang dihasilkan?

Penyelesaian
Pada soal seperti ini menggunakan rumus hubungan antara energi dengan daya.
Diketahui :
P = 350 W
V = 220 V
t = 10 menit = 600 s
Ditanya : W ?
Jawab
W = P t = 350 . 600 = 210.000 J = 210