Soal dan Penyelesaian Fisika SMA- Kali ini, Pak Dimpun akan menjawab DUA pertanyaan dari siswa Rumah Belajar O-Brain tentang materi Rangkaian Resistor dan Rangkaian Kapasitor. Pak Dimpun akan mencoba menyelesaikannya seringkas mungkin.
Ini pertanyaannya:
01. Perhatikan gambar;
bila saklar S ditutup selama 40 menit, hitung energi yang timbul pada R3!
Jawaban Fisika Pak Dimpun :
Lihat loop FEBEF;\[\\(r_1+R_1).i_1+(R_2+r_2)i_3-\varepsilon _2-\varepsilon _1=0 \\(1+5).i_1+(3+1)(i_1+i_2)-3-9=0\\6i_1+4(i_1+i_2)-12=0\\10.i_1+4i_2=12.....(1)\]Lihat loop CDEBC;\[\\(r_3+R_3).i_2-\varepsilon _3+(R_2+r_2)i_3-\varepsilon _2=0 \\(1+5).i_2-6+(3+1)(i_1+i_2)-3=0 \\6.i_2+4(i_1+i_2)=9\\4.i_1+10i_2=9.....(2)\]Persamaan (1) dikali 2 dan persamaan (2) dikali 5:\[\\20.i_1+8i_2=24....(1) \\20.i_1+50i_2=45...(2)-\\ ----------\\ 42i_2=21\\i_2=0,5A\]Arus yang mengalir pada R3 adalah $i_2 = 0,5A$ sehingga energi yang timbul pada R3!\[\\E=i^2Rt\\E=(0,5)^2(5)(40\times 60)\\E=15.000J=15kJ\]
02. Perhatikan gambar, hitunglah;
a. Kapasitor c2, c3, c4 diparalel: \[\\c_234=5\mu + 10\mu +15\mu \\c_234=30\mu F\]lalu seri dengan c1:\[\\\frac1c_1234=\frac130\mu + \frac15\mu\\\frac1c_1234=\frac730\mu\\c_1234=\frac307\mu F\]Kapasitor c5, c6 diparalel : \[\\c_56=4\mu + 4\mu \\c_56=8\mu F\]lalu seri dengan c7\[\\\frac1c_567=\frac18\mu + \frac18\mu\\\frac1c_1234=\frac28\mu\\c_567=\frac82\mu \\c_567=4\mu F\]Kapasitor c1234 paralel c567; \[\\c_xy=c_1234+c_567\\c_xy=\frac307+4\\c_xy=\frac307+\frac287\\c_xy=\frac587\mu F\]b. Muatan pada kapasitor 15uF adalah 300uC, berarti beda potensial pada c4 adalah: \[\\v=\fracQC=\frac300\mu 15\mu\\v=20V\] Muatan total c234:\[\\Q_234=Q_1=C_234\times V_234\\Q_1 =30\mu \times 20 \\Q_1=600\mu C\]Beda votensial xz:\[\\v_xz=\fracQ_1C_1\\v_xz=\frac600\mu 5\mu =120V\]
Ini pertanyaannya:
01. Perhatikan gambar;
bila saklar S ditutup selama 40 menit, hitung energi yang timbul pada R3!Jawaban Fisika Pak Dimpun :
Lihat loop FEBEF;\[\\(r_1+R_1).i_1+(R_2+r_2)i_3-\varepsilon _2-\varepsilon _1=0 \\(1+5).i_1+(3+1)(i_1+i_2)-3-9=0\\6i_1+4(i_1+i_2)-12=0\\10.i_1+4i_2=12.....(1)\]Lihat loop CDEBC;\[\\(r_3+R_3).i_2-\varepsilon _3+(R_2+r_2)i_3-\varepsilon _2=0 \\(1+5).i_2-6+(3+1)(i_1+i_2)-3=0 \\6.i_2+4(i_1+i_2)=9\\4.i_1+10i_2=9.....(2)\]Persamaan (1) dikali 2 dan persamaan (2) dikali 5:\[\\20.i_1+8i_2=24....(1) \\20.i_1+50i_2=45...(2)-\\ ----------\\ 42i_2=21\\i_2=0,5A\]Arus yang mengalir pada R3 adalah $i_2 = 0,5A$ sehingga energi yang timbul pada R3!\[\\E=i^2Rt\\E=(0,5)^2(5)(40\times 60)\\E=15.000J=15kJ\]02. Perhatikan gambar, hitunglah;
- kapasitas pengganti antara x dan y
- beda potensial antara titik x dan z apabila muatan pada kapasitor 15uF yakni 300uC
a. Kapasitor c2, c3, c4 diparalel: \[\\c_234=5\mu + 10\mu +15\mu \\c_234=30\mu F\]lalu seri dengan c1:\[\\\frac1c_1234=\frac130\mu + \frac15\mu\\\frac1c_1234=\frac730\mu\\c_1234=\frac307\mu F\]Kapasitor c5, c6 diparalel : \[\\c_56=4\mu + 4\mu \\c_56=8\mu F\]lalu seri dengan c7\[\\\frac1c_567=\frac18\mu + \frac18\mu\\\frac1c_1234=\frac28\mu\\c_567=\frac82\mu \\c_567=4\mu F\]Kapasitor c1234 paralel c567; \[\\c_xy=c_1234+c_567\\c_xy=\frac307+4\\c_xy=\frac307+\frac287\\c_xy=\frac587\mu F\]b. Muatan pada kapasitor 15uF adalah 300uC, berarti beda potensial pada c4 adalah: \[\\v=\fracQC=\frac300\mu 15\mu\\v=20V\] Muatan total c234:\[\\Q_234=Q_1=C_234\times V_234\\Q_1 =30\mu \times 20 \\Q_1=600\mu C\]Beda votensial xz:\[\\v_xz=\fracQ_1C_1\\v_xz=\frac600\mu 5\mu =120V\]
Post a Comment (0)