Contoh Soal Pengukuran Tegangan Listrik - Pada topik sebelumnya kalian telah belajar tetang gaya gerak listrik dan sumber arus listrik. Kali ini, kalian akan diajak Kresna dan Arjuna untuk melakukan pengukuran tegangan listrik.

Dari percakapan di atas, Arjuna menyebutkan voltmeter. Kalian tentu sudah mengetahui fungsi dari voltmeter. Pada topik pengukuran arus dan tegangan, telah dijelaskan bahwa voltmeter berfungsi untuk mengukur tegangan listrik. Coba kalian ingat kembali topik tersebut, karena pada topik ini kalian akan belajar tentang pengukuran tegangan listrik secara lebih detail. Kalian juga telah mengetahui bahwa voltmeter disusun secara paralel terhadap benda yang akan diukur.
Bagaimana maksud peletakan secara paralel itu? Nah, pada rangkaian paralel, terminal positif voltmeter dihubungkan dengan kutub positif baterai. Sebaliknya, terminal negatif voltmeter dihubungkan dengan dengan kutub negatif baterai. Coba kalian ukur nilai tegangan pada baterai. Pada kenyataannya, beda potensial atau tegangan pada kedua kutub baterai memiliki nilai yang berbeda dengan gglnya. Jika dilakukan variasi hambatan (R), maka akan terjadi pengurangan nilai tegangan seolah-olah terdapat hambatan di dalam baterai. Nah, hambatan ini biasa disebut sebagai hambatan dalam (r).

Jika potensial pada titik a dihubungkan dengan potensial pada titik b sampai mengalirkan arus sebesar I, maka berlaku persamaan berikut.

$V_{a} - V_{b} = E - I r$

Tegangan pada baterai menurun saat dialiri arus. Hal tersebut diakibatkan oleh adanya hambatan dalam dan tegangan jatuh pada hambatan R sehingga diperoleh persamaan berikut.

$I R = V_{a} - V_{b} = E - I r$

$E = I R + I r$

$I = \frac{E}{R + r}$

Kualitas baterai dikatakan baik jika memiliki hambatan dalam yang kecil, sehingga besar tegangan pada kedua potensial hampir sama dengan ggl. Pengecualian saat dialiri arus yang begitu besar. Begitu pula sebaliknya, bila hambatan dalam bernilai tinggi---ditunjukkan oleh nilai tegangan yang jauh berbeda dengan ggl baterai---, maka baterai tersebut memiliki kualitas yang kurang baik. Hal itu juga terjadi saat kalian mengukur ggl dan tegangan jepit dalam suatu rangkaian listrik. Besarnya ggl dan tegangan jepit berbeda, sehingga menimbulkan kerugian tegangan akibat adanya hambatan dalam (r ). Persamaan hukum Ohm ditulis sebagai berikut.

$V = I R$

$E = I (R + r)$

$E_{t o t a l} = E_{1} + E_{2} + . . . + E_{n} = n E$

$r_{t o t a l} = r_{1} + r_{2} + . . . + r_{n} = n r$

$I = \frac{n E}{R + n r}$

Bila elemen dirangkai secara paralel, akan berlaku persamaan berikut.

$E_{t o t a l} = E_{1} = E_{2} = E_{n} = E$

$\frac{1}{r_{t o t a l}} = \frac{1}{r_{1}} + \frac{1}{r_{2}} + . . . + \frac{1}{r_{n}}$

$r_{t o t a l} = \frac{r}{n}$

$I = \frac{E}{R + \frac{r}{n}}$

Hambatan dalam pada baterai atau sumber arus listrik lain akan menyebabkan kerugian tegangan yang dilambangkan U. Secara matematis, besar ggl dirumuskan sebagai berikut.

$E = V + U$

Keterangan:
E = gaya gerak listrik (V);
V = tegangan jepit (V); dan
U = kerugian tegangan (V).

Contoh Soal

Re dengan hambatan 10 Ohm dirangkai dengan sebuah baterai yang memiliki ggl 12 V dan hambatan dalam 1 Ohm. Berapakah tegangan pada baterai tersebut?
Penyelesaian
Diketahui:
Re = 10 Ohm
E = 12 V
r = 1 Ohm
Ditanyakan: Va-Vb?
Jawab:

$I = \frac{E}{R_{e}}$

$I = \frac{12}{10}$

$I = 1, 2$ A

$V_{a} - V_{b} = E - I r$

$V_{a} - V_{b} = (12) - (1, 2) (1)$

$V_{a} - V_{b} = 10, 8$ V

Jadi, tegangan pada baterai sebesar 10,8 V.

Tiga buah hambatan disusun secara paralel dengan R1 = 2 Ohm, R2 = 4 Ohm, dan R3 = 6 Ohm. Rangkaian ini dihubungkan dengan baterai yang memiliki ggl 12 V dan hambatan dalam sebesar 0,5 Ohm. Arus yang mengalir pada baterai sebesar ....

Suatu rangkaian listrik dengan sumber ggl sebesar 15 V memiliki hambatan 2,5 Ohm. Jika sumber ggl tersebut memiliki hambatan dalam 0,5 V, muatan yang mengalir dalam 1 menit adalah ....

Perhatikan rangkaian berikut.

Hambatan 1 dan 2 memiliki nilai 5 Ohm dan 2,5 Ohm dengan ggl sumber arus listriknya 12 V. Jika hambatan dalam sumber arus listrik tersebut 0,5 Ohm dan dialiri arus listrik 1,5 A, maka tegangan jepitnya adalah ....

Perhatikan grafik berikut.

Tegangan jepit akan berkurang saat dialiri arus listrik karena ada hambatan dalam. Grafik yang tepat untuk menggambarkan kondisi ini adalah ....

Tiga buah baterai dipasang secara seri dengan besar ggl yang sama, yaitu 1,5 V dan hambatan dalam 0,2 Ohm. Sumber ggl ini dihubungkan dengan hambatan sebesar 12 Ohm. Kerugian tegangan pada rangkaian tersebut adalah ....

Suatu alat elektronik menggunakan baterai dengan ggl 15 V dan dialiri arus 25 A. Jika tegangan jepit baterai sebesar 14,5 V, maka hambatan dalam baterai adalah ....

Kualitas baterai dikatakan baik jika ....

Di dalam remote terdapat tiga buah elemen yang dirangkai seri dengan baterai yang memiliki ggl 1,5 V serta hambatan dalam 0,3 Ohm. Remote tersebut memerlukan arus 1 A. Hambatan remote tersebut adalah ....

Sebuah baterai memiliki ggl 9 V dan hambatan dalam 0,5 Ohm. Jika baterai tersebut dihubungkan dengan hambatan 4 Ohm, maka persentase tegangan yang hilang di dalamnya adalah ....

S10

Perhatikan gambar rangkaian berikut.

Dua buah sumber ggl identik masing-masing sebesar 15 V dipasang secara paralel seperti pada gambar di atas. Kemudian sumber ggl ini dirangkai secara paralel dengan hambatan luar masing-msing sebesar 3 Ohm dan 6 Ohm. Bila tegangan jepit pada rangkaian sebesar 12 V, maka hambatan dalam sumber ggl adalah ....

Contoh Soal Pengukuran Tegangan Listrik

$V_{a} - V_{b} = E - I r$

$I R = V_{a} - V_{b} = E - I r$

$E = I R + I r$

$I = \frac{E}{R + r}$

$V = I R$

$E = I (R + r)$

$E_{t o t a l} = E_{1} + E_{2} + . . . + E_{n} = n E$

$r_{t o t a l} = r_{1} + r_{2} + . . . + r_{n} = n r$

$I = \frac{n E}{R + n r}$

$E_{t o t a l} = E_{1} = E_{2} = E_{n} = E$

$\frac{1}{r_{t o t a l}} = \frac{1}{r_{1}} + \frac{1}{r_{2}} + . . . + \frac{1}{r_{n}}$

$r_{t o t a l} = \frac{r}{n}$

$I = \frac{E}{R + \frac{r}{n}}$

$E = V + U$

Contoh Soal

$I = \frac{E}{R_{e}}$

$I = \frac{12}{10}$

$I = 1, 2$ A

$V_{a} - V_{b} = E - I r$

$V_{a} - V_{b} = (12) - (1, 2) (1)$

$V_{a} - V_{b} = 10, 8$ V

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel

Contoh Soal Pengukuran Tegangan Listrik

Va−Vb=E−Ir

IR=Va−Vb=E−Ir

E=IR+Ir

I=ER+r

V=IR

E=I(R+r)

Etotal=E1+E2+...+En=nE

rtotal=r1+r2+...+rn=nr

I=nER+nr

Etotal=E1=E2=En=E

1rtotal=1r1+1r2+...+1rn

rtotal=rn

I=ER+rn

E=V+U

Contoh Soal

I=ERe

I=1210

I=1,2 A

Va−Vb=E−Ir

Va−Vb=(12)−(1,2)(1)

Va−Vb=10,8 V

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel

$V_{a} - V_{b} = E - I r$

$I R = V_{a} - V_{b} = E - I r$

$E = I R + I r$

$I = \frac{E}{R + r}$

$V = I R$

$E = I (R + r)$

$E_{t o t a l} = E_{1} + E_{2} + . . . + E_{n} = n E$

$r_{t o t a l} = r_{1} + r_{2} + . . . + r_{n} = n r$

$I = \frac{n E}{R + n r}$

$E_{t o t a l} = E_{1} = E_{2} = E_{n} = E$

$\frac{1}{r_{t o t a l}} = \frac{1}{r_{1}} + \frac{1}{r_{2}} + . . . + \frac{1}{r_{n}}$

$r_{t o t a l} = \frac{r}{n}$

$I = \frac{E}{R + \frac{r}{n}}$

$E = V + U$

$I = \frac{E}{R_{e}}$

$I = \frac{12}{10}$

$I = 1, 2$ A

$V_{a} - V_{b} = E - I r$

$V_{a} - V_{b} = (12) - (1, 2) (1)$

$V_{a} - V_{b} = 10, 8$ V