Soal Rangkaian Seri & Paralel Kelas 12 Semester 1 dan Jawabannya

tirto.id - Salah satu materi yang terdapat dalam mata pelajaran Fisika kelas 12 semester 1 adalah tentang kapasitor rangkaian seri dan paralel dalam.

Berdasarkan Modul Fisika Kelas 12 terbitan Kemdikbud, rangkaian hambatan listrik terdiri atas rangkaian hambatan seri dan paralel.

Rangkaian hambatan seri merupakan rangkaian listrik yang hambatannya disusun secara bersebelahan atau sejajar. Sementara itu, rangkaian paralel adalah rangkaian yang komponennya disusun secara bertingkat.

Rumus Rangkaian Seri

Dalam rangkaian seri, kuat arus (I) mengalir dari sumber energi (baterai) yang ada dari satu hambatan ke hambatan lain melalui satu kabel. Secara matematis, rumus rangkaian seri dapat ditulis menjadi:

Itotal = I2 = I2 = I...

Tegangan yang mengalir di hambatan benda 1 tidak sama dengan hambatan benda 2. Akan tetapi, jika seluruh tegangan yang ada pada rangkaian itu dijumlahkan, hasilnya akan sama dengan tegangan dari sumber energi. Dengan sistematika tersebut, rumusnya bisa ditulis secara matematis di bawah ini:

Vtotal = V1 + V2 + V...

Hambatan totalnya sama dengan jumlah dari seluruh hambatan yang ada di rangkaian itu. Penulisan matematis rumus Rtotal dalam rangkaian seri yakni:

Rtotal = R1 + R2 + R3 + R...

Rumus Rangkaian Paralel

Dalam rangkaian paralel, hambatannya disusun secara berdampingan atau berjajar. Jika hambatan yang dirangkai dihubungkan dengan satu sumber tegangan, besarnya tegangan pada ujung tiap hambatan sama besar.

Tidak seperti rangkaian seri, terdapat percabangan pada rangkaian paralel. Kuat arus listrik yang diterima oleh hambatan 1 dan hambatan 2 tidak akan sama sehingga kuat arus sumber energinya akan sama dengan jumlah seluruh kuat arus dari semua hambatan. Rumusnya adalah:

Itotal = I1 + I2 + I3 + I...

Tegangan yang ada pada hambatan 1 dan hambatan 2 akan bernilai sama besar. Rumusnya adalah:

Vtotal = V1 = V2 = V3 =V...

Oleh karena itu, cara menghitung hambatan listrik untuk rangkaian paralel adalah kebalikan dari rangkaian seri. Rumusnya adalah:

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R...

Contoh Soal Rangkaian Seri dan Paralel Kelas 12 Semester serta Jawaban

Berikut ini adalah contoh soal tentang rangkaian seri dan paralel kelas 12 serta jawabannya.

1. Diantara faktor – faktor berikut ini :

(1) Panjang penghantar

(2) Luas penampang penghantar

(3) Hambatan jenis

(4) Massa jenis

Yang mempengaruhi hambatan penghantar adalah…

A. (1), (2), dan (3)

B. (1), (2), (3), dan (4)

C. (1), dan (3)

D. (2) dan (4)

E. (4) saja

Jawaban: A

2. Tiga buah hambatan masing-masing sebesar 30 ohm, 40 ohm, dan 50 ohm dirangkai seri dengan sumber tegangan 60 volt. Berapa hambatan penggantinya?

Jawaban:

𝑅𝑠 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3

𝑅𝑠 = 30 𝑊 + 40 𝑊 + 50 𝑊

𝑅𝑠 = 120 𝑊

Jadi, besar hambatan penggantinya yaitu 120 W

3. Diketahui : 𝑅1 = 30 𝑜ℎ𝑚; 𝑅2 = 40 𝑜ℎ𝑚; 𝑅3 = 50 𝑜ℎ𝑚 dirangkai seri. V = 60 volt.Berapa kuat arus pada rangkaian tersebut?

Jawaban:

I = 𝑉/𝑅𝑆

I = 60 volt/125 Ω.

I = 0,5 A

Jadi, kuat arus pada rangkaian tersebut adalah 0,5 A

4. Diketahui sebuah rangkaian paralel sebagai berikut: V = 3 volt, (Paralel R1 = 4 ohm, R2 = 4 ohm), R3 = 3 ohm, dan R4 = 1 ohm. Berapa nilai kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut?

Jawaban:

Total hambatan listrik paralel:

I/Rp = 1/4 + 1/4I/Rp = 2/4

Rp = 4/2 = 2 ohm

Total hambatan listrik seri:

Rtotal = Rp + R3 + R4

Rtotal = 2 + 3 + 1

Rtotal = 6 ohm

Nilai kuat arus listriknya.

I=V/R = 3/6 = 1/2A

5. Empat buah resistor masing–masing R1 = 3 ohm, R2 = 6 ohm, R3 = R4 = 12 ohm dirangkai paralel. Besar hambatan penggantinya adalah…

Jawaban:

I/Rp = (4+2+1+1)/12 = 8/12 = 2/3Rp = 3/2 ohm

6. Jika suatu Hambatan X dihubungkan pada sebuah sumber tegangan sebesar 15 Volt, maka arus yang terbaca oleh amperameter adalah 5 A. Sedangkan, jika suatu Hambatan Y dihubungkan pada sumber tegangan sebesar 20 Volt, maka arus yang terbaca adalah 2 A. Besar perbandingan hambatan X dan Y adalah...

Jawaban:

Rx = Vx / Ix = 15/3 = 5 Ohm

Ry = Vy / Iy = 20/2 = 10 Ohm

Maka Besar Perbandingan Hambatan X : Y adalah

Rx : Ry = 5 : 10, atau Rx : Ry = 1 : 2

Jadi besar perbandingan Hambatan X:Y adalah 1:2