Soal & Pembahasan Listrik Arus Searah (DC) Penggunaan Sekering (Arus Maksimum) & Daya ǀ Esai
Kita telah membahas soal pilihan ganda arus searah (DC). Sekarang, kita akan berlatih soal esai arus searah dengan penerapan di kehidupan sehari-hari. Soal dan pembahasan akan melibatkan alat bernama “sekering” yang mengatur arus maksimum yang keluar ke perabotan elektronik rumah tangga. Berikut soal dan pembahasannya.
Kerjakanlah soal esai
berikut dengan tepat beserta analisis pembahasannya!
Keluarga Pak Joko memiliki sebuah rumah yang dilengkapi dengan tegangan listrik bertenaga surya sebesar 220 V. Di dalam rumahnya terdapat beberapa peralatan elektronik sebagaimana tabel 1.1.
Untuk keamanan sistem rangkaian listrik rumah agar tidak overloaded, Pak Joko menggunakan sekering dengan arus maksimum 5 A.
Seperti seharusnya, rangkaian listrik di rumah Pak Joko juga menggunakan rangkaian paralel untuk memberikan tegangan yang sama pada setiap peralatan elektronik.
Suatu malam di rumahnya, Pak Joko mengadakan acara silaturahmi keluarga pasca Idul fitri. Semua lampu di rumahnya, TV LCD, dan AC dinyalakan. Demikian juga, kulkas, dan pemanas air yang selalu stand by sepanjang waktu.
Ketika beberapa kerabat mulai hadir di rumah Pak Joko, istrinya mulai menghangatkan beberapa hidangan agar siap disantap saat seluruh kerabat sudah hadir.
Istrinya juga bermaksud
untuk menyiapkan beberapa gelas jus buah dengan menggunakan blender.
a. Daya (watt) yang
digunakan saat seluruh lampu, TV LCD, AC menyala, kulkas, dan pemanas air dalam
keadaan stand by
b. Berdasarkan permasalahan
di atas, kapan rangkaian listrik di rumah Pak Joko mengalami overloaded
dan aliran listriknya terputus? Jelaskan secara rinci dengan menggunakan konsep
arus listrik pada rangkaian paralel! Tuliskan beban arus listrik untuk
masing-masing alat listrik yang digunakan!
c. Yang harus dilakukan
istrik Pak Joko agar dapat menggunakan blender dan microwave dengan arus
listrik tidak terputus
d. Kesimpulan yang dapat
ditarik dari hasil analisis jawaban di atas
Peralatan elektronik |
Spesifikasi (Spek) |
Jumlah |
Lampu
Model A |
220
V; 10 watt |
3
buah |
Lampu
Model B |
220
V; 20 watt |
3
buah |
TV
LCD |
220
V; 110 watt |
1
buah |
AC |
220
V; 300 watt |
2
buah |
Kulkas |
220
V; 70 watt (stand by) |
1
buah |
Mesin
cuci |
220
V; 300 watt |
1
buah |
Setrika |
220
V; 350 watt |
1
buah |
Blender |
110
V; 120 watt |
1
buah |
Mixer |
220
V; 150 watt |
1
buah |
Microwave |
220
V; 800 watt |
1
buah |
Pemanas
Air |
220
V; 350 watt (warming) 220
V; 100 watt (stand by) |
1
buah |
Pembahasan :
1. DASAR TEORI
Konsep dasar rangkaian
paralel adalah
VT = V1
= V2 = V3 = …
IT = I1
+ I2 + I3 + …
RT = (1/R1)
+ (1/R2) + (1/R3) + …
Nah, arus pada rangkaian
paralel ibarat sungai induk yang bercang menjadi anak-anak sungai. Arusnya
terbagi ke masing-masing cabang. Walau sumber tegangannya sama, misal 220 V,
penambahan hambatan (R) akan merubah arus total pada rangkaian induknya.
Sekering digunakan untuk
membatasi arus total ini agar tidak melebihi arus total yang diinginkan, misal
maksimum 5 A. Kita harus menghitung arus pada masing-masing cabang I1, I2, I3, …
lalu menjumlahkannya, dimana nilainya tidak boleh lebih dari 5 A.
Pada tabel, kita juga
dapat melihat bahwa tegangannya sama semua yang artinya semua alat disusun
secara paralel, kecuali blender. Blender memiliki tegangan setengah dari
tegangan total sebagai kemungkinan ia diseri dengan sesuatu. Tetapi, kita tidak
perlu repot karena arus total seri IT = I1 = I2 = …
Nah, mudahkan! Tidak perlu
terintimidasi dengan panjang soal karena ini sebenarnya sederhana.
2. MEMFOKUSKAN PERMASALAHAN
Kita akan fokus pada persaman
arus listrik P = V.I, bukan P = V2/R. Kita tidak akan menghitung
hambatan untuk memfokuskan pusat perhatian kita karena kita melibatkan sekering
3. MENGGAMBARKAN KEADAAN FISIS
Pada hari acara
dilaksanakan, alat yang akan dinyalakan adalah sebagai berikut.
Peralatan elektronik |
Spesifikasi (Spek) |
Jumlah |
Lampu
Model A |
220
V; 10 watt |
3
buah |
Lampu
Model B |
220
V; 20 watt |
3
buah |
TV
LCD |
220
V; 110 watt |
1
buah |
AC |
220
V; 300 watt |
2
buah |
Kulkas |
220
V; 70 watt (stand by) |
1
buah |
Blender |
110
V; 120 watt |
1
buah |
Microwave |
220
V; 800 watt |
1
buah |
Pemanas
Air |
220
V; 350 watt (warming) 220
V; 100 watt (stand by) |
1
buah |
Kita belum tentu menyalakan
semua alat di atas karena kemungkinan overloaded. Namun, alat di ataslah yang
memungkinkan digunakan saat acara berlangsung.
4. MERENCANAKAN PENYELESAIAN
Pertama, kita mencari arus
masing-masing alat menggunakan persamaan P=V.I
Kedua, kita total seluruh
arus peralatan elektronik terkait dan yang dalam keadaan stand by saja
Ketiga, hitung daya total
dari arus total yang didapat dan tegangan total paralel
Keempat, jika arus total
lebih dari 5 A tandanya arus overloaded. Cari alasan yang memungkinkan hal ini
terjadi.
Kelima, jika ingin menyalakan
microwave dan blender secara bersamaan, maka beberapa alat harus dimatikan agar
tidak terputus sekerinya. Kita dapat mematikan beberapa alat.
5. PENYELESAIAN
*Kita akan mencari nilai
arus masing-masing alat, I = P/V
Peralatan elektronik |
P/V |
Arus (A) |
Lampu
A1 |
10/220 |
0,045 |
Lampu
A2 |
10/220 |
0,045 |
Lampu
A3 |
10/220 |
0,045 |
Lampu
B1 |
20/220 |
0,090 |
Lampu
B2 |
20/220 |
0,090 |
Lampu
B3 |
20/220 |
0,090 |
TV
LCD |
110/220 |
0,500 |
AC
1 |
300/220 |
1,364 |
AC
2 |
300/220 |
1,364 |
Kulkas |
70/220
(stand by) |
0,318 |
Blender |
120/110 |
1,091 |
Microwave |
800/220 |
3,636 |
Pemanas
Air |
100/220
(stand by) |
0,456 |
I total |
9,134
A |
*Daya total P = V.I
P = 220(9,134) = 2009,48
watt
Sedangkan, batas daya
maksimal adalah 220(5) = 1100 watt. Melebihi itu tidak boleh.
Keadaan di atas tidak
mungkin terjadi karena adanya sekering dengan arus maksimum 5 A. Overloaded
akan terjadi saat I total melebih 5A.
Jika Bu Joko ingin
menggunakan microwave dan blender, maka alat yang perlu dimatikan adalah
sebagai berikut.
Peralatan elektronik |
P/V |
Arus (A) |
Lampu
A1 |
10/220 |
0,045 |
Lampu
A2 |
10/220 |
0,045 |
Lampu
A3 |
0 |
0 |
Lampu
B1 |
0 |
0 |
Lampu
B2 |
20/220 |
0,090 |
Lampu
B3 |
20/220 |
0,090 |
TV
LCD |
0 |
0 |
AC
1 |
0 |
0 |
AC
2 |
0 |
0 |
Kulkas |
0 |
0 |
Blender |
120/110 |
1,091 |
Microwave |
800/220 |
3,636 |
Pemanas
Air |
0 |
0 |
I total |
4,997
ampere |
Pak Joko harus mematikan
beberapa peralatan saat hendak menghidupkan blender dan microwave, diantaranya
1 lampu A, 1 lampu B, TV LCD, 2 AC, Kulkas, dan Pemanas Air. I total tidak
lebih dari 5 ampere. Lampu tidak boleh dimatikan karena malam hari.
6. KESIMPULAN
Arus total dari rangkaian
paralel seluruh alat yang digunakantidak boleh melebihi arus maksimum yang diatur
oleh sekering, yaitu 5 A. Selain itu, peralatan elektronik yang memiliki daya
yang besar berpengaruh besar juga. Ia memakan banyak daya dan arus.
Itulah soal dan pembahasan
arus searah DC penggunaan sekering (arus maksimum) esai yang melibatkan sekering dan perhitungan daya total
peralatan elektronik.