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.

Tentukan!

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

Tabel 1.1. Peralatan Elektornik Pak Joko dan Spesifikasinya

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

V_T = V₁ = V₂ = V₃ = …

I_T = I₁ + I₂ + I₃ + …

R_T = (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.

Susunan paralel alat elektronik rumah Pak Joko

-klik gambar untuk melihat lebih baik-

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.