Cara Menentukan Lampu yang Menyala Paling Terang pada Rangkaian Listrik

HermanAnis.com – Teman-teman semua, pada kesempatan kali ini kita akan membahas tentang salah satu topik Seri Fisika Dasar yakni tentang Daya listrik, dimana kita akan membahas tentang Cara Menentukan Lampu yang Menyala Paling Terang pada Rangkaian Listrik.

Besaran fisis yang menjadi indikator dari nyala lampu adalah Daya Efektif. Energi listrik yang di terima oleh lampu akan di ubah menjadi energi cahaya namun perlu di catat bahwa tidak semua energi listrik di ubah menjadi energi cahaya.

Besarnya energi listrik yang diubah menjadi cahaya persatuan waktu ini kemudian disebut sebagai daya listrik efektif yang di simbol dengan P. Semakin besar daya efektif sebuah bohlam, maka semakin terang nyala bohlam tersebut, begitu juga sebaliknya.

Baca Juga: Basic Meter : Alat Ukur Kuat Arus dan Tegangan Listrik DC

Daya listrik (P) di rumuskan:

P = VI

Selain itu, rumus daya listrik dapat pula dituliskan dalam bentuk lain yaitu:

P = I² R atau P= V²/R

Di mana:

P = daya listrik (Watt)
V = Tegangan Listrik (Volt)
I = Kuat arus listrik (Ampere)
R = Resistansi listrik (Ohm)
t = waktu (detik)

Baca Juga: Prinsip Kerja Elektroskop

Untuk memahami penerapan konsep tersebut, mari kita bahas beberapa contoh!

Contoh 1. Cara Menentukan Lampu yang Menyala Paling Terang pada Rangkaian Listrik

Misalkan kita memiliki tiga rangkain listrik arus searah seperti pada gambar di bawah ini. Anggap jenis bohlam (hambatan dalam R) dan tegangan listrik yang di gunakan sama sebesar V.

Berdasarkan 3 gambar rangkaian listrik di atas, kira-kira manakah yang akan menyala lebih terang?

Penyelesaian:

Untuk menjawab pertanyaan ini, kita perlu mencari daya listrik pada setiap lampu untuk setiap gambar. Mari kita mulai!

1. Analisis daya listrik Gambar 3

Perhatikan gambar 3.

Daya listrik pada bohlam L adalah,

Tegangan pada bohlam L sama dengan tegangan sumber.

Hmm, kalo mau lebih mudah paham kita misalkan tegangan sumbernya 12 Volt dan hambatan dalam bohlam adalah 2 Ohm.

Melihat gambar 3 di atas, kita pastikan tegangan pada bohlam adalah 12 V. Kenapa? yah karena bohlamnya hanya satu, jadi tegangan listrik sumber tegangan semuanya diambil oleh bohlam.

Dengan analisis berdasarkan persamaan P = V²/R di peroleh daya efektif lampu adalah 72 Watt. (72 Watt dari 144/2, mudah2an bisa di pahami). Kita lanjut ke gambar 2.

Baca Juga: Contoh Soal Medan Listrik

2. Analisis daya listrik Gambar 2

Perhatikan gambar 2!

Karena rangkaiannya seri dan kedua bohlam jenisnya sama (hambatan dalamnya sama) maka tegangan pada setiap bohlam adalah V/2. Ingat rangkaian pembagi tegangan!

Olehnya itu, besar daya listrik pada setiap bohlam adalah;

Karena daya listrik pada bohlam L₁ dan L₂ besarnya sama, maka dapat di simpulkan bahwa nyala lampu L₁ dan L₂ sama terangnya. Besarnya daya pada L₁ atau L₂ adalah V²/4R.

Sama dengan analisis pada gambar 3 sebelumnya. Untuk lebih memudahkan memahami ini, kita misalkan lagi tegangan sumbernya 12 Volt dan hambatan dalam masing-masing bohlam adalah 2 Ohm.

Melihat gambar 2 di atas, rangkaiannya adalah rangkaian seri bohlam. Karena jenis atau hambatan bohlam sama, maka tegangan pada L₁ atau L₂ pasti besarnya sama.

Berdasarkan konsep rangkaian pembagi tegangan, tegangan pada L₂ dan L₂ sama sebesar V/2 atau 6 Volt. Namun, pertu di catat, ini hanya untuk yang 2 buah hambatan yang besarnya sama dan tersusun secara seri.

lampu L₁ mendapat tegangan 6 Volt dan lampu L₂ juga mendapat tegangan 6 Volt. Jika tegangan keduanya di jumlahkan maka akan di dapat 12 Volt.

Jumlah ini sama dengan besar tegangan sumber. Inilah konsep rangkaian pembagi tegangan. Jadi kalau ada rangkaian seri beberapa resistor yang hambatannya sama, maka besar tegangan pada setiap resistornya adalah tegangan sumber di bagi dengan banyaknya resistor yang di susun seri.

Dengan melakukan analisis menggunakan persamaan P = V²/4R maka akan diperoleh daya pada L₁ dan L₂ adalah 18 Watt. (18 Watt diperoleh dari 144/8, mudah2an bisa di pahami).

Besar daya listrik pada bohlam L₁ dan L₂ sama besarnya yakni 18 Watt.

3. Analisis daya listrik Gambar 1

Karena kedua bohlam tersusun secara paralel dengan sumber tegangan V, maka kedua bohlam L₁ dan L₂ akan memiliki tegangan yang sama sebesar V.

Sehingga, besar daya listrik pada setiap bohlam adalah,

Sama dengan analisis pada gambar 3 dan 2 sebelumnya. Untuk lebih memudahkan memahami ini, kita misalkan lagi tegangan sumbernya 12 Volt dan hambatan dalam masing-masing bohlam adalah 2 Ohm.

Melihat gambar 1 di atas, rangkaiannya adalah rangkaian paralel dua bohlam. Karena kedua bohlam juga tersusun paralel dengan sumber tegangan maka tengan pada bohlam L₁ dan L₂ sama dengan tegangan sumber yaitu 12 Volt. Ingat yah, jika dua komponen listrik diparalelkan maka tegangannya sama.

Dengan demikian maka tegangan pada L₁ dan L₂ juga sebesar 12 Volt.

Dengan melakukan analisis menggunakan persamaan P = V²/R maka akan diperoleh daya pada L₁ dan L₂ sebesar 72 Watt. 72 Watt diperoleh dari 144/2, mudah2an bisa di pahami.

Sudah paham kan cara mencari daya listrik!

Nah, untuk menjawab pertanyaan awal tadi, mana yang menyala lebih terang, silahkan bandingkan hasil yang telah di peroleh!

Kesimpulan:

1. Besar daya listrik pada gambar 1 dan 3 besarnya sama yaitu 72 Watt. Sehingga nyala lampu L₁ dan L₂ pada gambar 1 dan lampu L pada gambar 3 nyalanya sama.
2. Besar daya listrik pada setiap bohlam di gambar 1 sebesar 72 Watt, ini lebih besar di bandingkan daya listrik pada bohlam di gambar 2 yang hanya sebesar 18 Watt. Sehingga kita bisa simpulkan bahwa nyala lampu pada gambar 1 dan 3 lebih terang di banding dengan bohlam pada gambar 2.

Contoh 2. Cara Menentukan Lampu yang Menyala Paling Terang pada Rangkaian Listrik

Misalkan kita memiliki sebuah rangkaian listrik seri-paralel seperti pada gambar di bawah ini. Manakah lampu yang menyala lebih terang? Anggap jenis bohlam (hambatan dalam R) yang di gunakan sama.

Penyelesaian:

Untuk menyelesaikan kasus ini, kita perlu mencari daya listrik pada setiap lampu untuk setiap gambar. Mari kita mulai!

1. Daya pada Lampu 1

Berdasarkan gambar, dan menggunakan metode “rangkaian pembagi tegangan”, maka tegangan pada lampu L₁ adalah:

sehingga,

Olehnya itu, maka daya listrik pada lampu 1 adalah,

Sama dengan analisis pada soal sebelumnya. Untuk lebih memudahkan memahami ini, kita misalkan lagi tegangan sumbernya 12 Volt dan hambatan dalam masing-masing bohlam adalah 2 Ohm.

Dengan menggunakan rumus yang telah diperoleh, besar tegangan pada L1 adalah,

V₁ = 8 Volt

Berdasarkan persamaan daya listrik yang telah diperoleh maka, besar daya listrik pada lampu L₁ adalah,

P₁ = 32 Watt

2. Daya pada Lampu 2 dan Lampu 3

Perhatikan susunan lampu L₂ dan L₃, keduanya tersusun secara paralel. Olehnya itu, maka besar tegangan pada L₂ dan L₃ sama. Selanjutnya, dengan menggunakan metode rangkaian pembagi tegangan, maka akan kita peroleh:

sehingga,

Sama dengan analisis pada soal sebelumnya, di mana rangkaian menggunakan tegangan sumber 12 Volt dan hambatan dalam masing-masing bohlam sebesar 2 Ohm.

Karena L₂ dan L₃ tersusun paralel, maka tegangannya sama yang besarnya adalah,

V₂ = V₃ = 4 Volt

Dengan menggunakan hasil ini, maka daya listrik pada lampu 2 dan 3 adalah,

Olehnya itu daya pada lampu L1 dan L2 adalah,

P₂ = P₃ = 8 Watt

Untuk menjawab pertanyaan awal tadi, mana yang menyala lebih terang, silahkan bandingkan hasil yang telah di peroleh!

Kesimpulan:

1. Besar daya listrik pada lampu L₂ dan L₃ sama besarnya yakni 8 Watt. Olehnya itu, L₂ dan L₃ menyala sama terangnya.
2. Besar daya listrik pada lampu L₁ adalah 32 Watt, nilai ini lebih besar di banding dengan daya pada lampu L₂ dan L₃ yang hanya sebesar 8 Watt. Sehingga dapat di simpulkan bahwa nyala lampu pada gambar L₁ lebih terang di banding dengan lampu L₂ dan L₃.

Contoh 3. Cara Menentukan Lampu yang Menyala Paling Terang pada Rangkaian Listrik

Perhatikan gambar di bawah ini!

Jika terdapat 4 model rangkaian listrik seperti pada gambar di atas. Manakah lampu yang menyala lebih terang? Anggap jenis bohlam (hambatan dalam R) yang di gunakan sama.

Silahkan di analisis dan di jawab sendiri. Anda boleh menuliskan jawaban anda pada kolom komentar di bawah tulisan ini!

Baca Juga: Gambar Rangkaian Listrik Seri

Terima kasih telah membaca artikel ini,
semoga bermanfaat.