B.5 · Arus dan rangkaian listrik

Lembar kerja ini mencakup topik HL terpilih untuk kurikulum yang pertama kali diassesmen pada 2025; ini bukan keseluruhan silabus.

Prasyarat: baca kuantitas dan satuan yang ditentukan, serta gunakan aritmatika dan kondisi model di bawah ini.

Contoh-contoh ini orisinal dan fiksi: mereka bukan pengukuran nyata atau investigasi mahasiswa sungguhan.

Apa yang akan menjelaskan observasi ini?

• Lampu menjadi lebih redup ketika lampu lain ditambahkan secara seri. Arus dan transfer energi bergantung pada seluruh rangkaian, bukan hanya satu lampu.

Bangun modelnya

• Arus adalah muatan yang melewati suatu titik per satuan waktu.
• Perbedaan potensial adalah energi yang ditransfer per satuan muatan.
• Resistansi adalah perbedaan potensial dibagi arus untuk titik operasi tertentu.
• arus: Laju aliran muatan.
• perbedaan potensial: Energi yang ditransfer per satuan muatan.

Pilih bukti yang dapat mengujinya

• Arus sama di seluruh komponen dalam rangkaian seri.
• Perbedaan potensial menjumlahkan sepanjang jalur seri.
• Dalam rangkaian paralel, cabang-cabangnya memiliki perbedaan potensial yang sama, sedangkan arus cabang menjumlahkan pada sebuah simpul.

Di laboratorium: Pasang amperemeter secara seri dan voltmeter secara paralel. Untuk penyelidikan I-V, ubah tegangan secara bertahap, balik polaritas jika perlu, dan batasi arus untuk mengurangi pemanasan.

Bekerja dari kuantitas yang diketahui

• Diketahui: sebuah resistor memiliki 6.0 V di ujung-ujungnya dan mengalirkan 0.30 A.
• Gunakan R = V/I.
• R = 6.0/0.30 = 20 ohm.
• Daya = VI.
• Daya = 6.0×0.30 = 1.8 W.
• Besaran-besaran ini mendeskripsikan titik operasi yang sama.

Giliran Anda: Sebuah komponen memiliki 12 V di ujung-ujungnya dan mengalirkan 0.40 A. Tentukan resistansinya.

Periksa kesimpulan dan batasannya

• Arus tidak habis digunakan oleh lampu.
• Filamen memanas, sehingga resistansinya tidak harus tetap konstan seiring perubahan tegangan.

Tidak benar: Lampu menghabiskan arus listrik saat muatan melaluinya. Arus adalah aliran muatan, dan muatan kekal: arus yang sama masuk dan keluar dari lampu. Lampu mentransfer energi dari muatan menjadi panas dan cahaya; ia tidak mengonsumsi muatan tersebut.

Kunci:

• Arus adalah muatan yang melewati suatu titik per satuan waktu.
• Arus sama di seluruh komponen dalam rangkaian seri.
• Perhatikan: arus tidak habis digunakan oleh lampu.

Tuliskan dari resistansi 36 ohm

• Komponen memiliki 9 V di ujung-ujungnya dan mengalirkan arus 0.25 A.
• Tentukan hambatan dan daya. Lampu tidak mengonsumsi arus.

Tuliskan dari daya 2.25 watt

• Komponen memiliki 9 V di ujung-ujungnya dan mengalirkan arus 0.25 A.
• P = VI = 2.25 W, diverifikasi dengan I²R dengan R = 36 ohm: 0.0625 × 36 = 2.25 W — dua rute, satu jawaban.

Tuliskan dari pembagian seri-paralel

• Dua resistor 12-ohm: seri 24 ohm, paralel 6 ohm.
• Seri membawa satu arus melalui keduanya; paralel membaginya — pasangan yang SAMA, empat kali berbeda dalam resistansi.