Soal Fisika

LISTRIK DINAMIS

LISTRIK DINAMIS

Daftar isi Mengukur Kuat Arus dan Beda Potensial Listrik Hukum Ohm Hambatan kawat penghantar Penghantar listrik Hukum Kirchoff Rangkaian Seri Rangkaian Paralel Rangkain campuran Keluar

Mengukur Kuat Arus dan Beda Potensial Listrik Konsep Arus Listrik dan Beda Potensial Listrik Arus listrik adalah aliran elektronelektron. Elektron-elektron ini dapat mengalir karena adanya beda potensial. Beda potensial adalah dorongan yang menyebabkan elektronelektron itu mengalir dari satu tempat ketempat lain

Syarat Terjadinya Arus Listrik Elektron dapat mengalir pada suatu rangkaian jika ada beda potensial. Tapi jika rangkaiannya terbuka elektron tetap tidak mengalir walaupun ada beda potensial. Jadi arus listrik dapat mengalir bila: 4. Rangkaian listrik harus tertutup 5. Harus ada beda potensial didalam rangkaian.

Mana yang berbahaya, potensial atau arus? Potensial listrik (tegangan) adalah besaran yang menyatakan dorongan terhadap elektron-elektron agar dapat mengalir Bumi memiliki potensial listrik nol. Beda potensial adalah beda nilai potensial antara dua titik berbeda dalam suatu rangkaian Jadi walaupun antara dua titik didalam suatu rangkaian ada potensial listrik, arus listrik belum tentu mengalir.

Listrik tidak mengalir bila potensial kedua titik sama dan listrik baru mengalir bila di kedua titik terdapat beda potensial. Jadi yang berbahaya adalah arus listrik, bukan potensial listrik.

Membuat Rangkaian Listrik Membuat Rangkaian Listrik

tunggal

Seri

Paralel

Campuran

Mengukur Kuat Arus Listrik

1A

A

Mengukur Beda Potensial Listrik V

2,5 V

Hukum Ohm

1A

2V

Hk. Ohm V

2

4

6

8

10

I

1

2

3

4

5

K

2

2

2

2

2



V I =K

Tegangan sebanding dengan kuat arus Bila tegangan naik maka kuat arus juga naik

Hasil bagi tegangan dengan kuat arus adalah

tetap ( Hk. Ohm)

Persamaan Hk. Ohm

V

I

= R

atau

V=I.R V = tegangan ( V ) I = Kuat arus (A) R = Hambatan (Ω)

Contoh

Arus listrik 2A mengalir melalui seutas kawat penghantar ketika beda potensial 12 V diberikan pada ujung-ujungnya. Tentukan hambatan listrik pada kawat tersebut

Diketahui: I=2A V = 12 V Ditanya: R=…

Jawab: V=I.R 12 = 2 . R R=6Ω

Latihan. 1. Beda potensial 15 V harus diberikan pada ujung-ujung seutas kawat agar arus 2,5 A mengalir melalui kawat tersebut. Berapa hambatan listrik kawat? 2. Arus listrik 4 A mengalir melalui sebuah resistor 10 ohm. Berapa tegangan listrik yang dibaca oleh voltmeter yang dihubungkan pada ujung-ujung resistor?

3. Berapa kuat arus listrik yang mengalir melalui seutas kawat yang memili hambatan 0,4 ohm jika ujung-ujungnya diberi tegangan 200 mV?

Hambatan Kawat Penghantar Tahukah anda apakah kawat penghantar itu? Kawat penghantar adalah kawat yang biasa kita gunakan untuk menghantarkan listrik yang biasa kita sebut kabel Mana yang lebih baik, tembaga, besi atau perak sebagai kawat penghantar? Yang paling baik sebagai kawat penghantar adalah perak karena memiliki hambatan paling kecil.

Mengapa Tembaga? Mengapa kabel sebagai kawat penghantar listrik terbuat dari tembaga? Tembaga banyak diginakan sebagai kawat penghantar karena memiliki hambatan yang sangat kecil dan harganya murah daripada perak atau emas.

Apakah jadinya jika kabel listrik terbuat dari emas atau perak?

Hambatan kawat penghantar Apa sajakah yang mempengaruhi besarnya hambatan suatu kawat penghantar? Bila kita naik mobil, manakah yang lebih banyak hambatannya, berjalan sejauh 1 Km atau 10 Km? Tentu saja yang 10 Km, Semakin panjang perjalanan kita maka makin besar hambatan yang kita alami. Begitu juga dengan pejalanan listrik, semakin panjang kawat penghantar yang dilaluinya makin besar hambatan yang ia alami.

Jadi, semakin panjang kawat penghantar semakin besar hambatannya

Panjang kawat dan Hambatannya Bila kita naik mobil, manakah yang lebih banyak hambatannya, berjalan sejauh 1 Km atau 10 Km? Tentu saja yang 10 Km, Semakin panjang perjalanan kita maka makin besar hambatan yang kita alami. Begitu juga dengan pejalanan listrik, semakin panjang kawat penghantar yang dilaluinya makin besar hambatan yang ia alami.

Jadi, semakin panjang kawat penghantar semakin besar hambatannya

Tebal Kawat dan Hambatannya Lebih enak manakah, berkendaraan di jalan lebar atau di jalan yang sempit? Tentu saja jalan yang lebih lebar, karena semakin lebar jalan maka hambatannya semakin sedikit. Begitu juga dengan listrik yang melalui kawat penghantar, semakin besar kawat penghantar yang ia lalui, semakin kecil hambatan yang ia alami.

Jadi, semakin besar kawat penghantar maka makin kecil hambatannya

Jenis Kawat dan Hambatannya Lebih lancar manakah, berkendaraan di jalan pasar, jalan pemukiman atau jalan tol? Tentu saja di jalan tol, karena bebas hambatan, jalan pemukiman kurang lancar karena ada hambatan, sedang jalan pasar sangat banyak hambatannya. Hambatan pada jalan tergantung dari jenis jalannya. Begitu juga dengan kawat penghantar, hambatannya tergantung dari bahan penyusunnya.

Jadi, hambatan kawat tergantung dari jenis kawatnya.

Hambatan kawat penghantar Dari pernyataan tersebut, dapat disimpilkan bahwa hambatan kawat penghantar sebanding dengan panjang kawat, berbanding terbalik dengan luas penampang kawat dan tergantung dari jenis kawat penghantar. Sehingga dapat dibuat persamaan:

L R=ρ A

R = hambatan kawat (Ω) ρ = hambatan jenis kawat (Ωm) L = panjang kawat (m) A = luas penampang kawat (m²)

Contoh Kawat yang hambat jenisnya 0,000 001 Ωm dan luas penampangnya 0,000 000 25 m² digunakan untuk membuat elemen pembakar listrik 1kW yang harus memiliki hambatan listrik 57,6 ohm. Berapa panjang kawat yang diperlukan? Diketahui ρ = 0,000 001 Ωm A = 0,000 000 25 m² R = 57,6 Ω Ditanya L=…

Jawab R=ρ

L A

L 57,6 = 0.000 001 . ____________ 0,000 000 25 L 57,6 = ________ 0,25 L = 57,6 . 0,25 L = 14,4 m

Latihan 1. Seutas kawat memiliki panjang 110 m, diameternya 7 mm, dan hambat jenis 0,000 000 049 Ωm. Tentukan hambatan listrik kawat tersebut? 2. Sepotong kawat tembaga mula-mula memiliki hambatan = R. Kemudian Kawat tersebut dipotong menjadi empat bagian yang sama panjang. Berapa hambatan masing-masing potongan tembaga tersebut?

3. Seutas kawat memiliki hambatan 40 ohm. Jika kawat tersebut ditarik sehingga panjangnya menjadi 1,5 kali panjang semula, berapa hambatan kawat itu sekarang?

Penghantar listrik Pernahkah anda kesetrum listrik? Mengapa ketika kita menyentuh kabel Mengapa ketika kita menyentuh kabel yang terlindung kita kesetrum? yang tidak terlindung kita tidak kesetrum? Itu karena kabel terbuat dari konduktor dan dilindungi oleh isolator Apakah kaonduktor dan isolator itu?

Penghantar listrik Berdasarkan daya hantarnya, zat digolongkan menjadi:

2.Konduktor 3.Isolator

Konduktor : Penghantar Listrik yang Baik

Contoh: tembaga, besi, perak dan karbon Semua jenis logam dan karbon adalah konduktor

Konduktor Konduktor

Isolator : Penghantar Listrik yang Buruk

Contoh: kayu, plastik, karet dan kaca Semua jenis non logam, kecuali karbon, adalah isolator

Pada tegangan yang sangat tinggi, isolator dapat menghantarkan listrik dengan baik

Isolator Isolator

Super Konduktor Selain konduktor dan isolator, ada penghantar yang

sangat baik dalam menghantarkan listrik yaitu Super

konduktor

Super konduktor penghantar tanpa hambatan. Kondisi ini tercapai pada suhu 0 mutlak (-273 °C).

Semi Konduktor Selain itu Konduktor ada juga penghantar Semi bukan konduktao maupun

Semi konduktor isolator, yaitu

Semi konduktor adalah bahan yang dapat dibuat sebagai konduktor maupun isolator, contohnya silikon dan germanium

Hukum Kirchoff I

Pada rangkaian tak bercabang, kuat arus di titik manapun dalam rangkaian adalah

besar

(Hk. Kirchoff 1)

sama

Hukum Kirchoff I1

Pada rangkaian bercabang kuat

I

I2

arus

I3

yang masuk ke titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. (Hk. Kirchoff II)

contoh

40 mA

Dari gambar disamping tentukan kuat arus pada I1, I2 dan I3.

100 mA P

I1 20 mA

I2 Q

I3 R

Jawab Cabang P

Cabang Q

Cabang R

100 = 40 + I1 + 20

I1 + 20 = I2

I2 + 40 = I3

100 = 60 + I1

40 + 20 = I2

40 + 60 = I3

I1 = 40 mA

I2 = 60 mA

I3 = 100 mA

Rangkaian seri

Rangkaian Seri  Beberapa

hambatan bila disusun seri akan memiliki hambatan lebih besar namun tegangan pada masing-masing hambatan menjadi lebih kecil.

Hambatan Pengganti Beberapa hambatan yang disusun seri dapat diganti dengan hambatan sebesar jumlah semua hambatan tersebut R1

R2

R

R = R1 + R2 + R3

R3

Contoh R1

R2

R3

Bila R1 = 30 Ohm, R2 = 40 ohm dan R3= 10 ohm, berapakah hambatan pengganti dari rangkaian di atas? Jawab : Karena rangkaian seri, maka R = R1 + R2 + R3 R = 30 + 40 + 10 R = 80 ohm

Tegangan pada rangkaian seri V1

V2

V3

V

V = V1 + V2 + V3

Kuat arus pada rangkaian seri I1

I2

I

I = I1 = I2 = I3

I3

Sifat rangkaian seri

Rangkaian Paralel

Rangkaian Paralel  Bila

beberapa hambatan disusun secara paralel maka hambatan totalnya menjadi

lebihkecil dari masing-masing hambatan, tetapi tegangannya

tetap

Hambatan pengganti pada rangkaian paralel R1 R2 R3 R

1 1 1 1 R = R1 + R2 + R3

Contoh

R1

Jika R1 = 10 ohm, R2 = 15 ohm dan R3 = 30 ohm, berapakah hambatan pengganti dari rangkaian diatas?

R2 R3

Jawab Karena rangkaiannya adalah paralel maka: 1 1 1 1 R = R1 + R2 + R3

R = 30 6

1 = 1 + 1 + 1 R 10 15 30

R = 5 ohm

1 3+2+1 R = 30 = 6 30

Tegangan pada rangkaian paralel V1 V2 V3 V

V = V1 = V2 = V3

Kuat arus pada rangkaian paralel

I1 I2 I

I3

I = I1 + I 2 + I 3

Sifat rangkaian paralel

Sifat Rangkaian Paralel

Rangkaian campuran 30 Ω 5Ω

10 Ω

jawab 1 1 1 Rp = 30 + 15

15 Ω

10 Ω

Rp

R = 10 + Rp + 5 R= 10 + 10 + 5 R = 25 Ω

Berapakah hambatan total dari rangkaian di samping?

5Ω

1+2 30 = 3 30

=

30 3 Rp = 10Ω Rp =

Berapakah hambatan total dari rangkaian di samping? 8Ω

7Ω

10 Ω

20 Ω Rs1

Rs2 = 30 ohm 1 = 1 + 1 R Rs1 Rs2 = =

Jawab

Rs2 Rs1 = 8 + 7 Rs1 = 15 ohm Rs2 = 20 + 10

1 1 + 15 30 1 + 1 30

3 = 30 30 R= 3 R = 10 ohm

Latihan Bila semua resistor dalam rangkaian dibawah ini identik dan masing-masing memiliki hambatan 90 ohm, berapakah hambatan total pada masing-masing rangkaian? 1.

3.

2.

4.