ARUS,HAMBATAN DAN TEGANGAN GERAK ELEKTRIK

Transkripsi

1 AUS,HAMBATAN DAN TEGANGAN GEAK ELEKTK Oleh : Sar Nurohman,M.Pd Ke Menu Uama

2 Liha Tampilan Beriku:

3 AUS Arus lisrik didefinisikan sebagai banyaknya muaan yang mengalir melalui suau luas penampang iap sauan waku. v r d d v r d i v r E v r d v r d - v r d - - i E dq d

4 d v d d v r d v r v r v r d d d v r d v r v r d d v r d v r v r v r d d d v r d v r v r d d v r d Apila dalam suau penampang kondukor dengan luas A erdapa n buah parikel persauan volume yang bermuaan bergerak dengan kecepaan d selama renang waku d, maka besarnya kua arus : dq navdd d d nv A d

5 Kerapaan arus menyaakan besarnya arus persauan luas penampang, dirumuskan sbb : r J nv r n v d Dalam percobaannya, rasio anara A medan lisrik E dan Kerapaan arus J selalu konsan. Besaran yang menunjukan rasio E dan J disebu sebagai resisivias (ρ) : d A ρ E r r J v aau σ r J E Jadi: ρ > σ σ Kondukivias

6 HAMBATAN (ESSTENS) Hukum Ohm dapa diuliskan sbb : r E r ρj Berdasarkan uraian sebelumnya, kia elah mengeahui bahwa Ed aau jika panjang kondukor L maka EL, sedangkan J adalah rapa arus (/A), jadi persamaan di aas dapa dinyaakan sebagai beriku : L ρ aau A ρl A Persamaan di aas memperlihakan bahwa arus oal sebanding dengan selisih poensial. asio erhadap unuk sebuah kondukor dinamakan Hambaan (resisensi) > Dengan demikian maka : ρ L A σ L A

7 Grafik Hubungan anara esisivias dengan Suhu Kemiringan : ρ ρ α ρ... ) ( a b a f α ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ T T ρ α ) ( ) ( α α ρ ρ

8 Warna Nilai Hiam fakor pengali Cokla % Merah % Jingga 3. Kuning 4. Hijau 5. Biru 6 6 iole 7 7 Abu-u 8 8 Puih 9 9 Emas -. 5% Perak -. % Tanpa warna - - % Toleransi Membaca nilai hambaan : Angka perama Angka kedua Toleransi pengali

9 TEGANGAN GEAK ELEKTK Pada sebuah kondukor, agar arus lisrik eap berjalan harus ada pengaruh dari luar yang dapa membua arus mengalir dari poensial rendah ke poensial inggi. Pengaruh ersebu dinamakan sebagai TEGANGAN GEAK ELEKTK (ge). Adapun ala yang mampu menghasilkan pengaruh ersebu disebu sebagai sumber ge. Sumber ge adalah ala yang mampu memperahankan beda poensial di anara erminal. Pada keadaan alamiah, beda poensial a dan b akan menyebkan gerakan muaan dari a ke b, namun kondisi ini akan cepa berakhir keika elah mengumpul di sau erminal yang menyebkan idak ada lagi beda poensial a F e E b - E E o E -E

10 a F e b - F n E Unuk iu harus ada gaya luar F n yang berfungsi unuk memperahankan beda poensi. Gaya luar ersebu akan melakukan kerja sebesar Є unuk melawan kerja elekrosaik. Dengan demikian maka : ε > ε Sehingga : ε Namun dalam kenyaaannya, selalu saja ada hambaan dalam (r) pada sumber ge ersebu, sehingga : Sehingga : ε r ε ε r r

11 Energi dan Daya dalam angkaian Lisrik Jika suau arus lisrik bergerak akiba beda poensial selama renang waku d, maka banyaknya muaan yang dipindahkan adalah dq d. ni berari bahwa kerja (du aau dw) yang bekerja pada muaan ini adalah : dw dq d DAYA LSTK (P) didefinisikan sebagai laju perpindahan energi erhadap waku, maka P dirumuskan : dw P d

12 Keluaran Daya sebuah Sumber a v F e b Aki - Mobil F n Lampu a mobil - b Koak bagian aas menyaakan sebuah sumber dengan ge Є dan hambaan dalam r, sehingga Є-r. Sehingga kia dapai daya yang bekerja: P ε r Anda liha ada dua komponen daya dalam kasus ini, komponen perma:є menunjukan laju konversi energi nonlisrik menjadi lisrik di dalam sumber ge, sedangkan komponen : - r menunjukan laju pengurangan (disipasi) energi lisrik akiba hambaan dalam pada sumber ge ersebu.

13 Masukan Daya ke Sebuah Sumber a v b - Aki Mobil alernaor a Mobil - b Sekarang diinjau apila ge koak yang bagian bawah lebih besar daripada ge bagian aas. Dalam kasus ini maka akan ejadi aliran energi dari alernaor yang memiliki ge lebih inggi ke aki. Sehingga pada aki akan erjadi pembalikan arus dari a ke b. Sehingga pada aki mobil berlaku : Єr Hal ini mengakibakan jumlah daya pada aki mobil menjadi: P ε r Є menunjukan kelajuan perubahan energi lisrik menjadi nonlisrik (kimia), sedangkan r adalah laju disipasi energi dalam hambaan pada aki.

14 Laihan : Berdasarkan rangkaian di bawah ini, enukan : a)laju konversi energi kimia ke lisrik, b)laju disipasi energi dalam aki, c)keluaran daya neo dari aki, dan d)berapa daya lisrik yang dipakai oleh resisor! 8 a r є b rω,є A? A 4Ω

15 esisor dalam Sambungan Seri ANGKAAN AUS SEAAH a b c ac cb angkaian seri adalah rangkaian pembagi egangan, jadi : ( ac ek cb )

16 esisor dalam Sambungan Paralel a b angkaian paralel adalah rangkaian pembagi arus, jadi : ( ek )

17 Kaidah Kirchhof Adakalanya kia dihadapkan pada rangkaian yang suli unuk dianalisis dengan dasar pengeahuan kia enang jenis sambungan seri dan paralel. Unuk melakukan analisis erhadap rangkaian yang rumi, maka digunakan kaidah kirchhof sbb :. Kaidah iik peremuan kirchhof : Jumlah aljar dari arus ke dalam seiap iik peremuan adalah nol ( ). Kaidah Simpal Kirchhof : Jumlah aljar dari selisih poensial dalam seiap simpal adalah nol ( )

18 Sraegi Analisis angkaian berdasarkan Kaidah Kirchhof :. Bua anggapan arah arus yang mengiari simpal (loop) eruup,. Berolak dari sembarang iik dalam rangkaian ersebu, kia ambahkan ge dan seiap kia menjumpai ge dan ersebu. 3. Jika kia melewai sumber dalam arah dari ke, maka ge dipandang berharga posiif, jika kia berjalan dari ke -, ge dipandang bernilai negaif. 4. Bila kia berjalan melalui sebuah resisor dalam arah yang sama seperi arah arus yang diasumsikan, maka suku bernialai negaif, bila sebaliknya maka bernilai posiif.

19 3Ω, a r Ω,є r 4Ω,є 4 7Ω b angkaian di samping menunjukan dua buah aki yang saling dihubungkan dengan hambaan dalam dan ge masing-masing, dianara kedua aki erdapa dua buah resisor. Cari a) arus dalam rangkaian, b)selisih poensial, c) keluaran daya ge dari seiap aki! Asumsikan arus bergerak dari a ke ge 4, kemudian menuju resisor 7Ω, ge, resisor 3Ω dan kembali keiik a. Sehingga persamaan menjadi : r ε ε r 3

20 angkaian esisensi-kapasiansi є Saklar erbuka є Saklar eruup io o a b C c i - a b c C Gambar perama menunjukan rangkaian seri -C yang dapa digunakan unuk menjelaskan persoalan pengisian dan pengosongan muaan pada kapasior. Pada saa saklar erbuka, muaan pada kapasior adalah NOL, begiu saklar dihubungkan, maka proses pengisian kapasior elah dimulai.

21 Mengisi/ Memberi Muaan Kapasior Pada saa o, muaan pada kapasior adalah nol sedangkan egangan pada yaiu ge aki є. Sehingga arus mula-mula є/. Jika saklar erus di uup, maka akan erjadi pengisian muaan pada kapasior, pada kasus ini bc akan berambah sedangkan menurun, namun jumlah anara keduanya selalu konsan (yaiu є) mengikui kaidah kirchhof, sbb : ε i C i ε

22 Kia dapa menurunkan persamaan umum arus dan muaan sebagai fungsi waku sbb: d ε i d d ( d d d C ε d C ε C ε ) d ' Cε e Cε Cε ( e i d d ε e ) Q f e ( e Dari persamaan ersebu ampak bahwa pada saa, arus elah C ε berkurang menjadi /e dari nilai ln C ε awalnya ( ), dan muaan pada kapasior berambah menjadi (- /e) dari nilai akhirnya Q f. Kia juga bisa meliha adanya konsana waku: ) τ Coba anda bukikan bahwa berdimensi [T] (Waku)!!

23 Q f ( e ) i e Apila pengisian elah usai, diandai dengan nilai muaan pada kapasior elah sampai pada nilai akhirnya Q f, maka arus akan menjadi nol dan Q f Cє.

24 Q -Q a b C c Pengosongan Kapasior i - a b c C Sekarang kia akan melakukan pengosongan muaan pada kapasior. Hal ini dilakukan dengan melepas sumber ge (єo). Pada saa awal, muaan pada kapasior adalah Q. Begiu saklar diuup maka akan bergerak dan membenuk arus lisrik yang arahnya berlawanan dengan arah pada saa pengisian. Hal ini sesuai dengan kaidah kirchhof : ε i i (anda liha d d Q i ln d Q Arus Jadi d d i i d bernilai Q > bernilai e : > ( unuk ε > d > i negaif) Q e d e )

25 Perubahan arus yang mengalir pada rangkaian dan muaan yang mendiami kapasior pada saa pengosongan kapasior i e Q e Q Pada saa pengosongan, baik arus maupun muaan semua bergerak menuju ke iik nol.

26 Sekarang kia akan liha berapa banyak energi yang bisa disimpan oleh kapasior: dw W Q C U C d Q C > dw > W C vd Q C d Q Q C