Arus Listrik. Arus dan Gerak Muatan. Q t. Surya Darma, M.Sc Departemen Fisika Universitas Indonesia. Satuan SI untuk arus: 1 A = 1 C/s.

Transkripsi

1 Arus Lisrik Surya Darma, M.Sc Deparemen Fisika Universias Indonesia Arus Lisrik Arus dan Gerak Muaan Arus lisrik didefinisikan sebagai laju aliran muaan lisrik yang melalui suau luasan penampang linang. Q I Sauan SI unuk arus: A C/s Q qnav Q I nqavd d

2 Arus Lisrik Resisansi dan Hukum Ohm Poensial lisrik pada baang: V V a V b E L Hukum Ohm: Arus pada suau segmen kawa sebanding dengan beda poensial yang melinasi segmen. I V V L R R ρ V IR R I A dimana ρ ρ [+α( c - o C)] Arus Lisrik Energi dalam Rangkaian Lisrik Energi poensial pada baang yang menganarkan arus lisrik: U QV ( V) Q( V ) dimana V V V Kehilangan energi poensial pd segmen kawa U ( Q )V U Q V IV Q I P IV

3 Arus Lisrik GGL dan Baerai Sebuah baerai pasilah memiliki hambaan dalam, sehingga dapa mengurangi daya yang bisa dianarkan ke rangkaian. V a V + ε Ir > V V ε Ir b IR V V ε Ir a b a b IR+ Ir ε ε I R+ r Arus Lisrik Kombinasi Resisor Rangkaian resisor seri: R R + R eq R n Rangkaian resisor paralel: R + R R eq R n I a b c R R I R a b I I R

4 Arus Lisrik Quiz Pemanas -kw dirancang unuk beroperasi pada 4V. (a). Berapakah resisansi dan berapakah arus yang diariknya? (b). Berapakah daya yang didisipasikan dalam resisor ini jika ia beroperasi pada V? Asumsikan resisansinya konsan. Surya Darma, M.Sc Deparemen Fisika Universias Indonesia

5 Hukum Kirchhoff Pada seiap rangkaian eruup, jumlah aljabar dari beda poensialnya harus sama dengan nol. Pada seiap iik percabangan jumlah arus yang masuk melalui iik ersebu sama dengan jumlah arus yang keluar dari iik ersebu. I I + I 3 Implemenasi Hukum Kirchhoff Mulai dari iik a dengan menerapkan hukum Kirchhoff diperoleh: IR IR ε Ir IR3 + ε Ir I R ε ε + R + R + r + r 3

6 Conoh Soal Elemen-elemen dalam rangkaian pada Gambar disamping memiliki nilai ε V, ε 4V, r r Ω, R R 5 Ω, dan R 3 4 Ω. Tenukan poensial pada iik a hingga g dalam gambar, dengan mengasumsikan bahwa poensial pada iik f adalah nol, dan diskusikan keseimbangan energi dalam rangkaian. Implemenasi Hukum Kirchhoff Gunakan loop dalam menghiung arus, dan I I + I. V (4Ω) I (3Ω) I V (4Ω) I (3Ω)( I + I) V (7Ω) I (3Ω) I...() V (Ω) I 5V (3Ω) I V (Ω) I 5V (3Ω)( I + I) V (5Ω) I (3Ω) I...() 7 7A 5I 3I A 7I 3I...()...()

7 Implemenasi Hukum Kirchhoff (lanj.) Unuk menyelesaikan dua anu dengan dua persamaan maka digunakan eliminasi. A 9I 5I 6A 35I 5I 39A 6I 7A 3I 5I A 7I 3I 6I I I 39A,5 A 7A 3(,5 A) 5I,5A...()...() Conoh Soal Perhaikan gambar dibawah. Hiunglah masing-masing nilai I yang lewa pada iap bagian. a Ω 3Ω b c 8V 6Ω 3Ω V f e 6Ω d

8 Analisa Rangkaian dengan Simeri Rangkaian Perhaikan gambar disamping kiri. Sebuah kapasior yang dihubungkan langsung dengan sebuah resisor. Dianaranya dileakkan sebuah saklar S, yang fungsinya menghubungkan aaupun melepaskan hubungan anara kapasior dengan resisor. Karena kapasior menyimpan muaan maka akan ada proses proses pelepasan muaan ke resisor.

9 Pelepasan Muaan dari Kapasior Pada saa, saklar di uup maka: V Q dq I I R d Menuru auran simpal Kirchhoff: Q Q dq IR > + R C C d aau: dq dq d Q > d Q Pelepasan Muaan dari Kapasior (lanj.) dq Q > d ln Q + A + A lnq e aau e Q Be Karena Q Q Q( ) Q e dq Q e A Q e e τ d pada, maka : dimana τ disebu konsana waku. τ

10 Pengisian Muaan ke dalam Kapasior Jika muaan pada kapasior pada beberapa saa adalah Q dan arus rangkaian adalah I, auran simpal Kirchhoff memberikan: Q C ε VR VC > ε IR dq dq Q I + ε R + d d C Jika dikalikan dengan C Kalikan dengan d / dq dq d Cε Q d Cε Q Hasil inegral: ln( C ε Q) / + A Pengisian Muaan ke dalam Kapasior (lanj.) ln( C ε Q) / + A Cε Q e Q Cε Be e Be / A / / Nilai B e A dienukan pada kondisi awal Q pada Cε B B Cε Sehingga mensubsiusikan nilai B, menjadi: / / τ ( e ) Q ( e ) Q Cε f dq / I Cεe ( / ) d / / I ε e Ie R

11 Ammeer, Volmeer, dan Ohmmeer