FISIKA. Sesi RANGKAIAN ARUS SEARAH A. ARUS LISTRIK

Transkripsi

1 FISIK KELS XII IP - KUIKULUM GUNGN 06 Sesi NGN NGKIN US SEH. US LISTIK rus listrik adalah aliran muatan-muatan positif (arus konvensional) yang apabila makin banyak muatan positif yang mengalir dalam selang waktu tertentu maka arus listriknya makin besar. rus searah (D) adalah arus listrik yang arahnya selalu tetap terhadap waktu. rus listrik ini bergerak dari kutub yang selalu sama, yaitu dari kutub positif ke kutub negatif. Pada suatu rangkaian listrik, arus dapat mengalir jika berada pada rangkaian tertutup. Kuat arus listrik didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik pada suatu konduktor tiap satuan waktu, dirumuskan sebagai: dq I = dt Sehingga kuat arus dapat ditulis: Q = muatan listrik (coulomb) t = selang waktu (sekon) I = kuat arus listrik (/s = ampere) Q= Idt = luas grafik l terhadap t I = Q t

2 . HMTN KONDUKTO Hambatan listrik pada kawat penghantar (konduktor) bergantung pada jenis konduktor, luas penampang, panjang konduktor, dan temperatur konduktor. ρ d L Dirumuskan sebagai: L = ρ ρ = konstanta hambatan jenis (Ωm) L = panjang konduktor (m) = luas penampang (m ) = hambatan konduktor (Ω) Jika ada pengaruh suhu, nilai hambatan berubah dirumuskan sebagai: = o ( + α. T) o = hambatan awal (Ω) = hambatan setelah dipengaruhi perubahan suhu (Ω) α = koefisien suhu ( - ) T = perubahan suhu ( ) ONTOH SOL. Sebuah kawat penghantar yang panjangnya 3 meter memiliki hambatan sebesar. Jika kawat tersebut dipotong menjadi empat bagian yang sama panjang, maka besarnya hambatan masing-masing penghantar sekarang adalah.... D.. E. 0,75.

3 L nalisis rumus = ρ nampak L L = maka kita dapatkan L = 3 3 = sehingga didapatkan = Jawaban: a. angkaian Seri Hambatan D V total Pada rangkaian ini berlaku:. = + + = + + tot D 3. V = V + V + V = V + V + V total D 3. V : V : V = : : b. angkaian Paralel Hambatan E i F I total i i 3 D V total Pada rangkaian ini berlaku:. = + + tot 3. I total = I = I + I 3 3. V = V D = V EF = V total 3

4 c. Jembatan Wheatstone Jembatan Wheatstone adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur hambatan kawat-kawat telegraf. Pada kedudukan seimbang, galvanometer G tidak dilalui arus sehingga jarum menunjuk angka nol. G D + G = Galvanometer, bila I G = 0 berlaku:. =. X L L + entuk praktis dari jembatan Wheatstone, berlaku: X. L =. L X = hambatan yang tidak diketahui (Ω) = hambatan yang diketahui (Ω) L = panjang kawat (m) L = panjang kawat (m) d. Hukum Kirchhoff. Hukum Kirchhoff Menurut hukum ini, Jumlah arus yang masuk ke titik cabang sama dengan arus listrik yang keluar dari titik cabang. i i 5 i i 3 i

5 I masuk = I + I + I = I + I 3 5 I keluar. Hukum Kirchhoff Menurut hukum ini, Di dalam suatu rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya listrik ( E) dengan penurunan tegangan ( i)sama dengan nol, dirumuskan sebagai berikut: i = E= 0 Pengukuran tegangan seperti rangkaian ini adalah: E + E + V V =+ E E + I + + = i + E ( ) 3. ENEGI DN DY LISTIK Ketika sebuah elemen listrik (sumber arus listrik) mengirim arus melalui hambatan listrik, maka elemen listrik memberikan energi listrik ke hambatan tersebut. Untuk menggerakkan muatan q, elemen harus melakukan usaha yang sama dengan kenaikan energi potensial listrik. Usaha yang dimaksud dirumuskan sebagai: W = q V dengan q = i. t maka W = V. i. t dengan V = i. maka W = i.. i. t dengan P = i.. i maka W = P. t atau W V = t W = usaha/energi listrik (joule) q = muatan listrik (coulomb) i = kuat arus listrik (ampere) V = beda potensial/tegangan listrik (volt) 5

6 t = waktu (sekon) = hambatan listrik (Ω) P = daya listrik (watt) ONTOH SOL. Sebuah keluarga menyewa listrik PLN sebesar 900 watt dengan tegangan 0 volt. Jika untuk penerangan keluarga ini menggunakan lampu 00 watt/0 volt, jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang adalah... Diketahui: P = 00 watt V = 0 volt V = 0 volt Ditanya: P =...? Jawab: P = V. i maka P= V V = P V = P V 00 0 = P 0 00 = P 00 P = = 50watt V, nampak Maka banyaknya lampu yang bisa dipasang (n): n P total 900 = = = 8 buah P 50 6

7 . Perhatikan rangkaian listrik di bawah ini! 0 Ω Ω 0 V 8 Ω 3 Ω 6 Ω Ω esarnya tegangan jepit pada hambatan 3 Ω adalah.... 0,5 volt.,5 volt.,0 volt D. 0, volt E. 0,75 volt 8 PQ = = Ω 0 Ω Ω total = = 0 Ω I total Vtotal 0 = = = 0 05, total 05, i= = = 05, ampere 0 V 6 Ω 8 Ω Ω 3 Ω angkaian seri s = 8 Ω V jepit = i. = 05, 3 = 075, volt Jawaban: E 3. Sebuah elemen sekunder dengan GGL E dan E seperti pada gambar. + + E r E r D E 7

8 Jika, E = volt E = 6 volt r = Ω r = Ω =,5 Ω = 0,5 Ω = Ω Tentukan tegangan jepit! Model loop-nya i + E = 0 Ir ( + r ) E + E = I( + + 5, + 0, 5+ ) + 6= I 6= 0 6 I= = 5, + V E + ir = = 6+, ( ) = 7, volt E r. Perhatikanlah gambar rangkaian! E = 8 volt E = 0 volt + + = Ω = Ω = Ω i 3 8

9 esar arus pada i 3 adalah... i 3 E + E = ( ) + 0 ( ) = ( ) + 6 ( ) + 6 ( ) 9 = ampere = 09,, ampere 5. Suatu pemanas air berhambatan Ω dimasukkan dalam kg air bersuhu 00. Jika kalor uap, 0 6 J/kg dan dipasang pada tegangan 0 volt, waktu yang diperlukan untuk menguapkan seluruh air tersebut adalah... Diketahui: V = 0 volt m = kg = Ω L =, 0 6 J/kg Soal ini adalah konsep konversi energi, yakni konversi energi listrik menjadi energi kalor uap. W listrik = Q V t = ml 0 0 t =, t = 0 0 0t = 0 0 t = = 000 detik t = = 33, 3 menit