RANGKAIAN ARUS SEARAH ( DC)

Transkripsi

1 RANGKAIAN ARUS SEARAH ( DC) 1. Pengertian Arus Listrik 2. Hukum Ohm 3. Hukum Kirchoff I 4. Rangkaian seri dan paralel hambatan listrik 5. Hukum Kirchoff II 6. Energi dan daya listrik

2 CREATED BY DRS. ADRIANSYAH PENGERTIAN ARUS LISTRIK TURBIN ALIRAN AIR POMPA

3 ANALOG LAMPU ARUS LISTRIK BATEREI I = q/t KETERANGAN : I = Arus listrik (coulomb/detik atau ampere) q = Muatan listrik(coulomb) t = Waktu (detik) hambatan e=ggl R

4 HUKUM OHM V = I R KETERANGAN: V = Beda potensial (volt) I = Arus litrik (ampere) R = hambatan listrik (ohm) V R = V / I I R = V / I Atau R = tangen Catatan penting: R tetap selama hambatan tidak mengalami perubahan suhu

5 BESARAN BESARAN YANG MEMPENGARUHI HAMBATAN LISTRIK A PENAMPANG KAWAT R= l r l A Keterangan: R = Hambatan Listrik kawat (ohm) r = Hambatan jenis kawat (ohm.m) l = Panjang kawat (m) A = Luas penampang kawat (m 2)

6 HUKUM KIRCHOFF I I 1 I I 2 I 3 Menurut Kirchoff I = I 1 + I 2 + I 3 SECARA UMUM S I masuk = S I keluar

7 Tentukan besar dan arah arus listrik I 4? I 2 =3 ohm I 1 =6 ohm I 5 I 4 =1 ohm I 3 = 4 ohm Berdasarkan hukum Kirchoff I ΣI masuk = ΣI keluar I 1 + I 2 + I 5 = I 3 + I 4 Jawab: I 4 = 6 ohm arah menjauhi titik cabang

8 RANGKAIAN SERI R 1 R 2 R 3 I 1 I 2 I 3 I V Untuk hambatan seri: I = I 1 = I 2 = I 3 V = V 1 + V 2 + V 3 IR tot = I 1 R 1 + I 2 R 2 +I 3 R 3 R tot = R 1 + R 2 + R 3

9 RANGKAIAN PARALEL I 1 I I 2 R 1 I I 3 R 2 R 3 UNTUK RANGKAIAN PARALEL : V = V 1 = V 2 = V 3 I = I 1 + I 2 + I 3 V V 1 V 2 V 3 = + + R tot R 1 R 2 R = + + R tot R 1 R 2 R 3 V

10 R= W R= W R= 10 W R= W R= W R= W HITUNGLAH BERAPA BESARNYA HAMBATAN PENGGANTI RANGKAIAN DIATAS

11 10 SERI R S1 = + = 30 W 30 R S R = P = = 30 3 R P1 =30/3 = 10 R P1 10 SERI R S2 = ++10 = 40 W 40 R S R = P = = 40 R P2 = 40/5 = 8 W R P2 HAMBATAN PENGGANTI RANGKAIAN

12 HUKUM OHM PADA RANGKAIAN TERTUTUP I e, r R e = I R + I r Keterangan: e = Gaya gerak listrik/ggl (volt) r = Hambatan dalam ggl (ohm) R = Hambatan Luar (ohm) I = Kuat arus listrik (ampere)

13 HUKUM KIRCHOFF II Hasil penjumlahan dari jumlah ggl dalam sumber tegangan dan penurunan tegangan sepanjang rangkaian tertutup(loop) sama dengan nol Contoh: S e + S IR = 0 I e 1, r 1 Putaran loop searah jarum jam -e 1 + e 2 - IR 1 - IR 2 -Ir 1 -Ir 2 = 0 R 2 I R 1 e 2, r 2

14 Perhatikan rangkaian listrik pada gambar dibawah ini! A I 4 ohm B 9V, 0,5 ohm Hitung arus listrik yang mengalir pada rangkaian tsb. D 12V, 1,5 ohm C Jawab: Putaran loop searah jarum jam(loop ABCDA) I(0,5) + I(1,5) + I(4) = I = 0 6I = 3 I = ½ ampere

15 MENENTUKAN KUAT ARUS PADA RANGKAIAN MAJEMUK ( 2 LOOP) A B C i 1 + i 2 I II = 4 W = 2 W 3 W LOP I ( EFABE ) SE = S i.r -E 1 + i1r1 + ( i1+i2 )R2 =0 10 = i ( i 1 +i 2 )2 10 = 4i 1 + 2i 1 + 2i 2 10 = 6i 1 + 2i 2 ( I ) LOP II ( EDCBE ) SE = S i.r -E 2 +i2r3 + ( i1+i2 )R2=0 12 = i ( i 1 +i 2 )2 12 = 3i 2 + 2i 1 + 2i 2 12 = 2i 1 + 5i 2 ( II ) F i 1 i 2 10 V E 12 V Penjelasan : Arus di EFAB = i 1, di EDCB = i 2,di BE = i 1 + i 2 Di titik cabang B berlaku Si = 0, arus yang masuk i 1 & i 2, sedangkan yang keluar ( i 1 + i 2 ) i 1 + i 2 (i 1 +i 2 ) = 0 Di titik cabang E berlaku Si = 0. arus yang masuk i 1 + i 2 sedangkan yang keluar i 1 & i 2 -i 1 - i 2 + (i 1 +i 2 ) = 0 Pada Loop EFABE berlaku SE+ Σ i.r = 0 -E 1 + i1.r1 + ( i1+i2 ).R2 =0 Pada Loop DCBED berlaku SE +Σ i.r = 0 - E2+i2.R3 + ( i1 +i2 ).R2 =0 D Dari persamaan (I) dan (II) (I) X 1 10 = 6i 1 + 2i 2 (II) X 3 36 = 6i 1 + i 2-26 =-13i 1 i2 = 2 A Dari persamaan (I) 10 = 6i 1 + 2i 2 10 =6.I = 6i1 + 4 i1 = 1 A Arus di EFAB = i 1 = 1 A Arus di EDCB = i 2 = 2A Arusdi BE = i 1 + i 2 = 3

16 MENENTUKAN KUAT ARUS PADA RANGKAIAN MAJEMUK ( 2 LOOP) i 1 A i 2 I R 1 i 3 R2 I R 3 R 4 B Hitunglah arus yang ada pada masing-masing cabang dan beda potensial di AB. Jawab. i 3 = i 1 + i 2 Lop I SE = S i.r V= i 1 R 1 +i 3 R 2 1,5 = 0,75i 1 + (i 1 + i 2 ).1 1,5 = 1,75i 1 + i 2 (I) Lop II SE = S i.r 0 = i 2 R 3 + i 2 R 4 - i 3 R 2 0 = 1,5i 2 + 1,5i 2 - (i 1 + i 2 ).1 0 = - i 1 + 2i 2 (II) (I) X 2 3 = 3,5i 1 + 2i 2 0 = - i 1 + 2i 2 3 = 4,5 i 1 i 1 = 0,67 A (II) i 2 = 0,5 i 1 = 0,5.0,67 = 0,33 A i 3 = i 1 + i 2 = 0,67+ 0,33 i 3 = 1 A V AB = i 3. R 2 = 1.1 = 1 V

17 ENERGI DAN DAYA LISTRIK ENERGI LISTRIK W = q V KARENA q = I t, maka : W = ( I t ) V = V I t Keterangan : W = Energi listrik (Joule) q = muatan listrik (Coulomb) V = Beda potensial listrik (volt) I = Arus listrik ( Ampere) T = Waktu (sekon)

18 Karena V = I R, maka : W = V I t = (I R) I t W = I 2 R t atau W = V I t = V ( V/R) t W = V 2 t / R Keterangan : R = hambatan listrik (ohm)

19 DAYA LISTRIK P = W / t P = V I t / t P = V I P = I 2 R Keterangan : P = Daya (watt) 1 watt = 1 Joule/ sekon kwh = kilowatt-hour 1 kwh = (1000 watt)x(3600sekon) 1 kwh = 3.6 x 10 6 watt.sekon/joule P = V 2 / R

20 Sebuah hambatan sebesar 360 Ω dihubungkan dengan sumber tegangan 120 V dalam waktu 3 menit. Berapakah energi yang diserap oleh hambatan tersebut? Jawab : W = V 2 t / R = (120) 2 x (3x60) / 360 W = 7,2 KJ

21 Lampu listrik pada beda potensial 120 V memerlukan arus listrik sebesar 1 A. Biaya energi listrik per kwh adalah Rp. 0,-, berapakah biaya yang harus dibayarkan selama sebulan Jika setiap hari lampu tersebut menyala selama 8 jam? ( 1 bulan = 30 hari ) Jawab : Energi yang diserap oleh lampu selama sebulan : W = V I t = 120 x 1 x (8x30)= wh = 28,8 kwh Biaya yang harus dibayarkan : 28,8 x Rp. 0,- = Rp ,-

22 MENGHITUNG TEGANGAN YANG TERTERA PADA ALAT LISTRIK DAN MAMPU MENGHITUNG ENERGI DAN DAYA YANG TERPAKAI PADA ALAT LISTRIK Lampu ini memerlukan beda potensial 6 Volt dan arus 0,3 A. Bagaimana jika diberi beda potensial lebih kecil misalnya 5 Volt? Atau arus lebih kecil misalnya 0,2 A? Lampu menyala tidak terang. Bagaimana jika beda potensial dan arusnya diperbesar? Lampu akan putus. Berapa besar hambatan lampu, dan berapa daya dari lampu R = V/I = 6/0,3 = 20 W P = V.i = 6. 0,3 = 1,8 W Berapa besar hambatan lampu, dan berapa arus yang diperlukan lampu V 2 P = R V R = = 2 = 960 W P 60 i = V/R = 240/960 = 0,25 A

23 Sebuah lampu pijar 60 watt-120 volt dipasang pada 240 volt. Tentukanlah : a. Arus listrik yang mengalir pada lampu b. Daya lampu sekarang Jawab : a. Hambatan lampu R = V 2 / P = (120) 2 / 60 = 240 Ω I = V / R = 240 / 240 = 1 ampere b. P = I 2 R = (1) = 240 watt

24 TERIMA KASIH