ELEMEN RANGKAIAN LISTRIK

Transkripsi

1 MATA KULIAH KODE MK Dosen : FISIKA DASA II : EL-22 : D. Budi Mulyanti, MSi Petemuan ke-5 CAKUPAN MATEI. ESISTANSI DAN HUKUM OHM 2. ANGKAIAN LISTIK SEDEHANA 3. DAYA LISTIK DAN EFISIENSI JAINGAN SUMBE-SUMBE:. Fedeick Bueche & David L. Wallach, Technical Physics, 994, New Yok, John Wiley & Sons, Inc 2. Tiple, Fisika Untuk sains dan Teknik (tejemah oleh Bambang Soegijono), Jakata, Penebit Elangga, Gancoli Douglas C, Fisika 2 (tejemah), 200, Penebit Elangga, Edisi Seas & Zemansky, Fisika Untuk Univesitas 3 (Optika & Fisika Moden), 99, Jakata-New Yok, Yayasan Dana Buku Indonesia 5. Fedeick J. Bueche, Sei Buku Schaum Fisika, 989, Jakata, Penebit Elangga 6. Halliday & esnick, Fisika 2, 990, Jakata, Penebit Elangga 7. Sutisno, Sei Fisika Dasa (Fisika Moden), 989, Bandung, Penebit ITB ELEMEN ANGKAIAN LISTIK 2.3. HAMBATAN DAN HUKUM OHM

2 Kita telah mengenal E = ρj Namun kaena tidak ada alat yang dapat menguku dan J, maka kedua uas dikalikan dengan unsu panjang kondukto dl dan kemudian diintegasikan : b b E dl = ρ J dl a b= L a= 0 a b= E dl = L a= 0 I ρj dl, kaena J // dl, maka: J dl = Jdl = dl A Sehingga: b= L a= 0 E dl = I b= L a= 0 ρ dl A Untuk kawat homogen sepanjang L, maka pesamaan di atas menjadi : V = I Dengan demikian esistansi/hambatan didefinisikan sebagai: = V I beda potensial = aus Hambatan suatu kawat atau benda lain, menentukan besanya beda potensial yang haus ada di antaa kedua ujungnya aga aus mengali dalam kawat. satuan V/A = Ω Hukum OHM Hubungan V=I dikatakan memenuhi hukum Ohm, jika besa tidak begantung V atau I ( konstan). Hambatan suatu esisto dapat diketahui, jika beda potensial telah diuku dengan voltmete (behambatan tinggi) yang diletakkan paalel dan aus listik diuku dengan ampeemete (betahanan endah) yang diletakkan sei.

3 Jadi sebenanya hubungan V = I bukanlah penyataan hukum ohm. Ini meupakan V penyataan umum. Sebuah kondukto dikatakan memenuhi hukum ohm jika = behaga I konstan, atinya tidak begantung V dan I. E Atau ρ = konstan, tidak begantung dan J. J Kuva I V linie : Gamba. Hubungan I-V, (a) memenuhi hukum Ohm sementaa (b) dan (c) tidak memenuhi hukum Ohm Gaya geak listik (ggl) = electomotive foce (emf) Suatu alat (misalkan bateai atau geneato listik) yang dapat mempetahankan beda potensial di antaa 2 titik disebut electomotive foce (emf) = gaya geak listik. Istilah gaya (foce) sebenanya tidak tepat, yang bena adalah tegangan geak listik. Gamba: Analogi angkaian listik sedehana dan analogi gavitasi Keteangan : Ggl bateai dihubungkan ke sebuah hambatan. GGL tesebut mempetahankan teminal atas pos dan teminal bawah (-) Di lua B, aus yang seaah jaum jam dihasilkan

4 Sebuah ggl haus mampu melakukan usaha yaitu menggeakkan muatan-muatan positif dai titik dengan potensial endah (negatif) ke potensial yang lebih tinggi (positif). Usaha yang dilakukan oleh ggl tesebut adalah dw Definisi ggl dw ε = dq, ε adalah usaha pesatuan muatan, satuan C J = volt Jadi jika ggl melakukan usaha pada pembawa muatan, maka enegi haus dipindahkan ke ggl tesebut, dimana kemudian enegi diubah menjadi usaha oleh ggl. Misalnya dalam bateai, enegi kimia diubah menjadi enegi listik dan menjadi enegi themal dalam tahanan. Jika bateai B tidak dimuati maka alian aus akan behenti. Analogi Gavitasi : Enegi kimia pada oang diubah menjadi enegi potensial gavitasi, yaitu dengan mengangkat bola-bola beguling-guling dan masuk silinde yang beisi fluida, menyebabkan enegi themal di dalm fluida sehingga temponya naik. Jika oang tesebut tidak makan atau tidak ada tambahan enegi, maka alian bola-bola tesebut akan behenti. Usaha yang Dilakukan ggl Di dalam waktu dt, jumlah enegi yang dibeikan adalah I 2 dt (i), dimana enegi tesebut muncul dalam hambatan sebagai enegi themal. Dalam waktu yang sama sebuah muatan dq begeak, sehingga dikatakan ggl melakukan usaha dw = ε dq= ε I dt.(ii) Dai pesamaan (i) dan (ii) I 2 dt = ε I dt ε I = hubungan antaa aus dengan ggl. Pepindahan Enegi Dalam angkaian Listik Gamba: Alian enegi dalam angkaian listik

5 Sebuah bateai B menimbulkan aus di dalam angkaian yang mengandung black box yang tidak diketahui isinya (misalnya: hambatan, bateai, dan lain-lain). (Beda potensial dibuat tetap diantaa teminal a dan b). Teminal a dihubungkan dengan teminal bateai pos. jika muatan dq begeak dai a ke b melalui kotak, maka muatan ini akan menguangi enegi potensial listik sebesa V ab dq. Dalam waktu dt maka enegi du yang dipindahkan di dalam kotak adalah: du = dqv ab = IdtV ab Daya: kecepatan / laju pepindahan enegi : du P = = dt IV ab = I 2 2 V P = 2.4 ANGKAIAN LISTIK SEDEHANA Hambatan yang Disusun Paalel Tiga hambatan disusun // di antaa teminal a dan b Aus-aus di ketiga cabang : I t = Aus total I = I + I 2 + I 3 = V ab ; I 2 = dan I 3 = Jadi = Hambatan equivalent < setiap hambatan yang menyusunnya. Contoh Penyelesaian soal (Seas Bab 29). Buktikan bahwa bila esisto dan 2 dihubungkan secaa paalel, maka esisto ekivalennya // selalu lebih kecil dai atau 2

6 ... pes * sedang... pes ** pes ** > pes * kaena & 2 positif sedang... pes *** pes *** > pes * 2. Pehatikan angkaian di bawah ini: Beapa 3 aga ( // 2 ) + 3 = 3. Dai angkaian di bawah ini: Hitung 3 sehingga ek = //

7 Maka : 4. Dai angkaian beikut ini, cailah haga: a) ek b) V ay Jika diketahui: = 8 Ω 2 = 6 Ω 3 = 6 Ω 4 = 20 Ω I = 0,5 A 5 = 9 Ω 6 = 8 Ω 7 = 6 Ω (a) Menghitung ek

8 b) Menghitung V ay ,58 4 Sehingga aus I 4 yang melewati 4 I 4 = A 20 Ω Ω 24 sedangkan. 2 aus yang melewati Dai angkaian di bawah ini diketahui V xy = 320 V. Beapakah nilai ek dan V cb? 3 x a ek 2 00 d I 3 40 Ω ek2 00 c 00 b y I 2 I 25 Ω 20 Ω ek Jawab:

9 Ω Ω Ω Ω Diketahui Sedang Jika diketahui : P total = 0 W untuk angkaian sei beikut ini Maka beapakah nilai P total untuk angaian paallel beikut ini? x y 3

10 30 // Jika diketahui :P maks = 2 W untuk = 0 4 Ω, beapakah haga V? Jika diketahui = 2 x 0 4 Ω dan V = 300 V, tentukan haga P maximum ,5 9. Jika kita memiliki 4 buah hambatan yang masing-masing besanya = 0 3 Ω dengan daya sebesa P = 0 W. Bagaimana meangkai aga V = 200 V? 4000 Ω Maka haus diangkai 4 buah sebesa 0 3 Ω dalam hubungan sei. 2.4 DAYA LISTIK DAN EFISIENSI JAINGAN (η) Enegi listik (dalam J) adalah usaha yang dipelukan untuk memindahkan muatan q (dalam C) melintasi beda potensial V (dalam volt) Untuk memindahkan muatan positif melintasi beda potensial +, kita haus melakukan usaha (usaha gaya lua) pada muatan tesebut. Misalkan potensial V B > V A maka untuk memindahkan muatan positip +q dai A ke B dipelukan usaha W = qv BA.

11 Daya Listik (dalam watt) yang dihasilkan sumbe enegi dalam membawa muatan q melintasi potensial naik, dalam waktu t adalah: usaha qv P = = = IV (daya yang hilang dalam hambatan ) waktu t atau P = I 2 2 V = Tabel Konvesi watt joule/s watt kal/s kw.34 hp hp 746 W kwh 3.6 x 0 6 J daya yang dihasilkan jaingan Definisi Efisiensi Jaingan : η = x00% daya yang dihanta jaingan Daya yang dihanta = daya yang dihasilkan + daya yang hilang Contoh: Sebuah jaingan dengan hambatan total 0.2 Ω dapat membei daya 0 kw pada sebuah pabik kecil dengan tegangan 250 V, hitung efisiensi jaingan! Jawab: Daya yang hilang 2 P P = I = = 320 W V Jadi : η = x00% = 97%