IV. Arus Listrik. Sebelum tahun 1800: listrik buatan hanya berasal dari friksi (muatan statis) == tidak ada kegunaan praktis

dokumen-dokumen yang mirip
Listrik Dinamis 1 ARUS LISTRIK

Listrik Dinamis 1 ARUS LISTRIK. dq dt

Arus Listrik & Rangkaian Arus DC

Listrik Dinamis FIS 1 A. PENDAHULUAN. ρ = ρ o (1 + αδt) B. HUKUM OHM C. NILAI TAHANAN RESISTOR LISTRIK DINAMIS. materi78.co.nr. c.

Tujuan Instruksional

LISTRIK DINAMIS B A B B A B

FISIKA. Sesi RANGKAIAN ARUS SEARAH A. ARUS LISTRIK

DEPARTEMEN FISIKA. Arus Listrik dan Lingkar Arus Searah INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Assalamuaalaikum Wr. Wb

[Listrik Dinamis] Lembar Kerja Siswa (LKS) Fisika Kelas X Semester 2 Waktu : 48 x 45 menit UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA NAMA ANGGOTA :

Rangkaian Listrik. 4. Ebtanas Kuat arus yang ditunjukkan amperemeter mendekati.. a. 3,5 ma b. 35 ma c. 3,5 A d. 35 A e. 45 A

Rangkaian Seri Perhatikan rangkaian hambatan seri pada Gambar 6. Gambar 6

LISTRIK DINAMIS FIS 1 A. PENDAHULUAN B. HUKUM OHM. ρ = ρ o (1 + αδt) C. NILAI TAHANAN RESISTOR

Rudi Susanto

sumber arus listrik Gustav Kirchhoff ( ) mengemukakan dua aturan (hukum) yang dapat

BAB VIII LISTRIK DINAMIS

LISTRIK DINAMIS Listrik mengalir

BAB LISTRIK DINAMIS I. SOAL PILIHAN GANDA

RANGKUMAN MATERI LISTRIK DINAMIS

MENU PENGERTIAN HUKUM KIRCHHOFF HUKUM OHM RANGKAIAN LISTRIK ALAT UKUR TEGANGAN DC DAN AC GGL DAN TEGANGAN JEPIT ENERGI DAN DAYA LISTRIK

Arus dan Hambatan. Oleh: Ahmad Firdaus Rakhmat Andriyani

3. Memahami konsep kelistrikan dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari

BAB II HUKUM DASAR RANGKAIAN LISTRIK

Arus listrik bergerak dari terminal positif (+) ke terminal negatif (-). Sedangkan aliran listrik dalam kawat logam terdiri dari aliran elektron yang

dan Hukum I Kirchhoff

Arah elektron. Arah arus listrik berlawanan dengan aliran elektron

Arus listrik sebesar 1 amper adalah perpindahan elektron sebanyak 6.24 x yang melewati satu titik pada setiap detiknya.

Materi Listrik. LISTRIK STATIS Hukum Coulomb Medan Listrik Potensial Listrik Kapasitor Contoh Soal

DAN TEGANGAN LISTRIK

BAB X ENERGI DAN DAYA LISTRIK

Mengukur Kuat Arus dan Beda Potensial Listrik Konsep Arus Listrik dan Beda Potensial Listrik

ARUS SEARAH (ARUS DC)

PERTEMUAN II KONSEP DASAR ELEMEN-ELEMEN RANGKAIAN LISTRIK

LISTRIK DINAMIS. Merlina.pdf. Listrik Dinamis adalah listrik yang dapat bergerak. cara mengukur kuat arus pada

BAB II L I S T R I K. Muatan ada 3 : 1. Proton : muatan positif. 2. Neutron : muatan netral 3. Elektron : muatan negative

Antiremed Kelas 10 FISIKA

Hukum Ohm. Fisika Dasar 2 Materi 4

LISTRIK ARUS SEARAH (Oleh : Sumarna)

Arus Listrik dan Resistansi

RANGKAIAN ARUS SEARAH ( DC)

PERTEMUAN II KONSEP DASAR ELEMEN-ELEMEN RANGKAIAN LISTRIK

ARUS LISTRIK. Tiga hal tentang arus listrik. Potensial tinggi

GAYA GERAK LISTRIK KELOMPOK 5

Retno Kusumawati PENDAHULUAN. Standar Kompetensi : Memahami konsep kelistrikan dan penerapannya dalam kehidupan seharihari.

BAB 6 RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH

HAMBATAN & ARUS LISTRIK MINGGU KE-6 2 X PERTEMUAN

Komponen dan RL Dasar

Dibuat oleh invir.com, dibikin pdf oleh

ARUS LISTRIK. Di dalam konduktor / penghantar terdapat elektron bebas (muatan negatif) yang bergerak dalam arah sembarang (random motion)

LAPORAN RESMI PRAKTEK KERJA LABORATORIUM 1

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA DASAR II RESISTIVITAS. Oleh: Dina Puji Lestari PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

BAB 14 RANGKAIAN ARUS SEARAH

Untuk mempermudah memahami materi ini, perhatikan peta konsep berikut ini. Sumber Arus Listrik. menjelaskan. Macam-macam Sumber Tegangan.

BAB LISTRIK DINAMIS Arus Listrik. Listrik dinamis adalah pelajaran fisika mengenai listrik dengan memperhitungkan situasi muatan yang bergerak.

RINGKASAN MATERI TEGANGAN DAN TAHANAN LISTRIK

E = = (1,80 x 10 5 N/C )( 4π )(0,50 m) 2 = 5,652 x 10 5 Nm 2 /C

Tegangan Gerak Listrik dan Kaidah Kirchhoff

ENERGI DAN DAYA LISTRIK

Fisika Umum (MA 301) Topik hari ini. Kelistrikan

SNMPTN 2011 Fisika KODE: 559

LEMBAR VALIDASI SOAL

MODUL MATA PELAJARAN IPA

LATIHAN FISIKA DASAR 2012 LISTRIK STATIS

Listrik yang tidak mengalir dan perpindahan arusnya terbatas, fenomena kelistrikan dimana muatan listriknya tidak bergerak.

Uji kemampuan pertemuan 1 No Soal Jawaban 1 Tuliskan fungsi alat ukur amperemeter dan voltmeter!

08:56:07. Fisika Dasar. pada suatu. perubahan temperatur. Arus Listrik. listrik.

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN Pertemuan II

BAB 17 LISTRIK DINAMIS

Gerak Gaya Listrik (GGL) Electromotive Force (EMF)

Pilih satu jawaban yang paling benar dari dengan cara memberikan tanda silang (X) pada huruf di depan pilihan jawaban tersebut.

Oleh: Yasinta Friska Ratnaningrum XII.IPA 1 / 36

BAB IX LISTRIK DINAMIS

Kurikulum 2013 Antiremed Kelas 12 Fisika

Komponen dan RL Dasar

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN Pertemuan II

BAB II Listrik Dinamis

K13 Revisi Antiremed Kelas 12 Fisika

LATIHAN UAS 2012 LISTRIK STATIS

drimbajoe.wordpress.com 1

Bab V Kelistrikan. Fisika SMA/MA X

TUGAS XIII LISTRIK DAN MAGNET

III. TEORI PRAKTIKUM FISIKA - LISTRIK PERCOBAAN L1 RANGKAIAN LISTRIK SEDERHANA

X. LISTRIK STATIS. X.1 Hukum Coulomb

DASAR DASAR KELISTRIKAN DAIHATSU TRAINING CENTER

Materi 18 Listrik dan Magnet 2: Hambatan dan Arus Listrik. Tim Dosen Fisika Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya

RANGKAIAN LISTRIK. Kuliah 1 (Umum)

Fisika Umum (MA 301) Kelistrikan

PRINSIP KERJA ALAT UKUR PRAKTIKUM FISIKA DASAR II

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN ( RPP ) Sekolah : SMP Kelas / Semester : IX (Sembilan) / Semester I Mata Pelajaran : IPA (Ilmu Pengetahuan Alam)

SMP kelas 9 - FISIKA BAB 2. RANGKAIAN LISTRIK DAN SUMBER ENERGI LISTRIKLatihan Soal 2.7

Lembar Kerja Peserta Didik 1 Alat Ukur Listrik dan Rangkaian Sederhana

Menganalisis rangkaian listrik. Mendeskripsikan konsep rangkaian listrik

PETA KONSEP. Bab 7 Listrik. 162 Fisika X untuk SMA/MA. Rangkaian. Ggl. Beda potensial. Hukum Ohm. Listrik. Daya listrik.

Bab. Listrik Dinamis. Hasil yang harus Anda capai: menerapkan konsep kelistrikan dalam berbagai penyelesaian masalah dan berbagai produk teknologi.

BAB LISTRIK DINAMIS. (a) Rapat arus dapat dihitung dengan persamaan berikut : (c) Banyaknya elektron yang menghasilkan muatan 0,61 C adalah.

Perkuliahan PLPG Fisika tahun D.E Tarigan Drs MSi Jurusan Fisika FPMIPA UPI 1

RANGKAIAN LISTRIK. Kuliah 2 (Konsep Rangkaian Listrik)

SMP kelas 9 - FISIKA BAB 2. RANGKAIAN LISTRIK DAN SUMBER ENERGI LISTRIKLatihan Soal A; 1,5 A; 3 A

BAB I KONSEP RANGKAIAN LISTRIK

LAT UAS ELKA KELAS 9

Transkripsi:

IV. Arus Listrik Sebelum tahun 1800: listrik buatan hanya berasal dari friksi (muatan statis) == tidak ada kegunaan praktis listrik alam kilat Pada tahun 1800: Alessandro Volta menemukan baterai listrik produksi aliran muatan secara teratur permulaan teknologi listrik Mengubah sivilisasi/peradaban spark Zn Ag larutan asam Energi kimia energi listrik 52

Baterai modern * baterai kering * accu * sel Kenapa ada arus listrik? + - Carbon Zn Katode Anoda larutan elektrolit Ada beda potensial antara kedua elektroda terjadi elektromotive force (emf) atau gaya gerak listrik (ggl) tegangan baterai (ε) Penyederhaan penggambaran: + - 6 volt 53

Di dalam kawat: arus e- e- e- e- e- e- e- e- e- arus listrik/i: I = Δ Q Δt Pada t tertentu: I = dq dt muatan per satuan waktu satuan Ampere = Coulomb/detik Hukum Ohm arus I V Dapat dipahami bahwa arus listrik yang terjadi (I) proporsional dengan tegangan yang diberikan (V) I V Atau lebih eksplisit: I = V R konstanta tergantung jenis & geometri R disebut resistan atau tahanan 54

V = I R Hukum Ohm ini berlaku untuk logam/konduktor Tetapi tidak berlaku umum Tidak berlaku pada semikonduktor, transistor dan material non linear. Satuan R : Ohm (Ω) 1 Ω = 1 volt/ampere Simbol: Contoh soal: Pada sebuah tape recorder kecil tertulis apabila dihubungkan dengan 6 volt akan menghasilkan arus 300 ma (a) Berapa net resistan dari tape? (b) Bila potensial turun menjadi 5 volt, bagaimana perubahan arus listrik? Jawab: (a) V = 6 volt dan I = 300 ma = 0,3 A V = I R R = (6)/(0,3) = 20 Ω (b) Kalau resistan tetap konstan Arus: I = V = 5,0/20 = 0,25 A R sebenarnya resistan bergantung pada temperatur 55

Resistivitas dan Konduktivitas Arus listrik /I Area/A Panjang/L Tahanan/resistan: R R = ρ L A disini ρ adalah konstanta yang bergantung ada jenis material dan juga: kemurnian proses pembuatan temperatur ρ disebut sebagai tahanan jenis (resistivitas) Satuan: Ω m Bahan ρ (Ω m) perak 1,59x10-8 tembaga 1,68x10-8 Al 2,65x10-8 besi 9,71x10-8 Kebalikan resistivitas konduktivitas/ σ = 1/ρ [kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik] 56

Contoh soal: Sebuah kawat tembaga (ρ =1,68x10-8 Ωm) akan digunakan untuk menghubungkan sebuah radio dan speaker luar. Panjang kawat 20 meter. Berapa diameter kawat supaya resistan/tahanan kurang dari 0,1 Ω. Jawab: Karena R = ρ L A maka semakin besar luas, tahanan akan mengecil. Oleh karena itu yang akan dihitung adalah diameter maksimal. luas penampang A = ρ L/R = (1,68x10-8 )(20)/0,1=3,4x10-6 m 2 A = π r 2 Sehingga r =1,05x10-3 m diameter = 2 r = 2,1 x10-3 m = 2,1 mm Pengaruh Temperatur pada Resistan Besar resistivitas bervariasi terhadap temperatur, hal ini dapat diterangkan dengan teori zat padat, khususnya tentang ikatan atom. Pada konduktor: Temperatur naik resistivitas naik e- Elektron tidak terikat kuat, sehingga ketika suhu naik atom-atom akan bervibrasi dengan lebih cepat menghalangi gerakan elektron tahanan naik 57

Pada semikonduktor Elektron terikat lebih kuat. Ketika suhu dinaikkan elektron menjadi lebih tidak terikat dan dapat bergerak lebih mudah menaikkan konduktivitas resistivitas turun Kembali ke konduktor, biasanya digunakan pendekatan linear: ρ T = ρ o {1 + α (T - T o )} koefisien temperatur resistivitas pada suhu T o resistivitas pada suhu T Daya Listrik Mengapa kita memilih bentuk energi listrik? karena mudah ditransformasi dalam bentuk-bentuk energi lain Alat-alat rumah tangga: * tungku listrik energi listrik panas * toaster * lampu energi listrik panas + cahaya 58

Proses fisis transformasi energi: I e- I e- e- pada resistan (dalam hal ini pada alat listrik rumah tangga) terjadi tumbukan antara elektron-elektron dan material timbul panas Kerja du = dq V Energi persatuan waktu (laju energi): P = du dq dt = dt V = IV Daya listrik: P = I V atau I 2 R atau V 2 /R satuan daya joule/detik = watt Para pelanggan PLN membayar energi (dalam joule) bukan daya. Satuan lebih besar 1 kwh = kilo watt jam Jadi 1 kwh = 1000 watt x 3600 detik = 3,6x10 6 watt detik = 3,6 x10 6 joule 59

Contoh soal: Sebuah tungku listrik menghasilkan arus 4 A untuk tegangan 220 volt. Berapa tarif PLN yang harus dibayar per-bulan (30 hari) bila secara rata-rata tungku tersebut digunakan 3 jam per-hari. 1 kwh = Rp. 115,- Jawab: Daya: P = I V = (4)(220) = 0,88 kw Tungku tersebut bekerja selama 30x3 = 90 jam Jadi membutuhkan biaya: 0,88x90xRp. 115 = Rp. 9108,- Rangkaian Resistor Rangkaian seri R 1 R 2 R 3 Dapat dibuktikan: R = R 1 + R 2 + R 3 R = Σ R i Rangkaian paralel R 1 R 2 1 1 1 1 = + + R R1 R2 R3 R 3 60

Contoh soal: I 1 500 Ω 400 Ω a b c 700 Ω I 2 I ε =12 volt Hitung arus listrik yang mengalir pada tahanan 500 Ω! Jawab: Kita lihat rangkaian equivalen: 400 Ω a b c 290 Ω I 2 I ε =12 volt Sebagai tahanan pengganti tahanan 500 Ω dan 700 Ω: 1 1 1 = + R = 290 Ω R 500 700 Sehingga tahanan equivalen keseluruhannya: R T = 400 Ω + 290 Ω = 690 Ω 61

Sehingga arus yang mengalir melalui titik a: I = V/R T = 12/690 = 0,017 A V ac = V a - V c = 12 volt V ab = I R ab = (0,017)(400) = 6,8 volt Oleh karena itu tegangan yang melalui tahanan 500 Ω adalah V bc = V ac - V ab = 12-6,8 = 5,2 volt Sehingga arus yang melalui tahanan 500 Ω adalah: I = V/R = (5,2)/(500) = 0,01 A = 10 ma Tahanan Dalam (Internal Resistance) Sebagaimana yang disebutkan sebelumnya, baterai, generator listrik dan tipe sumber lain mengubah satu jenis energi (kimia, mekanik, cahaya dll.) menjadi energi listrik. hal ini disebut sebagai sumber ggl (gaya gerak listrik) Penamaan gaya gerak listrik sebenarnya salah kaprah, karena yang kita maksud bukan gaya (bersatuan Newton) tetapi suatu potensial listrik. Kita amati bahwa potensial (ggl) sebuah baterai makin lama makin turun dan akhirnya mati (nol) hal ini karena ada tahanan dalam (internal resistance) pada baterai pada proses yang berlangsung (misal ada proses kimia) nilai tahanan dalam akan naik tegangan baterai turun. 62

Kondisi sesungguhnya: a b r ε disini r merupakan tahanan dalam V ab = ε - I r Terlihat nilai tegangan V ab ( tegangan jepit ) lebih kecil dari ggl (ε). 63

Hukum Kirchhoff I. Hukum Sambungan/ Kirchhoff I pada suatu titik sambung, jumlah arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar I 1 I 2 I 3 I 4 I 1 = I 2 + I 3 + I 4 (hukum ini sebenarnya merupakan perluasan hukum kekekalan muatan) 64

II. Hukum Rangkaian / Hukum Kirchhoff II Contoh: Pada suatu rangkaian tertutup, jumlah aljabar perubahan potensial adalah nol a I b R 1 I R 2 d loop/rangkaian abcd: V aa = 0 ε c Tinjau masing-masing beda potensial: V ba = V b - V a = - I R 1 (sebab potensial di a > dari di b) V cb = V c - V b = - I R 2 V dc = + ε V ad = 0 (sebab V a = V d ) Sehingga menurut hukum Kirchhoff II: V ba + V cb + V dc + V ad = 0 - I R 2 - I R 1 + ε = 0 atau ε = I (R 1 + R 2 ) suatu formula yang sudah kita kenal Gunakan logika berpikir, jangan menghapal rumus!!! 65

Penerapan hukum Kirchoff I & II untuk kasus yang lebih kompleks: Pada rangkaian di bawah ini, hitung arus I 1, I 2 dan I 3 (arus setiap percabangan)! 30 Ω a b I 1 I 3 d e 45 V f c 40 Ω r = 1 Ω I 2 80 V 1 Ω 20 Ω g h i Jawab: Kita gunakan hukum Kirchhoff I: Pada titik cabang c: I 3 = I 1 + I 2 (1) Lalu hukum Kirchoff II kita terapkan pada: (a) loop abfedca V ba + V fb + V ef + V de + V cd + V ac = 0-30I 1 + 0 + 45 - I 3-40I 3 + 0 = 0 30 I 1 + 41 I 3 = 45 (2) 66

(b) loop cdefihgc V dc + V ed + V fe + V if + V hi + V gh + V cg = 0 40I 3 + I 3-45 + 20 I 2 + I 2-80 + 0 = 0 41 I 3 + 21 I 2 = 125 (3) Gabung persamaan (1), (2) dan (3) didapat: I 1 = - 0,87 A I 2 = 2,6 A I 3 = 1,7 A (jadi arah arus sesungguhnya berlawanan dengan yang diasumsikan) Contoh lain: a I b I 1 I 2 R R I 3 ε c R d R I 4 R I 5 f I e ε = 12 volt dan R (semua sama) = 2 Ω Hitung arus yang mengalir di semua cabang! Jawab: 67

Lihat loop cdb: - I 3 R - I 2 R + I 1 R = 0 - I 3 - I 2 + I 1 = 0 (1) Lihat loop edc - I 5 + I 3 + I 4 = 0 (2) (1) + (2) - I 2 + I 1 - I 5 + I 4 = 0 - I 5 + I 4 = I 2 - I 1 (I) Hukum Kirchhoff I mendiktekan: I 4 = I 3 + I 1 (3) I 5 = I 2 - I 3 (4) (3) + (4) I 4 + I 5 = I 1 + I 2 (II) (I) + (II) I 4 = I 2 (I) - (II) I 5 = I 1 (3)- (4) I 4 - I 5 = I 1 - I 2 + 2I 3 terus I 4 - I 5 = I 5 - I 4 + 2I 3 I 3 = I 4 - I 5 bandingkan dengan (2) I 3 = I 5 - I 4 hanya mungkin bila I 3 = 0 lihat kembali (3) & (4) I 4 = I 1 dan I 5 = I 2 Terjadi kesamaan I 1 = I 2 = I 4 = I 5 = ½ I Kembali ke kaidah baterai: ε = I 1 R + I 4 R = 2 I 1 R = 12 volt I 1 = 3 ampere dan juga arus cabang lain. Alat-alat Ukur Listrik 68

Pengukur beda tegangan voltmeter V Pengukur arus listrik ammeter A Bagian pokok kedua alat ini galvanometer (pengukur arus kecil) Galvanometer dapat bekerja karena ada gaya antara medan magnet dan arus listrik pada kawat koil (akan didiskusikan dalam bab Medan Magnet) Magnet Permanen U S Arus listrik order 50 μa Simbol Galvanometer: G Galvanometer dapat langsung digunakan untuk mengukur arus listrik yang kecil. Untuk arus listrik: G r I I R I G 69

A = I R Untuk Tegangan R r V = G Ammeter Untuk mengukur arus yang lebih besar, disini galvanometer ditambah suatu resistor shunt. Misal untuk mengukur arus maksimum 1 A dengan galvanometer berskala maks 50 μa dan resistan r = 30 Ohm, hitung tahanan shunt yang dibutuhkan? r G I G I R I R I = 1 ampere I G = 50 μa = 0,00005 ampere, sehingga I R = 0,99995 ampere lihat beda tegangan: I G r = I R R (0,00005)(30) = (0,99995) R R = 0,0015 Ohm Voltmeter: 70

Hitung tahanan paralel yang dibutuhkan sebuah galvanometer (arus 50 μa, r = 30 Ohm) untuk mengukur beda potensial antara 0-15 volt. Jawab: V = I (R + r) 15 = (0,00005)(R + 30) R sekitar 300 kω (sangat besar) 71