BAB II Listrik Dinamis

BAB II Listrik Dinamis Standar Kompetensi : Memahami konsep kelistrikan dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari Kompetensi Dasar : 3.2 Menganalisis percobaan listrik dinamis dalam suatu rangkaian serta penerapannya dalam kehidupan seharihari Indikator : o Menjelaskan konsep arus listrik dan beda potensial listrik o Membuat rangkaian komponen listrik dengan berbagai variasi baik seri maupun paralel o Menggambarkan arus listrik dan beda potensial dalam bentuk tabel dan grafik. o Menyelidiki hubungan antara arus listrik dan beda potensial dalam suatu rangkaian (Hukum Ohm) o Menemukan perbedaan hambatan beberapa jenis bahan (konduktor, semi konduktor dan isolator) o Menggunakan Hukum Kirchoff I untuk menghitung V dan I dalam rangkaian o Menghitung hambatan pengganti rangkaian listrik seri dan paralel Waktu : 2 x 4 jam pelajaran A. Arus Listrik Untuk memulai pembelajaran listrik dinamis, secara berkelompok lakukanlah kegiatan berikut. Kegiatan 1. Sirkuit Sederhana Alat dan Bahan: 1. Baterai 1 buah 2. Dudukan baterai 3. Kabel penghubung 2 buah 4. Fitting lampu 1 buah 5. Lampu 1 buah

Langkah Kegiatan 1. Secara berkelompok, persiapkanlah alat dan bahan sesuai dengan arahan guru. 2. Setelah siap, jawablah pertanyaan berikut. a. Jelaskan dengan rinci mengapa lampu dapat menyala? b. Apakah yang terjadi apabila baterai diambil? c. Apakah yang kamu lakukan agar lampu dapat menyala lebih terang? Arus listrik didefinisikan sebagai aliran muatan listrik positif. Arus listrik dapat terjadi jika terdapat beda potensial listrik. Arus listrik sendiri mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Rangkaian listrik sebagaimana dalam kegiatan 1 dapat dituliskan kembali sebagai berikut. Agar arus listrik dapat mengalir, rangkaian listrik harus berupa sirkuit tertutup. Untuk memahami konsep sirkuit tertutup, perhatikan gambar kegiatan berikut. Dengan menyusun rangkaian seperti pada gambar diatas, lampu dapat menyala. Nyala pada lampu menunjukkan terdapat arus listrik pada rangkaian tersebut. Rangkaian listrik yang dapat memungkinkan arus listrik mengalir dinamakan rangkaian listrik (sirkuit) tertutup. Seandainya kabel penghubung ke sumber tegangan dilepas, arus listrik tidak akan terjadi. Sirkuit demikian dinamakan sirkuit terbuka.

Selanjutnya, arus listrik merupakan kecepatan aliran muatan listrik positif (Q) per detik. Secara matematis dirumuskan I = Q t Telah dijelaskan di muka bahwa muatan dapat mengalir apabila terdapat beda potensial listrik. Nah agar terdapat beda potensial listrik, maka diperlukan sumber tegangan. Sumber tegangan berasal dari baterai, akumulator, atau dari pembangkit listrik. Untuk lebih memahami tentang baterai, potonglah baterai secara melintang, kemudian amati bagian dalam baterai tersebut. Kemudian bandingkanlah dengan gambar berikut. Nah, untuk menguji pemahamanmu tentang arus dan tegangan listrik lengkapilah bagan berikut ini!

Persamaan Arus Tegangan Perbedaan Alat Ukur Satuan Simbol Cara mengukur Untuk mengakhiri kegiatan pembelajaran ini, renungkanlah firman Allah SWT pada Surat AnNur [24] ayat 43. B. Hukum Ohm dan Hambatan Listrik Sebelum memulai membahas tentang hukum Ohm, lakukanlah kegiatan 2 berikut. Kegiatan 2. Konduktor dan isolator. Sediakanlah bahan-bahan yang akan diuji jenisnya, konduktor atau isolator. Kemudian ujilah dengan menggunakan rangkaian sebagaimana pada gambar berikut. Apabila lampu menyala setelah diuji, termasuk konduktor. Sedangkan

apabila lampu mati termasuk isolator. Untuk menguatkan hasil kegiatan ini, tegangan yang dianjurkan minimal 6 volt. Kemudian masukkanlah kedalam tabel berikut. No. Nama Benda/Bahan Keadaan Lampu Termasuk Menyala Padam Konduktor Isolator 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Berdasarkan kegiatan ini, manakah yang termasuk konduktor? Bahan apa sajakah yang termasuk isolator? Secara prinsip, terdapat dua jenis rangkaian hambatan, yaitu rangkaian hambatan seri dan rangkaian hambatan paralel. Pada rangkaian seri berlaku R = R1+R2+R3+...; sedangkan pada rangkaian paralel berlaku 1 R = 1 R 1 + 1 R 2 + 1 R 3 +.

Namun demikian terkadang dalam rangkaian listrik, peralatan listrik tidak dirangkai secara seri atau paralel saja, melainkan gabungan diantara keduanya. Rangkaian seri Rangkaian Paralel Gambar. Rangkaian lampu yang disusun seri dan paralel Kegiatan 3. Hukum Ohm Alat yang disiapkan 1. Amperemeter 2. Voltmeter 3. Baterai 5 buah 4. Hambatan 5. Kabel penghubung 2 buah Langkah kegiatan. 1. Dengan bantuan gurumu, secara berkelompok rangkailah alat sesuai dengan gambar berikut. 2. Ukurlah besar tegangan pada baterai. 3. Ukurlah arus yang mengalir pada rangkaian 4. Ulangi langkah kedua dan ketiga dengan jumlah baterai yang berbeda, kemudian masukkanlah ke dalam tabel berikut.

No. Jumlah baterai Tegangan Baterai 1. 1 Kuat arus yang mengalir 2. 2 3. 3 4. 4 5. 5 5. Buatlah grafik hubungan antara tegangan (V) dan kuat arus (I) 6. Dengan menganalisis grafik hubungan V dan I tentukan besarnya hambatan yang kamu gunakan! Dari kegiatan 3 yang telah kamu lakukan, diketahui bahwa grafik hubungan antara tegangan dan arus berupa garis lurus. Gradien dari garis lurus ini merupakan nilai dari hambatan penghantar yang dipergunakan dalam percobaan. Hambatan penghantar ini sama tak perduli berapapun tegangan yang dipergunakan. Perubahan tegangan akan berkonsekuensi pada perubahan arus pada rangkaian. Hambatan yang memenuhi kaidah ini merupakan hambatan yang menuruti hukum Ohm. Pada kenyataannya, banyak penghantar yang tidak menuruti hukum Ohm (non-ohmic) misalnya termistor. Selanjutnya, hubungan antara tegangan (V), kuat arus listrik (i) dan hambatan penghantar (R) dapat dinyatakan sebagai V = i R C. Hukum I Kirchoff Pada saat mempelajari arus listrik, Gustav Robert Kirchhoff (12 Maret 1824-17 Oktober 1887) menemukan bahwa jumlah arus yang masuk titik percabangan sama dengan jumlah arus listrik yang keluar dari titik percabangan itu. Ini dinamakan hukum I Kirchhoff.

Berdasarkan hukum I Kirchhoff, maka pada rangkaian listrik di atas dapat diketahui bahwa i1+i3+i4 = i2+i5. D. Evaluasi Petunjuk: Kerjakan semua soal di bawah ini dengan memberi tanda silang (X) pada huruf di depan jawaban yang Anda anggap paling benar. Setelah selesai, cocokkan jawaban Anda dengan kunci jawaban yang terdapat di bagai akhir soal. 1. Pernyataan tentang kelistrikan yang benar adalah... A. dimensi energi listrik adalah [MLT -2 ] B. arus listrik adalah kecepatan aliran muatan listrik C. joule adalah satuan daya listrik D. semakin panjang kawat penghantar hambatannya semakin kecil 2. Untuk memindahkan 10 C muatan listrik dari titik A ke titik B diperlukan energi 40 joule. Beda potensial antara kedua titik tersebut adalah... A. 0,25 V B. 4,0 V C. 30 V D. 40 V 3. Perhatikan gambar rangkaian listrik yang dibuat siswa pada praktikum berikut.

Pernyataan yang tepat berdasarkan gambar di atas adalah... A. lampu tidak akan dapat menyala bersama-sama B. lampu dapat menyala jika rangkaian terhubung singkat C. sirkuit rangkaian merupakan sirkuit terbuka D. rangkaian lampu merupakan rangkaian paralel 4. Perhatikan gambar berikut! Lampu pada rangkaian di atas dapat menyala karena... A. sumber tegangan pada rangkaian lebih dari 1 volt B. terdapat aliran muatan yang melalui lampu C. kabel-kabel pada rangkaian terhubung singkat D. hanya terdapat 1 lampu pada rangkaian 5. Perhatikan gambar rangkaian listrik tertutup di samping ini! Jika hambatan dalam baterai diabaikan, maka kuat arus (I) yang mengalir dalam rangkaian adalah. (UN 2010) A. 0,5 A B. 1 A C. 2 A D. 3 A 6. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut! Jika I2 = 1 I1, maka I3 sebesar. (UN 2011) 4 A. 150 ma B. 300 ma C. 450 ma

D. 600 ma 7. Perhatikan gambar rangkaian tertutup di bawah ini! Besarnya kuat arus total dalam rangkaian tersebut adalah. (UN 2012) A. 0,40 A B. 0,24 A C. 0,16 A D. 0,10 A 8. Perhatikan rangkaian listrik di samping! Besar tegangan V adalah. (UN 2013) A. 9,6 volt B. 6,4 volt C. 4,5 volt D. 3,2 volt 9. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut! Besar beda potensial antara titik P dan Q adalah. (UN 2013) A. 2,4 V B. 4,8 V C. 7,2 V D. 12,0 V 10. Perhatikan gambar berikut!

Apabila spesifikasi ketiga lampu sama,... A. lampu P menyala lebih terang dibandingkan Q dan R B. lampu P, Q dan R terhubung paralel C. lampu Q akan padam jika lampu R padam D. lampu akan menyala hanya jika dialiri arus DC 11. Perhatikan gambar rangkaian tertutup berikut! Bila hambatan dalam sumber tegangan E diabaikan, maka besar tegangan adalah. (UN 2013) A. 4 volt B. 8 volt C. 10 volt D. 32 volt 12. Perhatikan gambar rangkaian listrik tertutup berikut ini! Bila hambatan dalam sumber tegangan E diabaikan, maka voltmeter V menunjukkan tegangan terukur sebesar. (UN 2013) A. 38 volt B. 24 volt C. 12 volt

D. 6 volt 13. Perhatikan gambar rangkaian listrik disamping! Bila hambatan dalam sumber tegangan diabaikan, maka voltmeter V menunujukkan ntegangan terukur sebesar. (UN 2013) A. 4 V B. 6 V C. 9 V D. 10 V 14. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut! Besar tegangan jika ampermeter menunjukkan angka 2 A adalah. (UN 2013) A. 4 volt B. 6 volt C. 7 volt D. 8 volt 15. Perhatikan gambar berikut! Jika R1 = 3 Ω, R2 = 4 Ω, R3 = 4 Ω dan kuat arus yang mengalir adalah 0,5 A. Berapakah tegangan listriknya? (UN 2013) A. 2, 0 V B. 2,5 V C. 4,0 V D. 4,5 V

16. Perhatikan gambar rangkaian listrik tertutup berikut! Bila hambatan dalam sumber tegangan E diabaikan, maka voltmeter V menunjukkan tegangan terukur sebesar. (UN 2013) A. 2 volt B. 4 volt C. 6 volt D. 12 volt 17. Perhatikan gambar percabangan arus listrik berikut. Besar I4 adalah. (UN 2014) A. 14 A B. 8 A C. 6 A D. 4 A 18. Perhatikan rangkaian beberapa penghambat pada gambar berikut! Kuat arus pada cabang I adalah. (UN 2014) A. 2 A

B. 2,5 A C. 3 A D. 3,5 A 19. Perhatikan gambar percobaan rangkaian listrik berikut. Berdasarkan gambar diatas, Ahmad menuliskan hasil pengamatan sebagai berikut. i) Beda potensial antara titik AD sama dengan beda potensial pada BC ii) Lampu-lampu pada rangkaian tersusun paralel iii) Lampu R akan padam jika lampu P dan Q menyala Pernyataan Ahmad yang benar terdapat pada pernyataan... A. i dan ii saja B. i dan iii saja C. ii dan iii saja D. i, ii, dan iii 20. Jika kuat arus I1 = 2 A, I2 = 1,5 A, I4 = 0,5 A dan I5 = 3,2 A, maka besar arus I3 adalah... (UN 2015) A. 0,5 A B. 1,5 A C. 3,5 A D. 7,5 A 21. Perhatikan gambar rangkaian berikut ini!

Bila I1 = 4 A, I2 = 6A, I3 = 6 A, dan I4 = 10 A. Besar kuat arus listrik I5 adalah... (UN 2015) A. 4 A B. 6 A C. 10 A D. 12 A 22. Perhatikan gambar! Jika I1 = I5 = 1 A dan I2 = I4 = 4 A, besar kuat arus listrik yang mengalir pada I3 adalah... (UN 2015) A. 2 A B. 6 A C. 8 A D. 10 A 23. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut!

Besarnya arus yang mengalir pada hambatan 100 ohm adalah... A. 0,75 A B. 0,50 A C. 1 A D. 2 A 24. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut! Jika hambatan dalam tegangan diabaikan, besarnya tegangan PQ adalah... A. 100 volt B. 50 volt C. 25 volt D. 5 volt 25. Perhatikan gambar berikut! Jika spesifikasi lampu dan baterai pada kedua gambar diatas sama, maka setelah saklar dihubungkan... A. lampu P akan menyala lebih terang dibandingkan lampu R B. lampu Q akan tetap menyala sekalipun lampu P padam

C. lampu R akan menyala lebih terang dibandingkan lampu S D. lampu S akan tetap menyala sekalipun lampu R padam 26. Perhatikan rangkaian listrik berikut! Kuat arus I yang mengalir pada rangkaian adalah... (UN 2016) A. 0,25 A B. 0,75 A C. 1,00 A D. 1,50 A 27. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut ini! Jika sumber tegangan mempunyai beda potensial 24 volt, kuat arus pada titik cabang I adalah... (UN 2016) A. 1,2 A B. 2,0 A C. 2,4 A D. 3,0 A 28. Perhatikan gambar rangkaian berikut!

Kuat arus yang mengalir melalui rangkaian listrik (I) adalah... (UN 2016) A. 1,5 A B. 1,0 A C. 0,75 A D. 0,5 A 29. Fungsi sekering dalam rangkaian listrik adalah... A. menahan arus listrik B. membatasi arus listrik C. mengurangi listrik D. mempercepat arus listrik 30. Untuk mendapatkan hambatan total 50 ohm, yang kita lakukan adalah... A. merangkai 2 buah hambatan yang besarnya 100 ohm secara seri B. merangkai 2 buah hambatan yang besarnya 100 ohm secara paralel C. merangkai 2 buah hambatan yang besarnya 50 ohm secara seri D. merangkai 2 buah hambatan yang besarnya 50 ohm secara paralel KUNCI JAWABAN 1. B 11. B 21. B 2. B 12. C 22. A 3. D 13. C 23. B 4. B 14. D 24. B 5. C 15. B 25. D 6. C 16. B 26. C 7. A 17. D 27. C 8. A 18. C 28. D 9. D 19. A 29. B 10. C 20. A 30. B NORMA PENILAIAN Nilai = ( jumlah benar/3) x 100