25415217-listrik-dinamis

Bab 9 Listrik Dinamis

SMA

MATERI 9

LISTRIK DINAMIS

Standar Kompetensi :

Menerapkan konsep kelistrikan dalam berbagai penyelesaian masalah dan berbagai produk teknologi.

A. Arus Listrik

Kuat arus (i) : Jumlah muatan yang menembus penampang suatu penghantar tiap satuan waktu.

n = jumlah elektrone = muatan elektron = 1,6 x 10-19 Ct = waktu (sekon)

B. Hambatan Listrik

Hambatan kawat penghantar (R)

R = hambatan kawat (ohm) = panjang kawat (meter)

A = luas penampang kawat (m2)= hambatan jenis (ohm.meter)

Pengaruh suhu terhadap hambatan kawat penghantar :

Rt = hambatan pada suhu tRo = hambatan mula-mula

= selisih suhu

= koefisien suhu

Konduktivitas ( ) =

Konduktor mudah dilalui arus artinya - nya kecil besar.

C. Rangkaian Listrik Sederhana

1. Hukum OhmHubungan antara tegangan, kuat arus dan hambatan dari suatu konduktor dapat

diterangkan berdasarkan hukum OHM. “Dalam suatu rantai aliran listrik, kuat

arus berbanding lurus dengan beda potensial antara kedua ujung-ujungnya

dan berbanding terbalik dengan besarnya hambatan kawat konduktor

tersebut”

Hambatan kawat konduktor biasanya dituliskan sebagai “R”.

FISIKA SMA / MA / SMK Drs. Pristiadi Utomo, M.Pd

I = kuat arus

VA - VB = beda potensial titik A dan titik B

R = hambatan

2. Rangkaian hambatana. Seri

Bila tahanan-tahanan disusun secara seri, maka :

I total = ia = ib = ic = ....

V total = Vab + Vbc + Vcd + ...

RS = R1 + R2 + R3 + ...

b. Paralel

Bila disusun secar paralel, maka :

Beda potensial pada masing-masing ujung sama besar

I total = i1 + i2 + i3 + ....

3. Alat ukura. Jembatan wheatstone

Dipakai untuk mengukur besar tahanan suatu penghantar.

Bila arus yang lewat G = 0, maka : RX . R2 = R1 . R3

b. Amperemeter / galvanometer

Dipakai untuk mengukur kuat arus.

Mempunyai hambatan yang sangat kecil.



SMA

Dipasang seri dengan alat yang akan diukur.


“Untuk mengukur kuat arus yang sangat besar (melebihi batas ukurnya)

dipasang tahanan SHUNT paralel dengan Amperemeter”

Ohm

c. Voltmeter

Dipakai untuk mengukur beda potensial.

Mempunyai tahanan dalam yang sangat besar.

Dipasang paralel dengan alat yang hendak diukur potensialnya.

“Untuk mengukur beda potensial yang melebihi batas ukurnya,

dipasang tahanan depan seri dengan Voltmeter”

Rv = ( n - 1 ) Rd Ohm

4. Rangkaian sederhanaa. Rangkaian terbuka

E = sumber teganganr = hambatan dalami = kuat arus

b. Rangkaian tertutupArus yang mengalir

Tegangan jepit (Vj)

Tegangan jepit (Vj) adalah tegangan diujung-ujung batere saat dihubungkan ke rangkaian tertutup.

D. Rangkaian Listrik Majemuk

a. Hukum Kirchoff I :

Kuat arus listrik yang masuk kedalam titik cabang, sama dengan jumlah arus listrik yang keluar

imasuk = ikeluar

b. Hukum Kirchoff IIDalam rangkaian tertutup : Jumlah beda potensial besarnya nol.



SMA

Penjelasan :

E1 – E2 + i (R1 + r1 + R2 + r2 ) = 0

E. Energi dan Daya Listrik

Dalam hambatan yang dialiri arus, energi listrik berubah menjadi kalor (panas). Panas yang terjadi pada hambatan selama t detik atau energi listrik yang dipakai adalah :

W = V . I . t Joule W = Energi listrik ( Joule )

Daya listrik yang berubah menjadi panas/detik pada hambatan adalah :

P = daya listrik ( W )

F. Arus dan Tegangan Bolak Balik

Arus atau tegangan bolak-balik yaitu arus atau tegangan yang nilainya berubah terhadap waktu dan dapat mengalir dua arah. Arus dan tegangan bolak-balik mempunyai harga maksimum harga efektif dan harga rata-rata.Arus dan tegangan listrik bolak-balik berbentuk sinusoida.

Vm = tegangan maksimumVef = tegangan efektifVr = tegangan rata-rata

im = arus maksimumief = arus efektifir = arus rata-rata

G. Transformator (trafo)


Jika pada kumparan primer mengalir arus yang berubah-ubah (misal arus bolak-balik), maka fluks magnet yang terjadi juga berubah, sehingga pada kumparan sekunder timbul tegangan (ggl induksi).



SMA

Rumus-rumus :

Np = jumlah lilitan primerNs = jumlah lilitan sekunderPp = daya primerPS = daya sekunder

= efisiensi trafo

Rugi-rugi Daya pada trafo disebabkan oleh :1. Tahanan kumparan2. Arus pusar (“eddy”) pada inti trafo3. Fluks magnet bocor4. Hiterisasi magnetis

Trafo ideal : = 100%

Contoh soal :

1. Dari rangkaian di bawah, arus listrik yang mengalir adalah ... .

Penyelesaian : = 0

-12 + 8 – 16 + i(5 + 3 + 6 + 2 + 4) = 0-20 + 20i = 0

i = 1A

2. Sebuah transformator mengubah tegangan dari 25 volt menjadi 220 volt digunakan untuk lampu 220 volt 40 watt. Jika efisiensi trafo 80%, maka arus pada kumparan primer adalah ... .

Penyelesaian :

=

0,8 =

Ip = Ip = 2A


1. Suatu penghantar diberi beda potensial 10 volt dan arus yang mengalir 5 mA. Agar arus mengalir 20 mA. Tegangan sebesar … .A. 15 VB. 20 VC. 25 VD. 35 VE. 40 V

2. Jika arus 4 Ampere mengalir dalam kawat yang ujung-ujungnya berselisih potensial 12 Volt, maka besar muatan per menit yang mengalir melalui kawat ... .A. 4 ColoumbB. 12 ColoumbC. 60 ColoumbD. 120 ColoumbE. 240 Coloumb

3. Sepotong kawat tembaga mempunyai hambatan 10 ohm pada suhu 20OC. Maka hambatan pada suhu 100OC (koefisien suhu kawat tembaga 0.004/OC) adalah ... .A. 13,2 ohmB. 12,4 ohmC. 6,6 ohmD. 3,2 ohmE. 0,32 ohm

4. Bila diukur hambatan listrik antara titik A dan B dalam rangkaian di bawah ini. Maka akan diperoleh harga … .

A. 6 B. 8 C. 10 D. 12 E. 16

5. Suatu kawat mempunyai hambatan R1. Kawat lain yang panjangnya sama dengan kawat pertama, tetapi diameternya 2 kali diameter kawat pertama, mempunyai hambatan ... .

A. R1

B. R1

C. 2 R1

D. 4 R1

E. 5 R1

6. Untuk gambar rangkaian di bawah, energi yang timbul tiap detik dalam hambatan 2 ohm adalah ... .A. 3 wattB. 6 wattC. 9 wattD. 12 wattE. 18 watt

7. Tiga buah resistor 2, 3, 6 jika disusun seri kemudian dipasang pada sumber tegangan maka arus yang mengalir 0,5 A. Tetapi jika disusun paralel dan dipasang pada elemen yang sama 3A, maka besarnya GGL dan hambatan dalamnya … . A. 4 V, 1B. 6V, 1C. 8V, 1

D. 8V, 1,5E. 12V, 1

8. Dari rangkaian di bawah ini besar kuat arus pada hambatan 3 ohm adalah ... .

A. 1,2 AB. 1,0 AC. 0,8 AD. 0,4 AE. 0,2 A

9. Perhatikan gambar !

Hambatan pengganti AB adalah … .A. 12 B. 22 C. 30 D. 36 E. 48

10. Tiga buah lampu pijar yang masing-masing dibuat untuk dipakai pada 15 watt dan 12 volt, dirangkai secara pararel. Ujung-ujung rangkaian itu dihubungkan dengan jepitan-jepitan sebuah akumulator dengan GGL 12 volt dan hambatan dalam 0,8 ohm. Arus listrik yang melalui akumulator itu besarnya … .



SMA

A. 3,75 AB. 3,00 AC. 2,25 AD. 1,50 AE. 1,25 A

11. Sebuah lampu 24 ohm dipasang paralel dengan lampu 16 ohm. Lampu 24 ohm memancarkan daya sebesar 12 watt, lampu 16 ohm memancarkan daya sebesar ... .A. 8 wattB. 12 wattC. 18 wattD. 24 wattE. 36 watt

12. Tiga elemen berbeda kutub-kutub positifnya dihubungkan ke titik a dan kutub-kutub negatifnya ke titik b. GGL dan hambatan dalam tiap elemen ditunjukkan oleh gambar !

Beda potensial antara a dan b adalah … .

A. V

B. 1,2 VC. 2,8 VD. 3,0 VE. 9,0 V

13. Pada gambar di bawah, A, B, C, dan D adalah lampu pijar masing-masing berukuran 5W ; 5V.

Jika lampu C putus, maka yang nyala lebih terang adalah lampu … .A. A dan BB. B sajaC. B dan DD. D sajaE. D dan A

14. Sebuah lampu pijar dari 100 watt, 220 volt yang dinyalakan selama 10

jam pada tegangan 110 volt menggunakan energi listrik sebanyak … .

A. kwh

B. kwh

C. 1 kwhD. 2 kwhE. 4 kwh


Jika E1 = 6 V E2 = 12V r1 = 0,5r2 = 0,5R = 5maka beda potensial AB adalah … .A. 2,5 volt B. 5 volt C. 6 volt

D. 12 volt E. 18 volt

16. Tiga buah lampu pijar yang masing-masing dibuat untuk dipakai pada 15 watt dan 12 volt, dirangkai secara pararel. Ujung-ujung rangkaian itu dihubungkan dengan jepitan-jepitan sebuah akumulator dengan GGL 12 volt dan hambatan dalam 0,8 Ohm. Arus listrik yang melalui akumulator itu besarnya … A. 3,75 AmpereB. 3,00 AmpereC. 2,25 AmpereD. 1,50 AmpereE. 1,25 Ampere


dari gambar di atas jika R = 9E = 12 volt r = 1maka arus yang keluar dari sumber tegangan adalah … .A. 1 A D. 4 A


B. 2 AC. 3 A

E. 5 A

18. Bila sebuah trafo mempunyai perbandingan lilitan primer dan sekunder 4 : 5 dan perbandingan arus primer dan sekunder 5 : 3, maka trafo mempunyai efisiensi … %.A. 50B. 60C. 75D. 80E. 90

19. Sebuah trafo mengubah tegangan 250 volt dan efisiensi 90%. Kumparan sekunder dihubungkan dengan lemari pendingin 75 watt, 100 volt dan bekerja normal, maka kuat arus pada kumparan primer sebesar … .A. 0,250 AB. 0,333 AC. 1,680 A

D. 1,875 AE. 3,00 A

20. Dari rangkaian di bawah jika potensial di titik A 30 volt,

maka potensial di C adalah ... .A. 10 voltB. 15 voltC. 20 volt

D. 25 voltE. 30 volt

21. Tiga buah penghantar sejenis panjangnya sama tetapi diameternya berbanding 1 : 2 : 3 dihubungkan dengan sumbu tegangan V seperti pada gambar maka perbandingan beda potensial ujung-ujung penghantar tersebut adalah ... .

A. 1 : 1 : 1B. 1 : 2 : 3C. 1 : 4 : 9

D. 3 : 2 : 1E. 9 : 4 : 1

22. Suatu alat untuk merebus air 440 gram bersuhu 20 0C sampai mendidih. Jika alat tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan 220 volt dan arus listrik yang mengalir 2 A dengan efisiensi alat 84 % maka waktu yang diperlukan adalah ... .

A. 3,33 menitB. 4,46 menitC. 5,72 menitD. 6,67 menitE. 7,84 menit

23. Lampu 50 volt 25 watt dihubungkan dengan sumber DC 200 volt agar lampu tersebut dapat bekerja sesuai karakteristiknya maka diperlukan tambahan hambatan listrik … .A. 200 Ohm secara seriB. 300 Ohm secara seriC. 400 Ohm secara pararelD. 500 Ohm secara seriE. 600 Ohm secara pararel

24. Solder listrik pada tegangan 124 volt menggunakan arus 0,5 A dan dipakai selama 30 menit. Kepala solder dibuat dari tembaga massanya 20 gram dan kalor jenisnya 0,9 kal/gr 0C. Jika 10 % energi listrik dipakai untuk menaikkan suhu kepala solder, maka kenaikan suhu yang dicapai adalah mendekati … .A. 100 0CB. 125 0CC. 150 0CD. 525 0CE. 625 0C

25. Dua buah lampu masing-masing 220 volt 60 watt dan 220 volt 40 watt disusun seri dan dihubungkan dengan tegangan 220 volt maka daya yang diserap kedua lampu dari sumber tegangan adalah ... .A. 12 wattB. 24 wattC. 38 wattD. 46 wattE. 58 watt

26. Listrik AC pada suatu rumah diukur dengan osciloskop menunjuk angka 240 volt maka jika diukur dengan voltmeter AC menunjuk angka … .A. 170 voltB. 180 voltC. 200 voltD. 220 voltE. 240 volt

27. Besarnya daya listrik dalam suatu kumparan pemanas yang dialiri arus searah 6A adalah P. Bila digunakan arus bolak-balik yang nilai puncaknya 6A maka daya listrik yang dibangkitkan oleh pemanas tadi adalah sebesar ... .

A. P



SMA

B. P

C. PD. 2PE. 4P

28. Dalam suatu rumah menggunakan 10 lampu 20 watt yang rata-rata dinyalakan 12 jam dalam satu hari. 1 TV 60 watt dinyalakan 10 jam per hari dan setrika listrik 300 watt

perhari rata-rata 2 jam. Jika 1 Kwh berharga Rp. 400,- maka dalam satu bulan harus membayar ke PLN sebesar … .A. Rp. 23.400,-B. Rp. 36.600,-C. Rp. 43.200,-D. Rp. 52.000,-E. Rp. 64.000,-

1. Pada suhu 200 C resistor-resistor tembaga, karbon dan wolfram masing-masing

mempunyai hambatan 200 ohm. Kemudian suhu resistor serentak dinaikkan menjadi 800

C. Jika cu = 0,00393 / 0C, c = 0,005 / 0C, wo = 0,0045 / 0C. Maka tentukan hambatan

penggantinya jika :

a. Resistor-resistor tersebut disusun seri.

b. Resistor-resistor tersebut disusun pararel.

2. Tentukan hambatan pengganti dari rangkaian resistor tersebut.a.

b.

3. Tentukan arus yang lewat masing-masing hambatan di rangkaian berikut :

4. Dari rangkaian di bawah tentukan arus masing-masing resistor dan beda potensial AB.


5. Sebuah galvanometer yang hambatannya 100 ohm mengalami simpangan maksimum 0,02 A agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan hingga 300 volt tentukanlah hambatan yang diperlukan dan cara pemasangannya!


25415217-listrik-dinamis

Documents