soal fisika

LISTRIK DINAMIS

LISTRIK DINAMIS

Daftar isi

Hukum KirchoffRangkaian Seri

Rangkaian Paralel

Hukum Ohm

Hambatan kawat penghantar

Penghantar listrik

Keluar

Rangkain campuran

Mengukur Kuat Arus dan Beda Potensial Listrik

Mengukur Kuat Arus dan Beda Potensial Listrik

Konsep Arus Listrik dan Beda Potensial Listrik

Arus listrik adalah aliran elektron-elektron.

Elektron-elektron ini dapat mengalir karena adanya beda potensial.

Beda potensial adalah dorongan yang menyebabkan elektron-elektron itu mengalir dari satu tempat ketempat lain

Syarat Terjadinya Arus Listrik

Elektron dapat mengalir pada suatu rangkaian jika ada beda potensial.

Tapi jika rangkaiannya terbuka elektron tetap tidak mengalir walaupun ada beda potensial.

Jadi arus listrik dapat mengalir bila:

1. Rangkaian listrik harus tertutup

2. Harus ada beda potensial didalam rangkaian.

Mana yang berbahaya, potensial atau arus?

Potensial listrik (tegangan) adalah besaran yang menyatakan dorongan terhadap elektron-elektron agar dapat mengalir

Bumi memiliki potensial listrik nol.

Beda potensial adalah beda nilai potensial antara dua titik berbeda dalam suatu rangkaian

Jadi walaupun antara dua titik didalam suatu rangkaian ada potensial listrik, arus listrik belum tentu mengalir.

Listrik tidak mengalir bila potensial kedua titik sama dan listrik baru mengalir bila di kedua titik terdapat beda potensial.

Jadi yang berbahaya adalah arus listrik, bukan potensial listrik.

Membuat Rangkaian Listrik

Membuat Rangkaian Listrik

tunggal Paralel CampuranSeri

Mengukur Kuat Arus Listrik

1 A

A

Mengukur Beda Potensial Listrik

V2,5 V

Hukum Ohm

1 A

2 V

Hk. Ohm

Tegangan sebanding dengan kuat arus Bila tegangan naik maka kuat arus juga naik

Hasil bagi tegangan dengan kuat arus adalah

tetap ( Hk. Ohm)

2 4 6 8 10

1 2 3 4 5

2 2 2 2 2

V

I

K

V I = K

Persamaan Hk. Ohm

VI = R

V = tegangan ( V ) I = Kuat arus (A)R = Hambatan (Ω)

atau

V = I . R

ContohArus listrik 2A mengalir melalui seutas kawat penghantar ketika beda potensial 12 V diberikan pada ujung-ujungnya. Tentukan hambatan listrik pada kawat tersebut

Diketahui:I = 2 AV = 12 V

Ditanya:R = …

Jawab:

V = I . R

12 = 2 . R

R = 6 Ω

1. Beda potensial 15 V harus diberikan pada ujung-ujung seutas kawat agar arus 2,5 A mengalir melalui kawat tersebut. Berapa hambatan listrik kawat?

2. Arus listrik 4 A mengalir melalui sebuah resistor 10 ohm. Berapa tegangan listrik yang dibaca oleh voltmeter yang dihubungkan pada ujung-ujung resistor?

Latihan.

3. Berapa kuat arus listrik yang mengalir melalui seutas kawat yang memili hambatan 0,4 ohm jika ujung-ujungnya diberi tegangan 200 mV?

Hambatan Kawat Penghantar

Mana yang lebih baik, tembaga, besi atau perak sebagai kawat penghantar?

Yang paling baik sebagai kawat penghantar adalah perak karena memiliki hambatan paling kecil.

Tahukah anda apakah kawat penghantar itu?

Kawat penghantar adalah kawat yang biasa kita gunakan untuk menghantarkan listrik yang biasa kita sebut kabel

Mengapa Tembaga?

Mengapa kabel sebagai kawat penghantar listrik terbuat dari tembaga?

Tembaga banyak diginakan sebagai kawat penghantar karena memiliki hambatan yang sangat kecil dan harganya murah daripada perak atau emas.

Apakah jadinya jika kabel listrik terbuat dari emas atau perak?

Hambatan kawat penghantar

Apa sajakah yang mempengaruhi besarnya hambatan suatu kawat penghantar?

Bila kita naik mobil, manakah yang lebih banyak hambatannya, berjalan sejauh 1 Km atau 10 Km?

Tentu saja yang 10 Km, Semakin panjang perjalanan kita maka makin besar hambatan yang kita alami.

Begitu juga dengan pejalanan listrik, semakin panjang kawat penghantar yang dilaluinya makin besar hambatan yang ia alami. Jadi, semakin panjang kawat penghantar semakin besar hambatannya

Panjang kawat dan Hambatannya

Bila kita naik mobil, manakah yang lebih banyak hambatannya, berjalan sejauh 1 Km atau 10 Km?

Tentu saja yang 10 Km, Semakin panjang perjalanan kita maka makin besar hambatan yang kita alami.Begitu juga dengan pejalanan listrik, semakin panjang kawat penghantar yang dilaluinya makin besar hambatan yang ia alami.

Jadi, semakin panjang kawat penghantar semakin besar hambatannya

Tebal Kawat dan Hambatannya

Lebih enak manakah, berkendaraan di jalan lebar atau di jalan yang sempit?

Tentu saja jalan yang lebih lebar, karena semakin lebar jalan maka hambatannya semakin sedikit.

Begitu juga dengan listrik yang melalui kawat penghantar, semakin besar kawat penghantar yang ia lalui, semakin kecil hambatan yang ia alami.Jadi, semakin besar kawat penghantar maka makin kecil hambatannya

Jenis Kawat dan Hambatannya

Lebih lancar manakah, berkendaraan di jalan pasar, jalan pemukiman atau jalan tol?

Tentu saja di jalan tol, karena bebas hambatan, jalan pemukiman kurang lancar karena ada hambatan, sedang jalan pasar sangat banyak hambatannya.Hambatan pada jalan tergantung dari jenis

jalannya.Begitu juga dengan kawat penghantar, hambatannya tergantung dari bahan penyusunnya.Jadi, hambatan kawat tergantung dari

jenis kawatnya.

Hambatan kawat penghantar

Dari pernyataan tersebut, dapat disimpilkan bahwa hambatan kawat penghantar sebanding dengan panjang kawat, berbanding terbalik dengan luas penampang kawat dan tergantung dari jenis kawat penghantar.

Sehingga dapat dibuat persamaan:

R = ρ LA

R = hambatan kawat (Ω)ρ = hambatan jenis kawat (Ωm)L = panjang kawat (m)A = luas penampang kawat (m²)

Kawat yang hambat jenisnya 0,000 001 Ωm dan luas penampangnya 0,000 000 25 m² digunakan untuk membuat elemen pembakar listrik 1kW yang harus memiliki hambatan listrik 57,6 ohm. Berapa panjang kawat yang diperlukan?

Diketahui

ρ = 0,000 001 Ωm

A = 0,000 000 25 m²

R = 57,6 Ω

Ditanya

L = …

Jawab

R = ρ LA

57,6 = 0.000 001 . ____________ L

0,000 000 25

57,6 = ________ L

0,25

L = 57,6 . 0,25

L = 14,4 m

Contoh

1. Seutas kawat memiliki panjang 110 m, diameternya 7 mm, dan hambat jenis 0,000 000 049 Ωm. Tentukan hambatan listrik kawat tersebut?

2. Sepotong kawat tembaga mula-mula memiliki hambatan = R. Kemudian Kawat tersebut dipotong menjadi empat bagian yang sama panjang. Berapa hambatan masing-masing potongan tembaga tersebut?

Latihan

3. Seutas kawat memiliki hambatan 40 ohm. Jika kawat tersebut ditarik sehingga panjangnya menjadi 1,5 kali panjang semula, berapa hambatan kawat itu sekarang?

Penghantar listrik

Pernahkah anda kesetrum listrik?Mengapa ketika kita menyentuh kabel yang tidak terlindung kita kesetrum?

Mengapa ketika kita menyentuh kabel yang terlindung kita tidak kesetrum?Itu karena kabel terbuat dari konduktor dan dilindungi oleh isolator

Apakah kaonduktor dan isolator itu?

Penghantar listrik

Berdasarkan daya hantarnya, zat digolongkan menjadi:

1.Konduktor2.Isolator

Konduktor : Penghantar Listrik yang Baik

Contoh: tembaga, besi, perak dan karbonSemua jenis logam dan karbon adalah konduktor

Konduktor

Konduktor

Isolator : Penghantar Listrik yang Buruk

Pada tegangan yang sangat tinggi, isolator dapat menghantarkan listrik dengan baik

Contoh: kayu, plastik, karet dan kaca

Semua jenis non logam, kecuali karbon, adalah isolator

Isolator

Isolator

Super Konduktor

Selain konduktor dan isolator, ada penghantar yang sangat baik dalam menghantarkan listrik

yaitu Super konduktor

Super konduktor penghantar tanpa hambatan. Kondisi ini tercapai pada suhu 0 mutlak (-273 °C).

Semi Konduktor

Semi KonduktorSelain itu ada juga penghantar bukan konduktao maupun isolator, yaitu

Semi konduktor

Semi konduktor adalah bahan yang dapat dibuat sebagai konduktor maupun isolator, contohnya silikon dan germanium

Hukum Kirchoff

I

Pada rangkaian tak bercabang, kuat arus di titik manapun dalam rangkaian

adalah sama besar (Hk. Kirchoff 1)

Hukum Kirchoff

I

I1

I2

I3Pada rangkaian bercabang kuat arus yang masuk ke titik percabangan

sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. (Hk. Kirchoff II)

100 mA

40 mA

20 mA

I1 I2 I3Dari gambar disamping tentukan kuat arus pada I1, I2 dan I3.

contoh

Jawab

100 = 40 + I1 + 20

100 = 60 + I1

I1 = 40 mA

I1 + 20 = I2

40 + 20 = I2

I2 = 60 mA

I2 + 40 = I3

40 + 60 = I3

I3 = 100 mA

P Q R

Cabang P Cabang Q Cabang R

Rangkaian seri

Rangkaian Seri

Beberapa hambatan bila disusun seri akan memiliki hambatan lebih besar namun tegangan pada masing-masing hambatan menjadi lebih kecil.

Hambatan Pengganti

Beberapa hambatan yang disusun seri dapat diganti dengan hambatan sebesar jumlah semua hambatan tersebut

R1 R2 R3

R

R = R1 + R2 + R3

R1 R2 R3

Bila R1 = 30 Ohm, R2 = 40 ohm dan R3= 10 ohm, berapakah hambatan pengganti dari rangkaian di atas?

Jawab : Karena rangkaian seri, maka

R = R1 + R2 + R3

R = 30 + 40 + 10

R = 80 ohm

Contoh

Tegangan pada rangkaian seri

V2 V3V1

V

V = V1 + V2 + V3

Kuat arus pada rangkaian seri

I1 I2 I3

I

I = I1 = I2 = I3

Sifat rangkaian seri

Rangkaian Paralel

Rangkaian Paralel

Bila beberapa hambatan disusun secara paralel maka hambatan totalnya

menjadi lebihkecil dari masing-masing hambatan, tetapi

tegangannya tetap

Hambatan pengganti pada rangkaian paralel

R2

R3

R1

R

1 R

1R1

1R2

1R3= + +

R2

R3

R1Contoh

Jika R1 = 10 ohm, R2 = 15 ohm dan R3 = 30 ohm, berapakah hambatan pengganti dari rangkaian diatas?

1 R

1R1

1R2

1R3= + +

JawabKarena rangkaiannya adalah paralel maka:

1R

110

115

130

= + +

1R =

3 + 2 + 1 30

== 630

R = 306

R = 5 ohm

Tegangan pada rangkaian paralel

V3

V2

V1

V

V = V1 = V2 = V3

Kuat arus pada rangkaian paralel

I3

I2

I1

I

I = I1 + I2 + I3

Sifat rangkaian paralel

Sifat Rangkaian Paralel

= +

Rangkaian campuran

10 Ω

30 Ω

15 Ω

5 Ω

5 Ω10 Ω Rp

Berapakah hambatan total dari rangkaian di samping?

jawab1Rp

130

115

=1+2 30

= 330

Rp = 30 3

Rp = 10Ω

R = 10 + Rp + 5

R= 10 + 10 + 5

R = 25 Ω

= +10 Ω20 Ω

8 Ω 7 Ω

Berapakah hambatan total dari rangkaian di samping?

Rs1 = 8 + 7

Rs1 = 15 ohm

Rs2 = 20 + 10

Rs2 = 30 ohm

1R

1Rs1

1Rs2

1 115 30

= +

=1 + 1 30

= 330

R =30 3

R = 10 ohm

Rs2

Rs1

Jawab

Latihan

Bila semua resistor dalam rangkaian dibawah ini identik dan masing-masing memiliki hambatan 90 ohm, berapakah hambatan total pada masing-masing rangkaian?

1. 2.

3. 4.