ARUS LISTRIK & RANGKAIAN DC

ARUS LISTRIK &RANGKAIAN DC

NURUL FATIMAH

(1105120756)

ARUS LISTRIK

BATERAI LISTRIK

Di tahun 1780-an, Luigi Galvani (1737-1798) melalui eksperimennya mengenai penegangan otot kaki katak melalui listrik yang dihasilkan oleh mesin listrik-statis, ia menyatakan bahwa sumber listrik berasal dari saraf hewan itu sendiri (listrik hewan).

Volta percaya bahwa sumber listrik bukan pada hewan itu sendiri, tetapi pada kontak antara kedua logam. Volta membuktikan pendapatnya dengan menghubungkan kedua logam yang tidak sama tersebut secara langsung ke elektroskop dan mengamati pemisahan keping-keping yang menunjukkan beda potensial.

BATERAI LISTRIK

Baterai listrik berfungsi sebagai sumber beda potensial dengan mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai yang paling sederhana terdiri dari dua keping atau batang yang dibuat dari logam yang berbeda yang disebut elektroda. Elektroda elektroda dimasukkan pada larutan seperti asam cair, yang disebut elektrolit. Alat seperti ini disebut sel listrik, dan beberapa sel digabungkan untuk membentuk baterai.

Gambar. Sel listrik sederhana

terminal

terminal

Simbol baterai

ARUS LISTRIK

Ketika sebuah rangkaian terbentuk, muatan dapat mengalir melalui kawat rangkaian, dari satu terminal baterai ke yang lainnya. Aliran muatan seperti ini disebut arus listrik.

Arus listrik pada kawat didefinisikan sebagai jumlah total muatan yang melewatinya per satuan waktu pada suatu titik.

Persamaan arus listrik

Keterangan :

= jumlah muatan (C)

= selang waktu (s)

I = Arus (Ampere )

Alat

Arus

+

_

Gambar . Rangkaian listrik sederhana

ARUS KONVENSIONAL

Arah aliran arus konvensional merupakan arah arus positif. Pada kawat, sebenarnya elektron bermuatan negatif yang bergerak, sehingga mengalir ke arah yang berlawanan dengan arus konvensional.

Alat

Arus konvensional

+

_

Aliran elektron

Gambar . Arus konvensional dari + ke ekivalen dengan arus (elektron) negatif yang mengalir dari ke +

HUKUM OHM : HAMBATAN DAN RESISTOR

Georg Simon Ohm (1787 1854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada kawat logam sebanding dengan beda potensial V yang diberikan ke ujung ujungnya :

Hukum Ohm menyatakan bahwa arus pada konduktor yang baik sebanding dengan beda potensial yang diberikan ke kedua ujungnya. Konstanta pembanding tersebut disebut hambatan R dari bahan yang bersangkutan, sehingga :

I V

atau V = IR

Keterangan :

= Beda potensial (V)

= Hambatan ()

I = Arus (Ampere )

Resistor digunakan untuk mengendalikan besarnya arus.

Tabel. Kode warna resistor

Gambar . a)resistor dan b) lambang resistor

Nilai hambatan suatu resistor dituliskan di sebelah luarnya atau dinyatakan dengan kode warna, sebagaimana ditunjukkan pada gambar diatas dan pada tabel : dua warna pertama menyatakan dua digit pertama nilai hambatan, warna ketiga menyatakan pangkat sepuluh yang digunakan untuk mengalikan, dan keempat merupakan toleransi pembuatan.

a

b

HAMBAT JENIS

Hambatan R kawat logam berbanding lurus dengan panjang L dan berbanding terbalik dengan luas penampang lintang A. yaitu :

Dimana , konstanta pembanding yang disebut hambat jenis (resistivitas) dan bergantung pada bahan yang digunakan. Satuan adalah .m .

R

Hambat jenis suatu bahan sebagian bergantng pada temperatur, karena pada temperatur yang lebih tinggi, atom atom bergerak lebih cepat dan tersusun dengantidak begitu teratur. Maka :

Di mana adalah hambat jenis pada temperatur acuan , adalah hambat jenis pada suatu temperatur T dan adalah koefisien temperatur hambat jenis.

SUPERKONDUKTIVITAS

Pada temperatur yang sangat rendah, hampir nol mutlak, hambat jenis logam logam tertentu dan senyawa atau campurannya menjadi nol. Bahan bahan pada keadaan demikian dikatakan sedang ber superkonduksi. Fenomena ini pertama kali diteliti oleh H.K. Onnes (1853 1926) pada tahun 1911. pada umumnya, superkonduktor menjadi superkonduksi hanya di bawah temperatur transisi tertentu, yang biasanya beberapa derajat dari nol mutlak. Arus pada bahan superkonduksi yang berbentuk cincin terlihat mengalir bertahun-tahun dengan tidak adanya beda potensial, tanpa penurunan yang terukur. Pengukuran menunjukkan bahwa hambat jenis dari superkonduktor lebih kecil dari 4 x .m, yang lebih dari kali lebih kecil dari nilai untuk tembaga, dan dianggap nol pada prakteknya.

DAYA LISTRIK

Energi yang diubah oleh peralatan listrik mengingatkan bahwa energi yang diubah bila muatan Q bergerak melintasi beda potensial sebesar V adalah QV. Maka daya P, yang merupakan kecepatan perubahan energi, adalah

Muatan yang mengalir per detik, Q/t, merupakan arus listrik, I. dengan demikian kita dapatkan

Satuan daya adalah watt ( 1 W = 1 J/det)

Kecepatan perubahan energi pada hambatan R dapat dituliskan, dengan menggunakan hukum Phm (V = IR), sehingga diperoleh :

P = IV

ARUS BOLAK BALIK

Arus listrik bisa berupa arus searah (DC), dimana arus tetap tidak berubah pada satu arah atau bisa berupa arus bolak balik (AC), dimana arus berganti arah dengan frekuensi tertentu.

Tegangan yang dihasilkan oleh suatu generator listrik berbentuk sinusoidal, dengan demikian arus yang dihasilkannya juga sunusoidal. Sehingga didapatkan :

Potensial V berosilasi antara + dan . disebut sebagai tegangan puncak.

dari hukum Ohm, jika sepanjang tegangan V ada resistor R, maka arus I adalah :

Nilai adalah arus puncak.

Daya yang diberikan pada hambatan R pada setiap saat adalah

I

P

Nilai rms (root mean square / akar kuadrat rata-rata ) arus dan tegangan bolak balik yang sinusoidal dinyatakan dengan :

Nilai rms V dan I kadang kadang disebut nilai efektif. Persamaan untuk mendapatkan daya rata rata :

dan

dan

PANDANGAN MIKROSKOPIK TERHADAP ARUS LISTRIK

Pada kawat penghantar, elektron elektron bebas bergerak kesana kemari dengan acak dengan laju tinggi, terpantul dari atom atom kawat. Ketika medan listrik ada pada kawat, elektron elektron menerima gaya dan mulai dipercepat. Tetapi mereka akan segera mencapai laju yang kurang lebih merupakan laju rata rata yang disebut sebagai laju alir ().

Jika ada n elektron bebas (masing masing dengan muatan e) per satuan volume, (n = N/V) maka muatan total yang melalui luas A selama waktu adalah :

Arus I pada kawat tersebut menjadi

= (jumlah muatan,N) x (muatan per partikel)

= (nV)(e) =(nA )(e)

= neA