fisika pert3 listrik-dinamis

5/13/2018 Fisika Pert3 Listrik-dinamis - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/fisika-pert3-listrik-dinamis 1/31



KUAT ARUS LISTRIKKuat arus ( i ) di definisikan sebagai :

Jumlah muatan yang mengalir melalui suatu penampang persatuan waktu.

arah arus adalah searah dengan arah muatan positif

i dqdt

!

dq = jumlah muatan (Coulomb)dt = selisih waktu (detik)i = kuat arus

Satuan dari kuat arusadalah Coulomb/detik

Atau amper

n adalah partikel persatuan volume dan e

muatan tiap partikel

dq = n.e.V.A.dt

idq

dt

n e V A! ! . . .Rapat arus J didefinisikan sebagaikuat arus persatuan luas

J i

An e V ! ! . .



CONTOH SOAL KUAT ARUS

Di dalam penghantar kawat yang penampang

nya 1 mm2 terdapat 3.1021 elektron bebas

per m3. Berapa kecepatan elektron-elektron

tersebut, jika dialiri listrik dengan kuat arus12 amper.

Berapa rapat arusnya ?



JAWABAN CONTOH SOAL

KUAT ARUS

I = n.e.v.A

21 19 6

12 3.10 .1, 6.10 . .10v

!

3

4

1225.10 /

4,8.10v m s

! !

J = n. e . v

21 19 3 6 23.10 .1, 6.10 .25.10 12.10 / J A m

! !



HUKUM OHMDalam suatu rantai aliran listrik, kuat arus berbanding lurus dengan

beda potensial antara kedua ujung-ujungnya dan berbandingterbalik dengan besarnya hambatan kawat konduktor tersebut.

Hambatan kawat konduktor biasanya dituliskan sebagai R.

i

V V

R

A B

!

I = kuat arus V A - VB =V AB = beda potensial titik A dan titik BR = hambatan



CONTOH SOAL

HUKUM OHM

A

V

0,3 amper

1,5 volt

Metode amper-voltmeter dipasang sedemikian

Rupa untuk mengetahui besar hambatan R,

Seperti tampak gambar di atas, Hitung R.



JAWABAN CONTOH SOAL

HUKUM OHM

A

V

0,3 amper

1,5 volt

V R

I !

1, 55

0, 3 R ohm! !



RESISTOR/HAMBATANBesarnya hambatan dari suatu konduktor dinyatakan dalam :

A

L R V!

R = hambatan satuan = ohm

L = panjang konduktor satuan = meter

A = luas penampang satuan = m2

V = hambat jenis atau resistivitas satuan = ohm meter

Grafik hambat jenis lawan temperatur untuk suatu konduktor memenuhi hubungan :

( ) (.

)t t V V E! 01

R(t) = R0 ( 1 + E.t )

E = koef suhu hambat jenis



CONTOH SOAL

HAMBATAN (RESISTOR)

Sebatang aluminium panjangnya 2,5 m,

berpenampang = 5 cm2. Hambatan jenis

aluminium = 2,63.10-8 ohm.meter. Jika

hambatan yang ditimbulkan oleh aluminium

sama dengan hambatan yang ditimbulkan

oleh sepotong kawat besi yang berdiameter 15 mm dan hambatan jenisnya = 10.10-8

ohm .meter.

Berapakah panjang kawat besi ?



JAWABAN CONTOH SOAL

HAMBATAN (RESISTOR)

8 5

4

2,52, 63.10 . 13,15.10

5.10

L R ohm

A V

! ! !

2 3 2 6 21. 3,14( .15.10 ) 176,625.102

F e A r mT

! ! !

8

610.10

176,625.10

L L R

A V

! !

5 86

13,15.10 10.10 .176,625.10

L

!

5 6

8

13,15.10 .176, 625.1023,23

10.10

L cm

! !



SUSUNAN HAMBATAN

S E R I

p i = i1 = i2 = i3 = ....

p VS = Vad = Vab + Vbc + Vcd + ...

p RS = R1 + R2 + R3 + ...

p321321

:::: R R RV V V !



SUSUNAN HAMBATAN

PARAREL

p Beda potensial pada masing-masingujung tahanan besar ( VA = VB ).

p

i = i1

+ i2

+ i3

+ ....p

p

1 1 1 1

1 2 3 R R R R p

! ...

321

321

1:

1:

1::

R R R

iii !



CONTOH SOAL

RANGKAIAN SERI-PARAREL

A

B

5 ohm

3 ohm

4 oh m

5 ohm

3 ohm

6 oh m

7 ohm

7 ohm

9 oh m

6 ohm

12 ohm

8 oh m

4 ohm

10 ohm 5 oh m

4 ohm

2 ohm

Hitunglah hambatan pengganti di atas.



JAWABAN CONTOH SOAL

RANGKAIAN SERI-PARAREL

A

B

5 ohm

3 ohm

4 oh m

5 ohm

3 ohm

6 oh m

7 ohm

7 ohm

9 oh m

6 ohm

12 ohm

8 oh m

4 ohm

10 ohm 5 oh m

4 ohm

2 ohm

Hambatan 5 ohm dan 3 ohm paling kanan dapat dihilangkan (tidak dihitung) karena

arus listrik tidak akan melaluinya. PERHITUNGAN DILAKUKAN DARI BELAKANG.

5 4 3 12 s

R ohm! !

1 1 16 12

124

2 1

p

p

R

R ohm

!

! !

7 7 4 18 s R ohm

! !

1 1 1

9 18

186

2 1

p

p

R

R ohm

!

! !

6 6 12 24 s

R ohm! !

1 1 1

8 2424

63 1

p

p

R

R ohm

!

! !

10 4 6 20 s

R ohm! !

1 1 15 20

204

4 1

p

p

R

R ohm

!

! !

4 2 4 10 s R ohm! !



RANGKAIAN HAMBATAN

SEGITIGA - BINTANG

R1

R A

RB

RC

1 2

1 2 3

. A

R R R

R R R!

2 3

1 2 3

. B

R R R

R R R!

1 3

1 2 3

.C

R R R

R R R!



CONTOH SOAL

RANGKAIAN SEGITIGA-BINTANG

12 ohm 6 ohm

1 0 o

h m

4 ohm 2 ohm

6 ohm 10 ohm

6 ohm 2 ohm

6 oh m

Hitunglah hambatan pengganti.

Hitunglah hambatan pengganti.



JAWABAN CONTOH SOAL

RANGKAIAN SEGITIGA-BINTANG

12 ohm 6 ohm

1 0 oh m

4 ohm 2 ohm

6 ohm 10 ohm

6 ohm 2 ohm

6 oh m

Jika besar perkalian silang hambatan sama :

Maka rangkaian mengalami jembatan wheatstone

hambatan yang di tengah tidak diperhitungkan

karena tidak ada arus yang melalui hambatan

tersebut.

12 6 18 s R ohm! ! 4 2 6 s R ohm! !

1 1 1

18 6 p

R!

184,5

3 1 p R ohm! !

RARB

RC

6.6

26 6 6 A B C R R R ohm

! ! ! !

2 10 12 s

R ohm! ! 2 2 4 s

R ohm! !

1 1 1

12 4 p R

! 12

3

1 3

p R ohm! !

3 2 5 s R ohm

! !



ALAT UKUR

JEMBATAN WHEATSTONE

untuk mengukur besar tahanan suatu penghantar

Bila arus yang lewat G = 0, maka :

RR R

R X !

1 3

2

.



CONTOH SOALJEMBATAN WHEATSTONE

Suatu hambatan yang belum diketahui besar-

nya ialah Rx dipasang pada jembatan Wheat-

stone. Hambatan-hambatan yang diketahui

adalah 3 ohm, 2 ohm dan 10 ohm. Galvanometer yang dipasang menunjukkan angka nol.

Hitunglah Rx.



JAWABAN CONTOH SOAL

JEMBATAN WHEATSTONE

2 1 3. .

x R R R R!

1 3

2

. x

R R R

R!

3.1015

2 x

R ohm! !



ALAT UKUR

AMPERMETER/GALVANOMETERDipakai untuk mengukur kuat arus.

Mempunyai hambatan yang sangat kecil.Dipasang seri dengan alat yang akan diukur.

Untuk mengukur kuat arus yang sangat besar (melebihi

batas ukurnya) dipasang tahanan SHUNT paralel dengan Amperemeter (alat Amperemeter dengan tahanan Shunt

disebut AMMETER)untuk mengukur arus yang

kuat arusnya n x i Ampere harusdipasang Shunt sebesar :

Rn

RS d !

1

1



CONTOH SOALAMPERMETER/GALVANOMETER

Sebuah galvanometer dengan hambatan5 ohm dilengkapi shunt, agar dapat diguna-

kan untuk mengukur kuat arus sebesar 50 A.

pada 100 millivolt jarum menunjukkan skalamaksimum.

Berapa besar hambatan shunt tersebut ?



JAWABAN CONTOH SOAL

AMPERMETER/GALVANOMETERRv

Rshunt

0,1 0,025

maksmaks

vi am per

R! ! !

502.500

0,02

diuk ur

maks

in

i

! ! !

1.5 0, 002

2500 1 shunt R ohm ohm! !

i



ALAT UKUR

VOLTMETER

Dipakai untuk mengukur beda potensial.Mempunyai tahanan dalam yang sangat besar.

Dipasang paralel dengan alat (kawat) yang hendak diukurpotensialnya.

Untuk mengukur beda potensial yang melebihi batas ukurnya, dipasang tahanan depan seri dengan Voltmeter.

Untuk mengukur beda potensialn x batas ukur maksimumnya,

harus dipasang tahanan depan

(R V):

Rv = ( n - 1 ) Rd



CONTOH SOALVOLTMETER

Sebuah voltmeter yang mempunyai hambatan

1000 ohm dipergunakan untuk mengukur po-

tensial sampai 120 volt. Jika daya ukur volt-

meter= = 6 volt.Berapa besar hambatan Multiplier agar

pengukuran dapat dilakukan ?



JAWABAN CONTOH SOAL

VOLTMETER

Rv

Rdepan

12020

6

diuk ur

maks

V n

V ! ! ! ( 1)

multiplier v R n R!

(20 1)1000 19.000multiplier R ohm! !



ENERGI LISTRIK

HUKUM JOULE

Karena gerakan muatan-muatan bebas yangmenumbuk partikel yang tetap dalam penghantar, maka terjadi perpindahan energi kinetik menjadi

energi kalor, sehingga penghantar menjadi panas.

t r

V t iV t r iw

22

.... !!!

W = Jumlah Kalor (Joule).i = Kuat arus yang mengalir (Ampere).r = Tahanan kawat penghantar (Ohm).t = Waktu (detik).

V = Beda potensial antara dua titik A dan B.

1 kalori = 4,2 Joule dan1 Joule = 0,24 KaloriW = 0,24 i^ 2 . r . t

= 0,24 V . i . t Kalori



D A Y Aadalah banyaknya usaha listrik (energi Listrik)yang dapat dihasilkan tiap detik

D AYA USAHAWAKTU

!

( ) . . . P V i t t

V i! !

P dwdt

V i! ! .

SATUAN : joule/detik = Volt -Ampere = Watt



CONTOH SOALENERGI DAN DAYA LISTRIK

Sebuah tungku listrik yang mempunyai daya

144 watt, 120 volt. Ketika digunakan untuk

memasak 500 gram air dari 30 C hingga mendidik, pada saat itu tegangan rumah 100 watt

Berapa detik waktu yang dibutuhkan ?

o



JAWABAN CONTOH SOAL

ENERGI DAN DAYA LISTRIK2

1 1

2

2 2

P V

P V !

2

2

2

144 120

100 P ! 2

144.10.000100

14400 P watt ! !

. . .m c t P t ( !

100. 500.4, 2.(100 30)t !

1470001470det 24,5

100t ik menit ! ! !



GAYA GERAK LISTRIK (GGL)adalah besarnya energi listrik yang berubah menjadi energibukan listrik atau sebaliknya, jika satu satuan muatanmelalui sumber itu, atau kerja yang dilakukan sumber aruspersatuan muatan.

dq

dW !I ( Joule/Coulomb = Volt )

fisika pert3 listrik-dinamis

Documents