KELOMPOK 1

SK 11

Rincian Tugas:

Energi Listrik Yang Tersimpan Pada Kapasitor.

Pengertian Arus Listrik,Kuat Arus Listrik,Dan Kerapatan Arus Listrik.

Isi Tugas:

1. Energi Listrik Yang Tersimpan Pada Kapasitor.

Arus Listrik,Kuat Arus Listrik,Dan Kerapatan Arus Listrik

Teori dan/atau Hukumdan/atau rumus.

Contoh soal dan/atau kasus.

2. Pengertian Arus Listrik,Kuat Arus Listrik,Dan Kerapatan Arus Listrik .

Penjelasan Arus Listrik,Kuat Arus Listrik,Dan Kerapatan Arus Listrik .

Teori dan/atau Hukumdan/atau rumus.

Contoh soal dan/atau kasus.

| KELOMPOK 1

A. Energi Listrik Yang Tersimpan Pada Kapasitor.

Jika suatu kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan artinya kapasitor tersebut

dimuati. Pada saat itu terjadi perpindahan muatan dari konduktor dengan potensial rendah ke

potensial tinggi.Suatu kapasitor yang dimuati dengan dihubungkan dengan sumber tegangan

dan kemudian sumber tegangan dilepaskan maka pada kapasitor masih ada beda tegangan

akibat muatan pada dua konduktor. Jadi kapasitor dapat disimpan enegi. Berikut akan

dihitung energi yang dapat disimpan dalam kapasitor. Mula-mula jumlah muatan dalam

kapasitor adalah nol, maka untuk menambah muatan diperlukan usaha W. Usaha total untuk

memuati kapasitor sebanyak Q adalah

Usaha ini tidak hilang melainkan tetap tersimpan dalam kapasitor menjadi energi kapasitor U adalah

Dua buah kapasitor plat sejajar C1 dan C2 dengan C1 > C2 dimuati dengan beda potensial ΔVi. Kemudian kapasitor diputuskan dari batere dan setiap plat disambungkan dengan sumber tegangan. Kemudian saklar S1 dan S2 ditutup. Berapa beda potensial ΔVf antara a dan b setelah saklar S1 dan S2 ditutup?

Sebelum saklar ditutup diperoleh hubungan

Total muatan

| KELOMPOK 1

Setelah saklar ditutup

Beda potensial antara a dan b setelah saklar S1 dan S2 ditutup

Energi yang tersimpan di kapasitor setelah saklar ditutup

di setelah saklar ditutup kapasitor akan menyimpan energi sebandingdengan kapasitansinya beda potensial sumber tegangan.

| KELOMPOK 1

B.Pengertian Arus Listrik,Kuat Arus Listrik,Dan Kerapatan Arus Listrik

1.ARUS LISTRIK

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang

disebabkan dari pergerakan electron elektron,mengalir melalui

suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu.Arus listrik dapat

diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere.

Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari

yang sangat lemah dalam satuan mikro Ampere ( ) seperti di

dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kilo

Ampere (kA) seperti yang terjadi pada petir.Dalam kebanyakan

sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus

listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam

sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.

Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional.Satuan

internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A).Secara formal satuan Ampere di

definisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2

x 10-7 Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang

dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.

Aruslistrikmerupakangerakankelompokpartikelbermuatanlistrikdalamarahtertentu. Arah arus

listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi kepotensial rendah

(berlawanan arah dengan gerak elektron).

2.KUAT ARUS LISTRIK (I)

Definisi Kuat Arus Listrik - Arus listrik dianggap sebagai aliran muatan positif,

walaupun sebenarnya muatan positif tidak dapat bergerak. Arus listrik bergerak dari

potensial tinggi menuju potensial rendah, atau dan kutub postitif (anoda) menuju kutub

negatif (katoda). Besarnya arus listrik yang mengalir disebut

kuat arus listrik. Kuat arus listrik dilambangkan dengan huruf

I, dengan satuan ampere (A). Kuat arus listrik didefinisikan

sebagai jumlah muatan (q) yang mengalir dalarn kawat penghantar (konduktor pada selang

waktu tertentu (t). Berdasarkan definisi di atas, kuat arus listrik dirumuskan:

| KELOMPOK 1

gambar 1.0 Arus yang mengalirmasuksuatupercabangansamadenga arus yang mengalirkeluardaripercabangantersebut.

I = q/t

q = muatan yang mengalir (C)

I = kuat arus listrik (A)

t = waktu (s)

Satuan kuat arus listrik adalah ampere. Kuat arus listrik dikatakan 1 ampere jika

muatan sebesar 1 coloumb mengalir dalam kawat konduktor setiap sekon. Berdasarkan

Hukum Ohm, 1 ampere adalah besar kuat arus listrik yang mengalir pada kawat konduktor

dengan hambatan 1 ohm dan beda potensial 1 volt. Sementara itu, berdasarkan terjadinya

gaya Lorentz, 1 ampere adalah kuat arus listrik pada dua kawat sejajar yang berjarak 1 m dan

menyebabkan gaya Lorentz sebesar 2 × 10-7 N, dan kedua arus searah.

Muatan yang mengalir pada penghantar zat elektrolit adalah ion, baik bermuatan

negatif maupun positif. Sedangkan muatan yang mengalir pada penghantar logam adalah

elektron. Jumlah elektron yang mengalir adalah:

n = q / qe

keterangan:

q = muatan yang mengalir

qe = muatan elementer atau muatan elektron = 1,6×10 -19 C

n = jumlah elektron yang mengalir

3.KERAPATAN ARUS LISTRIK (J)

Rapat arus (bahasa Inggris: current density) adalah aliran muatan pada suatu luas penampang

tertentu di suatu titik penghantar.Dalam SI, rapat arus memiliki satuan Ampere per meter

persegi (A/m2).

di mana adala harus pada penghantar, vektor J adalah rapat arus yang memiliki arah

sama dengan kecepatan gerak muatan jikamuatan nya positif dan berlawan arah jika

umatannya negatif, dan dA adalah vektor luas elemen yang tegak lurus terhadap

elemen.Jika arus listrik seragam sepanjang permukaan dan sejajar dengan dA maka J juga

seragam dan sejajar terhadap dA sehingga persamaan menjadi:

maka

| KELOMPOK 1

dimana adalah luas penampang total dan adalah rapat arus dalam satuan A/m2

adalah kuat arus per satuan luas penampang.

J = I/A = n e v e = muatan 1 eleltron = 1,6 x 10E 19A = luas penampang yang dilalui arus

C.CONTOH SOAL

Kuat arus listriknya sebesar

I =

n .e . v . t . At

I = n.e.v.A dalam ampere.

Sedangkan rapat arusnya adalah

J =

IA =

n .e . v . AA

J = n.e.v dalam A/m2

Contoh :

1. Jika kuat arus dalam sepotong kawat penghantar = 2 ampere, berapakah rapatan listrik

yang mengalir melalui penampang kawat 2 m² ?

Penyelesaian

Diketahui :

I = 2 ampere

A = 2 m²

Ditanya:

J = ......?

Jawab:

J = I. t

J = 2 A : 2 m²

J = 1 A/m2

2.Hukum Ohm

| KELOMPOK 1

Aruslistrik 2A mengalirmelaluiseutaskawatpenghantarketikabedapotensial 12 V

diberikanpadaujung-ujungnya. Tentukanhambatanlistrikpadakawattersebut!

Jawab :

Diketahui

i = 2A R= V/I

V= 12 V = 12/ 2

ditanya R ? = 6 ohm

Hambatankawatdalampenghantar

Kawat yang hambatjenisnya 0,000 001 Ωm danluaspenampangnya 0,000 000 25 m²

digunakanuntukmembuatelemenpembakarlistrik 1kW yang harusmemilikihambatanlistrik

57,6 ohm. Berapapanjangkawat yang diperlukan?

Jawab :

Diketahui

ρ = 0,000 001 Ωm R = 57,6 Ω

A = 0,000 000 25 m²

DitanyaL ?

Jawab

R = ρ (L/A) =

57,6 = 0.000 001 . (L/o.oooooo25)

L = 57,6 . 0,25

L = 14,4 m

Rangkaian Seri

Bila R1 = 30 Ohm, R2 = 40 ohm dan R3= 10 ohm disusunsecaraseri,

berapakahhambatanpenggantidarirangkaian di atas?

Jawab :

Jawab :

Karenarangkaianseri, maka

Rangkaianpengganti =R1+R2=R3 = 30 + 40 + 10 = 80 Ohm

RangkaianParalel

Jika R1 = 10 ohm, R2 = 15 ohm dan R3 = 30 ohm disusunparalel,

berapakahhambatanpenggantidarirangkaiandiatas?

Karenaparalelmka :

1/R1+1/R2+1/R3 = 1/10+1/15+1/30= 6/30

Rangkaianpengganti = 30/6 = 5 Ohm

| KELOMPOK 1