LISTRIK DINAMISListrik mengalir

Menentukan arus listrik dan arus elektron.

Arah elektronArah arus listrik

Arus elektron adalah aliran elektron dari potensial rendah ke potensial tinggi

Arus lisrik adalah aliran muatan positif dari potensial tinggi ke potensial rendah

Menentukan syarat arus listrik dapat mengalir pada suatu rangkaian

• Lampu mati

• Arus listrik tidak mengalir

Rangkaian Terbuka

• Lampu menyala

• Arus listrik mengalir

Rangkaian Tertutup

Arus listrik dapat mengalir jika dalam rangkaian tertutup

Arus listrik identik dengan arus air

hA

hB

hA > hB

EPA > EPB

hA = hB

EPA = EPB

Potensial A = Potensial B

Arus air dapat mengalir jika ada perbedaan energi potensial

Benda A Potensial tinggi Benda B Potensial rendah

Arus listrik dapat mengalir jika ada beda potensial

Konduktor

Arus elektron

Arus listrik

Kuat Arus Listrik

Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan

yang mengalir pada penghantar tiap detik.

I = Kuat arus listrik ( Ampere ) Q = muatan ( Coulomb ) t = waktu ( secon ) t

QI

Contoh

• Sebuah akumulator pada kutub-kutubnya dihubungkan pada terminal lampu jika kuat arus yang mengalir pada lampu 0,5 A dan lampu dinyalakan selama 2 menit berapakah muatan listrik yang telah melewati lampu ?

Diketahui

I = ……………… A

t = ……………… s

Jawab

Q = ………… x …………….

= ………….x …………….

= …………………………. C

Pengukuran Kuat arus listrik

Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrikPemasangan Amperemeter dalam rangkaian listrik disusun secara seri

Nilai yang terukur = x Batas ukur

Cara membaca Amperemeterskala maksimumskala yang ditunjuk

jarumskala batas ukur

Nilai yang ditunjuk jarum

Nilai maksimum

34

100X 1 = 0,34 A

Beda Potensial Energi yang diperlukan untuk memindah muatan listrik tiap satuan muatan

Q

WV

V = Beda Potensial ( Volt )

W = Energi ( Joule )

Q = Muatan ( Coulomb )

1 Volt = 1J/C

Satu volt adalah untuk memindah muatan listrik sebesar 1 Coulumb memerlukan energi sebesar 1 Joule.

Contoh

• Sebuah baterai memiliki beda potensial sebesar 1,5 volt jika baterai digunakan untuk menyalakan lampu maka sejumlah 50 coulomb muatan listrik yang melewati lampu. Berapakah besar energi yang dikeluarkan baterai

Diketahui

V = ………………… Jawab

Q = …………………. W = ………….. X ……………..

Ditanya = ………….. X ……………..

W = ? = ………………… J

Pengukuran Beda Potensial

• Voltmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial listrik ( tegangan )

• Pemasangan voltmeter dalam rangkaian listrik disusun secara parallel seperti gambar.

Cara Membaca VoltmeterSkala yang ditunjuk jarum Skala maksimum Batas ukur

Nilai yang terukur = ….

HUKUM OHMJml

Batrai

V I

1

2

3

1,20,20 2,60,40 4,00,54

Dari tabel data dapat kita ketahui jika beda potensial diperbesar maka kuat arus listriknya juga turut membesar.

Hubungan yang didapatkan antara beda potensial dengan kuat adalah

Beda potensial sebanding dengan kuat arus listrik

V ~

Grafik Hubungan Beda potensail (V) terhadap kuat arus listrik ( I )

0,1

I( A)

V(volt)

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

V ~

V R =

V

R

= Beda potensial ( volt )

= Kuat arus listrik ( A )

= Hambatan ( Ω )

RV

=I

Grafik Hubungan Hambatan (R) terhadap kuat arus listrik ( I )

0,25I( A)

R(Ω)

0,50 0,75 1,0 1,5

10

20

30

40

50

Data

R 10 20 30 40

I 1,0 0,5 0,3 0,25

Jika V dibuat tetap = 10 V

I1 = VR

I1 = 1010

I1 = 1,0 A

I2 = VR

I2 = 1020

I2 = 0,5 A

I3 = VR

I3 = 1030

I3 = 0,3 A

I4 = VR

I4 = 1040

I4 = 0,25 A

Tujuan : Menyelidiki faktor yang mempengaruhi besar hambatan kawat

1

Variabel manipulasi : panjang kawat

Variabel respon : hambatan kawat

Variabel kontrol : jenis kawat, luas penampang kawat

A

B

IA > IB

RA < RB

lA < lB

Semakin panjang kawat maka hambatan kawat semakin besar

R ~ ℓ

Hambatan kawat sebanding dengan panjang kawat.

Variabel manipulasi : jenis kawat

Variabel respon : Hambatan

Variabel kontrol : panjang, luas penampang kawat

2

IA < IB

RA > RB

A > B

Semakin besar hambatan jenis kawat maka hambatan kawat semakin besar

Hambatan kawat sebanding dengan hambatan jenis kawat.

R ~

A B

3

Variabel manipulasi : luas penampang kawat

Variabel respon : hambatan kawat

Variabel kontrol : jenis kawat, panjang kawat

IA < IB

RA > RB

AA < AB

Semakin besar luas penampang kawat maka hambatan kawat semakin kecil

Hambatan kawat berbanding terbalik dengan luas penampang kawat.

R 1

A ~

A B

Faktor yang mempengaruhi besar hambatan pada kawat adalah :

1. Panjang kawat ( l )2. Luas penampang kawat ( A )3. Hambatan jenis kawat (

AρR

R = Hambatan (Ω )

l = Panjang kawat ( m )Luas penampang kawat ( m2 )

= Hambatan jenis kawat ( Ω m )

Konduktor dan Isolator

kayu

plastik

alluminium

besi

tembaga

Kayu isolator

Plastik isolator

Alluminium konduktor

Besi konduktor

Tembaga konduktor

Hukum I Kirchhoff

Pada rangkaian tidak bercabang ( seri ) kuat arus listrik dimana-mana sama

L1 L2

Rangkaian seri

Pada rangkaian bercabang (Paralel) Jumlah kuat arus listrik yang masuk pada titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang

L1

L2

Rangkaian Paralel

Σ Imasuk = Σ Ikeluar

Contoh1. Perhatikan rangkaian di bawah

dan tentukan nilai I1, I2, I3 ?10A

40 A PQ S

25AI1

I2

I3

2. Tentukanlah kuat arus I1 sampai dengan I6 ?

50 mA I1 I2 I3

30mAI4

I5

15 mA

I6 23mA

3. Perhatikan rangkaian di bawah dan tentukan nilai I1 sampai I7 ?

12 A I1

I2

I7

I3

I4

I5I6

Jika I1 = I2

I3 : I4 = 1 : 2

dan I5 = 2 I6

Susunan seri pada Hambatan

a b c dR1

R2 R3

Vab Vbc Vcd

Vad = Vab + Vbc + Vcd

Rsa d

I Rs = I R1 I R2 I R3 + +

Vad

Rs = R1 R2 R3 + +

Susunan Paralel pada Hambatan

a b

R1

R2

R3

I = I1 + I2 + I3

Rpa

RPR1 R2

R3 + +

Vab

RP R1 R2 R3 + +

b

I

I1

I2

I3

I

VabVab VabVab=

=1 1 1 1

Contoh• Tentukan hambatan pengganti pada rangkaian di bawah

2 Ω 4 Ω 3 Ω2 Ω

3 Ω 5 Ω 4 Ω

1Rs = R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7

Rs =2+4+3+2+4+5+3

Rs =23 Ω

2

4 Ω 3 Ω3 Ω

6 Ω

R2

1RP R1

+=1 1

RP 6 3 +=1 1 1

RP 6 6 +=

1 1 2

RP 6=

1 3

=RP 2 Ω4 Ω 3 ΩRP: 2 Ω

Rs = R1+RP+R2

Rs = 4+2+3

Rs = 9 Ω

2Ω 2Ω 4Ω

4Ω

2Ω

2Ω

2Ω

2Ω

2Ω3

4Ω

4Ω

4Ω6Ω

2Ω

2Ω

8Ω

2Ω

2Ω

24Ω

2Ω

2Ω

4

5

8Ω

2Ω

2Ω

12Ω

2Ω

2Ω

24Ω

Perhatikan gambar di bawah

Tentukan a.Kuat arus totalb.Kuat arus I1 dan I2

c.Tegangan ab dan tegangan bc

R2

1

RP R1 +=

1 1

RP 6 3 +=1 1 1

RP 6=1 3

=RP 2 Ω

Rs = R3 + Rp

Rs = 4 + 2

Rs = 6Ω

a

RV

I

I18 volt

6Ω

I 3 A

6Ω

3Ωa

b c4Ω

I2

I1

I

V = 18 volt

R1

R2

R3

I1 : I2 = R1 R2

:1 1

I1 : I2 = 6 3

:1 1

x6

I1 : I2 = 1 : 2

I1 = 3

1x I

I1 = 3

1x 3

I1 = 1 A

I2 = 3

2x I

I2 = 2 A

I2 = x 332

b

c

Vab = I R3

Vab = 3 x 4

Vab = 12 V

Vbc = I1 R1

Vbc = 1 x 6

Vbc = 6 Vatau

Vbc = I2 R2

Vbc = 2 x 3

Vbc = 6 V

Latihan

3Ω 2 Ω

4Ω

5Ω

4Ω

1Ω

I2I1

12 V

I

b

a

Tentukan a. Hambatan penggantib. Kuat arus totalc. Kuat arus I1 dan I2d. Tegangan Vab

Tentukan a. Hambatan penggantib. Kuat arus tiap hambatanc. Tegangan tiap hambatan

2Ω 2Ω 4Ω4Ω

2Ω

2Ω2Ω

2Ω

2Ωab c

d e

V = 12 V

f

1

2

GAYA GERAK LISTRIK (E)

• Gaya gerak listrik adalah beda potensial antara ujung-ujung sumber tegangan pada saat tidak mengalirkan arus listrik atau dalam rangkaian terbuka.

V

Pengukura ggl

TEGANGAN JEPIT (V)• Tegangan jepit adalah beda potensial antara ujung –

ujung sumber tegangan saat mengalirkan arus listrik atau dalam rangkaian tertutup .

V

Pengukura Tegangan Jepit

Susunan Seri GGL

E

r

E E

r r

Etotal = n E

rtotal = n r

E = ggl ( volt)

r = hambatan dalam ( Ω )

n = jumlah baterai

Susunan Paralel GGLE

rE

Er

r

Etotal = E

rtotal = rn

Hukum Ohm dalam rangkaian tertutupUntuk sebuah ggl

Kuat arus yang mengalir dalam rangkaian

I = Kuat arus ( A )E = ggl ( volt )R = hambatan luar ( Ω )r = hambatan dalam ( Ω )Vpq = tegangan jepit ( volt )

E , r

p qR

I

Tegangan jepit

rR

EI

Vpq = I R

E = Vpq + I r

Hubungan ggl dengan tegangan jepit

LATIHANTiga buah elemen yang dirangkai seri masing – masing memiliki GGL 4 V dan hambatan dalam 0,2 Ω, dirangkai dengan hambatan luar seperti gambar Tentukan :

a. Hambatan luar

b. Kuat arus total ( I )

c. Kuat arus I1 dan I2

d. Tegangan Vab, Vbc

e. Tegangan jepit

E

r

E E

r r

3 Ω

6 Ω

4 Ω

ab c

V = 4 V

r = 0,2 Ω

I

I1

I2

R2=8ΩR1=2Ω

R3=3Ω R4=12Ω

BR5=24ΩA

Hitung Rangkaian pengganti AB

R1.R4 = R2.R3

Syarat Jembatan dalam keadaan seimbang :

Jika Syarat itu terpenuhi, maka R5 diabaikan

Sehingga RAB menjadi :

R2=8ΩR1=2Ω

R3=3Ω R4=12Ω

BARs1

Rs2

Rs1= R1 + R2

Rs1= 2 + 8

Rs1= 10 Ω

Rs2= R3 + R4

Rs2= 3 + 12

Rs2= 15 Ω

1 1 1

RAB Rs1 Rs2

= +

1 1 1

RAB 10 15

= +

1 5

RAB 30

=

RAB = 6Ω

R2=8ΩR1=2Ω

R3=4Ω R4=12Ω

BR5=4ΩA

Hitung Rangkaian pengganti AB

R1.R4 = R2.R3

Syarat Jembatan seimbang tidak terpenuhi :

Jika Syarat tidak terpenuhi, maka R5 tidak dapat diabaikan

Sehingga RAB diubah menjadi :

A

R2=8ΩR1=2Ω

R3=4Ω R4=12Ω

BR5=4Ω

Rb

Ra

Rc

Ra =R1.R3

R1+R3+R5

Rb =R1.R5

R1+R3+R5

Rc =R3.R5

R1+R3+R5

Rs1= Rb + R2

Rs1= 0.8 + 10

Rs1= 10.8 Ω

Rs2= Rc + R4

Rs2= 1.6 + 6

Rs2= 7.6 Ω

1 1 1

Rp Rs1 Rs2

= +

1 1 1

Rp 10.8 7.6

= +

1 18.4

Rp 82.08

=

Rp = 4,46Ω

Ra =(2)(4)

2+4+4

Rb =(2)(4)

2+4+4

Rc =(4)(4)

2+4+4

=

=

=

0.8

0.8

1.6

A

R2=8Ω

R4=12Ω

B

Rs1

Rb

Ra

Rc

Rs2

Maka :RAB= 0.8 Ω + 4.46Ω

RAB= Ra + Rp

RAB= 5.26 Ω

E1 =3V

R1 =2Ω

Hukum II Kirchoff:Jumlah GGL dan Tegangan Jepit Dalam suatu Rangkaian Tertutup sama dengan Nol

E2 =6V

E3 =3V

R2 =2Ω

R3 =2Ω

R4 =2Ω

R5 =2Ω

Tentukan besar arus yang melewati tiap-tiap cabang penghantar!

E1 =3V

R1 =2Ω

E2 =6V

R2 =2Ω

R3 =2Ω

E2 =6V

E3 =3VR3 =2Ω

R4 =2Ω

R5 =2Ω

Loop I Loop II

E1 – E2 + I1(R1+R2) + I2R3 = 0

E3 – E2 + I3(R4+R5) + I2R3 = 0

3 – 6 + I1(2+2) + I2(2) = 0

3 – 6 + I3(2+2) + I2(2) = 0

4 I1 + 2 I2 = 3

2 I2 + 4 I3 = 3

(1)

(2)

I2 = I1 + I3 I3 = I2 - I1

2 I2 + 4 I3 = 32 I2 + 4 (I2 - I1) = 3

-4 I1 + 6 I2 = 3 (3)

SUBTITUSI (1) DAN (3)

4 I1 + 2 I2 = 3-4 I1 + 6 I2 = 3 +

8 I2 = 6

I2 = ¾ A

4 I1 + 2 (¾) = 3

I1 = 3/8 A

I3 = I2 - I1

I3 = I2 - I1

I3 = (¾)- (3/8)

I3 = 3/8 A

i2

i1

i2

i3

7.4 Energi dan Daya Listrika. Energi Listrik

b. Daya Listrik

Contoh :1. Pada sebuah lampu pijar tertera 100 W, 220 V.

Tentukan hambatan lampu tsb !2. Lampu pijar dari 60 W, 220 V, dipasang pada

tegangan 110 V, tentukan daya yg dapakai lampu tsb !

tR

VRtIVItW

22

R

VRIVI

t

WP

22

Contoh soal dan Pembahasan