M Modul Tutorial

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas

2013

Wahyu Cahya Kumala

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Lampung

Wahyu Cahya Kumala

Listrik Dinamis

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Kata PengantarKata PengantarKata PengantarKata Pengantar

Modul tutorial listrik dinamis merupakan salah satu diantara modul pembelajaran

di SMA dan sederajat. Modul ini diharapkan dapat menjadi sumber belajar serta

dapat dijadikan pedoman dalam melakukan kegiatan belajar.

Bagi Sekolah Menengah Atas modul tutorial dapat dianggap sebagai media

informasi yang sangat efektif, karena berisi materi konsep berbasis kontekstual,

singkat dan diusahakan cukup mudah dipahami oleh siswa, sehingga dapat

menunjang proses pembelajaran yang tepat guna dan dapat mencapai tujuan yang

diharapkan. Modul tutorial ini digunakan sebagai sumber belajar dirumah dengan

tujuan meningkatkan kemampuan awal dan konsep dasar tentang listrik dinamis.

Dalam modul ini akan dipelajari konsep besaran-besaran dalam arus listrik, Hukum

Ohm, Rangkaian Listrik, Hukum Kirchhoff I dan II, Listrik AC dan DC, alat-alat ukur

listrik, daya listrik serta energi listrik

Penulis menyadari bahwa penyajian materi dalam modul ini masih jauh

dari sempurna, baik dari segi kualitas isi dan tampilannya. Oleh karenanya penulis

berharap masukan-masukan yang konstruktif dari para pembaca demi

kesempurnaan modul ini. Atas perhatiannya saya ucapkan terimakasih. Semoga

kedepannya tulisan ini bermanfaat.

PenulisPenulisPenulisPenulis

Wahyu Cahya KumalaWahyu Cahya KumalaWahyu Cahya KumalaWahyu Cahya Kumala

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

DAFTAR ISIDAFTAR ISIDAFTAR ISIDAFTAR ISI

Halaman

Kata Pengantar ................................................................................................................................... i

Daftar Isi...... .......................................................................................................................................... ii

Tinjauan Umum Modul ........................................................................................................................ iii

Kerangka Topik/Peta Konsep...... ................................................................................................. iv

I. PENDAHULUAN

1. Standar Kompetensi dan Kompetensi Dasar ............................................................ 1

2. Deskripsi ................................................................................................................................... 1

3. Waktu ................................................................................................................................ ........1

4. Prasyarat..... .......................................................................................................................... 1

5. Petunjuk Penggunaan Modul ........................................................................................... 1

6. Tujuan Akhir .......................................................................................................................... 2

II. ISI MODUL

Kegiatan Pembelajaran 1 (Besaran Listrik dan Hukum Ohm)

1. Tujuan ...................................................................................................................................... 3

2. Uraian Materi ......................................................................................................................... 3

3. Rangkuman ............................................................................................................................... 7

4. Tes Formatif .......................................................................................................................... 7

5. Kunci Jawaban Tes Formatif ........................................................................................... 8

6. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ..................................................................................... 8

Kegiatan Pembelajaran 2 (Rangkaian Seri-Paralel)

1. Tujuan ...................................................................................................................................... 9

2. Uraian Materi ......................................................................................................................... 9

3. Rangkuman ............................................................................................................................. 13

4. Tes Formatif ........................................................................................................................ 13

5. Kunci Jawaban Tes Formatif ......................................................................................... 15

6. Umpan Balik dan Tindak Lanjut ................................................................................... 16

Kegiatan Pembelajaran 3 (Hukum Kirchhoff)

1. Tujuan .................................................................................................................................... 17

2. Uraian Materi ....................................................................................................................... 17

3. Rangkuman ............................................................................................................................. 19

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

4. Tes Formatif ....................................................................................................................... 20

5. Kunci Jawaban Tes Formatif ......................................................................................... 21

6. Umpan Balik dan Tindak Lanjut .................................................................................. 22

Kegiatan Pembelajaran 4 (Alat Ukur Listrik)

1. Tujuan ................................................................................................................................... 23

2. Uraian Materi ...................................................................................................................... 23

3. Rangkuman ............................................................................................................................ 26

4. Tes Formatif ....................................................................................................................... 26

5. Kunci Jawaban Tes Formatif ........................................................................................ 28

6. Umpan Balik dan Tindak Lanjut .................................................................................. 29

Kegiatan Pembelajaran 5 (Sumber Tegangan AC dan DC)

1. Tujuan ................................................................................................................................... 30

2. Uraian Materi ...................................................................................................................... 30

3. Rangkuman ............................................................................................................................. 31

4. Tes Formatif ....................................................................................................................... 32

5. Kunci Jawaban Tes Formatif ........................................................................................ 33

6. Umpan Balik dan Tindak Lanjut .................................................................................. 33

Kegiatan Pembelajaran 6 (Daya dan Energi Listrik)

1. Tujuan ................................................................................................................................... 34

2. Uraian Materi ...................................................................................................................... 34

3. Rangkuman ............................................................................................................................ 36

4. Tes Formatif ....................................................................................................................... 36

5. Kunci Jawaban Tes Formatif ........................................................................................ 38

6. Umpan Balik dan Tindak Lanjut .................................................................................. 39

III. DAFTAR PUSTAKA

Glosarium

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Tinjauan Umum ModulTinjauan Umum ModulTinjauan Umum ModulTinjauan Umum Modul

Modul Tutorial Listrik Dinamis membahas permasalahan-permasalahan yang

berkaitan dengan karakteristik listrik pada berbagai komponen yaitu meliputi :

besaran-besaran pada listrik dinamis, hukum I Ohm, Hukum Kirchhoff, tegangan

dan arus listrik searah (listrik DC), tegangan dan arus listrik bolak-balik (listrik

AC), serta Energi dan Daya Listrik.

Pembahasan modul dilengkapi dengan tujuan pembelajaran, uraian materi

(didalamnya terdapat beberapa isian), rangkuman, tes formatif dengan kunci

jawaban serta umpan balik. Uraian materi dalam modul tidak hanya berisi rumus

saja tetapi ada uraian berbentuk kontekstual yang memudahkan siswa memahami

konsep dasar Listrik Dinamis.

Modul ini merupakan media yang digunakan sebagai tambahan sumber belajar

dirumah selain buku paket atau sejenisnya.

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Kerangka Topik

dihambat oleh

Resistor

Kuat Arus

Rangkaian Listrik Rangkaian Listrik Rangkaian Listrik Rangkaian Listrik

Arus SearahArus SearahArus SearahArus Searah

Tegangan Daya

Amperemeter Voltmeter

Tegangan pada Tiap

Komponen Sama

Hukum Ohm Hukum I

Kirchhoff

Hukum II

Kirchhoff

Kuat Arus yang

Melalui Komponen

Sama

Paralel Seri

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

I.I.I.I. PPPPENDAHULUANENDAHULUANENDAHULUANENDAHULUAN

1.1.1.1. Standar Kompetensi dan Kompetensi DasarStandar Kompetensi dan Kompetensi DasarStandar Kompetensi dan Kompetensi DasarStandar Kompetensi dan Kompetensi Dasar

Standar KompetensiStandar KompetensiStandar KompetensiStandar Kompetensi: 5. Menerapkan konsep kelistrikan dalam berbagai

penyelesaian masalah dan berbagai produk teknologi

Kompetensi DasarKompetensi DasarKompetensi DasarKompetensi Dasar : 5.1. Memformulasikan besaran-besaran listrik rangkaian

tertutup sederhana (satu loop).

5.2. Mengidentifikasi penerapan listrik AC dan DC dalam

kehidupan sehari-hari.

5.3. Menggunakan alat ukur listrik.

2.2.2.2. DeskripsiDeskripsiDeskripsiDeskripsi

Pada materi ini kita mempelajari tentang listrik dinamis yang membahas

permasalahan-permasalahan yang berkaitan dengan konsep besaran-besaran

dalam arus listrik, Hukum Ohm, Rangkaian Listrik, Hukum Kirchhoff I dan II,

alat-alat ukur listrik, Listrik AC dan DC, daya listrik serta energi listrik.

3.3.3.3. WaktuWaktuWaktuWaktu

Untuk mempelajari materi listrik dinamis ini membutuhkan waktu 14 x 45

Menit.

4.4.4.4. PrasyaratPrasyaratPrasyaratPrasyarat

Untuk mempelajari materi listrik dinamis SMA, kalian paling tidak harus

mengingat kembali materi listrik dinamis pada kelas IX.

5.5.5.5. Petunjuk Penggunaan ModulPetunjuk Penggunaan ModulPetunjuk Penggunaan ModulPetunjuk Penggunaan Modul

Adapun langkah-langkah untuk mempelajari modul ini adalah:

1. Pahami tujuan pembelajaran disetiap kegiatan

2. Baca dan pahami uraian materi yang telah tersedia

3. Dengan memahami uraian kontekstual tersebut, cobalah jawab pada bagian

titik (jika ada)

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

4. Bacalah rangkuman untuk menambah pemahaman tujuan pembelajaran.

5. Untuk menguji pemahaman anda, kerjakan tes formatif yang tersedia.

6. Untuk mengecek kebenaran jawaban anda, lihat kunci jawaban tes

formatif.

6.6.6.6. Tujuan AkhirTujuan AkhirTujuan AkhirTujuan Akhir

Adapun tujuan akhir dari pembelajaran ini adalah:

1. Siswa dapat menjelaskan konsep besaran-besaran pokok listrik.

2. Siswa dapat memformulasikan hukum I Ohm.

3. Siswa dapat menjelaskan sifat-sifat besaran listrik pada rangkaian

listrik seri dan paralel.

4. Siswa dapat memformulasikan hukum I dan hukum II Kirchhoff

5. Siswa dapat membedakan jenis dan fungsi alat ukur listrik

6. Siswa dapat menggunakan ampermeter dan voltmeter pada rangkaian.

7. Siswa dapat menjelaskan cara membaca alat ukur kuat arus dan

tegangan.

8. Siswa dapat mengidentifikasi penerapan listrik AC dalam kehidupan

sehari-hari.

9. Siswa dapat mengidentifikasi penerapan listrik DC dalam kehidupan

sehari-hari.

10. Siswa dapat menjelaskan pengertian energi dan daya listrik

11. Siswa dapat menentukan energi listrik pada suatu hambatan listrik.

12. Siswa dapat menghitung daya listrik yang dipakai pada suatu alat listrik.

2

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

II.II.II.II. ISI MODULISI MODULISI MODULISI MODUL

Pembelajaran (Skenario) IPembelajaran (Skenario) IPembelajaran (Skenario) IPembelajaran (Skenario) I

Hukum Ohm dan BHukum Ohm dan BHukum Ohm dan BHukum Ohm dan Besaran Pokok Listrikesaran Pokok Listrikesaran Pokok Listrikesaran Pokok Listrik

Kasus Kasus Kasus Kasus I I I I ----> Arus Listrik, Hambatan dan Sumber Tegangan> Arus Listrik, Hambatan dan Sumber Tegangan> Arus Listrik, Hambatan dan Sumber Tegangan> Arus Listrik, Hambatan dan Sumber Tegangan

1.1.1.1. Arus ListrikArus ListrikArus ListrikArus Listrik

Perhatikanlah Gambar 1! Gambar

tersebut memperlihatkan sebuah

bejana berhubungan yang diisi dengan

air. Permukaan air pada bejana di

sebelah kiri lebih tinggi dibandingkan

dengan yang di sebelah kanan.

Secara alami, air akan mengalir pada bagian P dari kiri ke kanan. Aliran ini

akan berhenti pada saat ketinggian permukaan air di sebelah kiri sama

dengan ketinggian permukaan air di sebelah kanan. Selama masih ada

perbedaan ketinggian permukaan air di kedua tempat tersebut, air akan

mengalir pada daerah P.

Jadi, perbedaan ketinggian permukaan di kedua tempat tersebut

dibutuhkan agar terjadi aliran air dari kiri ke kanan pada P. Perbedaan

ketinggian permukaan air berarti penumpukan air di bagian bejana sebelah

kiri. Penumpukan ini mengakibatkan tekanan air di titik A lebih tinggi

dibandingkan dengan tekanan air di titik B. Perbedaan tekanan inilah yang

mengakibatkan air mengalir dari A menuju ke B.

Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:

1. Siswa dapat menjelaskan konsep besaran-besaran pokok listrik.

2. Siswa dapat memformulasikan hukum I Ohm.

Gambar 1Gambar 1Gambar 1Gambar 1 Bejana Berhubungan

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Gambar 2Gambar 2Gambar 2Gambar 2 Arah arus listrik

Dari gambar tersebut, dapat disimpulkan bahwa arah aliran arus listrarah aliran arus listrarah aliran arus listrarah aliran arus listrik ik ik ik

potensial tinggi ke potensial rendah. potensial tinggi ke potensial rendah. potensial tinggi ke potensial rendah. potensial tinggi ke potensial rendah. Arus listrik akan mengalir pada

suatu penghantar jika ada perbedaan 'tekanan' listrik pada kedua ujung

penghantar tersebut. 'Tekanan' listrik ini disebut potensial listrikpotensial listrikpotensial listrikpotensial listrik. Beda

potensial listrik disebut pula sebagai beda tegangan listrik.

Sebagaimana pada aliran air, perbedaan 'tekanan' listrik di ujung A dan di

ujung B diakibatkan oleh perbedaan penumpukan muatan muatan muatan muatan listrik positiflistrik positiflistrik positiflistrik positif

pada kedua ujung penghantar. Penumpukan muatan listrik positif yang

lebih banyak di ujung A mengakibatkan potensial di ujung A lebih tinggi

dibandingkan dengan potensial di ujung B (perhatikan Gambar 2).

Jika dalam bejana berhubungan debit air merupakan jumlah volume air

persatuan waktu, dimana besar debit air sebagai besar kuat arus yang

mengalir pada rangkaian dan volume air sebagai muatan listrik maka dapat

disimpulkan bahwa besar kuat arus adalah besar kuat arus adalah besar kuat arus adalah besar kuat arus adalah ............................................................

.....................................................................................................................................................

2.2.2.2. HambatanHambatanHambatanHambatan

Hambatan merupakan sifat penghantar yang membatasi pergerakan elektron

bebas didalamnya. Untuk mengetahui karakteristik hambatan, perhatikan

dan pahami ilustrasi dibawah ini!

Dengan meninjau dua gambar diatas, Untuk sampai ke B, masing-masing

orang tersebut harus melewati lorong, Jika lorong tersebut diibaratkan

sebagai hambatan, hambatan manakah yang paling besar? Apa yang

mempengaruhi nya? ...........................................................................................................

Dari ilustrasi gambar tersebut, dengan ukuran luas lorong yang sama,

manakah orang yang mengalami hambatan besar untuk sampai ke ujung B?

A B A B

A B A B

4

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Apa alasannya?

.............................................................................................................................................................

.............................................................................................................................................................

Jenis atau bahan penghantar juga berperan dalam menentukan besar

kecilnya hambatan listrik suatu penghantar. Dari ilustrasi-ilustrasi

hambatan, dapat disimpulkan bahwa hambatan sebuah kawat penghantar

dipengaruhi oleh

= dengan:

R = hambatan suatu penghantar

= hambatan jenis dari bahan penghantar = ....................................... = .......................................

3.3.3.3. Sumber teganganSumber teganganSumber teganganSumber tegangan

Kembali kita perhatikan bejana

berhubungan yang diisi air sebagaimana

diperlihatkan oleh Gambar 1.

Sebagaimana telah dikatakan, aliran air

pada pipa P akan berhenti ketika

perbedaan tekanan antara ujung A dan

ujung B sudah tidak ada. Hal ini sama

artinya dengan tiadanya kelebihan

penumpukan air di bagian bejana sebelah

kiri.

Aliran air pada pipa P akan dapat terus berlangsung jika kelebihan

penumpukan air di bagian bejana sebelah kiri tetap terjaga. Hal ini dapat

dilakukan misalnya dengar memasang pompa air sebagaimana diperlihatkan

dalam Gambar 3. Jadi, dengan pompa air tersehi orang dapat menjaga tetap

adanya perbedaan tekanan antara ujung A dan ujung B pada pipa P.

Demikian pula halnya dalam aliran

listrik (Gambar 4). Diperlukan 'pompa'

untuk menjaga kelebihan penumpukan

muatan listrik positif pada ujung A

sehingga perbedaan potensial listrik

terjaga. Peranti yang berperan sebagai

'pompa' ini disebut sumber tegangan.

Gambar 3Gambar 3Gambar 3Gambar 3 Perbedaan tekanan A dan B

dijaga dengan adanya pompa

Gambar 4Gambar 4Gambar 4Gambar 4 aliran listrik pada penghantar

AB dapat diperoleh dengan

menghubungkan sumber tegangan

5

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Banyak sekali jenis sumber tegangan. Contoh sumber tegangan yang

populer adalah baterai ataupun aki. Sumber tegangan listrik semacam

baterai dan aki dalam rangkaian dilambangkan dengan simbol

Kasus IIKasus IIKasus IIKasus II ----> Hukum Ohm> Hukum Ohm> Hukum Ohm> Hukum Ohm

Perhatikan gambar dibawah ini!

Dari gambar tersebut dapat kita lihat

adanya arus listrik, tegangan

(baterai) dan hambatan (lampu). Jika

kalian bingung menggambarkan prinsip

dari masing-masing besaran tersebut,

coba perhatikan gambar 6 dibawah ini!

Jika kita lihat prinsip dari pompa air yang ada pada gambar 6, ketika pompa air

tersebut memiliki kekuatan yang besar maka kotoran yang ada dalam pipa akan

mudah dihempas oleh aliran air, karena aliran air akan besar ketika pompa air

memiliki kekuatan yang besar. Dan sebaliknya ketika pompa air memiliki

kekuatan yang kecil maka aliran air pun kecil sehingga kotoran yang ada

didalam nya akan sulit terhempas oleh aliran air.

Dari pengertian tersebut, dapat kita simpulkan bahwa sumber tegangan

berbanding lurus dengan kuat arus. Semakin besar sumber tegangan semakin

besar pula kuat arus dengan hambatan tetap.

V= IRV= IRV= IRV= IR

Pompa air

Aliran air

Kotoran

Gambar 5Gambar 5Gambar 5Gambar 5 Rangkaian listrik

Gambar 6Gambar 6Gambar 6Gambar 6 Sistem air

AnalogiAnalogiAnalogiAnalogi gambar 5 dengan

gambar 6:

Kuat arus = aliran air

Hambatan = kotoran

Sumber tegangan

(Baterai) = pompa air

6

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Akan berbeda keadaan ketika pompa air memiliki tekanan yang besarnya tetap

dan kotoran yang ada dalam pipa ditambah atau dikurangi, maka yang

berpengaruh adalah aliran air tersebut, sehingga

I=V/RI=V/RI=V/RI=V/R

Dari persamaan diatas maka dapat disimpulkan bahwa ketika suatu sumber

tegangan tetap dan hambatan diperbesar maka kuat arus akan kecil dan ketika

hambatan diperkecil maka arus akan besar.

RangkumanRangkumanRangkumanRangkuman

1. Arus listrik mengalir karena ada perbedaan potensial listrik antara dua titik.

2. Arah arus mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah.

3. Secara matematis kuat arus listrik dapat dirumuskan

= 4. Hambatan merupakan sifat penghantar yang membatasi pergerakan elektron

bebas didalamnya.

5. Besarnya hambatan R sebuah penghantar dipengaruhi oleh luas penampang

(lingkaran = 2r), panjang kawat, hambatan jenis dari bahan penghantar.

6. Sumber tegangan berperan sebagai pompa untuk menjaga perbedaan dikedua

ujung (titik).

7. Hukum I Ohm: Kuat arus listrik dalam suatu penghantar berbanding lurus

dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar asalkan hambatannya

tetap

=

Tes FormatifTes FormatifTes FormatifTes Formatif

1. Berapa jumlah muatan yang mengalir melalui penampang kawat penghantar

dengan kuat arus listrik 2 ampere selama 15 menit?

2. Arus listrik 400 mA mengalir pada suatu penghantar. Jika beda potensial

antara ujung kawat 40 V, carilah hambatan listrik kawat tersebut!

3.3.3.3. Berapa besar hambatan yang dihasilkan ketika Jaya membuat sebuah

hambatan dari seutas kawat besi panjangnya 20 meter dan luas

penampangnya 1 mm2, mempunyai hambatan jenis 10-7 ohmmeter? Dengan

panjang dan hambatan jenis yang sama dia ingin membuat dengan luas

penampang 2 mm2, Manakah yang menghasilkan nilai hambatan lebih besar?

Buatlah pernyataan dari hasil tersebut!

7

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Kunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes Formatif

1. I = Q.t

Q = I . t

= 2 x 900

Q = 1.800 coulomb

2. Diketahui: I = 400 mA = 0,4 A

V= 40 V

Ditanyakan: R = .

Jawaban: R = V/I = 40/4

R = 100

3. Diketahui: = 20 m A

1 = 1 mm2 = 1 x 106 m2

= 107 ohmmeter

A2= 2 mm2 = 2 x 106 m2

Ditanyakan: R1 = .

Lebih besar R1 atau R

2?

Jawaban: Langkah pertama, selidiki dahulu nilai hambatan yang pertama.

=

= 10 2010 R = 2 ohm

Nilai hambatan kedua

=

= 10 202.10 R = 1 ohm

Setelah dilakukan perhitungan ternyata R1 > R

2, dapat disimpulkan bahwa

semakin besar luas penampang maka hambatannya semakin kecil.

Umpan Balik dan Tindak Umpan Balik dan Tindak Umpan Balik dan Tindak Umpan Balik dan Tindak LanjutLanjutLanjutLanjut

Setelah mempelajari materi dalam sub bab ini, adakah materi yang sulit anda

pahami? Jika ada, buatlah daftarnya kemudian cari referensi dibuku lain atau

diskusikan dengan teman sekelasmu.

8

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario) IIIIIIII

Rangkaian SeriRangkaian SeriRangkaian SeriRangkaian Seri----ParalelParalelParalelParalel

Kasus I Kasus I Kasus I Kasus I ----> > > > Rangkaian SeriRangkaian SeriRangkaian SeriRangkaian Seri

Perhatikan gambar rangkaian seri di bawah ini!

Gambar 7Gambar 7Gambar 7Gambar 7 Rangkaian Seri

Gambar diatas dapat kita ilustrasikan dalam kejadian seperti gambar berikut

ini!

Gambar 8 Gambar 8 Gambar 8 Gambar 8 Hambatan yang disusun sejajar

Untuk sampai ke ruangan D , keempat orang anak harus melewati beberapa

ruangan seperti pada Gambar 8. Keempat anak tersebut harus mengantri dari

ruangan A dan masing-masing anak harus melewati ketiga pintu terlebih

dahulu untuk dapat sampai ke ruangan D. Dapat diartikan bahwa jumlah arus

yang melewati tiap hambatan sama.

Itot = I

1 = I

2 = I

3 = I

n

V = TeganganV = TeganganV = TeganganV = Tegangan

I I I I = Kuat Arus= Kuat Arus= Kuat Arus= Kuat Arus

R = HambatanR = HambatanR = HambatanR = Hambatan

Tujuan Tujuan Tujuan Tujuan Pembelajaran:Pembelajaran:Pembelajaran:Pembelajaran:

1. Siswa dapat menjelaskan sifat-sifat besaran listrik pada rangkaian

listrik seri dan paralel.

Analogi:Analogi:Analogi:Analogi:

Pintu = Hambatan

Anak = Kuat arus

Tegangan(total)= Waktu

yang dibutuhkan sampai

ruang D

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Jika pintu sebagai hambatan dan keempat anak harus melewati semua pintu,

maka bagaimana dengan prinsip hambatan pada rangkaian paralel?

Rtot = .........................................

Dan waktu yang dibutuhkan untuk keempat anak itu sampai diruangan D

adalah jumlah dari waktu yang diperlukan setiap anak hingga semua anak

berada di ruang D. (Waktu = Tegangan)

Vtot = V

1 + V

2 + V

3 + ...

Gambar 9 Gambar 9 Gambar 9 Gambar 9 Keadaan salah satu hambatan ditutup

Gambar diatas menggambarkan jika pintu itu ditutup, maka keempat anak

tersebut tidak dapat masuk ruangan selanjutnya. Jika pintu yang ditutup Jika pintu yang ditutup Jika pintu yang ditutup Jika pintu yang ditutup

diibaratkan hambatan yang diputus. Maka arus pada rangkaian diibaratkan hambatan yang diputus. Maka arus pada rangkaian diibaratkan hambatan yang diputus. Maka arus pada rangkaian diibaratkan hambatan yang diputus. Maka arus pada rangkaian hambatan seri hambatan seri hambatan seri hambatan seri

tersebut tidak dapat mengalir hingga ujung rangkaian.tersebut tidak dapat mengalir hingga ujung rangkaian.tersebut tidak dapat mengalir hingga ujung rangkaian.tersebut tidak dapat mengalir hingga ujung rangkaian.

Kasus II Kasus II Kasus II Kasus II ----> > > > Rangkaian ParalelRangkaian ParalelRangkaian ParalelRangkaian Paralel

Gambar 10Gambar 10Gambar 10Gambar 10 Rangkaian Paralel

Gambar diatas dapat kita ilustrasikan dalam kejadian seperti gambar berikut

ini!

10

0

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Gambar 11 Gambar 11 Gambar 11 Gambar 11 Hambatan (pintu) disusun berderet

Untuk sampai ke ruangan B , keempat orang anak harus melewati salah satu

pintu seperti pada Gambar 11. Jika pintu tersebut dianggap sebagai hambatan,

bagaimana perbedaan dari hambatan pada kasus rangkaian seri (gambar 8)

dengan rangkaian paralel (gambar 11)?

.................................................................................................................................................................

.........................................................................................

Sehingga R dapat dirumuskan menjadi 1

R =

1

1 +1

2 +1

3

Semua anak membutuhkan waktu yang sama untuk sampai ke ruangan B, jika

waktu tersebut dianalogikan sebagai tegangan maka

Vtot =.............................................

Perhatikan gambar berikut ini!

Keadaan 1

Keadaan 2

11

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Pada ilustrasi diatas, terlihat bahwa jumlah anak pada keadaan 1 (di ruangan

A) sebanyak 4 orang. Pada keadaan 2 anak-anak tersebut berpencar

memasuki tiga buah pintu sehingga melewati pintu satu sebanyak satu orang,

pintu 2 sebanyak satu orang, dan pintu ketiga sebanyak dua orang. Di dalam

ruangan B (Perhatikan keadaan 3), anak-anak tersebut berkumpul kembali

sama dengan jumlah anak yang melewati pintu-pintu tersebut. Jika anak

tersebut dianalogikan sebagai kuat arus maka dapat disimpulkan bahwa kuat

arus adalah................................................................................................................

............................................................................................................................

Sehingga persamaan matematisnya adalah

Itot = I

1 + I

2 + I

3 + ...

Gambar 12Gambar 12Gambar 12Gambar 12 Susunan paralel yang salah satu hambatannya ditutup

Jika salah satu pintu, misalnya pintu nomor 2 ditutup seperti pada gambar 12

(sebagai hambatan yang diputus) maka 4 anak tersebut masih dapat masuk

melewati pintu yang lain. Jika anak tersebut diibaratkan sebagai kuat arus,

maka kuat arus masih dapat mengalir meskipun salah satu hambatan diputus.kuat arus masih dapat mengalir meskipun salah satu hambatan diputus.kuat arus masih dapat mengalir meskipun salah satu hambatan diputus.kuat arus masih dapat mengalir meskipun salah satu hambatan diputus.

Keadaan 3

12

0

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Rangkuman:Rangkuman:Rangkuman:Rangkuman:

1. Rangkaian seri merupakan rangkaian listrik yang hambatannya terdapat dua

atau lebih yang disusun sejajar. Sehingga jumlah hambatan pengganti

(totalnya) adalah jumlah dari nilai hambatan pada masing-masing resistor.

2. Pada rangkaian seri sifat kuat arus yang melalui komponen (hambatan) sama

3. Rangkaian paralel merupakan rangkaian listrik yang terdiri dari dua hambatan

atau lenih yang disusun berderet. Sehingga satu per hambatan penggantinya

adalah jumlah dari satu per hambatan pada masing-masing resistor.

4. Pada rangkaian paralel sifat tegangan pada setiap komponen (hambatan) sama

5. Kelebihan rangkaian paralel dibandingkan rangkaian seri adalah sebagai

berikut:

a. Rangkaian pengganti paralel bernilai lebih kecil dibandingkan dengan seri

sehingga dapat menghemat daya pada pemakaian listrik.

b. Ketika lampu dipasang secara paralel dan jika salah satunya putus/rusak

maka lampu lain tidak ikut padam karena arus dapat mengalir sampai

ujung penghantar. Lain dengan rangkain seri, jika salah satu putus maka

lampu lain ikut padam karena arus tidak dapat mengalir sampai ujung

penghantar.

Tes FormatifTes FormatifTes FormatifTes Formatif

1. Perhatikan gambar berikut!

Jika saklar ditutup, manakah lampu yang menyala jika:

a. Lampu 1 mati? Jelaskan!

b. Lampu 2 mati? Jelaskan!

13

0

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

c. Lampu 3 mati? Jelaskan!

2. Perhatikan gambar dibawah ini!

Berapa besar arus i ?

3. Perhatikan gambar dibawah ini!

Jika R bernilai 3 berapa besar R

tot?

14

0

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Kunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes Formatif

1. Jawaban:

a. Lampu 2 dan 3 menyala karena arus dapat mengalir sampai ujung

penghantar.

b. Lampu 1 dan 3 menyala karena arus dapat melewati lampu 1 dan 3

sampai ujung penghantar.

c. Tidak ada lampu yang menyala karena arus terputus di lampu 3.

2. Dari gambar tersebut diketahui bahwa:

= + = 1 R

1= 12

R2= 6

Ditanya: i =....?

Jawab:

Langkah pertama, perhatikan rangkaian tersebut seri atau paralel. Karena

rangkaian tersebut paralel, ingat sifatnya bahwa tegangan disetiap

hambatan nilainya sama.

V1 =V

2

I1x R

1 = I

2 x R

2

1 x 12 = I2 x 6

I2 =2

= + = 1 + 2 = 3 ampere

Jadi besar arus i adalah 3 ampere.

3. Diketahui: R = 3

Ditanya: R

tot = .....?

Jawab: Karena rangkaian tersebut merupakan rangkaian campuran (seri-

paralel), sederhanakan pada bagian dilingkar yang merupakan rangkaian

paralel. Jadi cari hambatan penggantinya.

1

R =

1

1 +1

2

15

0

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

1

Rp =1

3+

1

3

1

Rp =2

3

Selanjutnya Rtot

dapat dihitung

Rtot = R

p +R

3

= 23 + 3 R

tot =

Umpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak Lanjut

Setelah mempelajari materi dalam sub bab ini, adakah materi yang sulit anda

pahami? Jika ada, buatlah daftarnya kemudian cari referensi dibuku lain atau

diskusikan dengan teman sekelasmu.

16

0

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario) IIIIIIIIIIII

Hukum Kirchhoff Hukum Kirchhoff Hukum Kirchhoff Hukum Kirchhoff

Kasus I Kasus I Kasus I Kasus I ----> Hukum I Kirchhoff> Hukum I Kirchhoff> Hukum I Kirchhoff> Hukum I Kirchhoff

Perhatikan gambar dibawah ini!

Gambar 13Gambar 13Gambar 13Gambar 13 Ilustrasi Hukum I Kirchhoff

Pada posisi jalan A terdapat 5 mobil yang kemudian terdapat 2 cabang jalan

dimana diujung jalan mereka bertemu kembali dengan jumlah yang sama

meskipun terdapat jumlah mobil yang berbeda pada jalan 1 dan jalan 2. Dalam

kuat arus juga menggunakan prinsip gambar diatas, dimana jumlah kuat arus

yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang keluar dari

titik cabang tersebut. Secara matematis dapat dirumuskan sebagai berikut

=

Tujuan Pembelajaran: 1. Siswa dapat memformulasikan hukum I dan hukum II Kirchhoff

" #

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Kasus II Kasus II Kasus II Kasus II ----> Hukum II Kirchhoff> Hukum II Kirchhoff> Hukum II Kirchhoff> Hukum II Kirchhoff

Perhatikan gambar dibawah ini!

Gambar 14Gambar 14Gambar 14Gambar 14 Roller Coaster

Kalian pasti tau permainan diatas meski belum pernah mencobanya. Permainan

roller coaster merupakan permainan yang dimulai dari suatu titik (titik awal =

titik 0) yang kemudian melewati lintasan dengan perbedaan ketinggian

(potensial) namun akhirnya kembali ketitik semula (titik awal).

Permainan tersebut mempunyai prinsip yang sama dengan hukum II Kirchhoff.

Kenapa bisa dibilang sama? Karena meskipun terjadi perubahan tegangan yang

berbeda-beda disetiap titik tetapi tetap kembali pada tegangan semula yang

sama dengan nol.

Pemakaian Hukum II Kirchhoff pada rangkaian tertutup yaitu karena ada

beberapa rangkaian yang tidak dapat disederhanakan hanya menggunakan

kombinasi seri dan paralel. Umumnya ini terjadi ketika terdapat dua atau lebih

ggl di dalam rangkaian dihubungkan dengan cara yang rumit, sehingga

penyederhanaan rangkaiannya memerlukan teknik khusus agar dapat

= 0

$ + %& = 0

Hukum II Kirchhoff tentang tegangan menyatakan bahwa jumlah

aljabar perubahan tegangan yang mengelilingi suatu rangkaian

tertutup (loop) sama dengan nol.

Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak

listrik ($) dengan penurunan tegangan (IR) sama dengan nol.

18

0

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

menjelaskan atau mengoperasikan rangkaian tersebut.

Pada Hukum II Kirchhoff ada perjanjian tanda yang harus digunakan saat

perhitungannya, yaitu:

1. Kuat arus bertanda positif jika searah dengan arah loop dan

betanda negatif jika berlawanan dengan arah loop.

2. Apabila saat mengikuti arah loop, kutub positif sumber tegangan

dijumpai lebih dahulu daripada kutub negatifnya, maka ggl e

bertanda positif, bertanda negatif apabila sebaliknya.

Perhatikan rangkaian berikut!

Dari rangkaian tersebut Kuat arus listrik I di atas dapat ditentukan

dengan menggunakan Hukum II Kirchhoff:

+ IR = 0

1 +

2 + I (r

1 + r

2 + R) = 0

Jika harga 1,

2, r

1, r

2 & R diketahui maka kita dapat menentukan harga I-

nya.

RangkumanRangkumanRangkumanRangkuman

1. Hukum I Kirchhoff dinyatakan bahwa jumlah kuat arus listrik yang masuk

ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari

titik percabangannya tersebut.

19

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

2. Hukum II Kirchhoff dinyatakan bahwa didalam sebuah rangkaian tertutup,

jumlah aljabar gaya gerak listrik ($) dengan penurunan tegangan (IR) sama dengan nol.

Tes Formatif

1. Perhatikanlah titik simpul A dari suatu rangkaian listrik seperti tampak

pada gambar!

Kuat arus I1 = 10 A, I

2 = 5 A arah menuju titik A. Kuat arus I

3 = 8 A arah

keluar dari titik A. Berapakah besar dan arah kuat arus I4?

2. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut!

Diketahui:

1 =

2= 10 dan r

1 = r

2= 1

R1 = 5 ohm

R2 = 5 ohm

R3 = 2 ohm

Dari gambar tersebut, tentukan:

a. Kuat arus listrik yang mengalir dalam rangkaian (I1, I2, dan I3).

b. Beda potensial antara A dan B (VAB).

A

20

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Kunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes Formatif

1. Penyelesaian: menurut Hukum I Kirchhoff = Imasuk

= Ikeluar

Selanjutnya Imasuk

= I1 + I

2 = 10 + 5 = 15 ampere.

I3 = 8 A arahnya keluar dari titik A berarti I

4 pastilah berarah keluar

sehingga:

Ikeluar

= I3 + I

4 = 8 + I

4

Akhirnya: Imasuk

= Ikeluar

I1 + I

2 = I

3 + I

4

I5 = 8 + I4

I4 = 15 8 = 7 A

I4 = 7 ampere arahnya keluar dari titik A

2. Penyelesaian:

a. Berdasarkan Hukum I Kirchhoff, di titik simpul A:

Imasuk = Ikeluar

I1 + I2 = I3 atau I1 = I3 I2 atau I2 = I3 I1 (1)

Berdasarkan Hukum II Kirchhoff untuk loop I atau loop C-A-B-D-C:

+ IR = 0

1 + ( r

1 + R

1) + I

3.R

3 = 0

10 +I1 ( 1 + 5 ) + I

3 . 2 = 0

10 + 6 I1 + 2 I

3 = 0 (persamaan 2)

Berdasarkan hukum II kirchhoff untuk loop II atau loop F-E-A-B-F:

+ IR = 0

2 + I

2 (r

2 + R

2) + I

3 . R

3 = 0

10 + I2 ( 1 + 5 ) + I

3.2 = 0

10 + 6 I2 + 2 . I

3 = 0 .(persamaan 3)

Selanjutnya subtitusikan (menyamakan dengan memasukkan nilai)

persamaan (1) dan (2) sehingga persamaan (2) menjadi:

10 + 6 I1 + 2 I

3 = 0 .. I

1 = I

3 I

2

10 + 6 ( I3 I

2 ) + 2 I

3 = 0

10 + 6 I3 6 I

2 + 2 I

3 = 0

10 6 I2 + 8 I

3 = 0 ..(persamaan 4)

Selanjutnya eliminasikan (menghilangkan) persamaan 3 dan 4 sehingga:

persamaan (3) : 10 + 6 I2 + 2 I

3 = 0

persamaan (4) : 10 6 I2 + 8 I

3 = 0

+

20 + 10 I3 = 0

10 I3 = 20

I3 = 2 Ampere.

Masukkan (subtitusikan) I3 = 2 A ke persamaan (2), sehingga:

10 + 6 I1 + 2 (2) = 0 .. 6 I1 = 6 .

I1 = 1 Ampere dan I2 = I

3 I

1 = 2 1 = 1 Ampere.

21

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Jadi arus listrik pada cabang rangkaian B-D-C-A yaitu I1 = 1 A.

Arus listrik pada cabang rangkaian B-F-E-A yaitu I2 = 1A.

Arus listrik pada cabang rangkaian A-B yaitu I3 = 2 A.

{Semua harga I1, I

2 dan I

3 bertanda positif (+), berarti arah pemisalan

yang telah kita tentukan yaitu arah I sesuai}.

b. Kita dapat menghitung besar beda potensial antara A dan B (VAB) untuk

lintasan yang menempuh jalan A B (langsung), jalan A-C-D-B dan

jalan AE-F-B (Nah!.. ada tiga cara menentukan VAB! .)

Untuk jalan A-B (langsung)

VAB = + I.R

= 0 + I3 (R3)

= 0 + 2 (2)

VAB = + 4 Volt

Untuk Jalan A-C D-B yaitu:

VAB = + I.R

= + 1 I1 (R1 + r

1)

= + 10 1 (5 + 1)

= + 10 6 = + 4

Jadi VAB = + 4 Volt

Untuk jalan A-E-F-B yaitu:

VAB = + I.R

= + 2 I

2 (R

2 + r

2)

= + 10 1 (5 + 1)

= + 10 6 = + 4

VAB = + 4 volt

Umpan Balik Umpan Balik Umpan Balik Umpan Balik dan Tindak Lanjutdan Tindak Lanjutdan Tindak Lanjutdan Tindak Lanjut

Setelah mempelajari materi dalam sub bab ini, adakah materi yang sulit anda

pahami? Jika ada, buatlah daftarnya kemudian cari referensi dibuku lain atau

diskusikan dengan teman sekelasmu.

22

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario) IIIIVVVV

Alat Ukur ListrikAlat Ukur ListrikAlat Ukur ListrikAlat Ukur Listrik

Kasus I Kasus I Kasus I Kasus I ----> > > > VoltmeterVoltmeterVoltmeterVoltmeter

Voltmeter adalah alat untuk mengukur tegangan listrik atau beda potensial

antara dua titik. Dalam menggunakan voltmeter harus dipasang paralel pada

kedua ujung yang akan dicari beda tegangannya.

Gambar 1Gambar 1Gambar 1Gambar 15555 Dua diagram skematis yang menunjukkan dua cara berbeda menghubungkan sebuah

voltmeter pada rangkaian yang berisi baterai dan sebuah hambatan. (A) Pemasangan

voltmeter yang benar, dan (B) Pemasangan voltmeter yang salah

Kalian pasti bertanya mengapa pemasangan seperti gambar B salah? Untuk

mengetahui bagaimana prinsip kerja voltmeter perhatikan gambar dibawah ini.

Gambar 1Gambar 1Gambar 1Gambar 16666 Diameter pipa sangat kecil didalam sistem air dianalogikan dengan voltmeter

didalam rangkaian listrik.

Pompa air menghasilkan tekanan terhadap air untuk bergerak. Serupa

dengan baterai yang menghasilkan beda potensial atau tegangan yang

Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:

1. Siswa dapat membedakan jenis dan fungsi alat ukur listrik

2. Siswa dapat menggunakan ampermeter dan voltmeter dalam rangkaian.

3. Siswa dapat menjelaskan cara membaca alat ukur listrik

A B

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

menyebabkan arus listrik mengalir. Pipa besar pada pada gambar 16 mewakili

kawat karena pipa tersebut dapat membawa banyak air begitu pula kawat

yang dapat membawa banyak arus listrik.

Pipa kecil (R) yang ditunjukkan pada gambar 16 mewakili lampu pada gambar

15. Pipa kecil (R) tidak mengijinkan air mengalir terlalu banyak. Serupa

dengan hambatan yang tidak membolehkan arus listrik mengalir terlalu

banyak didalam rangkaian.

Voltmeter pada gambar 15 diwakili oleh pipa yang sangat kecil pada gambar

16. Pipa kecil tersebut membolehkan air mengalir sangat kecil. Karena

voltmeter membolehkan arus mengalir sangat sedikit. Oleh karena itu pipa

sangat kecil itu ditempatkan seperti yang ditunjukkan gambar 16, karena

pipa tersebut tidak akan mempengaruhi aliran air. Begitupun pada sistem

rangkaian, voltmeter (gambar 15) tidak akan terlalu mempengaruhi aliran

arus pada rangkaian.

Lain hal nya ketika pipa yang sangat kecil tersebut dipasang seperti yang

ditunjukkan B pada gambar 16. Sangat sedikit air yang dapat mengalir

melewati sistem karena pipa tersebut membatasi alirannya. Serupa dengan

voltmeter pada rangkaian akan membatasi aliran listrik cukup besar.

Untuk membaca skala, hal yang harus diperhatikan adalah batas ukur yang

digunakan. Secara umum hasil pengamatan pada pembacaan ampermeter

dapat dituliskan:

)*+ ,-./*0**. = 12** 3*./ 45.652 6*750 12** 0*2+0* 8 9**+ 5257

Jika jarum menyimpang lebih dari batasnya maka atur kembali batas ukur

yang dipakai dengan batas ukur yang lebih besar. Sebaliknya jika ketika

jarum tidak bergerak maka atur batas ukur dengan batas ukur yang lebih

kecil.

Kasus II Kasus II Kasus II Kasus II ---->>>>AmperemeterAmperemeterAmperemeterAmperemeter

Ampermeter merupakan alat untuk mengukur arus listrik. Perhatikan gambar

berikut ini!

Gambar 1Gambar 1Gambar 1Gambar 17777 (a) gambar rangkaian sederhana dengan sumber arus dc.

(b) rangkaian sebenarnya

24

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Anda harus memasang secara seri ampermeter dengan lampu. Sehingga harus

memutus salah satu ujung (lampu menjadi padam). Selanjutnya hubungkan

kedua ujung dengan kabel pada ampermeter, seperti gambar 18.

Gambar Gambar Gambar Gambar 18181818 Rangkaian cara menggunakan Ampermeter

Mengapa pemasangan amperemeter berbeda dengan voltmeter? Untuk

mengetahui prinsip amperemeter, perhatikan gambar berikut ini.

Gambar Gambar Gambar Gambar 19191919 Diameter pipa besar didalam sistem air dapat dianalogikan dengan amperemeter

didalam rangkaian listrik.

Pada gambar tersebut pipa yang sangat besar (A) dapat mewakili

amperemeter pada rangkaian (gambar 19). Pada gambar 19 bagian B,

kebanyakan air akan mengalir melewati pipa yang sangat besar dan sedikit

bahkan tidak ada air yang melewati pipa kecil (R) karena air menemukan jalur

yang lebih mudah untuk melewati sistem. Dalam hal ini, jika aliran air melewati

pipa sangat besar diukur, maka jumlah air yang mengalir melalui pipa kecil

tidak terukur akurat.

Pada gambar 19 bagian A, pipa tersebut akan membolehkan air mengalir ke

sistem dalam jumlah besar. Pipa besar tersebut mewakili amperemeter yang

membolehkan arus listrk mengalir secara mudah pada rangkaian.

Untuk membaca skala, hal yang harus diperhatikan adalah batas ukur yang

digunakan. Secara umum hasil pengamatan pada pembacaan ampermeter dapat

dituliskan:

)*+ ,-./*0**. = :;

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Dari gambar 18 diatas berapa kuat arus yang terbaca??

I = ...................................

Bagaimana jika saat Anda mengukur kuat arus jarum menyimpang melewati

batas ukur maksimal? Ini berarti kuat arus yang Anda ukur lebih besar dari

batas ukur alat. Anda harus memperbesar batas ukur dengan menggeser

batas ukur jika masih memungkinkan.

RangkumanRangkumanRangkumanRangkuman

1. Voltmeter merupakan alat untuk mengukur tegangan pada rangkaian

(hambatan) yang dipasang secara paralel terhadap rangkaian.

2. Amperemeter merupakan alat untuk mengukur kuat arus pada suatu

rangkaian (hambatan) yang dipasang secara seri terhadap rangkaian.

3. Untuk menentukan hasil pengukuran pada voltmeter atau amperemeter

adalah

)*+ ,-./*0**. = 12** 3*./ 45.652 6*750 12** 0*2+0* 8 9**+ 5257

Tes Tes Tes Tes FormatifFormatifFormatifFormatif

1. Perhatikan 4 gambar berikut ini!

AV

V

A

(a) (c)

V

A

V

A

(b) (d)

Analisis satu-persatu pemasangan voltmeter dan amperemeter pada keempat

gambar tersebut. Dan tentukan diantara keempat pemasangan voltmeter dan

ampermeter, manakah yang paling tepat? Jelaskan!

2. Sebuah rangkaian yang kemudian diukur dengan amperemeter dan pada

amperemeter tertunjuk seperti berikut! Berapa kuat arus pada rangkaian

tersebut?

26

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

3. Hasil pengukuran yang ditunjukkan Voltmeter adalah sebagai berikut

Berapa besar tegangan yang terukur?

27

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Kunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes Formatif

1. Gambar (a) amperemeter dan volt meter dipasang secara seri terhadap

rangkaian.

AV

Gambar (b) amperemeter dipasang secara paralel terhadap rangkaian dan

volt meter dipasang secara seri terhadap rangkaian (hambatan).

V

A

Gambar (c) amperemeter dipasang secara seri terhadap rangkaian dan volt

meter dipasang secara seri terhadap rangkaian (hambatan).

V

A

Gambar (d) amperemeter dipasang secara seri terhadap rangkaian dan volt

meter dipasang secara paralel terhadap rangkaian (hambatan).

V

A

Jadi pemasangan amperemeter dan voltmeter yang benar adalah gambar (d)

2. Diketahui: Skala yang ditunjuk jarum = 30

Skala maksimum = 50

Batas Ukur = 100 mA

Ditanya: I = ...?

Jawab:

= 12** 3*./ 45.652 6*750 12** 0*2+0* 8 9**+ 5257

= 3050 x 100 mA = 60 0

28

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

3. Diketahui: Skala yang ditunjuk jarum = 6

Skala maksimum = 10

Batas Ukur = 50 V

Ditanya: V = ...?

Jawab:

= 12** 3*./ 45.652 6*750 12** 0*2+0* 8 9**+ 5257

= 610 50 = 30 MN

Umpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak Lanjut

Setelah mempelajari materi dalam sub bab ini, adakah materi yang sulit anda

pahami? Jika ada, buatlah daftarnya kemudian cari referensi dibuku lain atau

diskusikan dengan teman sekelasmu.

29

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario) VVVV

Tegangan AC dan DCTegangan AC dan DCTegangan AC dan DCTegangan AC dan DC

Kasus I Kasus I Kasus I Kasus I ----> Tegangan DC> Tegangan DC> Tegangan DC> Tegangan DC

Arus DC (Direct Current = arus searah)

adalah arus listrik yang arahnya selalu

mengalir dalam satu arah. Arus DC hanya

mengalir dalam satu arah, sehingga ketika

ingin mengukur arus atau tegangan dengan

memasang amperemeter DC atau voltmeter DC

pada suatu rangkaian DC harus

memperhatikan ujung-ujung rangkaian yang

hendak dihubungkan ke kutub-kutub meter

(Seperti gambar 21).

Hubungan polaritas yang benar adalah titik positif harus dihubungkan ke

kutub positif meter dan begitu pula sebaliknya. Jika hubungan polaritas

terbalik menyebabkan meter analog tidak dapat menunjukkan bacaan kuat

arus atau tegangan bahkan meter analog dapat rusak.

Gambar Gambar Gambar Gambar 22221111 Rangkaian Listrik DC

Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:

1. Siswa dapat mengidentifikasi penerapan listrik AC dalam kehidupan

sehari-hari.

2. Siswa dapat mengidentifikasi penerapan listrik DC dalam kehidupan

sehari-hari.

Gambar 20Gambar 20Gambar 20Gambar 20 Rangkaian arus

searah (DC)

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Listrik DC pada umumnya ditemukan pada peralatan bertegangan rendah,

khususnya yang menggunakan sumber listrik baterai atau aki. Selain baterai

dan aki, listrik DC juga dapat dihasilkan oleh dinamo DC seperti yang

diterapkan pada lampu sepeda. Beberapa peralatan elektronik yang portable

(mudah dibawa) seperti mainan anak-anak, lampu senter, radio mini.

Kasus II Kasus II Kasus II Kasus II ----> Tegangan AC> Tegangan AC> Tegangan AC> Tegangan AC

Arus AC ( Alternating Current = arus

bolak-balik) sesuai dengan namanya adalah

arus listrik yang arahnya senantiasa

berbalik arah secara teratur (periodik).

Dalam selang waktu tertentu , bagian

atas sumber AC berpolaritas positif,

sementara bagian bawahnya berpolaritas

negatif. Dalam selang waktu lainnya

polaritas sumber AC berbalik, bagian atas

berpolaritas negatif sementara bagian

bawah positif (perhatikan gambar 22).

Karena arus AC selalu berubah arahnya

maka untuk memasang amperemeter atau

voltmeter dalam rangkaian AC tidak perlu

memperhatikan polaritas titik (ujung)

postif atau negatif.

Dalam kehidupan sehari-hari dapat kita jumpai alat-alat yang menggunakan

suplai listrik AC seperti kulkas, kipas angin, setrika listrik, pemanas nasi,

blender, lampu penerangan dan masih banyak lagi. Bahkan peralatan

elektronik yang membutuhkan tegangan DC seperti pemutar DVD, VCD, tape

dan radio tetap menggunakan suplai AC yang kemudian disearahkan menjadi

DC dengan menggunakan rangkaian penyearah atau rectifier yang terdapat

didalamnya.

RangkumanRangkumanRangkumanRangkuman

1. Tegangan DC (Direct Current = Arus Searah) merupakan sumber tegangan

yang memiliki polaritas tetap. Contohnya adalah baterai dan aki.

2. Ciri dari tegangan DC adalah terlihat mana kutub positif dan kutub

negatifnya sehingga ketika pemasangan terhadap hambatan harus

memperhatikan elemen positif dan negarifnya.

Gambar 22Gambar 22Gambar 22Gambar 22 Rangkaian arus

bolak-balik

31

Gambar 23Gambar 23Gambar 23Gambar 23 Rangkaian Listrik

AC

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

3. Tegangan AC (Alternating Current = Arus Bolak-balik) merupakan sumber

tegangan yang memiliki polaritas yang berubah-ubah secara periodik.

Contohnya adalah sumber tegangan listrik di perumahan (PLN)

4. Ciri dari tegangan AC adalah tidak terlihat mana kutub positif dan kutub

negatifnya sehingga ketika pemasangan terhadap hambatan tidak perlu

memperhatikan kutub positif dan negatifnya karena kutub postif dan

negatif akan berubah secara periodik.

Tes Formatif Tes Formatif Tes Formatif Tes Formatif

1. Mengapa kita lebih banyak menggunakan listrik arus bolak-balik (AC)

daripada arus searah (DC) dalam kehidupan sehari-hari?

32

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Kunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes Formatif

1. Karena arus AC mempunyai keunggulan dibandingkan dengan DC

diantaranya:

a. Generator AC lebih sederhana, lebih murah dan lebih dapat diandalkan

daripada generator DC.

b. Tegangan AC dapat diperbesar atau diperkecil secara efisien oleh

sebuah trafo.

c. Motor dan peralatan listrik lain yang didesain bekerja dengan AC lebih

murah dan lebih sederhana kontruksinya.

d. Saklar-saklar atau pemutus daya pada sistem AC lebih sederhana

dibandingkan DC.

Umpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak Lanjut

Setelah mempelajari materi dalam sub bab ini, adakah materi yang sulit anda

pahami? Jika ada, buatlah daftarnya kemudian cari referensi dibuku lain atau

diskusikan dengan teman sekelasmu.

33

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario)Pembelajaran (Skenario) VIVIVIVI

Daya dan Energi ListrikDaya dan Energi ListrikDaya dan Energi ListrikDaya dan Energi Listrik

Kasus I Kasus I Kasus I Kasus I ----> Energi Listrik> Energi Listrik> Energi Listrik> Energi Listrik

Gambar 2Gambar 2Gambar 2Gambar 24444 Energi seorang pelari

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa seorang pelari membutuhkan energi

untuk bisa lari hingga sampai diatas. Energi adalah kemampuan untuk

melakukan usaha atau kerja dari suatu tempat/keadaan ke tempat/keadaan

yang lain. Dalam bahasan listrik juga terdapat pokok bahasan tentang energi

dan daya.

Untuk memulai mempelajari energi listrik, coba Anda perhatikan gambar 24!

Gambar 24Gambar 24Gambar 24Gambar 24 Usaha sumber tegangan memindahkan muatan

Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:Tujuan Pembelajaran:

1. Siswa dapat menjelaskan pengertian energi dan daya listrik

2. Siswa dapat menentukan energi listrik pada suatu hambatan listrik.

3. Siswa dapat menghitung daya listrik yang dipakai pada suatu alat

listrik.

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

EEEEnergi listriknergi listriknergi listriknergi listrik didefinisikan dengan usaha yang dilakukan sumber tegangan (V)

untuk memidahkan muatan (q) dalam interval waktu akibat beda potensial.

Sehingga rumus matematisnya adalah

O = P . Q = P . R . S = R . . R . S = RT. . S

Energi listrik berguna untuk kita karena dapat diubah menjadi bentuk energi

lain. Contohnya pada alat-alat listrik seperti pemanas listrik, kompor listrik,

dan pengering rambut. Energi listrik kebayakan diubah menjadi energi panas

pada hambatan kawat yang dikenal dengan nama elemen pemanas.

Gambar 2Gambar 2Gambar 2Gambar 25555 Filamen kawat pada lampu

Contohnya, pada banyak lampu (Gambar 25), filamen kawat yang kecil menjadi

sedemikian panas sehingga bersinar. Hanya beberapa persen energi listrik

yang diubah menjadi cahaya tampak, dan sisanya lebih dari 90% menjadi energi

panas.

Kasus IKasus IKasus IKasus IIIII ----> Daya> Daya> Daya> Daya

Daya yang diubah oleh peralatan listrik merupakan energi yang diubah bila

muatan Q bergerak melintasi beda potensial sebesar V. Daya listrikDaya listrikDaya listrikDaya listrik

merupakan energi listrik yang dilepaskan muatan listrik tiap satuan waktu,

dirumuskan:

U = VWXW = Y . P S = R . P = R

T Sehingga hubungan daya dengan energi adalah

Z = ,. , = Z

Pada alat listrik rumah tangga umumnya tertulis spesifikasi daya dan

tegangannya. Sebagai contoh pada lampu pijar tertulis 60 W/220 V, apa yang

terjadi ketika sumber tegangan yang dihubungkan ke lampu tersebut 10 volt,

30 volt, 110 volt dan 220 volt? Mana lampu yang menyala paling terang? Mari

kita teliti apa perbedaan disetiap penggunaan sumber tegangan dengan ketika

dipakai oleh hambatan (lampu) dengan kriteria 60 W/220 V!

35

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Adapun persamaan yang digunakan untuk mengetahui daya sesungguhnya yang

digunakan oleh suatu alat plistrik:

, 2 = [ 2 1 \

2

, 1

Setiap alat listrik mempunyai karakteristik yang berbeda. Lampu dengan

kriteria 60 W/220 V, untuk melihat daya yang dipakai sesungguhnya kalian

dapat memperhatikan tabel berikut:

P1 V

1 V

2 P

2

60 220 10 0,124

60 220 30 1.115

60 220 110 15

60 220 220 60

Dari tabel tersebut artinya lampu pijar tersebut akan memiliki daya 60 Watt

jika terpasang pada tegangan 220 Volt, dikatakan lampu menyala normal, jika

lampu pijar terpasang pada tegangan lebih kecil dari 220 Volt lampu akan

meredup, sebaliknya jika lampu terpasang pada tegangan lebih besar dari 220

Volt, maka lampu akan menyala lebih terang. Tegangan 220 V pada alat

listrik tersebut merupakan tegangan efektif.

RangkumanRangkumanRangkumanRangkuman

1. Besar energi listrik didefinisikan dengan usaha yang dilakukan sumber

tegangan untuk memindahkan muatan q dalam interval waktu akibat beda

potensial.

2. Daya listrik merupakan energi listrik yang dilepaskan muatan listrik tiap

satuan waktu.

Tes FormatifTes FormatifTes FormatifTes Formatif

1. Perhatikan gambar berikut!

Berdasarkan rangkaian di atas, tentukan energi listrik yang dibangkitkan

oleh baterai selama 1 menit!

36

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

2. Lampu pijar memiliki spesifikasi 40 watt/220 Volt. Berapakah daya yang

terpakai pada lampu jika dipasang pada tegangan 110 Volt?

3. Perhatikan gambar dibawah ini!

Pada gambar diatas A, B dan C adalah lampu yang identik 24 W/12 V.

Berapakah daya yang terdisipasi pada seluruh lampu?

37

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Kunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes FormatifKunci Jawaban Tes Formatif

1. Diketahui: V = 12 V

R1 = 4

R2 = 2

t = 1 menit = 60 sekon

Ditanyakan: a. W = ....?

Jawab: Langkah pertama perhatikan besaran yang diketahui maka akan

tahu rumus mana yang akan dipakai.

Z = ] . = . . = .

. =

2

.

Karena terdapat 2 hambatan yang tersusun seri maka hambatan

penggantinya adalah

Rtot = R

1 + R

2

Rtot = 4 + 2 = 6

Sehingga

Z = 2

. = 12

2

6. 60 = 1440 ^N5-

2. Diketahui: P1 = 40 W

V1 = 220 V

V2 = 110 V

Ditanyakan: P2=...?

Jawab:

, 2 = [ 2 1 \

2

, 1

, 2 = [ 110220

\2

40 = 10 _*

3. Diketahui : Lampu A, B dan C sejenis 24 W/12 V

Ditanya : Daya yang terdisipasi pada seluruh lampu (P)?

Jawab :

Hambatan tiap lampu adalah

= 2

, =12

2

24= 6 N0

Karena terdapat 3 lampu dipasang seri maka hambatan penggantinya

Rtot = R

1 + R

2 + R

3

Rtot = 6 + 6 + 6 = 18

Arus yang mengalir

= abcdc

= 12

18= 2

3

38

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

Daya pada seluruh lampu

, = 2.

, = [23

\2

. 18 = 49

. 18 = 8 _*

Umpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak LanjutUmpan Balik dan Tindak Lanjut

Setelah mempelajari materi dalam sub bab ini, adakah materi yang sulit anda

pahami? Jika ada, buatlah daftarnya kemudian cari referensi dibuku lain atau

diskusikan dengan teman sekelasmu.

39

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

III.III.III.III. DAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKADAFTAR PUSTAKA

Budi, Kartika. 2008. Fisika untuk SMA dan MA kelas X. Jakarta: Widya Utama

Handayani, Sri. 2009. Fisika. Jakarta: CV. Adi Perkasa

Karyono. 2009. Fisika. Jakarta: CV. Sahabat

Resmiyanto, Rachmad dkk. 2008. Kajian Konsep Fisika 1. Solo: Platinum

Winduono, Yamin. 2010. Listrik Dinamis. Jakarta: PPPPTKIPA

M Modul Tutorial Listrik Dinamis

GlosariumGlosariumGlosariumGlosarium

Amperemeter merupakan alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur

besar arus yang melewati suatu rangkaian dan disusun secara seri terhadap

rangkaian.

Arus Listrik mengalir karena adanya perbedaan potensial listrik (tinggi ke

rendah) dan besarnya adalah muatan persatuan waktu.

Daya Listrik merupakan energi yang dilepaskan muatan listrik persatuan waktu

Energi Listrik merupakan usaha yang dilakukan sumber tegangan untuk

memindahkan muatan dalam interval waktu akibat beda potensial.

Hambatan Listrik merupakan sifat penghantar yang membatasi pergerakan

elektron bebas.

Hukum I Ohm dapat dinyatakan sebagai kuat arus listrik dalam suatu

penghantar berbanding lurus dengan beda potensial antara ujung-ujung

penghantar asalkan hambatannya tetap

Hukum I Kirchhoff dinyatakan bahwa jumlah kuat arus yang masuk ke suatu

titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik

percabangan.

Hukum II Kirchhoff dinyatakan bahwa didalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah

aljabar gaya gerak listrik %& dengan penurunan tegangan (I.R) sama dengan nol.

Potensial Listrik meruapakan tekanan pada kedua ujung penghantar

Rangkaian Listrik terdiri dari rangkaian seri dan paralel yang keduanya

mempunyai sifat yang berbeda.

Sumber Tegangan berperan sebagai pompa untuk menjaga perbedaan potensial

dikedua ujung (titik).

Voltmeter merupakan alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur

tegangan pada sebuah rangkaian listrik yang disusun paralel terhadap

rangkaian.