LISTRIK STATISLISTRIK STATIS

Partikel ada yang Partikel ada yang bermuatan listrik ada bermuatan listrik ada

yang tidakyang tidak

Partikel yang bermuatan Partikel yang bermuatan listrik ada yang listrik ada yang

bermuatan listrik positif bermuatan listrik positif ada yang negatifada yang negatif

Proton bermuatan Proton bermuatan listrik positiflistrik positif

Elektron bermuatan Elektron bermuatan listrik negatiflistrik negatif

Neutron tidak Neutron tidak bermuatan listrik bermuatan listrik (netral)(netral)

Contoh

Antar partikel bermuatan Antar partikel bermuatan listrik dapat terjadi listrik dapat terjadi interaksi, tarik menarik interaksi, tarik menarik atau tolak menolakatau tolak menolak

Interaksi antar partikel Interaksi antar partikel bermuatan listrik sejenis bermuatan listrik sejenis adalah tolak menolak, adalah tolak menolak, sedangkan antar partikel sedangkan antar partikel yang bermuatan listrik yang bermuatan listrik tidak sejenis adalah tarik tidak sejenis adalah tarik menarikmenarik

Link

Antar benda dapat terjadi Antar benda dapat terjadi interaksi secara listrikinteraksi secara listrik

Efeknya

Link

Besar gaya interaksi Besar gaya interaksi listrik diatur oleh hukum listrik diatur oleh hukum Coulomb :Coulomb :

F = kq1q2/r2F = kq1q2/r2

ARUS LISTRIK SEARAHARUS LISTRIK SEARAH

Konduktor (penghantar) Konduktor (penghantar) LisListriktrikTinjau sepotong konduktor (logam)Tinjau sepotong konduktor (logam)

Dalam logam terdapat banyak elektron bebas Dalam logam terdapat banyak elektron bebas sebagai hasil ikatan logamsebagai hasil ikatan logam

Logam dapat menghantarkan listrik sehingga Logam dapat menghantarkan listrik sehingga disebut konduktor listrikdisebut konduktor listrik

Dalam logam elektron bebas, bebas bergerak ke Dalam logam elektron bebas, bebas bergerak ke berbagai arahberbagai arah

Dalam keadaan seperti ini tidak ada arus listrik yang mengalir dalam logam

Terjadinya Terjadinya Arus Arus ListrikListrikMisalkan ujung-ujung logam dipasang beda Misalkan ujung-ujung logam dipasang beda potensial listrik (V), yakni disambungkan dengan potensial listrik (V), yakni disambungkan dengan kutub-kutub baterai (kutub positif dan negatif)kutub-kutub baterai (kutub positif dan negatif)Elektron-elektron pada logam yang bermuatan Elektron-elektron pada logam yang bermuatan negatif akan tertarik ke kutub positif (+) sehingga negatif akan tertarik ke kutub positif (+) sehingga seluruh elektron secara serempak akan bergerak seluruh elektron secara serempak akan bergerak menuju kutub positif (+) baterai.menuju kutub positif (+) baterai.Pergerakan pembawa muatan listrik (elektron) ke Pergerakan pembawa muatan listrik (elektron) ke satu arah tertentu akan menghasilkan arus litrik satu arah tertentu akan menghasilkan arus litrik yang mengalir dalam penghantar.yang mengalir dalam penghantar.

A

Kuat Kuat Arus ListrikArus Listrik

Definisi: Definisi: Arus adalah laju Arus adalah laju pergerakan pergerakan muatan –muatan muatan –muatan listrik listrik yang mengalir yang mengalir melalui suatu pemelalui suatu penampang penghantarnampang penghantar..Laju pergerakan muatan listrik Laju pergerakan muatan listrik ((∆Q∆Q) artinya ) artinya pergerakan muatan listrik (pergerakan muatan listrik (∆Q∆Q) persatuan waktu ) persatuan waktu ((∆∆t)t), , sehingga persamaan kuat arus listrik sehingga persamaan kuat arus listrik menjadi :menjadi :

QI

t

Arus ListrikArus ListrikArah arus listrik didefinisikan berlawanan dengan Arah arus listrik didefinisikan berlawanan dengan arah gerak elektron, yakni dari kutub positif ke arah gerak elektron, yakni dari kutub positif ke kutub negatif.kutub negatif.

A

i

Arah arus listrik berlawanan dengan arah gerak elektron

Fungsi Baterei (Fungsi Baterei (penyedia beda penyedia beda potensialpotensial))

A

i

ABC

Fungsi Baterei yang lain (Fungsi Baterei yang lain (pemompa pemompa elektron dari kutub positif ke kutub elektron dari kutub positif ke kutub negatifnegatif))

ABCElektron Elektron

KatodaAnoda

Elektrolit keringReaksi Reduksi

Reaksi Oksidasi

Elektron ditangkap Elektron

dilepas

Arus ListrikArus Listrik SatuanSatuan

Satuan SI dari arus adalah Satuan SI dari arus adalah ampere (A)ampere (A).. 1 A = 1 C/s1 A = 1 C/s 1 A arus ekivalen dengan 1 C muatan yang 1 A arus ekivalen dengan 1 C muatan yang

melalui suatu melalui suatu penampang lintang penghantar penampang lintang penghantar dalam selang waktu 1 s.dalam selang waktu 1 s.

QI

t

Menurut pengalaman : mana Menurut pengalaman : mana yang lebih terang ???yang lebih terang ???

ABC

lampulampu

ABCABC

Klu ini bagaimana ???Klu ini bagaimana ???

lampu

ABCABCABC

Ketika beda potensial Ketika beda potensial yang yang ddiikenakan pada ujung-kenakan pada ujung-ujung sebuah konduktorujung sebuah konduktor diperbesar diperbesar, , kuat kuat arus yangarus yang mengalir pada konduktor mengalir pada konduktor sebandingsebanding dengan beda dengan beda potensial potensial : :

I V

V

I

Dalam keadaan dimana kesebandingan arus dan Dalam keadaan dimana kesebandingan arus dan tegangan sangat akurat, dapat dituliskantegangan sangat akurat, dapat dituliskan

Konstanta kesebandingan R dinamakan hambatan Konstanta kesebandingan R dinamakan hambatan dari konduktor.dari konduktor.

Hambatan Hambatan penghantar dapat diukur melalui penghantar dapat diukur melalui persamaan persamaan ::

V IR

VR

I

I

V

Antara I dan V terjadi hubungan yang Linier

Kemiringan (gradien) grafik adalah R (hambatan listrik)

Bagaimana munculnya Hambatan Bagaimana munculnya Hambatan listrik ?listrik ?Konsep hambatan muncul akibat adanya Konsep hambatan muncul akibat adanya hamburan elektron dalam pergerakannya oleh hamburan elektron dalam pergerakannya oleh ion-ion positif penyusun bahan (konduktor)ion-ion positif penyusun bahan (konduktor)

Munculnya Munculnya HambatanHambatan listriklistrik

Elektron

Ion positif

Dalam SI, hambatan dinyatakan dalam volt per Dalam SI, hambatan dinyatakan dalam volt per ampere.ampere.

Sebuah penamaan khusus diberikan: Sebuah penamaan khusus diberikan: ohm (ohm ().).

Contoh: jika beda potensial 10 V diberikan pada Contoh: jika beda potensial 10 V diberikan pada sebuah konduktor memberikan arus 0.2 A, maka sebuah konduktor memberikan arus 0.2 A, maka kita dapat menyimpulkan bahwa konduktor kita dapat menyimpulkan bahwa konduktor tersebut mempunyai hambatan sebesar 10 V/0.2 tersebut mempunyai hambatan sebesar 10 V/0.2 A = A = 50 W.50 W.

Satuan Satuan HambatanHambatan listrik listrik

Hukum Hukum OhmOhm

George Simon Ohm(1787-1854)

V IR

Besarnya Hambatan Besarnya Hambatan PenghantarPenghantar

Bergantung pada bahan dan ukuran (Luas Bergantung pada bahan dan ukuran (Luas penampang dan panjang)penampang dan panjang)

R = R = ρρ L/A L/A dengan :dengan :

LambangLambang BesaranBesaran Satuan SISatuan SI

RR hambatanhambatan Ω (ohm)Ω (ohm)

ρρ hambat jenis bahanhambat jenis bahan ΩmeterΩmeter

LL panjang penghantarpanjang penghantar metermeter

AA penampang penampang penghantarpenghantar

mmetereter22

Akibat adanya hambatan listrikAkibat adanya hambatan listrik

Efek dari adanya hambatan listrik, bisa menyebabkan adanya kehilangan energi listrik dan berubah menjadi energi bentuk lain seperi energi panas.

ContohContoh ...... ......

Bagaimana lampu pijar bisa menyala ???

Bagaimana lampu setrika listrik bisa panas ???

Konsep-konsep yang terlibat dalam Konsep-konsep yang terlibat dalam proses menyalanya lampu pijarproses menyalanya lampu pijar

HambatanHambatan

Hukum OhmHukum Ohm

Konversi EnergiKonversi Energi

Radiasi benda hitamRadiasi benda hitam

Dasar Rancangan Bola LampuDasar Rancangan Bola Lampu

Kontak-kontak listrik

Filamen Tungsten

Kaca

Apa yang membuat lampu pijar menyala ?Apa yang membuat lampu pijar menyala ???

Pada bola lampu pijar terdapat kawat filamen Pada bola lampu pijar terdapat kawat filamen yang sangat kecilyang sangat kecil, , yang dilalui arus listrik.yang dilalui arus listrik.

Karena ukurannya sangat kecil, maka kawat Karena ukurannya sangat kecil, maka kawat filamen ini memiliki hambatan yang sangat filamen ini memiliki hambatan yang sangat besar. Tumbukan antara elektron-elektron besar. Tumbukan antara elektron-elektron dengan unsur-unsur inti atom penyusun bahan dengan unsur-unsur inti atom penyusun bahan menghasilkan panas (prosesnya banyak menghasilkan panas (prosesnya banyak kemiripan dengan proses gesekan)kemiripan dengan proses gesekan)

FilamenFilamen lampu menjadi panas (suhunya tinggi) lampu menjadi panas (suhunya tinggi), , dan konsekuensinya cahaya diemisikan (konsep dan konsekuensinya cahaya diemisikan (konsep radiasi benda hitam)radiasi benda hitam)

Terang atau redupnya lampu pijar .....Terang atau redupnya lampu pijar .....

Terang redupnya lampu pijar bergantung pada daya Terang redupnya lampu pijar bergantung pada daya listrik yang didisipasikan.listrik yang didisipasikan.

Daya listrik : P = VIDaya listrik : P = VI

Makin besar daya listrik yang didisipasikan, maka Makin besar daya listrik yang didisipasikan, maka nyala lampu pijar akan makin terang (lampu 25 Watt nyala lampu pijar akan makin terang (lampu 25 Watt lebih terang dari lampu 15 Watt dst).lebih terang dari lampu 15 Watt dst).

Makin besar arus listrik (I) yang mengalir pada bola Makin besar arus listrik (I) yang mengalir pada bola lampu, nyala lampu makin terang.lampu, nyala lampu makin terang.

Makin besar beda potensial listrik yang dipasang (V), Makin besar beda potensial listrik yang dipasang (V), maka makin terang nyala lampu pijar maka makin terang nyala lampu pijar

Semua benda memancarkan gelombang Semua benda memancarkan gelombang cahaya (gel. Elektromagnetik)cahaya (gel. Elektromagnetik)

Energi (Warna) dan intensitas radiasi yang Energi (Warna) dan intensitas radiasi yang diemisikan bergantung pada temperatur diemisikan bergantung pada temperatur benda.benda.

Makin tinggi temperatur benda, maka energi Makin tinggi temperatur benda, maka energi dan intensitas cahaya yang diradiasikan juga dan intensitas cahaya yang diradiasikan juga semakin tinggisemakin tinggi

Radiasi benda Radiasi benda

E = T4

Tabel Hubungan Warna Cahaya -Tabel Hubungan Warna Cahaya -TemperaturTemperatur

Benda

ManusiaBulb FilamentSun’s Surface

Temperatur

~ 30 C 300 K~ 2500 C 2800 K~ 5500 C 5800 K

Warna

Infra merah (tidak tampak)KuningPutih Brilliant

Makin panas filamen, makin tinggi energi yang diradiasikan (makin mengarah ke warna biru)Makin panas filamen, Intensitas radiasi makin besar

Spektrum Benda HitamSpektrum Benda Hitam

Tes konsep 4

Sebuah bola lampu yang Sebuah bola lampu yang dibeli di toko memiliki dibeli di toko memiliki spesifikasi spesifikasi 60 Watt – 220 Volt60 Watt – 220 Volt..Apa artinya!Apa artinya!

Voltmeter mengukur beda potensial (atau tegangan) dari sebuah divais dengan menempatkannya secara paralel dengan divais tersebut.

Ammeter mengukur arus listrik yang melalui sebuah divais dengan menempatkannya secara seri dengan divais tersebut.

A

V

Pengukuran dalam Rangkaian Pengukuran dalam Rangkaian ListrikListrik

RANGKAIAN LISTRIKRANGKAIAN LISTRIK

Rangkaian Listrik Rangkaian Listrik sederhanasederhanaBerikut ini merupakan rangkaian listrik

sederhana. Terdiri atas sebuah batterai, sebuah

lampu dan sebuah saklar.

Untuk membentuk rangkaian listrik, komponen-

komponen ini satu sama lain dihubungkan

dengan menggunakan kawat penghantar logam.

batterai

lampu

saklar

kawat

Rangkaian Listrik Rangkaian Listrik SederhanaSederhanaKetika saklar ditutup, lampu menyala. Ini

dikarenakan adanya suatu penghantar metal yang kontinyu yang memungkinkan arus listrik mengalir

Jika ada bagian rangkaian yang putus, arus listrik tidak akan mengalir.

Diagram RangkaianDiagram Rangkaian

batterai

saklar

lampu

kawat

Para ilmuwan biasanya menggambarkan rangkaian listrik menggunakan simbol-simbol;

Diagram RangkaianDiagram RangkaianDalam diagram rangkaian, komponen-komponen direfresentasikan oleh simbol-simbol berikut :

batterai

saklar

lampu

ammeter

voltmeter

hambatan

Tipe-tipe Rangkaian ListrikTipe-tipe Rangkaian Listrik

Terdapat dua tipe rangkaian listrik ;

Rangkaian seri Rangkaian paralel

Komponen-komponen dihubungkan end-to-end, one after the other.

Mereka membentuk simpal sederhana untuk aliran arus listrik.

Rangkaian seri

Jika salah satu bola lampu dicopot, maka rangkaian akan terputus dan semua lampu akan padam.

Rangkaian Paralel

Arus listrik memiliki pilihan arah/rute aliran.

Komponen-komponen disambungkan sisi dengan sisi

Jika salah satu lampu dicopot, masih terdapat rangkaian tertutup untuk bola lampu lainnya sehingga lampu tersebut masih menyala.

Pengukuran kuat arus listrikArus listrik diukur dalam satuan amper (A)

menggunakan suatu amperemeter yang

dihubungkan seri dalam rangkaian.

A

Pengukuran arus listrik

A A

Berikut ini ditunjukkan bagaimana kita memasang amperemeter dalam rangkaian

Rangkaian seri Rangkaian paralel

Pengukuran arus listrik

Rangkaian seri

Rangkaian Paralel

Arus listrik sama di setiap titik dalam rangkaian

2A 2A

2A

Ada pembagian arus listrik pada setiap komponen

2A2A

1A

1A

Pengukuran beda potensial

Beda potensial listrik diantara ujung-ujung komponen rangkaian diukur dalam satuan volt (V), diukur dengan menggunakan voltmeter. Dalam pengukuran beda potensial, voltmeter dipasang secara paralel dengan komponen rangkaian.

V

Pengukuran Beda potensial

VV

V

V

Rangkaian seri Rangkaian Paralel

Rangkaian Seri

Beda potensial dibagi dalam dua komponen (lampu)

1.5V 1.5V

3V

Beda potensial sama pada semua bagian dari

rangkaian.

3V

Rangkaian Paralel

3V

3V

Latihan

Pengukuran arus listrik dan beda potensial

listrikLangkapi pembacaan amperemeter dan voltmeter pada rangkaian-rangkaian listrik berikut ini.

Pengukuran arus listrik dan beda potensial

V V

6V4A

A

A

a)a)

Pengukuran Arus Listrik dan Beda Potensial

V

V

6V4A A

A

A

b)b)

Jawaban

3V 3V

6V

4A 4A6V

6V

6V4A 4A

2A

2A

4A

a)a) b)b)