Kuat Arus Listrik

Aliran muatan listrik positif disebut sebagai arus listrik
Aliran muatan positifdari bola A (potensial tinggi ke bola B
(potensial rendah )
Arus listrik dapat dianalogikan seperti aliran air.
Pada konduktor padat aliran elektron dari potensial rendah
ke potensial tinggi.
Arah arus listrik pada konduktor padat berlawanan
dengan arah aliran elektron.
Banyaknya muatan yang mengalir melalui penampang konduktor
setiap satuan waktu disebut dengan arus listrik.
I 
Q
t
I = kuat arus listrik (A);
Q = muatan listrik (C); dan
T = waktu (s).
• Satu ampere didefinisikan sebagai muatan listrik sebesar satu
coulomb yang melewati penampang konduktor selama satu
sekon (1A = 1C/s).
• Banyaknya muatan yang mengalir pada konduktor besarnya
sama dengan kelipatan besar muatan sebuah elektron qe = e =
1,6 × 10-19 C.
Q  n.e
Q = total muatan elektron yang mengalir sebanyak n.
Tentukanlah jumlah elektron (e = -1,6 × 10-19C) yang melintasi
penampang kawat penghantar selama satu jam jika kawat tersebut
dialiri arus listrik sebesar 0,8 A .
Solution
Diketahui: I = 0,8A; t = 1 jam = 3.600 s
Ditanya:
n?
Q I .t  0,8A  3600s 
Jawab:
n  
e
e
1,6 1019 C 
• Arus listrik mengalir karena adanya beda potensial.
• Hubungan antara potensial listrik dan arus listrik yang
dihasilkan.
George Simon Ohm mendefinisikan hasil perbandingan antara
beda potensial dan arus listrik disebut hambatan listrik
Dikenal sebagai hukum Ohm
V
R
I
V  IR
R = hambatan arus listrik ( Ω );
V = Tegangan atau beda potensiallistrik (V); dan
I = kuat arus listrik (A).
Arus listrik 150mA mengalir dalam suatu kawat penghantar.
Jika beda potensial ujung-ujung kawat 30 V, tentukan besaran
hambatan lstrik kawat tersebut.
Konduktor yang memiliki panjang luas dan hambatan jenis.
R
A
R = hambatan listrik konduktor ( Ω );
ρ = hambatan jenis konduktor ( Ωm );
= panjang konduktor (m);dan
A = luas panjang konduktor(m2).
Jika penampang konduktor berupa lingkaran dengan jari-jari r
atau diameter d.
4
R   2  2
r
d
• Konduktor yang paling baik adalah konduktor yang hambatan
jenisnya paling kecil.
• Hambatan jenis paling besar merupakan isolator yang paling
baik.
Hambatan jenis konduktor bergantung pada suhunya.
Pengaruh suhu terhadap hambatan konduktor
R  R0 1  T 
R =
R 0=
α =
T =
hambatan konduktor pada suhuT°C ( Ωm );
hambatan konduktor pada suhu T°C ( Ωm );
koefisien suhu hambatan jenis (/°C atau °C-1); dan
T-T0 = selisih suhu (°C).
Dua kawat terbuat dari bahan yang sama.Panjang kawat kedua,
dua kali panjang kawat pertama, sedangkan diameternya
setengah kali diameter kawat pertama. Jika hambatan kawat
pertama 10 ohm, tentukanlah besar hambatan kawat kedua.
Rangkaian Seri
Rangkaian
Hambatan
Listrik
Rangkaian Paralel
Rangkaian Gabungan
Rangkaian Seri Hambatan
Hambatan Pengganti Seri
Vad = IRs
Rs = R1+R2+R3
•
Hambatan
tersusun paralel
•
Hambatan tersusun seri
V = IRp
1
1
1
1
 

Rp R1 R2 R3
• Hambatan yang disusun paralel berfungsi untuk membagi
arus atau memperkecil hambatan total
Tentukan besarnya I1 dan I2
Solution
R1  R2  6 12 
Rp 

 4
R1  R2
18
Vab= IR= (6A)(5Ω) =24V
a. I1  R2 I  12  6A = 4A
R2  R1
atau I1 
b.
12  6
Vab 24V

 4A
R1
6
R1
6
I2 
I
 6A = 2A
R2  R1
6  12
atau I 2 
Vab 24V

 2A
R2 12
atau I 2  I  I1  6A  4A = 2A
• Rangkaian listrik terbuka
• Rangkaian listrik tertutup
• Alat yang dapat mengubah suatu bentuk energi menjadi
energi listrik disebut sumber Gaya Gerak Listrik (GGL)
• GGL adalah beda potensial antar terminal sumber
tegangan (baterai atau generator), ketika tidak ada arus
yang mengalir pada rangkaian luar
• Simbol GGL adalah ε
• Baterai merupakan
sumber energi kimia
yang dapat diubah
menjadi energi listrik.
• Baterai memiliki hambatan dalam
• Dalam rangkaian listrik, baterai disimbolkan
• Tegangan antara titik a dan b disebut tegangan terminal Vab
• Baterai tidak mengeluarkan arus
Vab  
• Baterai mengeluarkan arus
Vab    I r
• Tegangan terminal baterai ketika baterai mengeluarkan arus
disebut tegangan jepit.
• Disebut juga Hukum Arus KIrchoff .
• Membicarakan arus listrik pada titik percabangan kawat.
• Arus pada percabangan kawat.
• Hukum I Kirchoff
I 0
• Disebut juga Hukum Tegangan Kirchoff .
• Didasarkan pada hukum kekekalan energi.
• Muatan listrik yang mengalir dalam lintasan tertutup.
• Hukum II Kirchoff
V  0
• Rangkaian sederhana adalah rangkaian yang terdiri atas
satu loop.
• Besarnya arus listrik yang mengalir pada rangkaian dapat
dicari menggunakan.

I
R
• Rangkaian majemuk adalah rangkaian arus searah yang lebih dari
satu loop.
• Salah satu cara untuk menganalisis rangkaian majemuk adalah
analisis loop.
• Analisis loop pada rangkaian majemuk.
• Untuk lebih jelasnya lihat dan
pahami langkah-langkah
Halaman 90
• Perhatikan gambar, kemudian tentukanlah besar tegangan
listrik antara titik a dan b (Vab)
• Analisis simpul juga dapat digunakan untuk menganalisis
rangkaian majemuk.
• Analisis ini menerapkan Hukum Arus Kirchoff dan Hukum
Ohm.
• Analisis simpul pada rangkaian majemuk
Lihat Langkah-langkah
Halaman 92
• Energi Listrik → Energi yang diperlukan
untuk mengalirkan elektron.
W  QV
• Dalam hubungannya dengan arus
listrik
Q  It
• Energi listrik memenuhi persamaan
W VIt
W
V
I
t
=
=
=
=
energi listrik ( J );
beda potensial ( V );
kuat arus yang mengalir (A); dan
lamanya arus mengalir (s).
Karena V = IR maka energi listrik dapat pula menjadi
W  I Rt
2
V2
W
t
R
Satuan SI energi listrik → J (Joule)
Satuan lain yang sering digunakan →kWh (Kilowatthour)
1 Kwh = 36 × 106 J.
Daya listrik adalah Energi Listrik yang dihasilkan atau
diserap tiap satuan waktu.
W
P
t
P VI
1W = 1 J/s
P = daya listrik ( W ); dan
t = waktu (s).
P  I 2R
V2
P
R
Sebuah setrika listrik 480W, 240 V dipasang pada tegangan yang tepat selama 1
menit.
Tentukan :
a. energi listrik yang digunakan
b. arus listrik yang mengalir
c. hambatan kumparan pemanas
Solution
Diketahui:
Ditanya:
Jawab:
P = 480 W; V = 240 V : t = 1 menit = 60s
n?
w
a. P   W  P.t  480W .60s =280J
t
b. P  VI  I  P  480W  2A
V 240V
c. P  I 2 R  R  P2  480W2  120
I
 2A 
Spesifikasi beban listrik berkaitan dengan seberapa besar
tegangan yang boleh diberikan pada beban listrik dan beberapa
daya yang akan diserap atau dihasilkannya.
Contoh:
Lampu bertuliskan 220V, 60W artinya menyerap
daya 60 W ketika diberi tegangan 220V
Daya yang diserap beban listrik ketika dihubungkan
dengan tegangan sumber.
2
 Vs 
Ps    Pt
 Vt 
Ps =
Vs =
Pt =
Vt =
daya yang diserap lampu ( W );
tegangan yang diberikan pada lampu (V);
daya yang tertulis pada lampu (W); dan
tegangan yang tertulis pada lampu (V).
Spesifikasi beban listrik berkaitan dengan hambatan beban.
Vt 2
R
Pt
Spesifikasi tegangan dan daya listrik pada arus maksimum.
I maks
Pt

Vt
Keluarga Pak Rahmat menggunakan listrik PLN sebesar 500W
dengan tegangan 110V. Jika untuk penerangan digunakan
lampu 100W; 220V, tentukanlah:
a. besar hambatan setiap lampu;
b. daya yang dipakai oleh setiap lampu setelah dipasang pada
tegangan 110 V; dan
c. jumlah maksimum lampu yang dapat dipasang.
1. Voltmeter
2. Amperemeter
 Voltmeter adalah alat untuk mengukur tegangan antara dua titik.
 Voltmeter ideal adalah voltmeter yang hambatan dalamnya bernilai
tak hingga.
 Arus pada hambatan R.
a. Sebelum voltmeter digunakan
a. Ketika voltmeter digunakan
 Voltmeter memiliki batas ukur tertentu
 Jika tegangan yang diukur oleh voltmeter melebihi batas ukurnya,
voltmeter akan rusak.
 Batas ukur voltmeter dapat ditingkatkan dengan memberikan
hambatan seri dengan voltmeter
 Nilai hambatan yang dipasang seri dengan voltmeter
Rd   n  1 Rv
Rd = hambatan depan ( Ω );
RV = hambatan dalam voltmeter ( Ω ); dan
n = kelipatan batas ukur voltmeter.
 Seperti halnya voltmeter, batas ukur ammeter dapat
ditingkatkan dengan memasang hambatan shunt
Nilai hambatan yang dipasang paralel dengan amperemeter
RA
Rsh 
n 1
RSh= hambatan shunt ( Ω )
RA = hambatan dalam ammeter ( Ω )
n = kelipatan batas ukur ammeter.
• Pemanfaatan energi listrik di Indonesia umumnya
berasal dari bahan bakar minyak (BBM) dan PLTA
• Contoh pemanfaatan energi listrik
- untuk keperluan rumah tangga
- untuk penerangan
- untuk keperluan hiburan dan informasi
- untuk menghasilkan suatu produk dari pabrikpabrik
- untuk administrasi perkantoran
- pusat-pusat bisnis
Di dalam rumah Pak Fahri terdapat 5 lampu 40 W, 3 lampu 100 W dan 1 TV
80 W. Rata-rata setiap hari peralatan listrik tersebut dinyalakan selang 5
jam. Hitunglah biaya yang dibayar Pak Fahri untuk bulan April jika harga 1
kWh = 1.000,00
Solution
Daya total alat-alat listrik
P = 5 (40W) + 3 (100W)+1(80W) = 580 W
Bulan April = 30 hari, dan rata-rata setiap hari alat-alat listrik tersebut dinyalakan selama 5
jam sehingga waktu
Δt = 30,5 jam = 150 jam
maka W = P.t = 580 watt . 150 jam
= 87.000 watt jam = 87 kWh
Oleh karena 1 Kwh = 1000.00 biaya yang harus dikeluarkan Pak Fahri adalah
Rp.1.000,00
 87kWh = Rp.87.000,00
kWh






Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah
Hukum Ohm V = IR
Hambatan dirangkai seri
Rs = R1+ R2+ R3+ R4+………………… + Rn
Hambatan dirangkai paralel
1
1 1
1
1
 
  ...........
Rp R1 R2 R3
Rn
Hukum I Kirchoff
ΣImasuk = ΣIkeluar
Hukum II Kirchoff
Σε = ΣIR
1.
2.
Mengapa bahan konduktor mudah dilalui arus listrik, sedangkan bahan
isolator sukar atau bahkan tidak dapat menghantarkan arus listrik?
Sebuah akumulator memiliki GGL 12 V dan hambatan dalam 0,1 ohm.
Jika aki tersebut diisi dengan arus 10 A. Tentukan tegangan antara
kedua terminalnya.
3.
Pada rangkaian di atas, tentukanlah kuat arus yang melalui setiap
sumber tegangan.
“Orang yang berhasil akan mengambil manfaat
dari kesalahan-kesalahan yang dia lakukan,
dan akan mencoba kembali
untuk melakukan dalam suatu cara yang berbeda.”
-Dale Carnegie-