Daftar isi
advertisement
LISTRIK DINAMIS Daftar isi Mengukur Kuat Arus dan Beda Potensial Listrik Hukum Ohm Hambatan kawat penghantar Penghantar listrik Hukum Kirchoff Rangkaian Seri Rangkaian Paralel Rangkain campuran Keluar Mengukur Kuat Arus dan Beda Potensial Listrik Konsep Arus Listrik dan Beda Potensial Listrik Arus listrik adalah aliran elektronelektron. Elektron-elektron ini dapat mengalir karena adanya beda potensial. Beda potensial adalah dorongan yang menyebabkan elektronelektron itu mengalir dari satu tempat ketempat lain Syarat Terjadinya Arus Listrik Elektron dapat mengalir pada suatu rangkaian jika ada beda potensial. Tapi jika rangkaiannya terbuka elektron tetap tidak mengalir walaupun ada beda potensial. Jadi arus listrik dapat mengalir bila: 1. Rangkaian listrik harus tertutup 2. Harus ada beda potensial didalam rangkaian. Mana yang berbahaya, potensial atau arus? Potensial listrik (tegangan) adalah besaran yang menyatakan dorongan terhadap elektron-elektron agar dapat mengalir Bumi memiliki potensial listrik nol. Beda potensial adalah beda nilai potensial antara dua titik berbeda dalam suatu rangkaian Jadi walaupun antara dua titik didalam suatu rangkaian ada potensial listrik, arus listrik belum tentu mengalir. Listrik tidak mengalir bila potensial kedua titik sama dan listrik baru mengalir bila di kedua titik terdapat beda potensial. Jadi yang berbahaya adalah arus listrik, bukan potensial listrik. Membuat Rangkaian Listrik Dalam membuat rangkaian listrik sederhana yang diperlukan adalah: 1. Baterai 2. Kabel 3. Lampu Sekarang cobalah membuat berbagai rangkaian sederhana! tunggal Seri Paralel Campuran Mengukur Kuat Arus Listrik 1A A Mengukur Beda Potensial Listrik V 2,5 V Hukum Ohm 1A 2V Hk. Ohm V 2 4 6 8 10 I 1 2 3 4 5 K 2 2 2 2 2 V I =K Tegangan sebanding dengan kuat arus Bila tegangan naik maka kuat arus juga naik Hasil bagi tegangan dengan kuat arus adalah tetap ( Hk. Ohm) Persamaan Hk. Ohm V I = R atau V=I.R V = tegangan ( V ) I = Kuat arus (A) R = Hambatan (Ω) Contoh Arus listrik 2A mengalir melalui seutas kawat penghantar ketika beda potensial 12 V diberikan pada ujung-ujungnya. Tentukan hambatan listrik pada kawat tersebut Diketahui: I=2A V = 12 V Ditanya: R=… Jawab: V=I.R 12 = 2 . R R=6Ω Latihan. 1. Beda potensial 15 V harus diberikan pada ujung-ujung seutas kawat agar arus 2,5 A mengalir melalui kawat tersebut. Berapa hambatan listrik kawat? 2. Arus listrik 4 A mengalir melalui sebuah resistor 10 ohm. Berapa tegangan listrik yang dibaca oleh voltmeter yang dihubungkan pada ujung-ujung resistor? 3. Berapa kuat arus listrik yang mengalir melalui seutas kawat yang memili hambatan 0,4 ohm jika ujung-ujungnya diberi tegangan 200 mV? Hambatan Kawat Penghantar Tahukah anda apakah kawat penghantar itu? Kawat penghantar adalah kawat yang biasa kita gunakan untuk menghantarkan listrik yang biasa kita sebut kabel Mana yang lebih baik, tembaga, besi atau perak sebagai kawat penghantar? Yang paling baik sebagai kawat penghantar adalah perak karena memiliki hambatan paling kecil. Mengapa Tembaga? Mengapa kabel sebagai kawat penghantar listrik terbuat dari tembaga? Tembaga banyak diginakan sebagai kawat penghantar karena memiliki hambatan yang sangat kecil dan harganya murah daripada perak atau emas. Apakah jadinya jika kabel listrik terbuat dari emas atau perak? Hambatan kawat penghantar Apa sajakah yang mempengaruhi besarnya hambatan suatu kawat penghantar? Bila kita naik mobil, manakah yang lebih banyak hambatannya, berjalan sejauh 1 Km atau 10 Km? Tentu saja yang 10 Km, Semakin panjang perjalanan kita maka makin besar hambatan yang kita alami. Begitu juga dengan pejalanan listrik, semakin panjang kawat penghantar yang dilaluinya makin besar hambatan yang ia alami. Jadi, semakin panjang kawat penghantar semakin besar hambatannya Panjang kawat dan Hambatannya Bila kita naik mobil, manakah yang lebih banyak hambatannya, berjalan sejauh 1 Km atau 10 Km? Tentu saja yang 10 Km, Semakin panjang perjalanan kita maka makin besar hambatan yang kita alami. Begitu juga dengan pejalanan listrik, semakin panjang kawat penghantar yang dilaluinya makin besar hambatan yang ia alami. Jadi, semakin panjang kawat penghantar semakin besar hambatannya Tebal Kawat dan Hambatannya Lebih enak manakah, berkendaraan di jalan lebar atau di jalan yang sempit? Tentu saja jalan yang lebih lebar, karena semakin lebar jalan maka hambatannya semakin sedikit. Begitu juga dengan listrik yang melalui kawat penghantar, semakin besar kawat penghantar yang ia lalui, semakin kecil hambatan yang ia alami. Jadi, semakin besar kawat penghantar maka makin kecil hambatannya Jenis Kawat dan Hambatannya Lebih lancar manakah, berkendaraan di jalan pasar, jalan pemukiman atau jalan tol? Tentu saja di jalan tol, karena bebas hambatan, jalan pemukiman kurang lancar karena ada hambatan, sedang jalan pasar sangat banyak hambatannya. Hambatan pada jalan tergantung dari jenis jalannya. Begitu juga dengan kawat penghantar, hambatannya tergantung dari bahan penyusunnya. Jadi, hambatan kawat tergantung dari jenis kawatnya. Hambatan kawat penghantar Dari pernyataan tersebut, dapat disimpilkan bahwa hambatan kawat penghantar sebanding dengan panjang kawat, berbanding terbalik dengan luas penampang kawat dan tergantung dari jenis kawat penghantar. Sehingga dapat dibuat persamaan: L R=ρ A R = hambatan kawat (Ω) ρ = hambatan jenis kawat (Ωm) L = panjang kawat (m) A = luas penampang kawat (m²) Contoh Kawat yang hambat jenisnya 0,000 001 Ωm dan luas penampangnya 0,000 000 25 m² digunakan untuk membuat elemen pembakar listrik 1kW yang harus memiliki hambatan listrik 57,6 ohm. Berapa panjang kawat yang diperlukan? Diketahui ρ = 0,000 001 Ωm A = 0,000 000 25 m² R = 57,6 Ω Ditanya L=… Jawab R=ρ L A L 57,6 = 0.000 001 . ____________ 0,000 000 25 L 57,6 = ________ 0,25 L = 57,6 . 0,25 L = 14,4 m Latihan 1. Seutas kawat memiliki panjang 110 m, diameternya 7 mm, dan hambat jenis 0,000 000 049 Ωm. Tentukan hambatan listrik kawat tersebut? 2. Sepotong kawat tembaga mula-mula memiliki hambatan = R. Kemudian Kawat tersebut dipotong menjadi empat bagian yang sama panjang. Berapa hambatan masing-masing potongan tembaga tersebut? 3. Seutas kawat memiliki hambatan 40 ohm. Jika kawat tersebut ditarik sehingga panjangnya menjadi 1,5 kali panjang semula, berapa hambatan kawat itu sekarang? Penghantar listrik Pernahkah anda kesetrum listrik? Mengapa ketika kita menyentuh Mengapa ketika kita menyentuh kabel kabel yang tidak terlindung kita kesetrum? yang terlindung kita tidak kesetrum? Itu karena kabel terbuat dari konduktor dan dilindungi oleh isolator Apakah kaonduktor dan isolator itu? Penghantar listrik Berdasarkan daya hantarnya, zat digolongkan menjadi: 1. Konduktor 2.Isolator Konduktor : Penghantar Listrik yang Baik Contoh: tembaga, besi, perak dan karbon Semua jenis logam dan karbon adalah konduktor Konduktor Isolator : Penghantar Listrik yang Buruk Contoh: kayu, plastik, karet dan kaca Semua jenis non logam, kecuali karbon, adalah isolator Pada tegangan yang sangat tinggi, isolator dapat menghantarkan listrik dengan baik Isolator Super Konduktor Selain konduktor dan isolator, ada penghantar yang sangat baik dalam menghantarkan listrik yaitu Super konduktor Super konduktor penghantar tanpa hambatan. Kondisi ini tercapai pada suhu 0 mutlak (-273 °C). Semi Konduktor Selain itu ada juga penghantar bukan konduktao maupun isolator, yaitu Semi konduktor Semi konduktor adalah bahan yang dapat dibuat sebagai konduktor maupun isolator, contohnya silikon dan germanium Hukum Kirchoff I Pada rangkaian tak bercabang, kuat arus di titik manapun dalam rangkaian adalah besar (Hk. Kirchoff 1) sama Hukum Kirchoff I1 Pada rangkaian bercabang kuat I I2 arus I3 yang masuk ke titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. (Hk. Kirchoff II) contoh 40 mA Dari gambar disamping tentukan kuat arus pada I1, I2 dan I3. 100 mA P I1 20 mA I2 Q I3 R Jawab Cabang P Cabang Q Cabang R 100 = 40 + I1 + 20 I1 + 20 = I2 I2 + 40 = I3 100 = 60 + I1 40 + 20 = I2 40 + 60 = I3 I1 = 40 mA I2 = 60 mA I3 = 100 mA Rangkaian seri Rangkaian Seri Beberapa hambatan bila disusun seri akan memiliki hambatan lebih besar namun tegangan pada masing-masing hambatan menjadi lebih kecil. Hambatan Pengganti Beberapa hambatan yang disusun seri dapat diganti dengan hambatan sebesar jumlah semua hambatan tersebut R1 R2 R R = R1 + R2 + R3 R3 Contoh R1 R2 R3 Bila R1 = 30 Ohm, R2 = 40 ohm dan R3= 10 ohm, berapakah hambatan pengganti dari rangkaian di atas? Jawab : Karena rangkaian seri, maka R = R1 + R2 + R3 R = 30 + 40 + 10 R = 80 ohm Tegangan pada rangkaian seri V1 V2 V3 V V = V1 + V2 + V3 Kuat arus pada rangkaian seri I1 I2 I I = I1 = I2 = I3 I3 Sifat rangkaian seri Rangkaian Paralel Rangkaian Paralel Bila beberapa hambatan disusun secara paralel maka hambatan totalnya menjadi lebihkecil dari masing-masing hambatan, tetapi tegangannya tetap Hambatan pengganti pada rangkaian paralel R1 R2 R3 R 1 1 1 1 R = R1 + R2 + R3 Contoh R1 Jika R1 = 10 ohm, R2 = 15 ohm dan R3 = 30 ohm, berapakah hambatan pengganti dari rangkaian diatas? R2 R3 Jawab Karena rangkaiannya adalah paralel maka: 1 1 1 1 R = R1 + R2 + R3 R = 30 6 1 = 1 + 1 + 1 R 10 15 30 R = 5 ohm 1 3+2+1 R = 30 = 6 30 Tegangan pada rangkaian paralel V1 V2 V3 V V = V1 = V2 = V3 Kuat arus pada rangkaian paralel I1 I2 I I3 I = I1 + I2 + I3 Sifat rangkaian paralel Sifat Rangkaian Paralel Rangkaian campuran 30 Ω 5Ω 10 Ω 15 Ω 10 Ω Rp Berapakah hambatan total dari rangkaian di samping? jawab 1 1 1 Rp = 30 + 15 5Ω 1+2 30 = 3 30 = R = 10 + Rp + 5 R= 10 + 10 + 5 R = 25 Ω 30 3 Rp = 10Ω Rp = Berapakah hambatan total dari rangkaian di samping? 8Ω 7Ω 10 Ω 20 Ω Rs1 Rs2 = 30 ohm 1 = 1 + 1 R Rs1 Rs2 = = Jawab Rs2 Rs1 = 8 + 7 Rs1 = 15 ohm Rs2 = 20 + 10 1 1 + 15 30 2 + 1 30 3 = 30 30 R= 3 R = 10 ohm Latihan Bila semua resistor dalam rangkaian dibawah ini identik dan masing-masing memiliki hambatan 90 ohm, berapakah hambatan total pada masing-masing rangkaian? 1. 3. 2. 4.
