8/7/2017 ir. stevanus arianto 1

8/7/2017
KUAT ARUS LISTRIK
CONTOH SOAL
HUKUM OHM
CONTOH SOAL
RESISTOR/HAMBATAN
CONTOH SOAL
RANGKAIAN RESISTOR SERI
CONTOH SOAL
RANGKAIAN RESISTOR PARAREL
CONTOH SOAL
RANGKAIAN RESISTOR SEGITIGA-BINTANG
CONTOH SOAL
ALAT UKUR JEMBATAN WHEATSTONE
CONTOH SOAL
CONTOH SOAL
ALAT UKUR VOLTMETER
CONTOH SOAL
ENERGI LISTRIK
CONTOH SOAL
DAYA LISTRIK
HUKUM KIRCHOFF I
GAYA GERAK LISTRIK (GGL)
HUKUM KIRCHOFF II
CONTOH SOAL
ALAT UKUR GALVANOMETER
RANGKAIAN ELEMEN
IR. STEVANUS ARIANTO
1
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
KUAT ARUS LISTRIK
Kuat arus ( i ) di definisikan sebagai :
Jumlah muatan yang mengalir melalui suatu penampang persatuan waktu.
arah arus adalah searah dengan arah muatan positif
i
dq
dt
dq = jumlah muatan (Coulomb)
dt = selisih waktu (detik)
i = kuat arus
n adalah partikel persatuan volume dan e
muatan tiap partikel
Satuan dari kuat arus
adalah Coulomb/detik
Atau amper
Rapat arus J didefinisikan sebagai
kuat arus persatuan luas
dq = n.e.V.A.dt
J
i
neV
.. i
A
dq
dt
n. e.V . A
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL KUAT ARUS
Di dalam penghantar kawat yang penampang
nya 1 mm^2 terdapat 3.10^21 elektron bebas
per m^3. Berapa kecepatan elektron-elektron
tersebut, jika dialiri listrik dengan kuat arus
12 amper.
Berapa rapat arusnya ?
IR. STEVANUS ARIANTO
2
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
KUAT ARUS
I = n.e.v.A
12 3.1021.1, 6.10 19.v.10 6
12
3
v
25.10
m/ s
4,8.10 4
J = n. e . v
J
3.1021.1,6.10 19.25.103 12.106 A / m2
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
HUKUM OHM
Dalam suatu rantai aliran listrik, kuat arus berbanding lurus dengan
beda potensial antara kedua ujung-ujungnya dan berbanding
terbalik dengan besarnya hambatan kawat konduktor tersebut.
Hambatan kawat konduktor biasanya dituliskan sebagai “R”.
i
VA
VB
R
I = kuat arus
VA - VB =VAB = beda potensial titik A dan titik B
R = hambatan
IR. STEVANUS ARIANTO
3
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL
HUKUM OHM
0,3 amper
A
V
1,5 volt
Metode amper-voltmeter dipasang sedemikian
Rupa untuk mengetahui besar hambatan R,
Seperti tampak gambar di atas, Hitung R.
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
HUKUM OHM
0,3 amper
A
V
1,5 volt
R
IR. STEVANUS ARIANTO
V
I
R
1,5
0,3
5ohm
4
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
RESISTOR/HAMBATAN
Besarnya hambatan dari suatu konduktor dinyatakan dalam :
L
A
R
R = hambatan
satuan = ohm
L = panjang konduktor
satuan = meter
A = luas penampang
satuan = m2
= hambat jenis atau resistivitas
satuan = ohm meter
Grafik hambat jenis lawan temperatur untuk suatu konduktor memenuhi hubungan :
(t )
0
(1
.t)
R(t) = R0 ( 1 + .t )
= koef suhu hambat jenis
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL
HAMBATAN (RESISTOR)
Sebatang aluminium panjangnya 2,5 m,
berpenampang = 5 cm^2. Hambatan jenis
aluminium = 2,63.10^-8 ohm.meter. Jika
hambatan yang ditimbulkan oleh aluminium
sama dengan hambatan yang ditimbulkan
oleh sepotong kawat besi yang berdiameter
15 mm dan hambatan jenisnya = 10.10^-8
ohm .meter.
Berapakah panjang kawat besi ?
IR. STEVANUS ARIANTO
5
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
HAMBATAN (RESISTOR)
R
AFe
L
A
.r 2
R
2, 63.10 8.
2,5
5.10 4
1
3,14( .15.10 3 ) 2
2
13,15.10 5 ohm
176, 625.10 6 m 2
L
L
10.10 8
176,625.10
A
13,15.10
5
10.10 8.
6
L
176, 625.10
13,15.10 5.176, 625.10
L
10.10 8
6
6
23, 23cm
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
SUSUNAN HAMBATAN
SERI
i = i1 = i2 = i3 = ....
VS = Vad = Vab + Vbc + Vcd + ...
RS = R1 + R2 + R3 + ...
V1 : V2 : V3
IR. STEVANUS ARIANTO
R1 : R2 : R3
6
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
SUSUNAN HAMBATAN
PARAREL
Beda potensial pada masing-masing
ujung tahanan besar ( VA = VB ).
i = i1 + i2 + i3 + ....
1
Rp
1
R1
i1 : i 2 : i 3
1
1
...
R2
R3
1
1
1
:
:
R1 R 2 R 3
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL
RANGKAIAN SERI-PARAREL
A
7 ohm
5 ohm
5 ohm
4 ohm
12 ohm
7 ohm
6 ohm
4 ohm
6 ohm
9 ohm
8 ohm
2 ohm
5 ohm
B
10 ohm
4 ohm
3 ohm
3 ohm
Hitunglah hambatan pengganti di atas.
IR. STEVANUS ARIANTO
7
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
RANGKAIAN SERI-PARAREL
A
4 ohm
10 ohm
5 ohm
5 ohm
7 ohm
4 ohm
12 ohm
7 ohm
6 ohm
4 ohm
9 ohm
2 ohm
8 ohm
5 ohm
B
6 ohm
3 ohm
3 ohm
Hambatan 5 ohm dan 3 ohm paling kanan dapat dihilangkan (tidak dihitung) karena
arus listrik tidak akan melaluinya. PERHITUNGAN DILAKUKAN DARI BELAKANG.
Rs
5 4 3 12ohm
1 1 1
R p 6 12
Rp
Rs
12
4ohm
2 1
Rs
1
Rp
1
Rp
1 1
9 18
Rp
18
6ohm R p
2 1
1
8
1
24
1
Rp
24
6ohm
3 1
Rp
6 6 12 24ohm Rs 10 4 6 20ohm
7 7 4 18ohm
Rs
1
5
1
20
20
4ohm
4 1
4 2 4 10ohm
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
RANGKAIAN HAMBATAN
SEGITIGA - BINTANG
RB
RA
R1.R2
R1 R2 R3
RB
R2 .R3
R1 R2 R3
RC
R1.R3
R1 R2 R3
RC
RA
R1
IR. STEVANUS ARIANTO
8
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL
RANGKAIAN SEGITIGA-BINTANG
12 ohm
6 ohm
10 ohm
4 ohm
2 ohm
6 ohm
10 ohm
Hitunglah hambatan pengganti.
6 ohm
6 ohm
Hitunglah hambatan pengganti.
2 ohm
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
RANGKAIAN SEGITIGA-BINTANG
12 ohm
6 ohm
10 ohm
4 ohm
6 ohm
RA
10 ohm
6 ohm
RB
2 ohm
RC
6 ohm
Rs
2 ohm
3 2 5ohm
IR. STEVANUS ARIANTO
Jika besar perkalian silang hambatan sama :
Maka rangkaian mengalami jembatan wheatstone
hambatan yang di tengah tidak diperhitungkan
karena tidak ada arus yang melalui hambatan
tersebut.
Rs
1
Rp
12 6 18ohm Rs
1
18
1
6
Rp
6.6
6 6 6
RA
RB
Rs
2 10 12ohm
1
Rp
RC
1
12
1
4
Rp
4 2 6ohm
18
4,5ohm
3 1
2ohm
Rs
2
12
1 3
2
4 ohm
3ohm
9
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
ALAT UKUR
JEMBATAN WHEATSTONE
untuk mengukur besar tahanan suatu penghantar
•Bila arus yang lewat G = 0, maka :
RX
R1 . R 3
R2
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL
JEMBATAN WHEATSTONE
Suatu hambatan yang belum diketahui besarnya ialah Rx dipasang pada jembatan Wheatstone. Hambatan-hambatan yang diketahui
adalah 3 ohm, 2 ohm dan 10 ohm. Galvanome
ter yang dipasang menunjukkan angka nol.
Hitunglah Rx.
IR. STEVANUS ARIANTO
10
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
JEMBATAN WHEATSTONE
Rx .R2
R1.R3
R2
Rx
Rx
R1.R3
3.10
15ohm
2
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
ALAT UKUR
AMPERMETER/GALVANOMETER
Dipakai untuk mengukur kuat arus.
Mempunyai hambatan yang sangat kecil.
Dipasang seri dengan alat yang akan diukur.
Untuk mengukur kuat arus yang sangat besar (melebihi
batas ukurnya) dipasang tahanan SHUNT paralel dengan
Amperemeter (alat Amperemeter dengan tahanan Shunt
disebut AMMETER)
•untuk mengukur arus yang
kuat arusnya n x i Ampere harus
dipasang Shunt sebesar :
RS
IR. STEVANUS ARIANTO
1
n 1
Rd
11
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL
AMPERMETER/GALVANOMETER
Sebuah galvanometer dengan hambatan
5 ohm dilengkapi shunt, agar dapat digunakan untuk mengukur kuat arus sebesar 50 A.
pada 100 millivolt jarum menunjukkan skala
maksimum.
Berapa besar hambatan shunt tersebut ?
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
AMPERMETER/GALVANOMETER
Rv
i
imaks
Rshunt
Rshunt
IR. STEVANUS ARIANTO
n
vmaks
R
idiukur
imaks
1
.5ohm
2500 1
0,1
0, 02amper
5
50
0,02
2.500
0, 002ohm
12
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
ALAT UKUR
VOLTMETER
Dipakai untuk mengukur beda potensial.
Mempunyai tahanan dalam yang sangat besar.
Dipasang paralel dengan alat (kawat) yang hendak diukur
potensialnya.
Untuk mengukur beda potensial yang melebihi batas ukurnya,
dipasang tahanan depan seri dengan Voltmeter.
Untuk mengukur beda potensial
n x batas ukur maksimumnya,
harus dipasang tahanan depan
(RV):
Rv = ( n - 1 ) Rd
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL
VOLTMETER
Sebuah voltmeter yang mempunyai hambatan
1000 ohm dipergunakan untuk mengukur potensial sampai 120 volt. Jika daya ukur voltmeter= = 6 volt.
Berapa besar hambatan Multiplier agar
pengukuran dapat dilakukan ?
IR. STEVANUS ARIANTO
13
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
VOLTMETER
Rv
Rdepan
Vdiukur
Vmaks
n
Rmultiplier
120
6
20
Rmultiplier
( n 1) Rv
(20 1)1000 19.000ohm
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
ENERGI LISTRIK
HUKUM JOULE
Karena gerakan muatan-muatan bebas yang
menumbuk partikel yang tetap dalam penghantar,
maka terjadi perpindahan energi kinetik menjadi
energi kalor, sehingga penghantar menjadi panas.
W = Jumlah Kalor (Joule).
i = Kuat arus yang mengalir (Ampere).
r = Tahanan kawat penghantar (Ohm).
t = Waktu (detik).
V = Beda potensial antara dua titik A dan B.
w
IR. STEVANUS ARIANTO
2
i .r .t
V .i.t
V2
t
r
1 kalori = 4,2 Joule dan
1 Joule = 0,24 Kalori
W = 0,24 i^ 2 . r . t
= 0,24 V . i . t
Kalori
14
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
DAYA
adalah banyaknya usaha listrik (energi Listrik)
yang dapat dihasilkan tiap detik
DAYA
USAHA
WAKTU
( P)
P
V .i. t
t
dw
dt
V .i
V .i
SATUAN : joule/detik = Volt -Ampere = Watt
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL
ENERGI DAN DAYA LISTRIK
Sebuah tungku listrik yang mempunyai daya
144 watt, 120 volt. Ketika digunakan untuk
o
memasak 500 gram air dari 30 C hingga men
didik, pada saat itu tegangan rumah 100 watt
Berapa detik waktu yang dibutuhkan ?
IR. STEVANUS ARIANTO
15
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
ENERGI DAN DAYA LISTRIK
P1
P2
V12
V2 2
144
P2
1202
1002
P2
144.10.000
14400
m.c. t
100.t
t
100watt
P.t
500.4, 2.(100 30)
147000
1470 det ik
100
24,5menit
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
GAYA GERAK LISTRIK (GGL)
adalah besarnya energi listrik yang berubah menjadi energi
bukan listrik atau sebaliknya, jika satu satuan muatan
melalui sumber itu, atau kerja yang dilakukan sumber arus
persatuan muatan.
dW
dq
IR. STEVANUS ARIANTO
( Joule/Coulomb = Volt )
16
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
PERSAMAAN
RANGKAIAN ARUS SEARAH
n.
i
i
R
n. r R
r
i
r
R
m
n
i
n
m
.
. r
R
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL
RANGKAIAN ELEMEN
1,2 ohm
1,5 v 1,5 v 1,5 v
0,2
1,5 v
0,2
IR. STEVANUS ARIANTO
0,2
0,2
1,5 v 1,5 v
0,2
Hitunglah tegangan jepit
hambatan 1,2 ohm
0,2
17
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
RANGKAIAN ELEMEN
1,2 ohm
i
1,5 v 1,5 v 1,5 v
0,2
1,5 v
i
0,2
0,2
1,5 v 1,5 v
0,2
0,2
v jepit
3.1, 5
i
0,2
i.R
m.E
m
.r R
n
3
.0, 2 1, 2
2
3amper
3.1, 2 3, 6volt
CONTOH SOAL 2
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL
RANGKAIAN ELEMEN 2
A
6V
12 V
0,25
2 ohm
0,25
5 ohm
3 ohm
0,25
4V
3 ohm
Hitunglah VAB
0,25
18 V
B
GROUND
IR. STEVANUS ARIANTO
18
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
RANGKAIAN ELEMEN 2
A
6V
12 V
0,25
2 ohm
0,25
4V
6 ohm
3 ohm
4 ohm
0,25
i
VAB
VA VB
B
VA
14,5volt
0,25
18 V
ground
4 18 6 12
1amper
6 4 2 3 0, 25 0, 25 0, 25 0, 25
i
VAB
1(0, 25 2 0, 25 6) 12 6
14, 5volt
(melalui atas)
VAB
1(3 0, 25 4 0, 25) 4 18
14,5volt
(melalui bawah)
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
HUKUM
KIRCHHOFF I
Jumlah arus yang menuju suatu titik cabang
sama dengan jumlah arus yang
meninggalkannya.
Imasuk = Ikeluar
i1 + i2 + i3 = i4 + i5
IR. STEVANUS ARIANTO
19
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
HUKUM
KIRCHHOFF II
Jumlah aljabar gaya gerak listrik ( GGL ) dan jumlah aljabar
hasil kali i x R dalam satu rangkaian tertutup ( LOOP ) sama
dengan nol.
i.R
negatif
0
i searah loop +
positif
Pada lopp I : i1 R1 - I3 R3 - I2 R2 = 0...( 1 )
Pada loop II : i4 R4 + i3 R3 - i5 R5 = 0... ( 2 )
Pada loop III ; i2 R2 + i5 R5 + i.rd - = 0( 3 )
D
Hukum Kirchoff I .
Pada titik A : I = I1 + i2....................... ( 4 )
Pada titik D : I4 + I5 = i.......................( 5 )
Pada titik C : I2 + I3 = i5..................... ( 6 )
6 buah persamaan , dapat dihitung i1 ; i2 ; i3
; i4 ; i5 dan i
B
A
C
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
CONTOH SOAL
HUKUM KIRCHOFF
20 volt
4 ohm
A
6 ohm
1 ohm
18 volt
1 ohm
7 volt
B
Hitung kuat arus dan arahnya pada masing-masing
cabang.
2 ohm
Hitung VAB
1 ohm
IR. STEVANUS ARIANTO
20
8/7/2017
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
JAWABAN CONTOH SOAL
HUKUM KIRCHOFF
20 volt
i1
4 ohm
A i2
i3
6 ohm
1 ohm
18 volt
1 ohm
7 volt
Lopp 1
B
Lopp 2
2 ohm
3(i1 i2 ) 5i2 11
7i1 5i2
i1 i2 ( H .KirchoffI )
i1 (6 1) i2 (4 1) 20 18 0
7i1 5i2
2
i3 (2 1) i2 (4 1) 7 18 0
3i3 5i2 11
1 ohm
3i1 8i2
i3
11 x7
2 x3
i3 1 1 2amper
21i1 56i2
77
21i1 15i2
..6 - 7i1 5 2
71 i2 = 71
i2 1amper
i1 1amper
VAB
1(1 4) 18 13volt
Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1
PROFICIAT
SELAMAT ANDA TELAH MENYELESAIKAN
MATERI SUHU – KALOR - PERAMBATAN
BERLATIHLAH DENGAN :
SOAL-SOAL URAIAN
TESTLAH
KEMAMPUANMU
DENGAN SOAL TEST YANG TERSEDIA
IR. STEVANUS ARIANTO
21