[email protected] 11. Arus Listrik 9/17/2012 1. Baterai Listrik Perdebatan antara Volta Vs Galvani (1737 – 1798) 2. Arus Listrik Simbol baterai 1 [email protected] 9/17/2012 Arus listrik merupakan jumlah total muatan per satuan waktu pada suatu titik ∆Q I = ∆t (1 A = 1C/det) Arus konvensional A B Arus elektron Alat 2 [email protected] 9/17/2012 CONTOH 1 Arus merupakan aliran muatan. Arus tetap sebesar 2,5 A mengalir pada kawat selama 4 menit. (a) Berapa besar muatan yang mengalir melalui suatu titik pada rangkaian? (b) akan menjadi berapa elektronkah muatan ini? 3 [email protected] 3. Hukum Ohm; Hambatan dan Resistor 9/17/2012 Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian dibutuhkan beda potensial; Salah satu cara menghasilkan beda potensial adalah dengan pemasangan baterai I ∞V V R= I Hambatan kawat (Ohm) 4 [email protected] 9/17/2012 5 [email protected] V = IR 9/17/2012 Hukum Ohm I I V Alat yang Ohmik V Alat yang Non-Ohmik 6 [email protected] 9/17/2012 CONTOH 2 Hambatan bola lampu senter. Sebuah bola lampu senter kecil menarik 300 mA dari baterai 1,5 V. (a) Berapa hambatan bola lampu tersebut? (b) Jika tegangan sampai 1,2 V, bagaimana arus akan berubah? 7 4. Hambatan Jenis [email protected] 9/17/2012 L R=ρ A ρ Disebut Hambatan jenis (resistivitas) ρT = ρ 0 [1 + α (T − T0 )] (Efek temperatur) α Disebut koefisien temperatur hambatan jenis 8 [email protected] 9/17/2012 9 [email protected] 9/17/2012 CONTOH 3 Kawat speaker. Misalkan anda ingin menghubungkan stereo anda ke speaker jarak jauh (remote). (a) Jika panjang setiap kawat harus 20 m, berapa diameter kawat tembaga yang harus anda gunakan agar hambatannya lebih kecil dari 0,10 Ω per kawat? (b) Jika arus ke setiap speaker adalah 4 A, berapa penurunan tegangan melalui setiap kawat? 10 5. Daya Listrik [email protected] 9/17/2012 energi yang diubah QV P = daya = = waktu t P = IV Daya listrik = (Watt) 11 [email protected] 9/17/2012 CONTOH 4 Lampu besar. Hitung hambatan lampu besar mobil 40 W yang dirancang untuk 12 V? 12 [email protected] 9/17/2012 CONTOH 5 Pemanas listrik. Sebuah pemanas listrik menarik 15 A pada jalur 120 V. Berapa daya yang digunakannya dan berapa biaya per bulan (30 hari) jika pemanas tersebut beroperasi 3 jam setiap hari dan perusahaan listrik menghargai 1500 rupiah per kWh? (Untuk mudahnya, anggap arus mengalir tetap pada satu arah) 13 [email protected] 9/17/2012 CONTOH 6 Ledakan petir. Petir merupakan contoh arus listrik yang spektakuler pada fenomena alam. Ada banyak variasi pada ledakan petir, tetapi umumnya energi yang ditansfer sebesar 109 J melalui beda potensial hampir sebesar 5 x 107 V selama selang waktu 0,2 detik. Gunakan informasi ini untuk memperkirakan jumlah muatan total yang ditansfer, arus, dan daya rata-rata selama 0,2 detik 14 [email protected] 6. Sistem Saraf dan Konduksi Saraf 9/17/2012 Sinyal dari neuron lain sinapsis Dendrit Nukleus Axon Sebuah Neouron Ujung saraf 15 [email protected] 9/17/2012 Potensial diam = Vdalam − Vluar Biasanya bernilai sebesar -60mV s.d -90mV 16 [email protected] Potensial (mV) 30 mV 9/17/2012 Potensial naik dari potensial diam sekitar -70 mV dan menjadi positif 30 mV atau 40 mV. Potensial kerja bertahan sampai sekitar 1 mdet dan merambat sepanjang axon dengan laju 30 m/det sampai 150 m/det. Waktu (ms) -70 mV Potensial diam Potensial kerja 17 PR: [email protected] 9/17/2012 1. Bola lampu 100 W memiliki hambatan sekitar 12 Ω ketika tidak menyala (20 oC) dan 140 Ω ketika menyala (panas). Perkirakan temperatur filamen ketika “menyala” dengan menganggap koefisien temperatur rata-rata hambatan jenis α = 0,0060 (Co)-1. 2. Berapa kWh energi yang digunakan pemanggang 550 W pada pagi hari jika beroperasi selama 10 menit? Dengan biaya 250 rupiah/kWh, berapa tambahan tagihan listrik bulanan Anda jika pemanggang tersebut dipakai empat kali seminggu? 3. Selama potensial kerja, ion Na+ bergerak ke dalam sel dengan kecepatan sekitar 3 x 10-7 mol/m2.det. Berapa daya yang harus dihasilkan oleh sistem transport aktif untuk menghasilkan aliran ini terhadap beda potensial +30 mV? Anggap panjang akson 10 cm dengan diameter 20µm. 18