Listrik4 - firefox
advertisement
Arus Searah Bila di dalam suatu konduktor diberi medan listrik, maka muatan positif akan bergerak searah medan listrik dan muatan negative berlawanan dengan arah medan listrik. Arah muatan positif arah arus listrik. 𝑖= ∆𝑞 atau ∆𝑡 𝑖= 𝑑𝑞 𝑖 = 𝑘𝑢𝑎𝑡 𝑎𝑟𝑢𝑠 (𝐴) 𝑑𝑡 1 𝐴 = 1 𝐶⁄𝑠 Satuan lain : 1 mA=10-3 A, 1µA = 10-6 A Kuat arus persatuan luas penampang konduktor disebut rapat arus. 𝐽= 𝑖 𝐴 𝑖 = 𝐽 . 𝐴, J =rapat arus, A = luas Jika di dalam konduktor diberi beda potensial maka di dalam konduktor akan timbul medan listrik, sehingga : J = .E =konstanta pembanding disebut konduktivitas E= kuat medan listrik(N/C) Hukum Ohm Va Vb i l Beda potensil nya : Vab = Va – Vb, kuat medan listriknya E = V/l, maka J = . E = . V/l Dari persamaan J = i/A, maka ; i = 𝐴 𝑙 V i=V/R atau V = i . R, 𝐴 𝑙 = 1 𝑅 atau, R = 𝑙 𝐴 , = 1 𝜎 = resistivitas (hambatan jenis) Besar dan R terg antung dari jenis penghantar dan berubah terhadap temperature. = 𝑜 ( 1 + 𝑡 ) ↪ 𝑅 = 𝑅𝑜 ( 1 + 𝑡 ) Grafik : v – i V v i i Bahan bersifat ohmik Bahan tidak bersifat ohmik Daya dan energy listrik 𝑃= 𝑑𝑈 𝑑𝑡 = 𝑑𝑞 𝑑𝑡 𝑉 = 𝑖 .V Atau 𝑃 =i2.R P : Daya listrik (watt) 𝑑𝑈 Dari persamaan ; 𝑑𝑡 = 𝑖 .𝑉 𝑈 = ∫ 𝑖. 𝑉 𝑑𝑡 = 𝑖 . 𝑉 . 𝑡 = 𝑖 2 . 𝑅 . 𝑡 U : energy listrik (Joule atau kwh), 1 kwh = 3,6.106 J, J = watt. dtk Misal : Suatu lampu pijar bertuliskan 120V/150W artinya lampu tersebut menggunakan daya 150 W bila dipasang pada beda potensial 120 V. filament kawat terbuat dari bahan dengan resistivitas 6.10-5 m dengan luas penampang 0,1 mm2. Hitung: a. Panjang filament b. Arus yang melalui lampu jika dipasang ada tegangan 120 V c. Arus dan daya pada lampu jika dipasang pada tegangan 60 V Jawab : P=150 Watt, V=120 Volt, ρ=6.10-5 ohm.m, A=0,1 mm2 =10-7 m2 a. l = ……, 𝑅= 𝑙 𝑉2 𝑃 , R= 𝑙 𝐴 𝑉2 𝐴 𝑉2 = ⟶ 𝑙= 𝐴 𝑃 𝑃 −7 2 10 𝑚 ( 120 𝑉 )2 𝑙= = 0,16 𝑚 6. 10−5 𝑚 .150 𝑊 𝑃 = 𝑖 .𝑣 𝑖 = b. i= ….., c. 𝑖 = 𝑉 , 𝑅= 𝑅 60𝑉 𝑖= = 0,625 𝐴 96 𝑉2 𝑃 = 𝑃 = 150 𝑊 𝑉 120 𝑉 2 (120 𝑉) 150 𝑊 = 1,25 𝐴 = 96 𝑉 2 (60 𝑉)2 𝑃= = = 37,5 𝑤𝑎𝑡𝑡 𝑅 96 RANGKAIAN ARUS SEARAH - Rangkaian seri R1 R2 a R3 b c V = 𝑉𝑎𝑏 + 𝑉𝑏𝑐 + 𝑉𝑐𝑑 , i = i 1 = i2 = i 3 𝑖 . 𝑅 = 𝑖 . 𝑅1 + 𝑖 . 𝑅2 + 𝑖 . 𝑅3 𝑅𝑠 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 𝑅𝑠 = ∑𝑛𝑖=1 𝑅𝑖 - Rangkaian paralel i1 𝑉 = 𝑉𝑎𝑏 𝑉 = 𝑉1 = 𝑉2 = 𝑉3 i i2 a I3 𝑖 = 𝑖1 + 𝑖2 + 𝑖3 , 𝑖 = 𝑉 𝑉1 𝑉2 𝑉3 = + + 𝑅 𝑅1 𝑅2 𝑅3 1 𝑅𝑝 = 1 𝑅1 Misal : + 1 𝑅2 + 1 𝑅3 d R1 R2 b R3 𝑉 𝑅 𝑎𝑡𝑎𝑢 1 𝑅𝑝 = ∑𝑛𝑖=1 1 𝑅𝑖 R1 = 25 , R2 = 20 , R3 = 60 , R4 = 30 dan R5 = 10 , Jika V = 60 volt tentukan : a. Hambatan total, arus total R1 R2 b. Beda potensial V1, V2, V3 , V4 dan V5 c. Arus pada masing-masing hambatan R3 d. energi total bila arus mengalir selama 20 menit R4 i R5 V (Jwb.: v1= 37,5 Volt , V2=V3=22,5Volt, V4=45 Volt, ) 1. Diketahui R1 = 40 . R2 = 80 , R3 = 60 dan R4 = 40 . Jika V =120 Volt, hitung : R1 a. Beda potensial pada hambatan R1 dan R2 b. Energi yang diserap oleh hambatan R3 dan R4, jika R4 arus mengalir selama 15 menit. R3 V ( V1 = 20 volt Hukum Kirchoff V2 =40 volt U3 =54000 J U4 = 81000 J ) Hukum Kirchoff I Jumlah kuat arus yang masuk pada suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya. i1 𝑖1 + 𝑖2 = 𝑖3 i3 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑟𝑎 𝑢𝑚𝑢𝑚 ∶ ∑ 𝑖𝑖𝑛 = ∑ 𝑖𝑜𝑢𝑡 i2 Hukum Kirchoff II Jumlah beda potensial yang melintasi seluruh elemen dalam suatu loop adalah nol. ∑𝐸 = ∑𝑖 𝑅 +𝐸−𝑖𝑟−𝑖𝑅 =0 𝐸 =𝑖𝑟+𝑖𝑅 Atau 𝑖 = 𝐸 𝑟+𝑅 𝑉 = 𝐸 − 𝑖 𝑅, 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑗𝑒𝑝𝑖𝑡 𝑉𝑎𝑏 = 𝑉𝑎 − 𝑉𝑏 = 𝑖 𝑅 Misal : 𝐸1 − 𝑖 𝑟1 − 𝑖 𝑅1 − 𝐸2 − 𝑖 𝑟2 − 𝑖 𝑅2 = 0 atau 𝐸1 − 𝐸2 = 𝑖 𝑟1 + 𝑖 𝑅1 + 𝑖 𝑟2 + 𝑖 𝑅2 𝑖3 = 𝑖1 + 𝑖2 Pada loop I : 𝐸1 − 𝐸2 = 𝑖1 𝑅1 − 𝑖2 𝑅2 ………………….1 Pada loop II : 𝐸2 = 𝑖2 𝑅2 + 𝑖3 𝑅3 …………………………….2 𝐸2 = 𝑖2 𝑅3 + 𝑖2 (𝑅3 + 𝑅3 )………………….3 Persamaan 1 dan 3 dapat diselesaikan dengan cara eliminasi/substitusi dengan variable 𝑖1 𝑑𝑎𝑛 𝑖2 Misal 1: R1 = 8 , R2 = 10 E1 = 6 volt, r1 = 1 dan E2 = 12 volt, r2 = 1 E1,r1 R2 Di Tanya : a. arus yang mengalir (besar dan arah) b. tegangan vab dan vcd c. jika va = 0, hitung vb, v5, dan vd Misal 2 : R1 E2,r2 1. Dua buah muatan listrik terletak pada sumbu koordinat X, Y. masing-masing q1=50 C di titik (-0.4m , 0) dan q2=40 C di titik (0.6m , 0). Hitunglah: a. Kuat medan listrik di titik pusat koordinat b. Besar usaha yang diperlukan untuk membawa muatan 10C dari titik yang sangat jauh ke titik pusat koordinat 2. Diketahui C1=8F, C2=16F, C3=8F dan C2 C4=18F. titik A dan B dihubungkan dengan A C1 B beda potensial 30 Volt. Hitunglah: C3 a. Kapasitas kapasitor total C4 b. Energi yang disimpan pada kapasitas C1 dan C4 (a. 24 b. 2025, 8100 ) 3. Hitunglah kuat arus (besar dan arah) yang mengalir pada masing-masing cabang kawat dalam rangkaian berikut ini. R1 = 8 , R2 = 10 , R3 = 6 R1 E2,r2 E1 = 6V, r1 = 1 dan E2 = 12 V, r2 = 1 E1,r1 R2 R3 ( Jwb. i1=0,19 A, i2=0,70 A i3 =0,89 A )
