RANGKAIAN ARUS SEARAH ( DC)

RANGKAIAN ARUS
SEARAH ( DC)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Pengertian Arus Listrik
Hukum Ohm
Hukum Kirchoff I
Rangkaian seri dan paralel hambatan listrik
Hukum Kirchoff II
Energi dan daya listrik
CREATED BY DRS. ADRIANSYAH
PENGERTIAN ARUS LISTRIK
TURBIN
ALIRAN AIR
POMPA
ANALOG
LAMPU
ARUS
LISTRIK
BATEREI
I = q/t
KETERANGAN :
I = Arus listrik (coulomb/detik
atau ampere)
q = Muatan listrik(coulomb)
t = Waktu (detik)
R
hambatan
e=ggl
HUKUM OHM
V=IR
V
R=V/I
KETERANGAN:
V = Beda potensial (volt)
I = Arus litrik (ampere)
R = hambatan listrik (ohm)

I
R=V/I
Atau
R = tangen

Catatan penting:
R tetap selama hambatan tidak mengalami perubahan suhu
BESARAN BESARAN YANG MEMPENGARUHI
HAMBATAN LISTRIK
PENAMPANG KAWAT
A
l
l
r
R=
A
Keterangan:
R = Hambatan Listrik kawat (ohm)
r = Hambatan jenis kawat (ohm.m)
l = Panjang kawat (m)
A = Luas penampang kawat (m2)
HUKUM KIRCHOFF I
I1
I
I2
I3
Menurut Kirchoff
I = I 1 + I2 + I 3
SECARA UMUM
S I masuk = S I keluar
Tentukan besar dan arah arus listrik I4 ?
=3
I1 ohm I5 =1 ohm
I2=6 ohm
I4
I3 = 4 ohm
Berdasarkan hukum Kirchoff I
ΣImasuk = ΣIkeluar
I1 + I2 + I5 = I3 + I4
Jawab:
I4 = 6 ohm arah menjauhi titik cabang
RANGKAIAN SERI
R1
R2
R3
I1
I2
I3
I
V
Untuk hambatan seri:
I = I1 = I 2 = I 3
V = V1 + V2 + V3
IRtot = I1R1 + I2R2 +I3R3
Rtot = R1 + R2 + R3
RANGKAIAN PARALEL
I1
I
R1
I2
I
R2
I3
R3
V
UNTUK RANGKAIAN PARALEL :
V = V1 = V2 = V3
I = I1 + I2 + I3
V
V1
=
Rtot
R1
+
V2
R2
1
=
Rtot
+
1
R2
1
R1
+
+
V3
R3
1
R3
R= 15 W
R= 10 W
R= 15 W
R= 15 W
R= 15 W
R= 15 W
HITUNGLAH BERAPA BESARNYA
HAMBATAN PENGGANTI
RANGKAIAN DIATAS
15
15
10
SERI
15
15
RS1 = 15 + 15 = 30 W
15
15
15
30S1
R
3
1 =1+1 = 2 + 1
=
RP1 15 30 30 30 30
15
10
15
15
30
RP1 =30/3 = 10
30
15
RP1
15
10
15
10
15
40
10
SERI
RS2 = 15+15+10 = 40 W
10
15
40S2
R
1 = 1 + 1 = 4 + 1 .= 5
RP2 10 40 40 40
40
RP2 = 40/5 = 8 W
RP2
HAMBATAN
PENGGANTI
RANGKAIAN
HUKUM OHM
PADA RANGKAIAN TERTUTUP
R
I
e, r
e= IR + Ir
Keterangan:
e = Gaya gerak listrik/ggl (volt)
r = Hambatan dalam ggl (ohm)
R = Hambatan Luar (ohm)
I = Kuat arus listrik (ampere)
HUKUM KIRCHOFF II
Hasil penjumlahan dari jumlah ggl dalam sumber
tegangan dan penurunan tegangan sepanjang
rangkaian tertutup(loop) sama dengan nol
S e + S IR = 0
Contoh:
I
e1 , r1
Putaran loop searah jarum jam
-e1 + e2 - IR1 - IR2 -Ir1-Ir2 = 0
R1
R2
I
e2 , r2
Perhatikan rangkaian listrik pada gambar
dibawah ini!
A
I
4 ohm
B
9V, 0,5 ohm
Hitung arus listrik yang
mengalir pada rangkaian tsb.
D
12V, 1,5 ohm C
Jawab:
Putaran loop searah jarum jam(loop
ABCDA)
9 – 12 + I(0,5) + I(1,5) + I(4) = 0
-3 + 6I = 0
6I = 3
I = ½ ampere
LOP I ( EFABE )
SE = S i.R
-E1+ i1R1 + ( i1+i2 )R2 =0
10 = i14 + ( i1+i2 )2
10 = 4i1 + 2i1+ 2i2
10 = 6i1 + 2i2  ( I )
MENENTUKAN KUAT ARUS PADA
RANGKAIAN MAJEMUK ( 2 LOOP)
A
B
C
i1 + i2
I
=4W
II
=2W
i1
F
3W
i2
10 V
Penjelasan :
E
12 V
D
Arus di EFAB = i1, di EDCB = i2 ,di BE = i1+ i2
Di titik cabang B berlaku Si = 0 , arus yang masuk i1& i2,
sedangkan yang keluar ( i1+ i2 )  i1 + i2 – (i1 +i2 ) = 0
Di titik cabang E berlaku Si = 0 . arus yang masuk i1+ i2
sedangkan yang keluar i1 & i2  -i1 - i2 + (i1 +i2 ) = 0
Pada Loop EFABE berlaku  SE+ Σ i.R = 0
-E1+ i1.R1 + ( i1+i2 ).R2 =0
Pada Loop DCBED berlaku  SE +Σ i.R = 0
- E2+i2.R3 + ( i1 +i2 ).R2 =0
LOP II ( EDCBE )
SE = S i.R
-E2+i2R3 + ( i1+i2 )R2=0
12 = i23 + ( i1+i2 )2
12 = 3i2 + 2i1+ 2i2
12 = 2i1 + 5i2  ( II )
Dari persamaan (I) dan (II)
(I) X 1  10 = 6i1+ 2i2
(II) X 3  36 = 6i1+ 15i2
-26 =-13i1
i2 = 2 A
Dari persamaan (I)
10 = 6i1+ 2i2  10 =6.I1+2. 2
10 = 6i1 + 4
i1 = 1 A
Arus di EFAB = i1= 1 A
Arus di EDCB = i2 = 2A
Arusdi BE = i1+ i2 = 3
MENENTUKAN KUAT ARUS PADA
RANGKAIAN MAJEMUK ( 2 LOOP)
i1
A i2
R1
i3
R3
I
R2
B
I
R4
Hitunglah arus yang ada pada masing-masing
cabang dan beda potensial di AB.
(I) X 2
Jawab .
3 = 3,5i1 + 2i2
i3 = i1 + i2
Lop I  SE = S i.R
0 = - i1 + 2i2
V= i1R1+i3R2
3 = 4,5 i1
1,5 = 0,75i1 + (i1 + i2 ).1
i1 = 0,67 A
1,5 = 1,75i1 + i2  (I)
Lop II  SE = S i.R
(II)  i2 = 0,5 i1
0 = i2R3 + i2R4 - i3R2
= 0,5.0,67 = 0,33 A
0 = 1,5i2 + 1,5i2 - (i1 + i2 ).1 i = i + i = 0,67+ 0,33
3
1
2
0 = - i1 + 2i2  (II)
i3 = 1 A
VAB = i3 . R2 = 1.1 = 1 V
ENERGI DAN DAYA LISTRIK
ENERGI LISTRIK
W=qV
KARENA q = I t , maka :
W=(It)V=VIt
Keterangan :
W = Energi listrik (Joule)
q = muatan listrik (Coulomb)
V = Beda potensial listrik (volt)
I = Arus listrik ( Ampere)
T = Waktu (sekon)
Karena V = I R , maka :
W = V I t = (I R) I t
W = I2 R t
atau W = V I t = V ( V/R) t
W = V2 t / R
Keterangan :
R = hambatan listrik (ohm)
DAYA LISTRIK
P=W/t
P=VIt/t
P=VI
P = I2 R
P = V2 / R
Keterangan :
P = Daya (watt)
1 watt = 1 Joule/ sekon
kWh = kilowatt-hour
1 kWh = (1000 watt)x(3600sekon)
1 kWh = 3.6 x 106 watt.sekon/Joule
Sebuah
hambatan
sebesar
360
Ω
dihubungkan dengan sumber tegangan 120 V
dalam waktu 3 menit. Berapakah energi yang
diserap oleh hambatan tersebut ?
Jawab :
W = V2 t / R = (120)2 x (3x60) / 360
W = 7,2 KJ
Lampu listrik pada beda potensial 120 V
memerlukan arus listrik sebesar 1 A. Biaya
energi listrik per kWh adalah Rp. 150,-,
berapakah biaya yang harus dibayarkan
selama sebulan Jika setiap hari lampu
tersebut menyala selama 8 jam? ( 1 bulan =
30 hari )
Jawab :
Energi yang diserap oleh lampu selama sebulan :
W = V I t = 120 x 1 x (8x30)=28.800 wh = 28,8 kWh
Biaya yang harus dibayarkan :
28,8 x Rp. 150,- = Rp. 4.320,-
MENGHITUNG TEGANGAN YANG TERTERA PADA ALAT
LISTRIK DAN MAMPU MENGHITUNG ENERGI DAN DAYA
YANG TERPAKAI PADA ALAT LISTRIK
Lampu ini memerlukan beda
potensial 6 Volt dan arus 0,3 A.
Bagaimana jika diberi beda potensial
lebih kecil misalnya 5 Volt ? Atau arus
lebih kecil misalnya 0,2 A ?
Lampu menyala tidak terang .
Bagaimana jika beda potensial dan
arusnya diperbesar ?
Lampu akan putus.
Berapa besar hambatan lampu, dan
berapa daya dari lampu
R = V/I = 6/0,3 = 20 W
P = V.i = 6 . 0,3 = 1,8 W
Berapa besar hambatan lampu, dan
berapa arus yang diperlukan lampu
V2
P=
R
V2 2402
R=
=
= 960 W
P 60
i = V/R = 240/960 = 0,25 A
Sebuah lampu pijar 60 watt-120 volt dipasang
pada 240 volt. Tentukanlah :
a. Arus listrik yang mengalir pada lampu
b. Daya lampu sekarang
Jawab :
a. Hambatan lampu
R = V2/ P = (120)2 / 60 = 240 Ω
I = V / R = 240 / 240 = 1 ampere
b. P = I2 R = (1)2 240 = 240 watt
TERIMA KASIH