listrik dinamis

advertisement
Listrik
Dinamis
mempelajari tentang muatan listrik bergerak (arus listrik)
aliran muatan positif yang mengalir dari potensial tinggi ke
potensial rendah
arus listrik
besar arus listrik dinyatakan dengan kuat arus listrik (I)
Gaya tarik menarik/tolak menolak antara dua benda yang
bermuatan listrik adl berbanding lurus dgn muatan masingmasing benda dan berbanding terbalik dgn kuadrat jarak
antara kedua benda tersebut.
beda
potensial
listrik
LISTRIK DINAMIS
Hukum Ohm
kuat arus listrik yang mengalir dalam suatu penghantar
berbanding lurus dengan beda potensial antara ujung
penghantar
Hambatan pengganti rangkaian seri
hambatan
listrik/
resistensi
hambatan pengganti rangkaian paralel
Jumlah kuat arus yang masuk ke suatu titik cabang
sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik
cabang tersebut.
Hukum I Kirchoff
Standart Kompetensi
3. Memahami konsep kelistrikan dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
Kompetensi Dasar
3.2 Menganalisis percobaan listrik dinamis dalam suatu rangkaian serta penerapannya
dalam kehidupan sehari-hari.
Indikator
1. Memahami definisi listrik dinamis
2. Menjelaskan konsep arus listrik dan beda potensial listrik
3. Memformulasikan bunyi Hukum Ohm
4. Menjelaskan hambatan listrik
5. Membedakan rangkaian resistor seri dan rangkaian resistor paralel
6. Memahami Hukum I Kirchoff
7. Memahami rangkaian listrik
13 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
LISTRIK DINAMIS
οƒ˜ Definisi Listrik Dinamis
Listrik dinamis mempelajari tentang muatan listrik bergerak (arus listrik).
οƒ˜ Arus Listrik
Arus listrik aliran muatan positif yang mengalir dari potensial tinggi ke potensial
rendah. Makin banyak muatan positif mengalir melalui suatu penampang kawat
dalam waktu tertentu, makin besar arus listriknya. Besar arus listrik dinyatakan oleh
suatu besaran yang dinamakan kuat arus listrik.
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan yang mengalir pada suatu penghantar
tiap satuan waktu. Secara matematis:
I=
𝑄
𝑑
Keterangan:
I = kuat arus listrik (A)
Q = muatan listrik (C)
t = waktu (s)
1 Coulomb = 1 Ampere sekon (As)
ο‚·
Bahan yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik / mudah disebut
konduktor (hambatannya kecil). Example, tembaga, kawat perak, kawat
aluminium, alumunium, seng.
ο‚·
Bahan yang sukar menghantarkan arus listrik atau memiliki daya hantar arus
listrik buruk disebut isolator (hambatannya besar). Example, plastik, karet,
kayu.
ο‚·
Bahan yang memiliki daya hantar antara konduktor dan isolator disebut
semikonduktor. Example, karbon, silikon, germanium.
Contoh Soal
1. Arus listrik 2,0 Ampere mengalir melalui seuatas kawat penghantar selama 2,5
menit. Berapa muatan listrik yang mengalir melalui kawat tersebut?
2. Dalam waktu 2 menit sebuah muatan sebesar 60 C mengalir melalui sebuah
penghantar. Berapakah arus yang mengalir selama 2 menit tersebut?
14 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
Kaji Soal
1. Muatan sebesar 360 C mengalir dalam dua menit dalam suatu rangkaian.
Tentukan Kuat arus rangkaian listrik tersebut!
2. Jika dalam suatu penghantar mengalir muatan listrik sebesar 6 x 10 –2 C selama
30 s, maka kuat arus listrik yang mengalir dalam penghantar itu adalah..
3. Muatan listrik sebesar satu coulomb yang mengalir selama satu detik disebut . .
a. satu farad
c. satu coulomb detik
b. satu ohm
d. satu ampere
4. Selama sepuluh detik banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam
penghantar sebesar 20 coulomb, maka kuat arus listriknya . . . .
a. 200 ampere
c. 10 ampere
b. 20 ampere
d. 2 ampere
5. 240 coulomb muatan listrik mengalir melalui penghantar selama t detik. Apabila
besar arus yang timbul 2 ampere. Maka t adalah . . . .
6. Bahan atau zat yang mudah menghantarkan arus listrik disebut . . . .
a. Isolator
c. Semikonduktor
b. Konduktor
d. stator
7. Tersedia bahan sebagai berikut.
1) Perak
4) Plastik
2) Emas
4) Tembaga
3) Mika
Di antara bahan yang termasuk isolator adalah . . . .
a. 1, 2, dan 3
c. 1 dan 3
b. 3 dan 4
d. 2 dan 5
8. Muatan listrik sebanyak 0,3 C mengalir pada sebuah penghantar selama 1
menit. Besar kuat arus yang mengalir pada penghantar tersebut adalah...
οƒ˜ Beda Potensial / Tegangan Listrik (V)
Terjadinya arus listrik dari kutub positif ke kutub negatif dan aliran elektron dari
kutub negatif ke kutub positif, disebabkan oleh adanya beda potensial antara kutub
positif dengan kutub negatif, dimana kutub positif mempunyai potensial yang lebih
tinggi dibandingkan kutub negatif.
Beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif dalam keadaan terbuka
disebut gaya gerak listrik dan dalam keadaan tertutup disebut tegangan jepit.
15 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
οƒ˜ Hukum Ohm
Hukum Ohm berbunyi “kuat arus listrik yang mengalir dalam suatu penghantar
berbanding lurus dengan beda potensial antara ujung penghantar ”.
V=IR
Keterangan:
V = beda potensial (volt)
R = hambatan (Ω dibaca ohm)
Contoh Soal
1. Tabel hubungan tegangan dan kuat arus pada hambatan tetap .
V (volt)
R
I (Ampere)
3
10 Ω
0,3
6
10 Ω
0,6
9
10 Ω
0,9
12
10 Ω
1,2
18
10 Ω
1,8
Dari hasil praktek pengukuran tegangan dan kuat arus dengan nilai hambatan
tetap tampak pada tabel di atas, dapat diambil kesimpulan.... (UN 2002)
a. Beda potensial V sebanding dengan kuat arus listrik I
b. Beda potensial V sebanding dengan hambatan R
c. Kuat arus listrik I sebanding dengan hambatan R
d. Beda potensial V berbanding terbalik dengan kuat arus listrik I
2. Perhatikan tabel hasil percobaan berikut ini!
Hasil percobaan
Tegangan (V)
Kuat arus (I)
1
2
4
2
4
8
3
4
6
4
5
10
Berdasarkan data di atas dapat disimpulkan bahwa kuat arus ..... (UN 2004)
a. Berbanding terbalik dengan tegangan
b. Sebanding dengan tegangan
c. Sama dengan tegangan
d. Tidak dipengaruhi tegangan
16 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
3. Apabila V = beda potensial, I = kuat arus listrik, R = hambatan suatu
penghantar, maka hubungan yang benar antara ketiga besaran tersebut
adalah....
a. I = VR
c. I = V + R
b. I = V / R
d. I = V – R
4. Hambatan sebuah penghantar memiliki beda potensial 100 Volt dan mengalir
arus listrik 500 mA adalah.....
a. 50 Ω
c. 200 Ω
b. 100 Ω
d. 50.000 Ω
Kaji Soal
1. Sebuah penghantar memiliki beda potensial antara ujung-ujungnya sebesar 200
volt. Apabila hambatan penghantar tersebut 40 ohm, maka besar arus yang
melalui penghantar adalah . . . .
a. 0,5 ampere
c. 5 ampere
b. 10 ampere
d. 15 ampere
2. Hambatan sebuah penghantar memiliki beda potensial 100 volt dan mengalir
arus listrik 500 miliampere adalah . . . .
a. 50 ohm
c. 100 ohm
b. 200 ohm
d. 50.000 ohm
3. Sebuah penghantar dengan hambatan 5,0 ohm dilalui oleh arus listrik 80 mA.
Beda potensial antara ujung-ujung penghantar tersebut adalah...
4. Berapa kuat arus listrik yang mengalir melalui seutas kawat yang memili
hambatan 0,4 ohm jika ujung-ujungnya diberi tegangan 200 mV?
5. 4. Arus listrik 600 mA mengalir pada sebuah kawat yang hambatannya 15 Ω.
Berapakah tegangannya ?
6. 5. Sebuah alat listrik bekerja pada beda potensial 150 V. Jika arus yang melalui
alat 200 mA, berapakah hambatan alat ?
7. Alat pemanas listrik dihubungkan dengan sumber listrik 110 V sehingga
mengalir kuat arus listrik 5 A. Berapakah hambatannya ?
8. Batere 12 V dipergunakan untuk menyalakan lampu yang mempunyai hambatan
60 Ω. Berapakah kuat arus yang mengalir pada lampu?
9. 8. Arus listrik 40 mA mengalir melalui sebuah penghantar yang hambatannya
150 Ω. Berapakah beda potensial ujung-ujung penghantar ?
17 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
οƒ˜ Hambatan Listrik
Hambatan atau resistansi berguna untuk mengatur besarnya kuat arus listrik yang
mengalir melalui suatu rangkaian listrik.
Hambatan suatu penghantar dipengaruhi oleh: hambat jenis penghantar, panjang
penghantar, dan luas penampang penghantar.
R=
𝜌
𝐿
𝐴
Keterangan:
𝜌 = hambat jenis penghantar (Ωm)
L = panjang penghantar (m)
A = luas penampang penghantar (m2)
 Rangkaian Seri
Rs = R1 + R2 + R3
Rs = hambatan pengganti seri (Ω)
Kuat arus listrik (I) yang mengalir dalam setiap hambatan sama, I1 = I2 = I3 = I
Vab = V1 + V2 + V3
Keuntungan rangkaian seri adalah hemat kabel, dan rangkaiannya sederhana
sehingga membuatnya pun mudah. Kerugiannya pada saat satu lampu mati,
yang lain juga mati. Begitu juga pada nyala lampunya, tidak terang (redup).
Contoh Soal
1. Hambatan pengganti dari empat buah resistor 2 Ω yang disusun seri
adalah?
2. Perhatikan gambar berikut!
Tentukan hambatan pengganti antara titik A dan B jika
R1, R2 dan R3 berturut-turut besarnya adalah 5 Ω, 10 Ω
dan 15 Ω!
18 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
3. Tiga buah resistor masing-masing 10 Ω, 6 Ω dan 8 Ω disusun seri dan
dihubungkan dengan tegangan 48 V. tegangan pada resistor berhambatan
10 Ω adalah …
Kaji Soal
1. Besar arus listrik di setiap titik pada rangkaian seri adalah . . . .
a. Sama
c. tidak sama
b. belum tentu sama
d. berubah-ubah
2. Perhatikan di bawah ini!
1) Panjang kawat
4) Kuat arus
2) Suhu
5) Beda potensial
3) Luas penampang
6) Hambatan jenis
Faktor-faktor yang mempengaruhi besar hambatan kawat penghantar
adalah.....
a. 1, 2 dan 3
c. 1, 2 dan 5
b. 1, 2 dan 6
d. 1, 3 dan 6
3. Dibawah ini yang bukan prinsip dari susunan hambatan seri adalah…
a. Memperbesar hambatan suatu rangkaian
b. Kuat arus listrik yang dilalui tiap komponen sama
c. Berfungsi sebagai pembagi kuat arus
d. Besar hambatan pengganti Rs = R1 + R2 + R3 + ….
4. Perhatikan gambar susunan beberapa hambatan listrik berikut ini! Tentukan
hambatan pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari gambar
rangkaian di atas!
5. Nilai
hambatan
pengganti
untuk
rangkaian
resistor di bawah ini adalah jika R1, R2 dan R3
berturut-turut besarnya adalah 15 Ω, 45 Ω dan 30
Ω.....(UN 2005)
c. 60 Ω
c. 90 Ω
d. 80 Ω
d. 100 Ω
19 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
 Rangkaian Paralel
1
𝑅𝑃
=
1
𝑅1
+
1
𝑅2
+
1
𝑅3
Beda potensial antara ujung-ujung setiap hambatan sama Vab = V1 = V2 = V3 = V
I = I1 + I2 + I3
Contoh Soal
1. Perhatikan gambar susunan tiga hambatan berikut ini!
Tentukan hambatan pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari
gambar rangkaian di atas!
2. Dua hambatan besarnya sama, bila disusun paralel hambatan total 30 Ω.
Jika kedua hambatan disusun seri maka nilainya sama dengan ?
3. Sebuah rangkaian listrik terdiri atas tiga buah hambatan masing-masing 4 Ω,
6 Ω dan 12 Ω disusun paralel. Perbandingan arus yang mengalir pada
masing-masing hambatan adalah ….
4. Kuat arus yang mengalir pada rangkaian berikut adalah......
20 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
Kaji Soal
1. Sebuah rangkaian listrik terdiri atas tiga buah hambatan disusun parallel,
jika R1 = R2 = R3 = 3 Ω. Hambatan pengganti untuk rangkaian tersebut
adalah....... (UN 2002)
a. 9 Ω
c. 3 Ω
b. 6 Ω
d. 1 Ω
2. Empat hambatan besarnya sama bila disusun seri besar hambatan total
240 Ω, jika keempat hambatan disusun paralel besarnya......
3. Besar tegangan pada rangkaian di bawah ini adalah!
R1 = R2 = R3 = 1 Ω
I=3A
 Rangkaian Seri dan Paralel
Contoh Soal
1. Diberikan sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari tiga buah
lampu, dua buah saklar dan sebuah sumber arus listrik. Manakah lampulampu yang menyala jika:
a) saklar 1 tertutup, saklar 2 terbuka
b) saklar 2 tertutup, saklar 1 terbuka
c) saklar 1 tertutup, saklar 2 tertutup
d) saklar 1 terbuka, saklar 2 terbuka
2. Dari rangkaian hambatan berikut R1 = 10 Ω, R2 = 9 Ω, R3 = 18 Ω.
Tentukan hambatan pengganti antara titik A dan B!
21 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
3.
Berdasarkan gambar di atas tentukan hambatan total penggantinya!
4. Perhatikan gambar berikut ini!
Bila amperemeter menunjukkan skala 0,6 A maka nilai yang terukur pada
voltmeter adalah....(UN 2008)
a. 1,5 volt
c. 4,5 volt
b. 3,4 volt
d. 6,2 volt
Kaji Soal
1. 10 buah hambatan identik masing-masing sebesar 10 Ω disusun seperti
gambar berikut!
Tentukan hambatan pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari
gambar rangkaian di atas!
2. 10 buah hambatan listrik disusun seperti gambar berikut! Masing-masing
hambatan adalah identik dan besarnya 120 Ω .
Tentukan hambatan pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari
gambar rangkaiandi atas!
22 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
3. Besar hambatan pengganti untuk rangkaian di berikut adalah ...
a. 8 Ω
b. 7 Ω
c. 5 Ω
d. 1/8 Ω
4. Perhatikan gambar rangkaian listrik di samping ini!
Jika R1 = R2 = 10 Ω, R3 = R4 = 8 Ω
Berapakah besarnya kuat arus (I) yang mengalir? (UN 2008/2009)
a. 0,5 A
c. 36 A
b. 2 A
d. 288 A
5. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut!
R1 = 2 Ω
R2 = R3 = 4 Ω
Hambatan pengganti pada rangkaian di atas adalah......
6. Perhatikan rangkaian listrik di samping ini!
Jika R1 = R2 = 10 Ω
R3 = R4 = 8 Ω
Berapakah besarnya kuat arus (I) yang mengalir ? (UN 2009)
a. 0,54 A
c. 36 A
b. 2 A
d. 288 A
7. Perhatikan gambar rangkaian listrik tertutup di samping ini!
23 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
Jika hambatan dalam baterai diabaikan, maka kuat arus (I) yang mengalir
dalam rangkaian adalah…. (UN 2010)
a. 0,5 A
c. 2 A
b. 1 A
d. 3 A
8. Perhatikan gambar!
Setelah saklar S ditutup, arus listrik I1 yang mengalir melalui hambatan 6 Ω
dan arus listrik I2 yang melalui hambatan 3 Ω adalah ….
οƒ˜ Hukum I Kirchoff
∑ πΌπ‘šπ‘Žπ‘ π‘’π‘˜ = ∑ πΌπ‘˜π‘’π‘™π‘’π‘Žπ‘Ÿ
“jumlah kuat arus yang masuk ke suatu
titik cabang sama dengan jumlah kuat arus
yang keluar dari titik cabang tersebut”
Contoh Soal
1. Sebuah rangkaian listrik arus searah terdiri dari sebuah baterai 12 volt, dan tiga
buah hambatan masing-masing:R1 = 40 Ω, R2 = 60 Ω, R3 = 6 Ω
Tentukan:
a) hambatan total pada rangkaian
b) kuat arus rangkaian (I)
c) kuat arus pada hambatan R1
d) kuat arus pada hambatan R2
e) apakah Itotal, I1 dan I2 memenuhi hukum kirchoff arus?
24 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
2. Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik simpul sama dengan jumlah
kuat arus listrik yang keluar dari titik simpul tersebut. Pernyataan ini dikenal
dengan:
a. Hukum Arus Listrik
c. Hukum I Kirchhoff
b. Hukum Ohm
d. Hukum II Kirchhoff
3. Bila I1 = 10 A, I2 = 5 A, I3 = 5A dan I4 = 12 A, maka I5 dapat ditentukan sebesar
a. 8 A
b. 4 A
c. 2 A
d. 1 A
4. Dari soal no. 3 di atas maka arah I5 yaitu ... dari titik A!
a.
keluar – masuk
c. masuk
b.
berputar
d. keluar
Kaji Soal
1. Persamaan hukum Kirchoff yang sesuai dengan gambar adalah ........
a. I1 + I2 = I3 + I4 + I5
b. I1 + I2 + I3 = I4 - I5
c. I1 + I2 + I3 = I4 + I5
d. I1 + I2 - I3 = I4 - I5
2. Perhatikan gambar di bawah ini! Besar I4 adalah?
3. Dari gambar di bawah ini, besarnya I4 adalah.... (UN 2005)
a. Nol
I1 = 0,1 A
b. 0,2 A
I2 = 0,4 A
c. 0,6 A
d. 0,9 A
I3 = 0,5 A
25 | F i s i k a
SMP
IX
I4
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Listrik
Dinamis
οƒ˜ Rangkaian Listrik
ο‚·
Alat untuk mengukur beda potensial / tegangan disebut voltmeter. Pemasangan
voltmeter pada rangkaian listrik adalah diparalel.
ο‚·
Alat untuk mengukur kuat arus listrik disebut amperemeter. Pemasangan
amperemeter pada rangkaian listrik adalah diseri.
ο‚·
Alat untuk mengukur hambatan listrik disebut ohmmeter.
ο‚·
Alat untuk memutus dan menghubungkan arus listrik disebut sakelar.
ο‚·
Alat pencegah aliran arus listrik berlebih akibat hubung singkat / korsleting
disebut sekring.
ο‚·
Rangkaian listrik terbagi menjadi dua, yaitu: rangkaian terbuka (tidak ada arus
yang mengalir) dan rangkaian tertutup (ada arus mengalir).
ο‚·
Beda potensial antara kutub-kutub sumber tegangan pada rangkaian terbuka
disebut gaya gerak listrik (ggl).
ο‚·
Beda potensial antara kutub-kutub sumber tegangan pada rangkaian tertutup
disebut tegangan jepit.
ο‚·
Hubungan ggl dengan tegangan jepit dirumuskan:
Vab = πœ€ − πΌπ‘Ÿ
Vab = tegangan jepit antara titik a dan b (volt)
πœ€ = gaya gerak listrik (volt)
𝐼 = kuat arus listrik (A)
π‘Ÿ = hambatan dalam (Ω)
Contoh Soal
1. Alat listrik yang berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan arus listrik
adalah ...... (UN 2002)
a. Kabel
c. Amperemeter
b. Resistor
d. Saklar
2. Alat untuk mengukur kuat arus listrik adalah....
a. Voltmeter
c. Ampere meter
b. Coulomb meter
d. Potensiometer
26 | F i s i k a
SMP
IX
(1)/SMPTCI/BY
Triyanti
Mandasari
Download