Title Goes Here - Binus Repository

Matakuliah : D0696 – FISIKA II
Tahun
: 2009
ARUS LISTRIK
Pertemuan 10
1. Arus dan Rapat Arus
Arus listrik adalah kecepatan perpindahan muatan melalui
suatu permukaan atau melalui suatu titik tertentu.
Arus listrik searah biasanya dinyatakan dalam I , dan arus
bolak balik dalam i.
Arus
: I = dq/dt
( Amper = A)
Untuk aliran muatan yang konstan : I = q / t
Rapat Arus
Rapat arus didefiniskan sebagai
besarnya arus persatuan


luas penampang S : J  I / S
( A / m2 )
( Rapat arus merupakan besaran Vektor
)
 
Hubungan antara I dan J : I =
Bina Nusantara
 J. d S
S
2. Hambatan dan Resistivitas
Hambatan, atau tahanan ( resistansi ) merupakan
karakteristik dari suatu penghantar ( konduktor).
Hambatan antara dua titik yang mempunyai beda potensial
V dan dialiri arus I adalah :
R=V/I
satuan :Ω (Ohm) , 1 Ω = 1 Volt/Amper
Dalam rangkaian biasanya digambarkan :
R
Bina Nusantara
atau
R
Resisitivitas ( ρ )
Resistivitas (hambatan jenis ) merupakan karakteristik dari
suatu bahan, yang mempunyai hubungan dengan hambatan.
Untuk bahan-bahan isotropik, hubungan resistivitas dengan
medan listrik dan rapat arus adalah :
ρ=E/J
satuan dari ρ : Ω.m (Ohm. meter )
Koduktivitas(σ )
Konduktivitas (σ ) merupakan kebalikan dari resistivitas :
σ = 1/ ρ )
satuan dari σ : (Ω.m)-1
Dari E = V / L dan J = I / S , maka :
ρ = E / J = ( V / L )/(I / S ) = ( V/ I ). ( S/ L) = R S/ L
atau : R = ρL/ S
dan R = L/(σ S )
L = panjang konduktor
Bina Nusantara
S = luas penampang konduktor
Pada umumnya resistivitas suatu bahan berubah dengan
berubahnya temperatur bahan tersebut.
Bahan yang hambatan jenisnya nol pada temperatur tertentu
disebut bahan superkonduktor, dan fenomenanya
Superkonduktivitas.
Resistivitas suatu bahan dapat diperbesar dengan cara:
- Menaikan temperatur
- Menambah sejumlah kecil ketidak murnian (inpuritas)
- Menegangkan bahan dengan kuat, untuk memperbesar
ketidak sempurnaan kisi.
Bina Nusantara
3. Hukum Ohm
Dalam banyak pemakaian, arus I
yang mengalir
mempunyai harga yang konstan, maka rapat arus J juga
konstan. Kecepatan pembawa muatan konstan dan
sebanding dengan E dan rapat arus J sebanding dengan
E, yaitu :
J=σE
( Hk. Ohm )
Untuk E yang sama, bahan dengan σ besar akan
mengalirkan arus yang besar. Bahan tersebut disebut
konduktor yang baik.
Bina Nusantara
S
I
P
E
L
Q
Sebuah kawat, luas penampang S, dialiri arus I.
Beda potensial antara titik P dan Q adalah V.
Medan listrik E dalam kawat :
E = V / L L = jarak titik P dan Q
Dari : J = σ E = σ V / L
dan I = J.S , maka :
I = J / S = (σ V / L).S = (σS / L).V = V / R
atau : V = I R
( Hk. Ohm )
Bahan-bahan dengan grafik V dan i garis lurus, bahanbahan tersebut memenuhi hukum Ohm. Bila garfik V
dan i bukan garis lurus berarti tidak memenuhi Hk. Ohm
Bina Nusantara
4. Daya Dalam Rangkaian Listrik
I
I
a
B
b
I
Batterai B dihubungkan dengan sebuah kotak hitam, yang
dapat berupa sebuah : hambatan, motor lisitrik atau batterai
( accu) yang sedang diisi.
Arus I akan mengalir dalam kawat penghubung, dan beda
potensial antara titik-titik a dan b adalah Vba ( Va> Vb)
Bina Nusantara
Bila muatan dq bergerak dari a ke b, maka energi potensial
listriknya berkurang sebesar : dq. Vba , yang dialihkan
menjadi bentuk energi lain. Dalam waktu dt energi yang
dialihkan adalah : dU = dq Vba = I dt Vba
Kecepatan perpindahan energi :
dU/dt = P = I Vba
Bila kotak hitam berupa :
- motor listrik : energi yang hilang sebagian besar dialihkan
menjadi energi mekanis, yang menggerakan motor
- hambatan ( R) : energi yang hilang dialihkan menjadi energi
termal ( panas) dalam hambatan
- batterai yang sedang diisi : energi yang hilang dialihkan
menjadi energi kimia yang tersimpan dalam batterai.
Bina Nusantara