Assalamuaalaikum Wr. Wb

Assalamuaalaikum Wr. Wb
Standar
Kompetensi
Kompetensi
Dasar
 Memahami listrik dinamis dan
penerapannya dalam kehidupan
sehari-hari
 Mendeskripsikan pengertian
arus listrik, kua arus listrik dan
beda potensial listrik
 Mendeskripsikan listrik dinamis
dalam kehidupan sehari hari
 Melakukan perhitungan rangkain
listrik
LISTRIK DINAMIK
Tujuan Pembelajaran
Setelah melakukan ceramah, diskusi dan tanya jawab, peserta
didik diharapkan dapat :
• Memformulasikan besaran kuat arus dalam rangkaian tertutup
sederhana
• Memformulasikan besaran hambatan dalam rangkaian seri dan
paralel
• Memformulasikan besaran tegangan dalam rangkaian tertutup
sederhana dengan menggunakan hukum Kirchoff I dan II
• Menerapkan Hukum I dan II Kirchoff dalam pemecahan masalah
rangkaian listrik satu loop dan dua loop
LISTRIK DINAMIK
Arus listrik adalah aliran partikel bermuatan positif karena
adanya perbedaan potensial listrik.
Volt meter berfungsi untuk mengukur beda potensial listrik.
Ampermeter berfungsi untuk mengukur kuat arus listrik.
Cara membaca hasil pengukuran pada alat ukur listrik :
jumlah skala terbaca
x batas ukur
jumlah skala maksimum
Voltmeter dipasang secara paralel pada rangkaian listrik
Ampermeter dipasang seri pada rangkaian listrik
Pengertian Arus Listrik
arah arus listrik mengalir dari
kutub positif ke kutub negatif.
Jadi arah arus listrik berlawanan
dengan arah aliran elektron.
Arus listrik adalah
banyaknya
muatan listrik yang
mengalir dalam
suatu penghantar
per satuan waktu.
BEDA POTENSIAL ATAU
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 kutubpositif 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.
Diagram Komponen
Secara matematis
dinyatakan sebagai :
Q
I 
t
Q= muatan listrik ( Coulomb )
t = waktu ( detik )
I= Kuat arus listrik (Coulomb / detik
Ampere)
atau
HUBUNGAN ANTARA KUAT ARUS LISTRIK (I) DAN
TEGANGAN LISTRIK (V)
Hubungan antara V dan I pertama kali ditemukan oleh seorang guru
Fisika berasal dari Jerman yang bernama George Simon Ohm. Dan
lebih dikenal sebagai hukum Ohm yang berbunyi:
Besar kuat arus listrik dalam suatu penghantar berbanding
langsung dengan beda potensial (V) antara ujung-ujung
penghantar asalkan suhu penghantar tetap.
Hasil bagi antara beda potensial (V)
dengan kuat arus (I) dinamakan hambatan
listrik atau resistansi (R) dengan satuan
ohm.
Hukum Ohm : besarnya arus listrik sebanding dengan jumlah
pembawa muatan yang mengalir tiap satuan waktu.
I
Q
t
dengan I = kuat arus listrik (Ampere)
Q = jumlah muatan (Coulomb)
t = selang waktu (sekon)
ρL
R
A
dengan R = besar hambatan
(Ω)
ρ = hambat jenis
(Ωm)
L = panjang kawat
(m2)
A = luas penampang kawat (m)
Hambatan kawat akan bertambah jika suhunya naik RT = Ro (1 + α ΔT)
dengan `Rt = hambatan akhir
Ro = hambatan mula-mula
α = koefisien suhu hambat jenis
ΔT = perubahan suhu
(Ω)
(Ω)
(/K)
(K)
Dari percobaan didapat grafik tegangan (V) terhadap kuat arus listrik
V (I)
Kemiringan grafik = tan α = V/I
α
I
Hukum Ohm berbunyi : kuat arus yang timbul pada suatu penghantar
sebanding dengan tegangan kedua ujung penghantar.
V~ I
V
 konstan
Nilai konstan ini disebut hambatan
I
V
 R  V  I . R dengan V = beda potensial (Volt)
I
I = kuat arus
(Ampere)
R = hambatan
(Ω)
Diagram Rangkaian
RANGKAIAN HAMBATAN
• Rangkaian Seri (sejajar)
Kuat arus
R1
+
A
l1 = l2 = l
l1
V  V1  V2
V  IR 1  IR 2  I(R 1  R 2 )
V
R  R1  R 2
R2
A
l2
• Rangkaian Paralel (percabangan)
Beda potensial :
+
Kuat arus
V
R1
R2
V1 = V2 = V
I  I1  I 2
V V
V


R R1 R 2
1
1
1


R R1 R 2
A1
A2
HUKUM I KIRCHOOF :
Jumlah arus pada titik cabang = nol
Hukum I Kirchoff berbunyi:
Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik
simpul sama dengan jumlah kuat arus listrik yang
keluar dari titik simpul tersebut.
Hukum I Kirchhoff tersebut sebenarnya tidak lain
sebutannya dengan hukum kekekalan muatan listrik.
Hukum II Kirchhoff berbunyi:
Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya
gerak listrik (ε) dengan penurunan tegangan (IR) sama
dengan nol
Hukum Kirchhoff
Hukum I Kirchhoff (aturan titik cabang)
Jumlah arus yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan jumlah
arus yang meninggalkannya.
I1
I2
I3
I1 = I 2 + I 3
Gaya Gerak Listrik (GGL)
∑ ε + Ir + IR = 0
IR = ε - Ir dan IR = V
maka V = ε - Ir
dengan : V = tegangan jepit (V)
ε = ggl sumber arus (V)
I = kuat arus
(A)
R = hambatan listrik (Ω)
r = hambatan dalam (Ω)
Gaya gerak listrik (ε ) adalah tegangan pada ujung-ujung baterei
saat baterei tidak dihubungkan ke beban (rangkaian listrik)
Tegangan jepit (V ) adalah tegangan pada ujung-ujung baterei saat
baterei dihubungkan ke beban (rangkaian listrik)
Rangkaian sumber Tegangan
Ggl pengganti seri εs = ε1 + ε2 + ε3 + …εn = nε
Hambatan dalam pengganti seri rs = r1 + r2 + r3 + …rn = nr
Ggl pengganti paralel εp = ε
Hambatan dalam pengganti paralel rp = r/n
Hukum II Kirchhoff (aturan loop)
pada rangkaian tertutup jumlah aljabar ggl sumber arus sama dengan
jumlah penurunan potensial (hasil kali antara kuat arus dengan
hambatan)
∑ ε = ∑ (I R)
V AB = ∑ ε - ∑ IR
Perumusan Hukum Kirchhoff dengan perjanjian :
1. Dalam rangkaian tertutup (loop) jika sumber arus dilalui dari kutub
negatif ke kutub positif maka ggl nya dihitung positif. Jika dilalui
dari kutub positif ke kutub negatif maka gglnya dihitung negatif.
2. Arus yang searah dengan loop dihitung positif, sedangkan
yang berlawanan arah loop dihitung negatif.
3. Jika hasil akhir perhitungan kuat arus bernilai negatif maka kuat
arus yang sebenarnya berlawanan arah dengan yang ditetapkan.
Energi dan Daya Listrik
Energi Listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya
muatan-muatan listrik dalam suatu rangkaian listrik tertutup
V2
W  VIt  I R t 
t
R
2
dengan W = energi listrik
(Joule)
V = beda potensial (Volt)
I = kuat arus listrik (Ampere)
t = selang waktu
(sekon)
R = hambatan listrik (Ω)
Daya Listrik adalah energi listrik yang mengalir tiap satu satuan waktu
W
V 2 dengan P = daya listrik (watt = J/s)
2
P
 VI  I R 
W = energi listrik (Joule)
t
R
t = selang waktu (sekon)
Lampu pijar, setrika listrik, teko listrik dan pengering rambut
disebut elemen listrik (memiliki elemen yang terbuat dari
kumparan kawat logam tipis).
Kumparan kawat berfungsi sebagai hambatan listrik.
Ketika dilalui oleh arus listrik, kumparan kawat akan mendisipasi
(membuang) energi dalam bentuk kalor.
Jika Vs volt < Vt volt maka Ps watt < Pt watt karena I < tetapi Rt = Rs
2
t
2
t
2
s
2
s
V
V

P
P
2
 P   Vs  x P
s
t
 
 Vt 
Contoh soal-1
Suatu loop tunggal terdiri dari 2 resistor dan 2 baterei seperti pada
gambar.
a) Hitunglah arus listrik dalam rangkaian.
b) Tentukan daya listrik pada masing-masing resistor.
RANGKAIAN LISTRIK MAJEMUK
Listrik AC dan DC
Arus DC (Direct Current) adalah arus listrik yang selalu mengalir
dalam satu arah. Sedangkan Arus AC (Alternating Current), yang
sering disebut arus bolak balik adalah arus yang senantiasa berbalik
arah secara teratur
Tegangan DC
Tegangan AC
Keuntungan Listrik AC
•Dapat diperbesar atau diperkecil sehingga mudah mendistribusikan
•Motor AC (motor induksi) berharga lebih murah dan lebih
sederhana konstruksinya.
•Saklar-saklar dan pemutus daya sistem AC lebih sederhana.
Pada televisi, DVD, VCD, tape dan radio, energi AC diubah menjadi
DC oleh converter atau rectifier (adaptor) terdapat dalam peralatan
itu sendiri,
Penerapan AC
kulkas
pemanas air listrik
rice cooker
Microwave
pendingin ruangan
lampu penerang
Penerapan DC
lampu baterei
mainan anak-anak
jam dinding
Laptop
hand phone
handy talky
Bentuk Rangkaian AC dalam Rumah-rumah
Peralatan listrik di rumah-rumah dipasang paralel. Agar jika salah
satu peralatan listrik rusak, maka peralatan listrik lain masih tetap
bekerja.
Upaya penghematan energi listrik :
Meminimalkan daya listrik yang digunakan dengan
menggunakan produk-produk alat elektronik yang berdaya
rendah sesuai kebutuhan.
Meminimalkan waktu pemakaian peralatan listrik. Matikan
radio, TV, komputer, mesin pendingin dan lampu-lampu jika
tidak digunakan.
Soal Latihan
1. Hitunglah kuat arus yang mengalir
melalui sebuah kawat 6Ω yang dihubungkan
baterai 12 V. Berapakah kuat arusnya bila
kawat itu dihubungkan baterai 6 V?
2. Hitunglah besarnya tegangan yang
dibutuhkan untuk mengalirkan arus 3 A
pada sebuah lampu yang memiliki hambatan
4 Ω.?