Jumat, 26 September 2008

listrim dinamis

ARUS LISTRIK DAN BEDA POTENSIAL LISTRIK
1. Arus Listrik
Secara konvensional, arus listrik adalah aliran muatan listrik positif dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah ( arus konvensional). Karena sesungguhnya yang mengalir adalah elektron. Muatan positif yang dimaksud adalah “hole” lubang yang ditinggalkan elektron.
Elektron mengalir dari titik berpotensial rendah ke titik berpotensial tinggi.
Jadi arah arus listrik berlawanan dengan arah aliran elektron.
Syarat mengalirnya arus listrik dalam rangkaian :
· Harus berupa rangkaian listrik tertutup.
· Harus ada beda potensial pada ujung-ujung rangkaian.

Kuat Arus Listrik
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir pada suatu penghantar tiap sekon. Secara matematis dirumuskan :
Q = I.t
Rumus cara
segitiga
Keterangan :
I = kuat arus listrik satuannya ampere (A)
Q = jumlah muatan listrik satuan coulomb (C)
t = waktu satuannya sekon ( s )

Satuan kuat arus listrik adalah coulomb/sekon atau ampere (A).
1 ampere (A) = 103 miliampere (mA)
1 ampere (A) = 106 mikroampere ( m A)

· Alat untuk mengukur kuat arus listrik adalah Amperemeter.
·
ALambang Amperemeter :

· Cara pemasangan Amperemeter :
Dalam rangkaian amperemeter dipasang secara seri

3. Beda Potensial Listrik
Beda potensial listrik atau tegangan listrik adalah banyaknya energi yang digunakan untuk memindahkan muatan listrik dari titik yang potensialnya tinggi ke titik yang potensialnya rendah.
Secara matematis dapat dirumuskan :
V =
W
QKeterangan :
W = Energi listrik satuannya joule ( J)
Q = Jumlah muatan listrik satuannya coulomb ( C )
V = beda potensial listrik satuannya volt ( V )
Satuan beda potensial listrik adalah joule/coulomb atau volt.
Satuan lain yang sering digunakan :
1 mili volt (mV) = 1 x 10-3 volt (V)
1 kilo volt (kV) = 1x 103 volt (V)
1 mega volt(MV) = 1x 106 volt (V)

Contoh soal
Muatan sebesar 12 Coulomb dipindahkan dari titik P ke titik Q dengan energi sebesar 240 Joule. Berapakah beda potensial kedua titik tersebut ?


· Alat untuk mengukur beda potensial listrik adalah Voltmeter.
·
VLambang Voltmeter :

· Cara pemasangan voltmeter dalam rangkaian :
Voltmeter dipasang secara paralel dengan komponen yang akan diukur beda potensialnya seperti gambar :








· Cara membaca voltmeter :
Cara membaca voltmeter sama dengan cara membaca amperemeter yaitu dengan rumus :
Skala yang ditunjuk
Skala maksimum
Tegangan yang terukur ( V ) = x Batas Ukur



B. RANGKAIAN KOMPONEN LISTRIK

1. Rangkaian Seri
Rangkaian Seri yaitu rangkaian yang komponennya disusun secara seri atau berderet sehingga arus yang mengalir melalui setiap komponen sama besar. Lihat gambar, jika salah satu lampu dilepas maka lampu yang lain padam karena tidak ada arus yang mengalair dalam rangkaian.

2. Rangkaian Paralel
Rangkaian Paralel yaitu rangkaian yang komponennya disusun secara paralel atau berjajar sehingga beda potensial pada ujung-ujung setiap komponen sama besar. Lihat gambar, jika salah satu lampu dilepas, maka lampu yang lain masih tetap menyala karena masih ada arus yang mengalir dalam rangkaian melalui lampu tersebut (yang tidak dilepas ).

Rangkaian komponen –komponen listrik pada instalasi di rumah menggunakan rangkaian listrik paralel.

3. Rangkaian Gabungan Seri dan Paralel
Rangkaian Gabungan Seri dan Paralel yaitu rangkaian yang komponennya ada yang disusun seri dan juga ada yang paralel.

C. HUBUNGAN KUAT ARUS LISTRIK DAN BEDA POTENSIAL LISTRIK DALAM RANGKAIAN
1. Hukum Ohm
Pada tahun 1826 ahli Fisika Jerman bernama George Simon Ohm berhasil menemukan hubungan antara kuat arus listrik (I ) dengan beda ptensial listrik ( V) yang dikenal dengan hukum Ohm. Menurutnya :
“Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar itu, asal suhunya tetap.”
V ~ I
V sebanding dengan I, makin besar tegangan makin besar pula kuat arusnya.
V
IDalam bentuk grafik, hubungan antara kuat arus dan tegangan adalah sebagai berikut :

V = R. I

Keterangan :
I = kuat arus listrik satuannya Ampere (A)
V = beda potensial listrik satuannya volt (V)
R = hambatan listrik satuannya ohm ( W )
R
RHambatan Listrik
· Simbol hambatan listrik : atau
volt
ampere
Satuan hambatan listrik adalah atau ohm (W )

1 kilo Ohm (kW) = 103 ohm
1 Mega Ohm (MW) = 106 ohm


WAlat untuk mengukur hambatan listrik adalah ohm meter.
· Lambang ohmmeter :

· Cara mengukur hambatan listrik :
a. Secara langsung
Pengukuran hambatan secara langsung yaitu menggunakan ohmmeter yang biasanya terdapat pada AVO meter atau multimeter.
Cara pemasangan : Dipasang paralel dengan hambatan yang diukur.
b. Secara tidak langsung
Pengukuran hambatan secara tidak langsung yaitu dengan mengukur terlebih dahulu kuat arus dan tegangannya dengan menggunakan voltmeter dan amperemeter lalu tentukan dengan rumus :

2. Penerapan Hukum Ohm dalam kehidupan sehari-hari
Dalam menggunakan alat-alat listrik harus disesuaikan dengan tegangan yang tepat agar alat dapat bekerja normal. Bila alat listrik diberi tegangan yang lebih kecil dari tegangan yang seharusnya maka arus listrik yang mengalir pada alat kecil sehingga alat tidak bekerja normal misal kalau lampu menjadi redup. Begitu pula sebaliknya jika alat listrik diberi tegangan melebihi tegangan yang seharusnya maka arus yang mengalir besar sehingga alat tidak bekerja normal misal lampu sangat terang dan berakibat alat listrik cepat rusak.

3. Hukum Ohm dalam Rangkaian Tertutup
Keterangan :
I = kuat arus satuan ampere (A)
E = ggl satuan volt (V)
R = hambatan luar satuan ohm (W)
r = hambatan dalam satuan ohm (W)
V jepit = I.R
V hilang = E - Vjepit


D. MEMBEDAKAN HAMBATAN BEBERAPA JENIS BAHAN
1. Hambatan Kawat Penghantar
Besarnya hambatan suatu kawat penghantar ( R ) ;
· Berbanding lurus dengan panjang kawat (l )
Semakin panjang kawat, hambatan semakin besar dan sebaliknya.
· Berbanding terbalik dengan luas penampang kawat (A)
Semakin besar luas penampang, hambatan semakin kecil.
· Berbanding lurus dengan hambat jenis kawat ( r )
Semakin besar hambat jenis kawat , hambatan semakin besar.


Hambat jenis suatu kawat penghantar adalah hambatan yang dimiliki oleh suatu kawat penghantar yang memiliki panjang 1 meter dan luas penampang 1 m2.
Hambat jenis suatu bahan penghantar sangat berpengaruh terhadap daya hantar arus listrik. Jika penghantar mempunyai hambat jenis kecil maka kawat tersebut mudah menghantarkan arus dan sebaliknya penghantar yang mempunyai hambat jenis besar sukar mengahntarkan arus listrik.

hambat jenis beberapa zat/bahan :

No
Nama Zat/ bahan
Hambat jenis (ohm.m)
Jenis bahan
1
Perak
1,59x10-8
Konduktor
2
Tembaga
1,7x10-8
3
Emas
2,44x10-8
4
Besi
9,7x10-8
5
Timbal
21 x10-8
6
Nikelin
40 x10-8
5
Nikrom (campuran Ni,Fe,Cr )
100 x10-8
7
Germanium
(1-500)x10-3
Semikonduktor
8
Silikon
0,1-60
9
Kaca
109 - 1012
Isolator
10
Karet keras
1013 – 1015



2. Pengelompokan Bahan Berdasarkan Hambat Jenis atau kemampuannya menghantarkan arus listrik.
Konduktor yaitu bahan yang mudah menghantarkan arus listrik.
Bahan konduktor mempunyai hambat jenis kecil. Perak memiliki hambat jenis paling rendah karena itu konduktor paling baik( namun harganya mahal ), Tembaga memiliki hambat jenis sedikit lebih besar dari perak sehingga sebagian besar kabel dibuat dari tembaga.
Hampir semua logam merupakan konduktor contoh : tembaga, emas, perak, besi, wolfram, baja, seng , alumunium. Konduktor yang bukan logam : karbon, larutan garam.
Isolator yaitu bahan yang tidak dapat/ sukar menghantarkan arus listrik
Bahan isolator mempunyai hambat jenis besar.
Contoh isolator : kaca, karet, kayu, mika.
Semikonduktor yaitu bahan yang sifatnya diantara isolator dan konduktor.
Bahan semikonduktor mempunyai hambat jenis diantara bahan konduktor dan isolator.
Bahan semikonduktor akan bersifat isolator apabila masih murni dan diturunkan suhunya.
Bahan semikonduktor akan bersifat konduktor apabila didoping (dikotori) dengan atom-atom tertentu atau dinaikkan suhunya.
Contoh Germanium (Ge), Silikon (Si)
Superkonduktor yaitu bahan yang mampu mengalirkan arus tanpa hambatan (memiliki daya hantar sangat tinggi ).
Bahan superkonduktor bila didinginkan pada suhu sangat rendah (mendekati 0 K) hambatan jenisnya hampir mendekati nol ( tidak memiliki hambatan ).
Contoh: raksa dalam helium cair pada suhu 4 K (-2690C) pertama kali ditemukan oleh Kemerlingh Onnes.



3. Hukum 1 Kirchoff
Hukum I Kirchoof menyatakan :
Jumlah kuat arus yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang.
å I masuk = å I keluar
a. Kuat arus pada rangkaian yang tidak bercabang

I = I1 = I2 = I3
Kuat arus pada rangkaian tak bercabang dimana-mana di setiap titik dalam rangkaian besarnya sama.

b. Kuat arus pada rangkaian bercabang

I = I1 + I2 + I3


Jumlah kuat arus yang masuk pada titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang.

4. Rangkaian Hambatan
1. Rangkaian hambatan seri

Dalam rangkaian hambatan seri berlaku hal-hal (prinsip rangkaian seri) sebagai berikut:
1. Kuat arus yang melalui masing-masing hambatan sama besar dan sama dengan kuat arus yang melalui hambatan penggantinya.
I1 = I2 = I3 = I
2. Tegangan pada hambatan pengganti seri (V) sama dengan jumlah tegangan pada masing-masing hambatan penyusunnya.
V = V1 + V2 + V3 + … + Vn
3. Besar hambatan pengganti seri ( Rs ) merupakan jumlah dari tiap-tiap hambatan penyusunnya.
R s = R1 + R2 + R3 + … + Rn
4. Tegangan pada masing-masing hambatan sebanding dengan nilai hambatannya.
V1 : V2 : V3 : … : Vn = R1 : R2 : R3 : … : Rn

Nilai hambatan pengganti seri (Rs) selalu lebih besar dari nilai hambatan terbesar penyusunnya sehingga kuat arus (I = V/Rs ) menjadi lebih kecil.

2. Rangkaian hambatan paralel


Dalam rangkaian paralel berlaku hal-hal (prinsip rangkaian paralel) sebagai berikut :
1. Tegangan pada masing-masing hambatan sama besar dan sama dengan tegangan pada hambatan pengganti paralel (V).
V1 = V2 = V3 = V
2. Kuat arus yang melalui hambatan pengganti (I) sama dengan jumlah kuat arus yang melalui masing-masing hambatan.
I = I1 + I2 + I3 + … + In
3. Kebalikan hambatan pengganti paralel ( 1/Rp ) sama dengan jumlah kebalikan masing-masing hambatan penyusunnya.

4. Kuat arus yang melaui masing-masing hambatan sebanding dengan kebalikan hambatan penyusunnya.

Nilai hambatan pengganti paralel (Rp) selalu lebih kecil dari hambatan terkecil penyusunnya sehingga kuat arus menjadi besar.

kombinasi Rangkaian hambatan kombinasi merupakan gabungan rangkaian hambatan seri dan paralel. Untuk mempermudah menentukan hambatan pengganti total/ seluruhnya dari rangkaian kombinasi atau campuran harus dibuat urutan perubahan (penyederhanaan) rangkaian hambatan-hambatan penyusunnya sehingga dapat diketahui hambatan mana saja yang bisa diganti terlebih dahulu dan jenis rangkaiannya

Tidak ada komentar: