FisikaUmum(MA 301) Topik hari ini -...

8/14/20078/14/2007

Fisika Umum (MA 301)

TopikTopik harihari iniini

Kelistrikan

PendahuluanPendahuluan

PengetahuanPengetahuan kelistrikankelistrikan sudahsudah diamatidiamati padapada zamanzaman

yunaniyunani kunokuno (700 SM).(700 SM).

DimulaiDimulai dengandengan pengamatanpengamatan bahwabahwa batubatu amber (amber (fosilfosil) )

ketikaketika digosokdigosok dengandengan kapaskapas akanakan menarikmenarik bendabenda--bendabenda

kecilkecil sepertiseperti jeramijerami atauatau bulubulu..

FenomenaFenomena iniini ternyataternyata tidaktidak terbatasterbatas padapada amber/amber/kapaskapas

tetapitetapi dapatdapat jugajuga terjaditerjadi ketikaketika bahanbahan bukanbukan penghantarpenghantar

salingsaling digosokdigosok..

SifatSifat MuatanMuatan ListrikListrikPenemuanPenemuan

PengamatanPengamatan padapada ListrikListrik StatisStatis DuaDua batangbatang plastikplastik yang yang telahtelah digosokkandigosokkan padapada rambutrambut ketikaketika

didekatkandidekatkan akanakan salingsaling tolaktolak--menolakmenolak..

DuaDua batangbatang gelasgelas yang yang telahtelah digosokkandigosokkan padapada kainkain sutra sutra ketikaketikadidekatkandidekatkan akanakan salingsaling tolaktolak menolakmenolak..

BatangBatang plastikplastik dandan batangbatang gelasgelas ketikaketika didekatkandidekatkan akanakan salingsalingtariktarik--menarikmenarik

TermuatiTermuati BatangBatang plastikplastik atauatau batangbatang gelasgelas setelahsetelah digosokdigosok masingmasing--

masingmasing padapada rambutrambut dandan kainkain menjadimenjadi bermuatanbermuatan..

DuaDua JenisJenis MuatanMuatan DinamaiDinamai oleholeh Benjamin Franklin (1706Benjamin Franklin (1706--1790) 1790) sebagaisebagai positifpositif

dandan negatifnegatif..

MuatanMuatan yang yang samasama salingsaling tolaktolak--menolakmenolak dandan muatanmuatanyang yang berlawananberlawanan salingsaling tariktarik--menarikmenarik ((adaada gayagayalistriklistrik))

SifatSifat MuatanMuatan ListrikListrik ((lanjutanlanjutan))

AsalAsal daridari muatanmuatan munculmuncul padapada tingkattingkat atomikatomik.. NukleusNukleus : “: “tetap”,tetap”,positifpositif..

ElektronElektron : : gerakgerak, , negatifnegatif..

KeadaanKeadaan atom atom biasanyabiasanya adalahadalah netralnetral..

MuatanMuatan mempunyaimempunyai sifatsifat cenderungcenderung untukuntuk berpindahberpindahdiantaradiantara material yang material yang berbedaberbeda..

MuatanMuatan listriklistrik adalahadalah kekalkekal dalamdalam setiapsetiap prosesproses.. MuatanMuatan tidaktidak bisabisa diciptakandiciptakan..

BiasanyaBiasanya, , muatanmuatan negatifnegatif ditransferditransfer daridari bendabenda yang yang satusatu kekebendabenda yang lain.yang lain.

SifatSifat MuatanMuatan ListrikListrik ((lanjutanlanjutan))KuantisasiKuantisasi

PadaPada tahuntahun 1909 Robert 1909 Robert MillikanMillikan menemukanmenemukan bahwabahwa bendabenda

bermuatanbermuatan hanyahanya dapatdapat memilikimemiliki kelipatankelipatan bulatbulat daridari satuansatuan muatanmuatan

fundamental.fundamental.

MuatanMuatan adalahadalah terkuantisasiterkuantisasi..

SebuahSebuah bendabenda dapatdapat memilikimemiliki muatanmuatan ±±e, e, atauatau ±± 2e, 2e, atauatau ±± 3e, 3e, dstdst

tetapitetapi tidaktidak dapatdapat ±± 1.5e.1.5e.

Proton Proton memilikimemiliki muatanmuatan +1e+1e..

ElektronElektron memilikimemiliki muatanmuatan ––1e1e..

BeberapaBeberapa partikelpartikel sepertiseperti neutronneutron tidaktidak memilikimemiliki muatanjmuatanj..

SebuahSebuah atom yang atom yang netralnetral memilikimemiliki muatanmuatan positifpositif sebanyaksebanyak muatanmuatan

negatifnegatif..

SatuanSatuan

SI, coulomb ( C).SI, coulomb ( C).

NilaiNilai daridari ||e| = 1.602 19 x 10e| = 1.602 19 x 10--1919 CC..

HukumHukum CoulombCoulombObservasiObservasi

TahunTahun 1785, Charles Coulomb 1785, Charles Coulomb menemukanmenemukan hukumhukum fundamental fundamental

tentangtentang gayagaya listriklistrik antaraantara duadua partikelpartikel statisstatis yang yang bermuatanbermuatan..

GayaGaya listriklistrik yang yang munculmuncul mempunyaimempunyai sifatsifat--sifatsifat berikutberikut::

BerbandingBerbanding terbalikterbalik dengandengan kuadratkuadrat jarakjarak antaraantara partikelpartikel bermuatanbermuatan

tersebuttersebut..

BerbandingBerbanding luruslurus dengandengan perkalianperkalian besarnyabesarnya muatanmuatan partikelpartikel tersebuttersebut, ,

misalnyamisalnya |q|q11| | dandan |q|q22|. |.

TarikTarik menarikmenarik jikajika muatanmuatan partikelpartikel berlawananberlawanan dandan tolaktolak menolakmenolak jikajika

muatanmuatan partikelpartikel samasama..

q1 q2

r

HukumHukum CoulombCoulombFormulasiFormulasi MatematikMatematik

kkee dikenaldikenal sebagaisebagai konstantakonstanta Coulomb.Coulomb.

NilaiNilai kkee bergantungbergantung padapada pemilihanpemilihan satuansatuan..

SatuanSatuan SI SI

GayaGaya : Newton (N): Newton (N)

MuatanMuatan : coulomb ( C).: coulomb ( C).

ArusArus : ampere (A =1 C/s).: ampere (A =1 C/s).

JarakJarak : meter (m).: meter (m).

PengukuranPengukuran secarasecara eksperimeneksperimen: : kkee = 8.9875= 8.9875××101099 NmNm22/C/C22..

NilaiNilai pendekatanpendekatan yang yang digunakandigunakan: : kkee = 8.99= 8.99××101099 NmNm22/C/C22..

1 2

2e

q qF k

r=

MuatanMuatan dandan massamassa daridari ElektronElektron, ,

Proton Proton dandan NeutronNeutron..

1.67 1.67 ××××××××1010+27+2700NeutronNeutron

1.67 1.67 ××××××××1010+27+27+1.60 +1.60 ××××××××1010+19+19ProtonProton

9.11 9.11 ××××××××1010+31+31--1.60 1.60 ××××××××1010+19+19ElektronElektron

MassaMassa (kg)(kg)MuatanMuatan ( C)( C)PartikelPartikel

PertanyaanPertanyaan::ElektronElektron dandan proton proton padapada sebuahsebuah atom atom hidrogenhidrogen berjarakberjarak sekitarsekitar 5.3x105.3x10--1111 m. m.

CariCari besarnyabesarnya gayagaya listriklistrik antarantar proton proton dandan elektronelektron tersebuttersebut..

ObservasiObservasi::

qq11 ==--1.60x101.60x10--1919 CC

qq22 =1.60x10=1.60x10--1919 CC

r = 5.3x10r = 5.3x10--1111 mm

SolusiSolusi::

( )

( )

2

2

22 19

9 8

2211

1.6 108.99 10 8.2 10

5.3 10

Nme e C

CeF k N

r m

−

−

−

×= = × = ×

×

GayaGaya tariktarik menarikmenarik dengandengan besarbesar 8.2x108.2x10--88 N.N.

IsulatorIsulator, , KonduktorKonduktor dandan SemikonduktorSemikonduktorKlasifikasiKlasifikasi MaterialMaterial

Material/Material/bahanbahan dapatdapat diklasifikasikandiklasifikasikan menurutmenurutkapasitasnyakapasitasnya membawamembawa muatanmuatan listriklistrik

KonduktorKonduktor adalahadalah material material dimanadimana muatanmuatan listriklistrik dapatdapatbergerakbergerak bebasbebas..

IsulatorIsulator adalahadalah material material dimanadimana muatanmuatan listriklistrik tidaktidakdapatdapat bergerakbergerak bebasbebas.. GelasGelas dandan KaretKaret adalahadalah isulatorisulator yang yang baikbaik..

Baja, aluminum, Baja, aluminum, dandan perakperak adalahadalah konduktorkonduktor yang yang baikbaik..

SemikonduktorSemikonduktor adalahadalah material material kelaskelas ketigaketiga yang yang sifatsifatlistriknyalistriknya antarantar konduktorkonduktor dandan isulatorisulator.. SilikonSilikon dandan germanium germanium adalahadalah semikonduktorsemikonduktor yang yang biasabiasa

digunakandigunakan sebagaisebagai divaisdivais elektronikelektronik ((diodadioda, transistor , transistor dlldll).).

ProsesProses PemuatanPemuatan

TinjauTinjau batangbatang yang yang bermuatanbermuatan negatifnegatif, , kemudiankemudian kontakkontak

dengandengan bola bola konduktorkonduktor netralnetral

BeberapaBeberapa elektronelektron padapada batangbatang akanakan bergerakbergerak menujumenuju bolabola

PindahkanPindahkan batangbatang yang yang bermuatanbermuatan negatifnegatif tersebuttersebut

Bola Bola menjadimenjadi bermuatanbermuatan negatifnegatif

ProsesProses sepertiseperti iniini dinamakandinamakan prosesproses pemuatanpemuatan secarasecara

konduksikonduksi ((kontakkontak))

PemuatanPemuatan SecaraSecara KonduksiKonduksi

PemuatanPemuatan SecaraSecara InduksiInduksi

TinjauTinjau batangbatang bermuatanbermuatan negatifnegatif didekatkandidekatkanpadapada bola bola konduktorkonduktor netralnetral..

GayaGaya tolaktolak antarantar elektronelektron mengakibatkanmengakibatkanredistribusiredistribusi muatanmuatan padapada bola.bola.

ElektronElektron--elektronelektron padapada bola bola akanakan menjauhimenjauhibatangbatang akibatnyaakibatnya muatanmuatan--muatanmuatan positifpositifberadaberada dekatdekat batangbatang. .

HubungkanHubungkan bola bola dengandengan bumibumi misalnyamisalnya oleholehsebuahsebuah kawatkawat..

GayaGaya tolaktolak antarantar elektronelektron mengakibatjkanmengakibatjkanelektronelektron--elektronelektron bergerakbergerak daridari bola bola menujumenujubumibumi..

PutuskanPutuskan kawatkawat..

SekarangSekarang, bola , bola menjadimenjadi bermuatanbermuatan positifpositif..

ProsesProses sepertiseperti iniini dinamakandinamakan pemuatanpemuatansecarasecara induksiinduksi..

PemuatanPemuatan secarasecara induksiinduksi tidaktidakmembutuhkanmembutuhkan kontakkontak dengandengan bendabenda yang yang terinduksiterinduksi..

PolarisasiPolarisasi

PolarisasiPolarisasi adalahadalah pengelompokanpengelompokan muatanmuatan yang yang

terjaditerjadi dalamdalam tiaptiap molekulmolekul..

MenghasilkanMenghasilkan muatanmuatan induksiinduksi padapada permukaanpermukaan

isulatorisulator..

TesTes konsepkonsep 11

SebuahSebuah bola bola muatanmuatan positifpositif digantungkandigantungkan padapada sebuahsebuah benangbenang dandankemudiankemudian didekatkandidekatkan padapada bola lain yang bola lain yang bukanbukan penghantarpenghantar. Bola . Bola bukanbukan penghantarpenghantar tersebuttersebut tertariktertarik oleholeh bola yang bola yang bermuatanbermuatan positifpositif. . JelaskanJelaskan kemungkinankemungkinan jenisjenis muatanmuatan yang yang dimilikidimiliki bola yang bola yang bukanbukanpenghantarpenghantar tersebuttersebut! !

? +

MedanMedan ListrikListrikPenemuanPenemuan

GayaGaya listriklistrik munculmuncul dalamdalam ruangruang meskipunmeskipun tidaktidak adaada

kontakkontak fisikfisik..

DidugaDiduga adanyaadanya medanmedan listriklistrik ((dikenalkandikenalkan pertamapertama kali kali

oleholeh Michael Faraday (1791Michael Faraday (1791--1867)).1867)).

MedanMedan listriklistrik munculmuncul dalamdalam ruangruang disekitardisekitar bendabenda

bermuatanbermuatan..

JikaJika muatanmuatan lain lain memasukimemasuki wilayahwilayah yang yang terdapatterdapat

medanmedan listriklistrik, , makamaka muatanmuatan tersebuttersebut akanakan mengalamimengalami

gayagaya listriklistrik

MedanMedan : : SecaraSecara umumumum berubahberubah terhadapterhadap posisiposisi ((lokasilokasi))

KuantitasKuantitas vektorvektor : : besarbesar dan dan araharah..

BesarnyaBesarnya padapada suatusuatu daerahdaerah

DinyatakaDinyataka sebagaisebagai fungsifungsi daridari gayagaya yang yang diberikandiberikan oleholeh medanmedan

padapada sebuahsebuah muatanmuatan ujiuji..

MedanMedan ListrikListrikDefinisiDefinisi KuantitatifKuantitatif (1)(1)

o

FE

q=

ArahnyaArahnya didefinisikandidefinisikan sebagaisebagai araharah gayagaya listriklistrik yang yang dialamidialami oleholeh sebuahsebuah muatanmuatan positifpositif yang yang ditempatkanditempatkanpadapada daerahdaerah tersebuttersebut. .

- -

- - -

- - - -

- - -

- -

E

+ +

+ + ++ + + +

+ + +

+ +

E

+

+ +

+ + + +

+ + ++ +

MedanMedan ListrikListrikDefinisiDefinisi KuantitatifKuantitatif (2)(2)

DiberikanDiberikan

MakaMaka

2

o

e

q qF k

r=

2e

qE k

r=

MedanMedan ListrikListrikMedanMedan ListrikListrik oleholeh SebuahSebuah MuatanMuatan qq

+

r

qqo

E

r

-

qqoE

• Jika q>0, medan pada suatu titik berarah radial menjauh

dari q.

• Jika q<0, medan pada suatu titik berarah radial menuju q.

GarisGaris MedanMedan ListrikListrik (1)(1)

SebuahSebuah caracara yang yang tepattepat untukuntuk memvisualisasikanmemvisualisasikan polapolamedanmedan adalahadalah dengandengan menggambarmenggambar garisgaris yang yang berarahberarah sesuaisesuai dengandengan araharah medanmedan listriklistrik..

GarisGaris--garisgaris tersebuttersebut dinamakandinamakan garisgaris medanmedan..

CatatanCatatan::1.1. VektorVektor medanmedan listriklistrik, E, , E, adalahadalah menyinggungmenyinggung garisgaris medanmedan listriklistrik

padapada tiaptiap titiktitik dalamdalam ruangruang..

2.2. JumlahJumlah garisgaris medanmedan tiaptiap satuansatuan luasluas yang yang melaluimelalui permukaanpermukaansecarasecara tegaktegak luruslurus berbandingberbanding luruslurus dengandengan kekuatankekuatan medanmedanlistriklistrik didi wilayahwilayah tersebuttersebut..

E E kuatkuat ketikaketika garisgaris--garisgaris medannyamedannya rapatrapat dan dan lemahlemah ketikaketikagarisgaris--garisgaris medannyamedannya renggangrenggang..

GarisGaris medanmedan listriklistrik daridari muatanmuatan positifpositif tunggaltunggal (a) dan (a) dan

muatanmuatan negatifnegatif tunggaltunggal (b)(b)

+ q

a)

- q

b)

GarisGaris MedanMedan ListrikListrik (2)(2)

AturanAturan untukuntuk menggambarkanmenggambarkan garisgaris medanmedan listriklistrik daridari

distribusidistribusi muatanmuatan..

1.1. GarisGaris harusharus dimulaidimulai padapada muatanmuatan positifpositif ((atauatau padapada taktak hinggahingga) )

dan dan berakhirberakhir padapada muatanmuatan negatifnegatif ((atauatau padapada taktak hinggahingga).).

2.2. JumlahJumlah garisgaris medanmedan yang yang meninggalkanmeninggalkan muatanmuatan positifpositif atauatau

yang yang menujumenuju muatanmuatan negatifnegatif berbandingberbanding luruslurus dengandengan besarnyabesarnya

muatanmuatan..

3.3. TidakTidak adaada duadua garisgaris medanmedan yang yang salingsaling berpotonganberpotongan..

GarisGaris MedanMedan ListrikListrik (3)(3)

GarisGaris medanmedan listriklistrik daridari sebuahsebuah dipoldipol..

+ -

GarisGaris MedanMedan ListrikListrik (4)(4)

TesTes konsepkonsep 22

MisalkanMisalkan sebuahsebuah muatanmuatan positifpositif +Q +Q beradaberada dalamdalam ruangruang hampahampa. .

KemudianKemudian dengandengan suatusuatu caracara tertentutertentu, , muatanmuatan positifpositif tersebuttersebut

ditempatkanditempatkan padapada pusatpusat suatusuatu bola bola konduktorkonduktor beronggaberongga. . ApaApa yang yang

terjaditerjadi padapada garisgaris medanmedan daridari muatanmuatan positifpositif tersebuttersebut??

+ q +

?

TesTes konsepkonsep 33

ApakahApakah amanaman untukuntuk beradaberada dalamdalam sebuahsebuah mobilmobil ketikaketika

terjaditerjadi badaibadai yang yang disertaidisertai petirpetir!!

EnergiEnergi PotensialPotensial ListrikListrik

EnergiEnergi yang yang dimilikidimiliki oleholeh bendabenda karenakarena posisinyaposisinya

dinamakandinamakan energienergi potensialpotensial

EnergiEnergi potensialpotensial gravitasigravitasi adalahadalah energienergi yang yang dimilikidimiliki

bendabenda bermassabermassa karenakarena posisinyaposisinya dalamdalam medanmedan

gravitasigravitasi

EnergiEnergi potensialpotensial listriklistrik adalahadalah energienergi yang yang dimilikidimiliki bendabenda

bermuatanbermuatan karenakarena posisinyaposisinya dalamdalam medanmedan listriklistrik

+

+

+

+++

+

+

++ +

+ F+

b a

PotensialPotensial ListrikListrik

PotensialPotensial listriklistrik adalahadalah energienergi potensialpotensial listriklistrik persatuanpersatuanmuatanmuatan

BedaBeda potensialpotensial antaraantara titiktitik A A dandan B , VB , VBB--VVAA, , didefinisikandidefinisikansebagaisebagai perubahanperubahan energienergi potensialpotensial ((akhirakhir kurangkurang awalawal) ) daridari sebuahsebuah muatanmuatan q, yang q, yang bergerakbergerak daridari A A keke B, B, dibagidibagioleholeh muatanmuatan tersebuttersebut

PotensialPotensial listriklistrik adalahadalah kuantitaskuantitas skalarskalar

BedaBeda potensialpotensial listriklistrik adalahadalah ukuranukuran energienergi listriklistrik tiaptiapsatuansatuan muatanmuatan

PotensialPotensial biasanyabiasanya disebutdisebut sebagaisebagai tegangantegangan listriklistrik

B A

PEV V V

q

∆∆ = − =

PotensialPotensial ListrikListrikSatuanSatuan

SatuanSatuan SI SI untukuntuk potensialpotensial listriklistrik

ArtinyaArtinya, , kerjakerja sebesarsebesar 1 Joule 1 Joule dibutuhkandibutuhkan untukuntuk

menggerakanmenggerakan muatanmuatan sebesarsebesar 1 coulomb 1 coulomb diantaradiantara duadua

titiktitik yang yang berbedaberbeda potensialpotensial sebesarsebesar 1 volt1 volt

1 1V J C=

ElektronElektron VoltVolt

SatuanSatuan energienergi yang yang biasabiasa digunakandigunakan dalamdalam fisikafisika atomikatomik, ,

intiinti dandan partikelpartikel adalahadalah elektronelektron volt (volt (eVeV))

SatuSatu elektronelektron volt volt didefinisikandidefinisikan sebagaisebagai energienergi yang yang

dibutuhkandibutuhkan oleholeh sebuahsebuah elektronelektron atauatau sebuahsebuah proton proton untukuntuk

melewatimelewati daerahdaerah dengandengan bedabeda potensialpotensial satusatu volt volt

Vab=1 V

HubunganHubungan dengandengan SI:SI:

1 1 eVeV = 1.60´10= 1.60´10--19 C·V = 1.60´1019 C·V = 1.60´10--19 J19 J

a

+Qb

-Q

DefinisiDefinisi KapasitansiKapasitansi

Kapasitor: Dua konduktor berlawanan muatan yang dipisahkan oleh vakum atau bahan isulator

Kapasitansi, C, dari sebuah kapasitor didefinisikansebagai perbandingan besarnya muatan pada tiap

konduktor dengan beda potensial pada kedua konduktor

QC

V=

∆

PenyimpanPenyimpan EnergiEnergi ListrikListrik

1. Sebuah kapasitor dasarnya adalahdua konduktor yang dipisahkan olehbahan isulator. Kapasitor tidak harusterlihat seperti keping logam.

2. Ketika sebuah kapasitordihubungkan dengan beda potensialluar, muatan mengalir padakepingan dan menghasilkan bedapotensial antara plat.

+ -

- -3. Simbol kapasitor dalam

rangkaian listrik

SatuanSatuan KapasitansiKapasitansi

Satuan dari C adalah farad (F), tetapi kebanyakankapasitor memiliki nilai C dalam rentang picofarad kemicrofarad (pF ke µF).

Recall, micro ⇒10-6, nano⇒10-9, pico ⇒10-12

Jika potensial luar diputus, muatan akan berada dalamplat, sehingga kapasitorsangat baik digunakan untukmenyimpan muatan (danenergi)

1 1F C V=

1

2U QV=

EnergiEnergi DisimpanDisimpan dalamdalam KapsitorKapsitor

Tinjau sebuah batrei yang dihubungkandengan kapasitor

Batrei herus melakukan kerja untukmenggerakan elektron dari satu plat ke plat yang lain. Kerja yang dilakukan untuk

memindahkan muatan kecil ∆q melalui bedapotensial V adalah ∆W = V ∆q.

Ketika muatan meningkat, V meningkat juga

sehingga kerja untuk membawa ∆q jugameningkat. Dengan bantuan kalkulus kitaakan menemukan bahwa energi (U) yang disimpan dalam kapasitor adalah

V

V

q

221

2 2

QCV

C= =

Q

ArusArus ListrikListrik

KetikaKetika muatanmuatan--muatanmuatan bertandabertanda samasama bergerakbergerak dalamdalamaraharah tertentutertentu, , sebuahsebuah arusarus dikatakandikatakan hadirhadir..

TinjauTinjau muatanmuatan--muatanmuatan yang yang bergerakbergerak melaluimelalui sebuahsebuahpermukaanpermukaan seluasseluas A A secarasecara tegaklurustegaklurus..

DefinisiDefinisi: : ArusArus adalahadalah lajulaju muatanmuatan ––muatanmuatan yang yang mengalirmengalir melaluimelalui suatusuatu permukaanpermukaan..

A

+

+

+

+

+

I

ArusArus ListrikListrikDefinisiDefinisi

DikatahuiDikatahui sejumlahsejumlah muatanmuatan, , ∆∆Q, Q, bergerakbergerak melewatimelewati luasluas

permukaanpermukaan A A dalamdalam selangselang waktuwaktu ∆∆t, t, arusarus adalahadalah perbandinganperbandingan

muatanmuatan terhadapterhadap selangselang waktuwaktu..

A

+

+

+

+

+

I

QI

t

∆=

∆

ArusArus ListrikListrikSatuanSatuan

SatuanSatuan SI SI daridari arusarus adalahadalah ampere (A)ampere (A)..

1 A = 1 C/s1 A = 1 C/s

1 A 1 A arusarus ekivalenekivalen dengandengan 1 C 1 C muatanmuatan yang yang melaluimelalui suatusuatu

permukaanpermukaan dalamdalam selangselang waktuwaktu 1 s.1 s.

ArusArus ListrikListrik ((tambahantambahan))

ArusArus dapatdapat dikatakandikatakan sebagaisebagai gerakgerak daridari muatanmuatan--muatanmuatan

positifpositif atauatau negatifnegatif ..

PerjanjianPerjanjian, , araharah arusarus searahsearah dengandengan araharah aliranaliran

muatanmuatan positifpositif..

DalamDalam sebuahsebuah konduktorkonduktor, , sepertiseperti tembagatembaga, , arusarus adalahadalah

gerakgerak daridari elektronelektron ((muatanmuatan negatifnegatif). ).

ArahArah arusarus dalamdalam tembagatembaga adalahadalah berlawananberlawanan dengandengan araharah

gerakgerak elektronelektron..

--

-- v

I

HambatanHambatan dandan HukumHukum OhmOhmPendahuluanPendahuluan

KetikaKetika bedabeda potensialpotensial didi kenakankenakan padapada ujungujung--ujungujung

sebuahsebuah konduktorkonduktor, , nilainilai arusarus yang yang munculmuncul berbandingberbanding

luruslurus dengandengan bedabeda potensialpotensial yang yang dikenakandikenakan..

I V∝ ∆∆V

I

HambatanHambatanDefinisiDefinisi

DalamDalam keadaankeadaan dimanadimana kesebandingankesebandingan arusarus dandan

tegangantegangan sangatsangat akuratakurat, , dapatdapat dituliskandituliskan

Konstanta kesebandingan R dinamakan hambatan dari

konduktor.

Hambatan didefinisikan sebagai perbandingan antara:

V IR∆ =

VR

I

∆=

DalamDalam SI, SI, hambatanhambatan dinyatakandinyatakan dalamdalam volt per ampere.volt per ampere.

SebuahSebuah penamaanpenamaan khususkhusus diberikandiberikan: : ohms (ohms (ΩΩ).).

ContohContoh: : jikajika bedabeda potensialpotensial 10 V 10 V diberikandiberikan padapada sebuahsebuah

konduktorkonduktor memberikanmemberikan arusarus 0.2 A, 0.2 A, makamaka kitakita dapatdapat

menyimpulkanmenyimpulkan bahwabahwa konduktorkonduktor tersebuttersebut mempunyaimempunyai

hambatanhambatan sebesarsebesar 10 V/0.2 A = 10 V/0.2 A = 50 50 ΩΩ..

HambatanHambatanSatuanSatuan

HukumHukum OhmOhm

HambatanHambatan dalamdalam sebuahsebuah konduktorkonduktor munculmuncul karenakarena adanyaadanya

tumbukantumbukan antaraantara elektronelektron--elektronelektron dandan muatanmuatan yang yang tetaptetap

dalamdalam suatusuatu material.material.

DalamDalam kebanyakankebanyakan material, material, hambatanhambatan yang yang dimilikidimiliki adalahadalah

konstankonstan terhadapterhadap bedabeda potensialpotensial yang yang diberikandiberikan

IniIni adalahadalah pernyataanpernyataan daridari hukumhukum Ohm.Ohm.

George Simon Ohm

(1787-1854)

I

∆V

I

∆V

Linier atau Material Ohmik Non-Linier atau

Material Non-Ohmik

Semikonduktor

contoh diodaKebanyakan logam

V IR∆ =

Hukum Ohm

R tidak bergantung pada nilai ∆V

ContohContoh--ContohContoh ResistorResistor

EnergiEnergi ListrikListrik

DalamDalam rangkaianrangkaian tertentutertentu, , batreibatrei digunakandigunakan untukuntuk

membengkitkanmembengkitkan arusarus listriklistrik

energienergi kimiakimia daridari batreibatrei ditransferditransfer menjadimenjadi energienergi kinetikkinetik daridari

pembawapembawa muatanmuatan bergerakbergerak ((energienergi listriklistrik meningkatmeningkat))

PadaPada alatalat--alatalat tertentutertentu yang yang mempunyaimempunyai hambatanhambatan

(resistor) (resistor) dandan hadirhadir dalamdalam rangkaianrangkaian listriklistrik, , akanakan

mentransfermentransfer energienergi listriklistrik menjadimenjadi panaspanas

EnergiEnergi kinetikkinetik daridari pembawapembawa muatanmuatan ditransferditransfer menjadimenjadi panaspanas

melaluimelalui tumbukantumbukan dengandengan atomatom--atom atom dalamdalam sebuahsebuah konduktorkonduktor

((energienergi listriklistrik berkurangberkurang))

DayaDaya

MenghitungMenghitung lajulaju kehilangankehilangan energienergi ((dayadaya disipasidisipasi padapadaresistor)resistor)

GunakanGunakan hukumhukum OhmOhm

SatuanSatuan dayadaya (SI): Watt (SI): Watt

energienergi yang yang tersalurkantersalurkan: kilowatt: kilowatt--hours (kWh) hours (kWh)

E QP V I V

t t

∆ ∆= = ∆ = ∆

∆ ∆

( )2

2V

P I V I RR

∆= ∆ = =

( )( )3 61 kWh 10 3600 3.60 10W s J= = ×

Tes konsep 4

Sebuah bola lampu yang dibeli

di toko memiliki spesifikasi

60 Watt – 220 Volt.

Apa artinya!

SumberSumber TeganganTegangan

ContohContoh : : BatreiBatrei dandan generator generator listriklistrik

SetiapSetiap batreibatrei mempunyaimempunyai hambatanhambatan

internal internal

BedaBeda potensialpotensial AB: AB:

PotensialPotensial naiknaik oleholeh E E sebagaisebagai sumbersumber

GGL, GGL, kemudiankemudian menurunmenurun oleholeh IrIr

((karenakarena hambatanhambatan internal)internal)

JadiJadi, , bedabeda potensialpotensial terminal terminal padapada

batreibatrei ∆∆V V adalahadalah

CatatanCatatan: E : E adalahadalah sebagaisebagai tegangantegangan

terminal terminal ketikaketika arusarus padapada rangkaianrangkaian

nolnol))

r

R

A

B C

D

V Ir∆ = −E

Voltmeter mengukur beda potensial (atau tegangan) dari sebuah

divais dengan menempatkannya secara paralel dengan divais

tersebut.V

Ammeter mengukur arus listrik yang melalui sebuah divais dengan

menempatkannya secara seri dengan divais tersebut.

A

PengukuranPengukuran dalamdalam RangkaianRangkaian ListrikListrik

ab eq

abeq

V IR

VR

I

=

≡

Req

I

a

b

RangkaianRangkaian ListrikListrik DCDC

Dua prinsip dasar:

- Kekekalan muatan

- Kekekalan energi

Ekivalensi hambatan

1 21 2

eq

eq

V IR

IR IRVR R R

I I

∆ =

+∆≡ = = +

HambatanHambatan SeriSeri

1 2I I I= =

1. Kekealan muatan, akibatnya

1 2V IR IR∆ = +

2. Kekekalan energi, akibatnya

1 2eqR R R= +

R2

R1

v2

v1

+ +

+

_

_

_

v i1

A B

C

I

1 2

1 2 1 2

eq

eq

VI

R

V VV V VI

R R R R R

=

= = + = +

HambatanHambatan ParalelParalel

1 2V V V= =

1. Beda potensial yang melewati R1 and R2

sama,

1 2I I I= +

2. Kekekalan muatan, akibatnya

1 2

1 1 1

eqR R R

= +

I

I2 I1

R2 R1

V

+

_

I

ReqV

+

_

A

atau 1 2

1 2eq

R RR

R R=

+

Tes konsep 5

1. Jelaskan mengapa seekor burung tidak tersengatarus listrik (kesetrum) ketika bertengger di sebuah

kabel telanjang bertegangan tinggi?

2. Apa fungsi sikring?