104
Electrodynamics Page 1 LISTRIK DINAMIS Listrik merupakan salah satu bentuk dasar energi yang berhubungan dengan muatan listrik, yaitu sifat suatu partikel dasar seperti elektron dan proton. Muatan-muatan listrik dapat berupa muatan yang diam atau muatan yang bergerak. Kajian tentang listik yang berhubungan dengan muatan-muatan listrik yang diam disebut listrik statis, sedangkan kajian tentang listik yang berhubungan dengan muatan-muatan listrik yang bergerak disebut listrik dinamis. Dalam bab ini akan mengkaji kembali kajian tentang listrik dinamis secara lebih khusus yang mencakup materi-materi sebagai berikut. 1. Arus Listrik 2. Hukum Ohm dan Hambatan Listrik 3. Rangkaian Listrik Arus Searah 4. Pengukuran Besaran-besaran Listrik 5. Energi Listrik dan Daya Listrik 6. Tegangan AC dan DC

Final efp (repaired)

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 1

LISTRIK DINAMIS

Listrik merupakan salah satu bentuk dasar energi yang

berhubungan dengan muatan listrik, yaitu sifat suatu partikel dasar

seperti elektron dan proton. Muatan-muatan listrik dapat berupa muatan

yang diam atau muatan yang bergerak. Kajian tentang listik yang

berhubungan dengan muatan-muatan listrik yang diam disebut listrik

statis, sedangkan kajian tentang listik yang berhubungan dengan

muatan-muatan listrik yang bergerak disebut listrik dinamis. Dalam bab

ini akan mengkaji kembali kajian tentang listrik dinamis secara lebih

khusus yang mencakup materi-materi sebagai berikut.

1. Arus Listrik

2. Hukum Ohm dan Hambatan Listrik

3. Rangkaian Listrik Arus Searah

4. Pengukuran Besaran-besaran Listrik

5. Energi Listrik dan Daya Listrik

6. Tegangan AC dan DC

Page 2: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 2

ELECTRODYNAMICS

Electricity is one of the basic forms of energy concerning with

electric charge, that is property of certain elementary particles such as

electrons and protons. Electric charges can be stationary or moving. The

study of electricity concerning with the stationary charges is called

electrostatics, while the study of electricity concerning the move

charges is called electrodynamics. The subjects covered in this chapter

are as follows.

1. Electric Current

2. Ohm’s Law and Electric Resistance

3. Electric Circuit of Direct Current

4. Measurement of Electric Quantities

5. Electric Energy and Electric Power

6. AC and DC Voltage

Page 3: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 3

A. Arus Listrik

Arus Listrik adalah aliran muatan-muatan listrik yang melalui

penghantar dalam selang waktu. Muatan-muatan listrik dalam suatu

arus listrik dibawa oleh partikel-partikel kecil, yaitu elekron-

elektron atau ion-ion positif.

Zat padat, zat cair dan gas yang dapat menglirkan arus listrik

disebut dengan konduktor, bahan-bahan yang tidak dapat

mengalirkan arus listrik disebut dengan isolator, sedangkan bahan-

bahan diantara konduktor dan isolator disebut semikonduktor.

Arus listrik mengalir dari tempat yang mempunyai potensial

lebih tinggi ke tempat yang mumpunyai potensial yang lebih

rendah. Dalam hal ini perbedaan potensial di antara dua titik

(tempat) yang dapat menghasilkan arus listrik disebut oleh gaya

gerak listrik(ggl). Gaya gerak listrik dapat diperoleh dari beberapa

bahan yang dibebut sumber tegangan seperti sel Volta, sel Daniel ,

sel Leclanche, baterai, akumulator dan lain sebagainya.

Besaran yang menyatakan ukuran arus listrik disebut dengan

kuat arus listrik. Dalam hal ini kuat arus listrik didefinisikan

sebagai jumlah muatan listrik yang mengalir melalui penampang

sebuah konduktor tiap satuan waktu .

Page 4: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 4

A. Electric Current

Electric current is the flow of electric charges through a

conductor at any given time. The electric charges in an electric

current are carried by minute particles, that are electrons or positive

ions.

Solid, liquid and gases that carry electric current are called

conductors, the substances which cannot carry electric current are

called isolators, while the substances between conductors and

isolators are called semiconductors.

Electric current flow from location which has higher potential

to the location which has lower potential. In this case the potential

difference between two point (locations) which can produce electric

current is called electromotive force (emf). This electromotive force

can be produced by some substances called voltage sources, such as

voltaic cell, Daniel cell, Leclanche cell, battery, accumulator and so

forth.

The quantity that expresses electric current is called electric

current strength (usually just called electric current). In this case,

the electric current strength is defined as the amount of electric

flowing through the section of a conductor per unit of time.

Page 5: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 5

Simbol kuat arus adalah I. Satuan kuat

arus listrik ialah Ampere yang diambil

dari nama seorang ilmuwan Perancis

yaitu : Andrey Marie Ampere (1775 –

1836).

Kuat arus listrik yang mengalir melalui sebuah penampang

konduktor dapat ditemukan dengan persamaan sebagai berikut.

I=

dengan : I = kuat arus listrik (A)

Q = jumlah muatan listrik yang mengalir (C)

t = waktu (s)

Dalam SI, satuan muatan listrik adalah coulomb (C),

sedangkan satuan waktu adalah sekon (s). Jadi, satuan kuat arus

listrik dalam SI adalah coulomb / sekon atau C/s. Satuan C/s ini

diberi nama khusus, yaitu ampere (A), dimana 1A=1C/s. Kuat arus

listrik diukur menggunakan amperemeter atau ammeter.

Kuat arus listrik merupakan besaran skalar, tetapi dalam fisika

terdapat sebuah besaran rapat arus (J) yang merupakan besaran

vektor. Rapat arus didefinisikan sebagai kuat arus listrik tiap satuan

luas penampang konduktor.

Page 6: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 6

The Simbol of current strength is I. The

unit of electric current strength is

ampere which taken from a French

scientist is : Andrey Marie Ampere

(1775 – 1836).

The electric current strength flowing through a section of conductor

can be determined by the equation as follow.

I=

Where: I = electric current strength (A)

Q = the amount of electric charges flowing (C)

t = time (s)

In SI, the unit for electric current is coulomb (C), while the

time unit is second (s). Hence, the unit for electric strength in SI is

coulomb / second or C/s. This C/s was then given the name ampere

(A), where 1A = 1 C/s .Electric current strength is measured with

ampere meters or ammeter.

Electric current strength is a scalar quantity, but in physics

there is a quantity of current density (J) which is a vector quantity.

Current density is defined as electric current power per unit area of

conductor section.

Page 7: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 7

Rapat arus dapat dinyatakan secara matematis dengan

menggunakan persamaan sebagai beikut.

J=

Dengan

J= rapat arus (A/m2)

A=luas penampang konduktor(m2)

Arus listrik diperoleh dari sumber arus listrik. Arus listrik dapat

dikelompokkan menjadi arus listrik searah (DC) dan arus listrik

bolak-balik (AC). Sumber arus listrik searah misalnya batu baterai

dan aki, sedangkan sumber arus bolak-balik misalnya listrik dari

Perusahaan Listrik Negara dan generator arus searah.

Contoh soal 1.1

Suatu konduktor dilewati muatan listrik 2,4 C dalam waktu 2

menit.

Tentukan :

a. Kuat arus listrik

b. Rapat arus jika luas penampang konduktor 0,2 x 10-6

m2

Penyelesaian

a. Kuat arus Listrik

Karena Q = 2,4 C, dan t = 2 menit = 120 s, maka

I =

Page 8: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 8

It can be expressed mathematically using the equation as follow.

J=

Where

J= current density (A/m2)

A= area of conductor section (m2)

Electric current is generated by its source. It can be classified

into direct current (DC) and alternating current (AC). Sources for

direct current are batteries and accumulator, for instance. Whereas

sources for alternating current are the National Electric Company

and alternating current generators, for example.

Sample problem 1.1

A certain conductor is passed through 2,4 C electric charges in 2

minutes

Determine :

a. electric current strength

b. current density if area of conductor section is 0,2 x

10-6

m2

Solution

a. Electric Current Strength

Because Q = 2,4 C,and t = 2 minutes = 120 s, then

I =

Page 9: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 9

=

= 20 mA

Jadi, kuat arus listriknya adalah 20 mA

b. Rapat arus

J= =

= 105 A/m

2

Jadi, rapat arusnya adalah 105

A/m2

B. Hukum Ohm dan Hambatan Listrik

1. Hukum Ohm

Untuk menghasilkan arus listrik

diperlukan tegangan (beda potensial).

Hasil eksperimen George Simon Ohm

(1787-1854) menunjukkan bahwa arus

listrik yang mengalir pada kawat

penghantar sebanding dengan beda

potensial yang diberikan pada ujung-ujung penghantar itu.

Artinya, jika beda potensial diperbesar, arus yang mengalir

juga semakin besar. Sebaliknya, jika beda potensial diperkecil

arus yang mengalir juga makin kecil.

Page 10: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 10

=

= 20 mA

Thus, the electric current strength is 20 mA

b. Current density

J= =

= 105 A/m

2

Thus, the current density is 105

A/m2.

B. Ohm’s Law and Electric Resistance

1. Ohm’s Law

It’s takes voltage (potential

difference) to generate electric current.

Experiment results by George Simon

Ohm (1787-1854) indicated that the

electric flowing through a conducting

wire is equivalent to the potential

difference applied to the both ends of

the wire. That means, the greater the potential difference , the

greater the flowing current. On the contrary, the smaller the

potential difference, the smaller the flowing current.

Page 11: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 11

Besar arus listrik pada rangkaian dipengaruh oleh besar

hambatan. Untuk nilai tegangan tertentu, semakin besar

hambatan, semakin kecil arus yang menglir. Ini berarti kuat

arus (I) berbanding terbalik dengan besar hambatan (R).

Berdasarkan hasil eksperimennya, Ohm memperoleh

kesimpulan penting yang selanjutnya dikenal sebagai Hukum

Ohm, yang menyatakan bahwa :

Besar arus dalam suatu penghantar sebanding dengan

tegangan (beda potensial) dan berbanding terbalik dengan

hambatannya.

Secara matematis, Hukum Ohm dapat dirumuskan dengan:

I=

Dengan :

V = tegangan (volt)

I = arus listrik (A)

R = hambatan listrik (Ω)

Berdasarkan persamaan diatas, besar hambatan adalah

R= . Jadi, satuan hambatan juga bisa diturunkan dari satuan

tegangan dibagi satuan kuat arus atau volt /ampere. Satuan ini

setara dengan satuan SI untuk hambatan, yaitu Ohm (Ω),

dimana 1Ω =1V/A.

Page 12: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 12

The value of electric current in a circuit is affected by its

resistance. For certain values, the greater resistance, the smaller

the flowing current is. It means that the electric current (I) is

inversely proportional to resistance(R).

Based on the experiment, Ohm made an important

conclusion that is now known as the Ohm’s, which states that

“the value of current in a conductor is directly

proportional to the voltage (potential difference) and inversely

proportional to its resistance.

The Ohm’s law can be mathematically formulated as :

I=

With:

V = voltage (volt)

I = electric current (A)

R = electric resistance (Ω)

Based on the equation, resistance is R= . Hence, the unit

for resistance can also be derived from the unit of voltage

divided by the unit of current magnitude or voltage / ampere.

This unit is equivalent with the SI unit for resistance (Ω),

where 1Ω =1V/A.

Page 13: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 13

Pada kenyataannya, tidak semua komponen listrik

memenuhi hukum Ohm. Komponen-komponen listrik yang

memenuhi hukum Ohm disebut komponen Ohmik sedangkan

komponen-komponen listrik yang tidak memenuhi hukum

Ohm disebut komponen non-ohmik. Hambatan komponen

ohmik mempunyai nilai yang tetap meskipun tegangan

berubah, tetapi hambatan komponen non-ohmik mempunyai

nilai yang berubah ketika tegangan berubah.

2. Hambatan Listrik

Dari pendefinisian besaran R (hambatan) oleh Ohm itu

dapat memotivasi para ilmuwan untuk mempelajari sifat-sifat

resistif suatu bahan dan hasilnya adalah semua bahan di alam

ini memiliki hambatan. Berdasarkan sifat resistivitasnya ini

bahan dibagi menjadi tiga yaitu konduktor, isolator dan

semikonduktor. Konduktor memiliki hambatan yang kecil

sehingga daya hantar listriknya baik. Isolator memiliki

hambatan cukup besar sehingga tidak dapat menghantarkan

listrik. Sedangkan semikonduktor memiliki sifat diantaranya.

Hambatan listrik merupakan sifat suatu benda atau bahan

untuk menahan atau menentang aliran arus listrik . Besarnya

hambatan pada suatu rangkaian listrik menentukan jumlah

aliran arus pada rangkaian untuk setiap tegangan yang

Page 14: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 14

Actually, not all electric component comply the Ohm’s

law. The electric components which complied the Ohm’s law is

called ohmic components, while the electric components which

don’t comply the Ohm’s law is called non-ohmic components.

The resistance of ohmik components has constant value

although the voltage is changing, but the resistance of non-

ohmic component has changing value when the voltage is

changing.

2. Electric Resistance

Defining the magnitude of R (resistance) by Ohm was able

to motivate scientists to study the properties of a resistive

material and the result is all the material in nature has a barrier.

Based on this resistivity properties of the material are divided

into three conductors, insulators and semiconductors.

Conductor has a small barrier to good electrical conductivity.

Insulator has a large enough resistance so it can not conduct

electricity. A semiconductor has the nature of them.

Electric resistance is the property of any object or

substance to resist or oppose the flow of electric current. The

quantity of resistance in an electric circuit determines the

amount of current flowing in the circuit for any given voltage

Page 15: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 15

diberikan pada rangkaian dan sesuai dengan prinsip hukum

Ohm.

Pada dasarnya nilai hambatan suatu bahan konduktor

dipengaruhi oleh tiga besaran yaitu sebanding dengan

panjangnya (l), berbanding terbalik dengan luas penampangnya

(A) , dan hambatan jenis bahan tersebut (ρ). Secara matematis

hambatan suatu bahan konduktor dapat ditentukan dengan

persamaan sebagai berikut.

Dengan

R = hambatan bahan (ohm, disingkat Ω )

ρ = Hambatan jenis bahan (Ω m)

l = panjang bahan (m)

A = luas penampang bahan (m2)

Hambatan bahan ditentukan oleh A, ρ dan L

Page 16: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 16

applied to the circuit, and according to Ohm’s law principle.

Basically the resistance value of certain conductor

influenced by three quantities are proportional to its length (l),

varies inversely to its section area (A), and resistance types of

material (ρ). Mathematically the resistance of certain conductor

substance can be determined by the equation as follow.

Where

R = resistance of substance (ohm, abbreviated Ω )

ρ = resistivity (Ω m)

l = length of substance (m)

A = section area of substance (m2)

Resistance of substance is determined by A, ρ and l

Page 17: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 17

Dalam fisika hambatan sering dihubungkan dengan

konduktivitas bahan, dimana

τ =

dengan

τ = konduktivitas bahan (Ωm)-1

ρ = hambatan jenis bahan (Ωm)

Hambatan jenis dan konduktivitas suatu bahan merupakan

sifat khas bahan yang tidak dipengaruhi oleh ukuran dan

bentuk bahan, tetapi dipengaruhi oleh perubahan suhu. Pada

batas perubahan suhu tertentu, maka hambatan jenis suatu

bahan memenuhi persamaan sebagai berikut .

Dengan

ρ = hambatan jenis pada suhu T (Ωm)

ρ0 = hambatan jenis pada suhu T0 (Ωm)

α = koefisien suhu hambatan jenis ( 0C

-1)

ΔT = perubahan suhu (0C)

ρT = ρ0 (1 + α ΔT)

ρT - ρ0 = Δρ

ΔT=T-T0

Page 18: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 18

In physics the resistivity, is often related with conductivity,

where

τ =

Where

τ = conductivity of substance (Ωm)-1

ρ = resistivity of substance (Ωm)

Resistivity and conductivity of certain substance is the

property of the substance which is not influenced by size and

form of the substance, but influenced by the change of

temperature. At limit of certain change of temperature, then the

resistivity of certain substance complies the equation as follow.

Where

ρ = resistivity at temperature T (Ωm)

ρ0 = resistivity at temperature T0 (Ωm)

α = temperature coefficient of resistivity (0C

-1)

ΔT = change of temperature (0C)

ρT = ρ0 (1 + α ΔT)

ρT - ρ0 = Δρ

ΔT=T-T0

Page 19: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 19

Karena hambatan listrik (R) berbanding lurus dengan

hambatan jenis (ρ), maka berlaku

Besaran α dari persamaan-persamaan di atas disebut

dengan koefisien suhu hambatan jenis, yang bergantung pada

jenis bahan.

Nilai Hambatan jenis suatu bahan menentukan

kemampuan bahan tersebut dalam menghantahar listrik . Bahan

konduktor seperti aluminium, dan tembaga mempunyai

hambatan jenis lebih kecil dari bahan isolator seperti karet dan

daca, sedangkan bahan semikonduktor seperti germanium,

silikon murni tentu mempunyai hambatan jenis diantara

hambatan jenis konduktor dan isolator.

RT = R0 (1 + α ΔT)

RT - R0 = ΔR

Page 20: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 20

Because the electric resistance (R) is directly proportional

with the resistivity (ρ), then holds

The quantity of α from the equations above is called

temperature coefficient of resistivity and temperature

coefficient of resistivity, which depends on type of substance.

The value of resistivity of certain substance determines the

ability of the substance in the conductor electricity. Conductor

substances such as aluminum and copper have smaller resistivity

between the resistivity of conductor and isolators.

RT = R0 (1 + α ΔT)

RT - R0 = ΔR

Page 21: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 21

Contoh soal

Seutas kawat konduktor mempunyai panjang 50 m, diameter

2,5 mm dan hambatan jenis 1,72 × 10-8

Ω m. Tentukan :

a. Hambatan kawat ( = 3,14)

b. Arus listrik yang mengalir melalui kawat dihubungkan

dengan tegangan 3 volt dan hambatan kawat tetap

c. Hambatan kawat dari bahan dan panjang yang sama, tetapi

diameternya dua kali semula ( = 3,14)

Penyelesaian

a. Hambatan kawat

R =

A = (penampangnya lingkaran)

Karena ρ =1,25 10-8

Ωm, l = 50 m, r = =

= 1,25 mm = 1,25 10-3

m, dan = 3,14 , maka

R =

= Ω

= 0,175 Ω

Jadi, hambatan kawat tersebut adalah 0,175 Ω

Page 22: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 22

Sample problem

A string of conductor wire has the length 50 m, diameter 2,5

mm and resistivity of 1,72 × 10-8

Ω m. Determine :

a. resistance of wire ( = 3,14)

b. electric current flowing through the wire if it connected

with 3 volts voltage and the resistance of wire is constant

c. resistance of wire from the same substance and length, but

the diameter twice from the beginning ( = 3,14)

Solution

a. Resistance of wire

R =

A = ( its section is circle)

Because ρ=1,25 10-8 Ωm, l = 50 m, r = =

= 1,25 mm = 1,25 10-3 m, dan = 3,14 , maka

R =

= Ω

= 0,175 Ω

Thus, the resistance of wire 0,175 Ω

Page 23: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 23

b. Arus listrik (untuk V= 3 volt)

Berdasarkan hukum Ohm, maka

I = =

= 17,14 A

Jadi, arus listrik yang mengalir adalah 17,14 A

c. Hambatan kawat (R2), jika ρ1= ρ2=ρ, l1 = L2=l , dan d2 = d1

=

=

=

=

Karena d2 = 2d1 , maka

=

Page 24: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 24

b. Electric current( for V= 3 volt)

Based on the Ohm’s law , then

I = =

= 17,14 A

Thus, the electric current flowing is 17,14 A

c. Resistance of wire (R2), if ρ1= ρ2=ρ, l1 = L2=l , and d2 = d1

=

=

=

=

because d2 = 2d1 , then

=

Page 25: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 25

=

R2 =

= Ω

= 0,04375 Ω

Jadi, hambatan kawat tersebut adalah ,04375 Ω

C. Rangkaian Listrik Arus Searah

1. Hukum Kirchoff

Gustav Robert Kirchoff (1824-1887)

meneliti besar arus pada rangkaian

bercabang dan menemukan suatu

aturan yang kemudian dikenal

sebagai Hukum I Kirchoff tentang

titik cabang. Kirchoff juga meneliti

besar tegangan (beda potensial) pada

rangkaian tertutup dan menemukan

suatu aturan yang kemudian dikenal sebagai Hukum II

Kirchoff tentang loop.

Page 26: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 26

=

R2 =

= 0,04375 Ω

= Ω

Thus, the resistance of wire is 04375 Ω.

C. Electric Circuit of Direct Current

1. Kirchoff’s Law

Gustav Robert Kirchoff (1824-

1887) investigated the value of

current in branched circuits and

founded a rule later known as the

Kirchoff first law about current in a

branch point. Kirchoff also

investigated the value of voltage

(potential difference) in closed

circuits and then founded another

ruler later known as the Kirchoff’s second law that is the law of

loop.

Page 27: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 27

a). Hukum I Kirchoff

Hukum I Kirchoff menyatakan bahwa :

Jumlah kuat arus yang memasuki suatu titik cabang

sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari cabang

itu.

Hukum I Kirchoff berkaitan dengan arus listrik pada

rangkaian bercabang.

Dalam bentuk persamaan, Hukum I Kirchoff ditulis :

∑Imasuk = ∑Ikeluar

Sebagi contoh , perhatikan Gambar dibawah ini.

Titik A merupakan titik cabang. Arus I1 dan I2 menuju

titik cabang itu, sedangkan arus I3 and I4 meninggalkan

titik cabang. Hitunglah besar I4 ?

Penyelesaian :

Berdasarkan hukum Kirchoff I

∑Imasuk = ∑Ikeluar

∑Imasuk = I1 + I2 = 10 + 5 = 15 ampere

Page 28: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 28

a) Kirchoff’s First Law

The first Kirchoff law states that :

The value of current magnitude entering a branch point is

the same as the value of current flowing out of it.

Kirchoff’f I Law relates with electric current in the branched

electric circuit.

The formulation for Kirchoff’s I law is:

∑Iinput = ∑Ioutput

As an example, look at Figure below.Point A is the

branching point. Current I1 and I2 are flowing to that point,

while current I3 and I4 are leaving that point. Calculate the

value of I4 ?

Solution :

Based on Kirchoff’s I law

∑Iinput = ∑Ioutput

∑Iinput = I1 + I2 = 10 + 5 = 15 ampere

Page 29: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 29

I3 = 8 A meninggalkan titik A

I4 harus keluar supaya seimbang

∑Ikeluar = I3 + I4 = 8 + I4

jadi,

∑Imasuk = ∑Ikeluar

I1 + I2 = I3 + I4

15 = 8 + I4

I4 = 15 – 8

I4 = 7 A, dengan arah keluar meninggalkan titik A

b). Hukum II Kirchoff

Hukum II Kirchoff atau loop berkaitan dengan tegangan

dan gaya gerak listrik pada rangkaian listrik

tertutup.Hukum II Kirchoff menyatakan bahwa :

Jumlah aljabar gaya gerak listrik ( ε ) dengan

penurunan tegangan (IR) yang membentuk suatu

rangkaian tertutup sama dengan nol.

Dalam bentuk persamaan, hukum II Kirchoff

ditulis dengan :

∑ ε + ∑IR = 0

Page 30: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 30

I3 = 8 A is leaving point A

I4 must to leaving also balance so that

∑Ioutput = I3 + I4 = 8 + I4

So,

∑Iinput = ∑Ioutput

I1 + I2 = I3 + I4

15 = 8 + I4

I4 = 15 – 8

I4 = 7 A, with the direction the leaving point A

b) Kirchoff’s II Law

Kirchoff’s II law or loop relates with voltage and

electromotive force in closed electric circuit. Kirchoff’s II

law states that :

The algebraic value of electromotive force ( ε ) with

dropped potential (IR) closed circuit is equal to zero.

The formulation for Kirchoff’s I law is :

∑ ε + ∑IR = 0

Page 31: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 31

Teorema Simpal digunakan untuk memecahkan

masalah-masalah pada rangkaian listrik tertutup. Dalam

menggunakan teorema ini kita memperhatikan beberapa

hal berikut ini :

1). Perhatikan kutub-kutub pada symbol sumber

tegangan searah, garis panjang merupakan kutub

positif, sedangkan garis pendek menunjukkan

kutub negative.

2). Berilah tanda panah untuk menandai arah arus di

setiap percabangan. Arah tanda panah ini dapat

dipilih sembarang.

3). Gunakan hukum I Kirchoff pada setiap titik

cabang.

4). Jika dalam rangkaian terdapat lebih dari satu loop,

hukum loop berlaku masing-masing loop itu. Arah

loop dipilih sembarang.

5). Dalam menjumlahkan beda potensial (tegangan)

secara aljabar, perhatikan ketentuan pemberian

tanda aljabarnya.

Untuk tegangan pada resistor :

- bernilai positif jika arus yang dipilih

searah dengan arah loop. (searah =

positif)

Page 32: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 32

Loop theorem used to solve problems in the closed

electric circuits,. In using this theorem we have to consider

the following several things :

1). Watch the poles of DC voltage source, longer line

indicates the positive pole, whereas the shorter line

indicates the negative pole.

2). Add arrows to indicate the current direction at each

branched point. It can be chosen at will.

3). Use Kirchoff’s I law for each branching point.

4). Whenever there is more than one loop in a circuit, the

loop law applies to every loop. Loop’s direction can be

chosen at will.

5). In summing up the potential difference (voltage)

algebraically, pay attention to the regulation of giving

algebraic signs.

For the voltage resistors :

- It is positive if the direction of chosen current

is along the loop. ( same direction = positive)

Page 33: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 33

- bernilai negatif jika arus listrik yang

dipilih berlawanan arah dengan arah loop

(berlawanan arah = negative)

Untuk tegangan pada baterai

- Bernilai positif jika loop bertemu baterai

dari arah kutub positifnya

- Benilai negative jika loop bertemu

baterai dari arah kutub negatifnya.

Contoh Soal

Suatu rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar

dibawah ini, dengan hukum Kirchhoff II hitunglah arus

yang mengalir dalam rangkaian tersebut.

Page 34: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 34

- It is negative if the direction of chosen

current is in opposition to the

loop.(opposite = negative )

For the voltage in batteries

- It is positive if the loop coincided with

the battery first at its positive pole.

- It is negative if the loop coincided with

the battery first at itsnegative pole.

Simple Problem

A circuit as shown in the figure below, the second

Kirchhoff law calculate the current flowing in the

circuit.

Page 35: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 35

Suatu loop tertutup untuk menerapkan hukum II

Kirchhoff

1. Dipilih loop abdca, dengan arah dari a - b - d - c – a

2. Dengan menerapkan hukum II Kirchhoff:

6H+6(IR)=0 dan memperhatikan aturan yang

disepakati tentang tanda-tandanya, sehingga

diperoleh:

- ε2 + I R1 + I R2 - ε1 + I R2 = 0 atau

- ε1 - ε2 + I(R1 + R2 + R3) =0

I = = = = 1,5 A

Jadi, arus yang mengalir adalah 1,5 A dengan dari a-b-

d-c-a

2. Rangkaian Seri dan Paralel Resistor

Resistor adalah komponen elektronika yang berfungsi

sebagai penghambat arus listrik. Kemampuan menghambat

arus yang dimiliki sebuah resistor ditunjukkan dengan nilai

hambatan atau resistansinya.

Page 36: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 36

A closed loop to apply the second law of Kirchhoff

1. Abdca selected loop, with the direction of a - b - d -

c – a

2. By applying Kirchhoff's II law : 6H +6 (IR) = 0 and

consider the rules agreed on the signs, in order to

obtain:

- ε2 + I R1 + I R2 - ε1 + I R2 = 0 or

- ε1 - ε2 + I(R1 + R2 + R3) =0

I = = = = 1,5 A

Thus, the current flow is 1.5 A with from abdca

2. Series and Parallel Circuit of Resistor

Resistors are electronic components that function as

resistances for electric current. The current resisting ability of

resistors is indicated by its resistance.

Page 37: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 37

Pada sebuah rangkaian listrik, resistor dapat dihubungkan

secara seri maupun paralel. Hambatan total resistor dari

hubungan seri dan paralel menunjukkan karakteristik yang

berbeda.

a. Rangkaian Seri Resistor

Rangkaian seri dua buah resistor

Berdasarkan gambar di atas, maka pada rangkaian seri

resistor, tegangan sumber (V) terbagi menjadi V1 dan V2

sedangkan arus listrik yang mengalir R1 dan R2 adalah

sama, sehingga

Berdasarkan Hukum Ohm (V=I.R), maka

V = V1 + V2

IR=IR1 + IR2

R = R1 + R2

Page 38: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 38

In an electric circuit, resistor can be connected by series or

parallel. The total resistance of resistors from series connection

and parallel connection shows different characteristics.

a. Series Circuit Resistor

Series circuit of two resistors

Based on the figure above, then in the series circuit of

resistor, the voltage source (V) is divided into, V1 and V2,

While the electric current flowing through R1 and R2 are

same, therefore

Based on Ohm’s law (V=I.R), then

V = V1 + V2

IR=IR1 + IR2

R = R1 + R2

Page 39: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 39

Dengan

V = tegangan sumber (volt)

V1 = tegangan pada R1 (volt)

V2 = tegangan pada R2 (volt)

R = hambatan total (Ω)

R1 = hambatan resistor 1 (Ω)

R2 = hambatan resistor 2 (Ω)

I = arus listrik (A)

Dari uraian di atas , maka rangakian seri merupakan

rangkaian pembagi tegangan dan dapat digunakan untuk

memperbesar hambatan rangkaian. Untuk n buah resistor

yang di ubungkan secara seri, maka hambatan totalnya

dapat di tentukan dengan persamaan sebagai berikut.

Contoh Soal

Empat resistor masing-masing sebesar 15Ω , 24Ω , 25Ω ,

dan 36 Ω disusun secara seri dalam rangkaian. Tentukan

besar hambatan sebuah resistor pengganti (Rs) untuk

mengganti keempat resistor tadi !

Rs = R1 + R2 + … + Rn

Page 40: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 40

Where

V = source voltage (volt)

V1 = voltage in R1 (volt)

V2 = voltage in R2 (volt)

R = total resistance (Ω)

R1 = resistance of resistor 1 (Ω)

R2 = resistance of resistor 2 (Ω)

I = electric current (A)

From the explanation above, then the series circuit is

the voltage divider circuit and can be used to increase the

resistance of the circuit. From n resistor which are

connected by series, then the total resistance can be

determined by the equation as follow.

Simple problem

Four resistors each of 15Ω, 24Ω, 25Ω and 36 Ω arranged in

series in the circuit. Determine the replacement of the

resistance of a resistor (Rs) to replace the four resistors that!

Rs = R1 + R2 + … + Rn

Page 41: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 41

Jawab

Rs = R1 + R2 + R3 + R4

= 15Ω + 24Ω + 25Ω + 36 Ω

= 100 Ω

b. Rangkaian Paralel Resistor

Berdasarkan gambar di atas, maka rangkaian pararel

resistor, tegangan sumber (V) sama dengan V1 dan V2,

sedangkan arus listrik I terbagi menjadi I1 dan I 2 , sehingga

I = I1 + I2

Page 42: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 42

Solution

Rs = R1 + R2 + R3 + R4

= 15Ω + 24Ω + 25Ω + 36 Ω

= 100 Ω

b. Parallel Circuit Resistor

Based on the figure above, then in the parallel circuit of

resistor, the voltage source (V) is equal to V1 and V,

while the electric current I divided into I1 and I 2 ,

therefore

I = I1 + I2

Page 43: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 43

Karena I = , maka

Berdasarkan uraian di atas, maka rangkaian pararel

merupakan rangkaian pembagi arus dan dapat digunakan

untuk memperkecil hambatan rangkaian. Untuk n buah

resistor yaug dihubungkan secara pararel, maka hambatan

totalnya dapat ditentukan dengan persamaan sebagai

berikut.

Untuk dua buah hambatan R1 dan R2 yang dihubungkan

secara pararel, maka.

= +

= +

= + + … +

Rp =

Page 44: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 44

Because I = , then

Based on the explanation above, then the parallel

circuit is current divider circuit and can be used to reduce

the resistance of the circuit. For n resistor which are

connected by parallel, then the total resistance can be

determined by the equation as follow.

For two resistors R1 and R2 which is connected by

parallel, then

= +

= +

= + + … +

Rp =

Page 45: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 45

Sedangkan untuk n buah hambatan yang sama besar ( R1 =

R1 = ...Rn = R ), maka

3. Gaya Gerak Listrik dan Tegangan Jepit

a. Gaya Gerak Listrik

Beberapa alat seperti baterai dan generator listrik

dapat mempertahankan perbedaan potensial di antara dua

buah titk yang merupakan kutub-kutub sumber tegangan.

Alat-alat yang demikian dinamakan dengan tempat

kedudukan gaya gerak listrik.

Gaya listrik didefinisikan sebagai energy yang

digunakan untuk memindahkan muatan postif dari titik

yang mempunyai potensial rendah ke titik yang

mempunyai potensial lebih tinggi tiap suatu muatan yang

dipindahkan. Simbol ε biasanya digunakan untuk ggl

(jangan kacaukan dengan E untuk medan listrik).

ε =

ε = gaya gerak listrik (volt)

Rp =

Page 46: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 46

While for n resistors which are equal in value ( R1 = R1

= ...Rn = R ), then

3. Electromotive Force and Clamping Potential

a. Electromotive Force

Some instruments such as battery and electric generator

can keep the potential difference between two point which

are the poles of the voltage source. Such instruments are

named by seat of electromotive force.

Electromotive force is defined as energy used to transfer

the positive charges from low potential point to higher

potential point per unit of charge transferred. The symbol ε is

usually used for emf (do not confuse with E for electric field).

ε =

ε = electromotive force (volt)

Rp =

Page 47: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 47

Jika sakelar (S) tidak dihibungkan, maka tidak ada arus

listrik yang mengalir melalui rangkaian (I=0), sehingga beda

potensial antara A dan B (VAB) sama dengan gaya gerak listrik

(ε ). Akan tetapi jika sekalar (S) dihubungkan, maka terdapat

arus listrik yang mengalir melalui rangkaian, sehingga beda

potensial antara A dan B (VAB) tidak sama dengan gaya gerak

listr (ε). Pada saat sakelar dihubungkan (I≠0) tersebut, beda

potensial antara A dan B disebut dengan tegangan jepit, yang

dapat ditentukan dengan

VAB = tegangan jepit ( volt)

ε = gaya gerak listrik (volt)

I = arus listrik (A)

r = hambatan dalam (Ω)

R = hambatan luar (Ω)

VAB = ε – Ir = IR

Page 48: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 48

If the switch (S) is not connected, then there is no

electric current flowing through the circuit (I=0), therefore

potential difference between A and B (VAB) is equal to the

electromotive force (ε ). But if the switch (S) is connected, then

there is electric current flowing through the circuit, therefore the

potential difference between A and B (VAB) is not equal to the

electromotive force (ε). At the moment the switch is connected

(I≠0), which can be determined by the following equation

VAB = clamping potential ( volt)

ε = electromotive force (volt)

I = electric current (A)

r = internal resistance (Ω)

R = external resistance (Ω)

VAB = ε – Ir = IR

Page 49: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 49

Tegangan jepit di antara kutub-kutub sumber tegangan tidak

tetap, tetapi bergantung pada nilai hambatan rangkaian.

b. Rangkaian Sumber Tegangan

Seperti juga resistor, maka sumber tegangan dapat dirangkai

secara pararel atau seri, dan tentu saja akan memberikan

karaktristik yang berbeda.

Jika beberapa sumber tegangan secara seri, maka gaya gerak

listrik totalnya adalah

Dengan

εs = gaya gerak listik total (pengganti) pada rangkaian seri

(volt)

sedangkan hambatan dalam total (pengganti) dari rangkaian

seri sumber tegangan dapat ditentukan dengan persamaan

berikut ini.

rs = r1 + r2 + …+ rn

Dengan

rs = hambatan dalam penganti pada rangkaian seri (Ω)

εs = ε1 + ε2 + …+ εn

Page 50: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 50

The clamping potential between the poles of voltage is not

constant, but depends on the resistance value of the circuit

b. Source Voltage Circuit

Similar to resistor, then the source of voltage can be connected

by parallel or series, and of course will give the different

characteristics.

If several voltage sources are connected by series , then the

total electromotive force is

Where

εs = total (substitute) internal resistance of a series circuit

(volt)

While the total (substitute) internal resistance of a series

circuitof a voltage source can be determined by the

following equation.

rs = r1 + r2 + …+ rn

Where

rs = internal resistance in series circuit (Ω)

εs = ε1 + ε2 + …+ εn

Page 51: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 51

Jika beberapa sumber tegangan dihubungkan secara

pararel, maka gaya gerak listrik dari rangkaian tersebut

adalah

εp = ε1 = ε2 = … εn

sedangkan hambatan dalam total ( pengsnti dari

rangkaian pararel sumber tegangan dapat ditentukan

dengan persamaan berikut ini .

=

Dengan

rp = hambatan dalam pengganti pada rangkaian pararel (Ω)

Contoh Soal

Tiga buah batrai dihubungkan seri dan dipasangnpada

lampu pijar 1 Ω. Jika masing- masing baterai mempunyai ε

= 1,5 V dan r = 0,5 Ω hitunglah arus listrik yang mengalir

melalui lampu pijar!

Penyelesaian

I =

εtotal = r1 + r2 + r3

Karena r1 = r2 = r3 = 1,5 V , maka

εtotal = 1,5 V + 1,5 V + 1,5 V= 4,5 V

Page 52: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 52

If several voltage sources are connected by parallel,

then the electromotive force of the circuit is

εp = ε1 = ε2 = … εn

While the total (substitute ) internal resistance of

parallel circuit of voltage source can be determined by the

following equation.

=

Where

rp = hambatan dalam pengganti pada rangkaian pararel (Ω)

Sample Problem

Three batteries are connected by series and set on 1 Ω. If

each battery has ε = 1,5 V and r = 0,5 Ω, calculate the

electric current which flowing through the light bulb!

Solution

I =

εtotal = r1 + r2 + r3

because r1 = r2 = r3 = 1,5 V ,then

εtotal = 1,5 V + 1,5 V + 1,5 V= 4,5 V

Page 53: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 53

Rtotal = RL + rs

= RL + r1 + r2 + r3

D. Pengukuran Besaran-besaran Listrik

Alat ukur listrik merupakan alat untuk mengukur dan

menunjukan nilai suatu besaran lisrtik seperti arus, muatan,

tegangan, dan daya serta sifat-sifat listrik pada rangkaian seperti

hambatan kapasitansi dan induktasi. Dalam sub bab ini kita akan

mempelajari beberapa pengukuran besaran-besaran listrik, yaitu

untuk arus, tegangan dan hambatan.

1. Pengukuran Arus

Untuk mengukur kuat arus listrik pada suatu rangkaian

digunakan alat yang disebut amperemeter. Bagian terpenting

amperemeter atau voltmeter adalah galvanometer, yaitu suatu

alat yang dapat mendeteksi arus kecil yang melaluinya.

Gambar Galvanometer.

Page 54: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 54

Rtotal = RL + rs

= RL + r1 + r2 + r3

D. Measurement Of Electric Quantities

Electric meters are instruments for measuring and indicating

magnitudes of electric quantities values, such as current, charge,

potential, and power along with the electrical characteristics of

circuits such as resistance capacitance and inductance. In this sub of

chapter we will learn some measurement of electric quantities that

is for current, voltage and resistance.

1. Measurement of Current

To measure the electrical current strength in a series called

ammeters used tool. The most important part ammeter or

voltmeter is a galvanometer, a device that can detect a small

current through it. picture Galvanometer

Page 55: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 55

Galvanometer bekerja dengan prinsip gaya antara medan

magnet dan kumparan pembawa arus yang dapat

menyimpangkan jarum magnetis yang terdapat dekat kumparan

tersebut.

Galvanometer dapat digunakan secara langsung untuk

mengukur arus DC yang kecil. Contohnya, galvanometer

dengan sensitivitas Im 50 mA dapat mengukur arus dari 1

mA sampai dengan 50 mA. Untuk mengukur arus yang lebih

besar, sebuah resistor dipasang paralel dengan galvanometer.

Amperemeter yang terdiri dari galvanometer yang dipasang

paralel dengan resistor disebut resistor shunts (“shunt” adalah

persamaan kata “paralel dengan”). Dengan memasang resistor

shunt dengan cara paralel maka didapatkan pengukuran arus

yang lebih akurat sehingga kelebiahan arus listrik akan

mengalir ke resistor shunt.

Page 56: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 56

Galvanometer working principle of the force between

magnetic field and current-carrying coil that can distort the

magnetic needle is located near the coil.

Galvanometer can be used directly to measure the DC

current is small. For example, 1m galvanometer with a

sensitivity of 50 mA can measure currents from 1 mA to 50

mA. To measure larger currents, a resistor in parallel with the

galvanometer. Ammeters the galvanometer consists of a

resistor in parallel with the resistor called a shunt ("shunt" is a

synonym for "parallel"). By installing a shunt resistor in

parallel then obtained a more accurate measurement of flow so

that excess electric current will flow into resistor shunt.

Page 57: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 57

Penyusunan resistor shunt tampak seperti pada gambar

dibawah

Gambar Amperemeter dirangkai dengan resistor (resistor shunt)

Sudut penyimpangan jarum magnetis berhubungan

dengan kuantitas arus listrik yang mengalir pada kawat,

sehingga dengan mengkalibrasi besar sudut penyimpangan

jarum untuk setiap nilai arus lisrtik yang mengalir dengan

menggunakan skala tertentu, maka nilai arus lisrik dapat

ditentukan.

Jika arus skala penuh pada amperemeter dinyatakan

dengan I yang mempunyai nilai n kali besar dari arus skala

penuh pada galvanometer (Ig), maka kelipatan batas ukur

makdimum amperemeter dapat ditentukan dengan persamaan

sebagai berikut

n =

Page 58: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 58

Preparation of the shunt resistor is shown in the picture below

The defection angle of the magnetized needle is related

to the quantity of the electric current flowing in the wire,

therefore by calibrating the magnitude of the deflection angle

for each value of electric current flowing by using a certain

scale, then the value of electric current can be determined.

If the current of complete scale in ammeter is expressed

with I which has value n times greater than the current of

complete scale in galvanometer (Ig), then the multiple of

maximum measuring limit of the ammeter can be determined

by the equation as follow

n =

Page 59: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 59

atau

Dengan

n : kelipatan batas ukur maksimum

I : arus skala pada amperemeter

Ig ; arus skala penuh pada galvanometer

Rangkaian amperemeter pada gambar di atas,

menunjukkan bahwa Rg dan Rsh dihubungkan secara pararel,

sehingga

I = n

Ig : Ish = :

I = Ig + Ish

n Ig = Ig + Ish

Ish = ( n-1) Ig

Page 60: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 60

Or

Where

n: multiple of maximum measuring limit

I: current of complete scale in ammeter

Ig : current of complete scale in galvanometer

The ammeter circuit in the figure above shows that Rg

and Rsh are connected by parallel, therefore

I = n

Ig : Ish = :

I = Ig + Ish

n Ig = Ig + Ish

Ish = ( n-1) Ig

Page 61: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 61

Karena rangkaian pararel merupakan rangkaian pembagi arus,

maka

Dengan

Ish = arus pada hambatan shunt

Rsh = hambatan shunt

Rg = hambatan galvanometer

Dalam penggunaannya untuk mengukur arus listrik pada

sebuah rangkaian, amperemeter harus dihubungkan secara seri

terhadap rangkaian sehingga dalam hal ini hambatan pengganti

Rsh dan Rg merupakan hambatan dala amperemeter, yang

besarnya adalah

Ig = I

Ig = n Ig

Rg + Rsh = n Rsh

Rg = ( n – 1 ) Rsh Rsh =

Page 62: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 62

Because the parallel circuits are current divider circuit, then

\

Where

Ish = current in the shunt resistor

Rsh = shunt resistance

Rg = galvanometer resistance

In its using to measure electric current in a circuit,

ammeter must be set in the series to the circuit, therefore in

this case the substitute resistance of Rsh and Rg is the

internal resistance of ammeter, which the value is

Ig = I

Ig = n Ig

Rg + Rsh = n Rsh

Rg = ( n – 1 ) Rsh Rsh =

Page 63: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 63

Dengan

RA = hambatan dalam amperemeter

Contoh Soal

Sebuah galvanometer yang hambatan 30 Ω akan

mengalami penyimpangan skala penuh pada 500 mA,

hitunglah hambatan resistor shunt agar dapat digunakan

untuk mengukur arus 3A!

Penyelesaian

n =

Karena I = 3A dan Ig = 500 mA = 0,5A, maka

n = = 6

Rsh =

= = 6Ω

Jadi, hambatan resistor shunt yang harus dipasang adalah

6Ω.

RA =

Page 64: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 64

Where

RA = internal resistance of ammeter

Simple problem

A galvanometer which its resistance is 30 Ω will

experience the complete scale deflection at 500 mA,

calculate the resistance of shunt resistor so that it can be

used to measure the current of 3A!

Solution

n =

Because I = 3A and Ig = 500 mA = 0,5A, then

n = = 6

Rsh =

= = 6Ω

Thus, the resistance of the shunt resistor which must be set

is 6Ω.

RA =

Page 65: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 65

2. Pengukuran Tegangan

Voltmeter adalah alat ukur tegangan listrik. Voltmeter

sering dicirikan dengan simbol V pada setiap rangkaian listrik.

Voltmeter harus dipasang paralel dengan ujung-ujung

hambatan yang akan diukur beda potensialnya. Penggunaan

voltmeter untuk mengukur beda potensial listrik.

Satuan beda potensial listrik dalam satuan SI adalah volt

atau diberi simbol V. Voltmeter sendiri mempunyai hambatan

sehingga dengan disisipkannya voltmeter tersebut menyebabkan

arus listrik yang melewati hambatan R sedikit berkurang. Idealnya,

suatu voltmeter harus memiliki hambatan yang sangat besar agar

berkurangnya arus listrik yang melewati hambatan R juga sangat

kecil. Komponen dasar suatu voltmeter adalah galvanometer.

Galvanometer mempunyai hambatan yang sering disebut sebagai

hambatan dalam galvanometer, R .

Page 66: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 66

2. Measurement of Voltage

A voltmeter is a voltage measuring instrument. Voltmeter is

often characterized by the symbol V on any electrical circuit.

Voltmeter shall be installed parallel with the ends of the resistance

to be measured potential difference. The use of a voltmeter to

measure electric potential difference .

Unit of electrical potential difference in volts or SI units

are given the symbol V. Voltmeter itself has a barrier so that

the voltmeter inserted causes an electric current passing

through the resistance R is slightly reduced. Ideally, a

voltmeter should have a very big obstacle to the reduced

electrical current passing through the resistance R is also very

small. The basic components of a voltmeter are a

galvanometer. Galvanometer has a resistance which is often

referred to as the bottleneck in the galvanometer, R.

Page 67: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 67

Susunan suatu voltmeter dengan menggunakan galvanometer

ditunjukkan pada Gambar dibawah ini

Untuk mendapatkan pengukuran tegangan akurat,

maka hambatan suatu voltmeter dibuat jauh lebih besar

dari hambatan rangkaian. Sehingga untuk meningkatkan

kemampuan pengukuran suatu voltmeter, maka harus

dipasang resistor seri yang dihubungkan galvonmeter, hal

ini akan menyebabkan kelebihan tegangan akan diberikan

resistor seri.

Jika tegangan skala penuh pada voltmeter dinyatakan

dengan V mempunyai nilai n kali lebih besar dari tegangan

skala penuh galvanometer (Vg), maka kelipatan batas ukur

maksimum voltmeter dapat ditentukan dengan persamaan

sebagai berikut.

Page 68: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 68

Arrangement using a voltmeter galvanometer is shown in

Figuge the below

T

To obtain the accurate measurement of voltage, then the

resistance of a voltage is made much greater than the circuit

resistance. Therefore to upgrade the ability of measurement of a

certain voltmeter, then must be set a series resistor which are

connected in series with the galvanometer, it will cause the

resistor surplus of voltage will given to the series resistor.

If the voltage of complete scale in voltmeter is expressed

with V which has value of times greater than the voltage of

complete scale in galvanometer (Vg), then the multiple of

maximum measuring limit of The voltmeter can be determined

by the equation as follow.

Page 69: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 69

atau

Dengan

n = kelipatan batas ukur maksimum

V = tegangan skala penuh pada voltmeter

Vg = tegangan skala penuh pada galvanometers

Pada rangkaian voltmeter menunjukkan bahwa Rs dan Rg

dihubungkan secara seri, sehingga

Karena rangkaian seri merupakan rangkaian pembagi tegangan,

maka

n =

V = n

Vs : Vg = Rs Rg

Page 70: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 70

or

Where

n = multiple of the maximum measuring limit

V = voltage of complete scale in voltmeter

Vg = voltage of complete scale in galvanometer

The Voltmeter in the circuit shows that the Rs and Rg is

connected in series, therefore

Because the series circuits are the voltage divider circuit, then

n =

V = n

Vs : Vg = Rs Rg

Page 71: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 71

Dengan

Vs = tegangan pada resistor seri

Rs = hambatan resistor seri

Rg = hambatan galvanometer

Dengan penggunaanya untuk mengukur tegangan pada

sebuah rangkaian voltmeter harus dihubungkan pararel

terhadap rangkaian, sehingga dalam hal ini hambatan

penganti dari Rs dan Rg merupakan hambatan dalam

voltmeter, yang besarnya adalah

Dengan

Ry =hambatan dalam voltmeter

Vg = = V

Vg = nV

Rs + Rg = nRg

Rs = ( n – 1) Rg Rg =

RV = Rs + Rg

Page 72: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 72

Where

Vs = voltage in the series resitor

Rs = resistance of series resistor

Rg = galvanometer resistance

In its using to measure the voltage in a circuit, voltmeter

must set in parallel to the circuit, therefore in this case the

substitute resistance of Rs and Rg is the internal resistance

of voltmeter, which the value is

Where

Ry = resistance in the voltmeter

Vg = = V

Vg = nV

Rs + Rg = nRg

Rs = ( n – 1) Rg Rg =

RV = Rs + Rg

Page 73: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 73

Contoh Soal

Sebuah galvanometer mempunyai hambatan 50Ω dan

mempunyai simpangan maksimal jika dialiri arus 0,01 A.

untuk mengukur tegangan hingga 100 V, hitunglah hambatan

resistor seri yang harus dipasang!

Penyelesaian

Tentukan Vg !

Vg = Ig.Rg

= (0,0,1 A) (50Ω)

= 0,5 volt

n = = = 200

Rs = ( n – 1) Rg

= (200 – 1) 950Ω

= 9950Ω

Jadi hambatan resistor seri yang harus dipasang adalah

9950 Ω.

Page 74: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 74

Simple Problem

A galvanometer has the resistance 50Ω and has the maximum

deflection if the passed through a current of 0,01 A. For

measuring voltage up to 100 V, calculate the resistance of the

series resistor which must be set!

Solution

Determine Vg !

Vg = Ig.Rg

= (0,0,1 A) (50Ω)

= 0,5 volt

n = = = 200

Rs = ( n – 1) Rg

= (200 – 1) 950Ω

= 9950Ω

Thus, the resistance of series resistor must be is 9950 Ω.

Page 75: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 75

3. Pengukuran Hambatan

Untuk mengukur hambatan listrik kita dapat

mengunakaan sebuah alat yang disebut ohmmeter. Pada

dasarnya ohmmeter dibuat sari rangkaian amperemeter, dimana

arus listrik diukur oleh amperemeter dan ggl (ε) yang diketahui

dapat digunakan untuk menentukan nilai suatu hambatan

dengan kalibrasi tertentu.

Biasanya fungsi voltmeter, amperemeter dan ohmmeter

digabungkan dalam sebuah alat disebut multimeter.

Prinsip voltmeter, ampereremeter dan ohmmeter yang

diuraikan diatas merupakan analog dari vrinsip voltmeter,

amperemeter dan ohmmeter. Akan tetapi selain itu terdapat

voltmeter, amperemeter dan ohmmeter digital yang dapat

menampilkan nilai pengukur tegangan, arus dan hambatan

dalam berntuk angka.

Page 76: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 76

3. Measuring of Resistance

To measure the electric resistance we can be use an

instrument which is called ohmmeter. Basically ohmmeter is

made by ammeter circuit, where the electric current measured

by the ammeter and the emf (ε) known can be used to

determine the value of certain resistance (Rx) by a certain

calibration.

Usually the function of voltmeter, ammeter and ohmmeter

is combined in an instrument called multimeter.

Voltmeter, ammeter and ohmmeter principle explained

above is the analogue of voltmeter, ammeter and ohmmeter

principle. However, now beside those there are digital

voltmeter, ammeter and ohmmeter which can show the

measurement value of voltage, current and resistance in form

of numbers.

Page 77: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 77

4. Rangkaian Jembatan Wheatstone

Wheatstone mengukur hambatan dengan

membandingkan arus yang mengalir melalui salah satu bagian

jembatan dengan sebuah arus yanag diketahui mengalair

melalui bagian lainnya. Rangkaian jembatan whewtstone

mempunyai empat buah lengan, seperti ditunjukkan pada

gambar berikut ini .

Dari gambar diatas, hambatan R1 dan R4 dibuat tetap, R3

adalah hambatan yang diiukur sedangkan R2 merupakan

variable resistor (biasanya digunakan potensiometer) yang nilai

hambatannya dapat diatur. R1, R2, R3 dan R4 dihubungkan

seperti gambar diatas dan dipasangkan pada sumber ggl (ε)

serta digunakan sebuah galvanometer untuk mengetahui

keberadaan arus pada rangkaian.

Page 78: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 78

4. Wheatstone Bridge Circuit

Wheatstone measure the resistance by comparing the

current flowing through one part of the bridge with a known

current flowing through the other part. Wheatstone bridge

circuit has four arms, as shown in the following the figure

bellow.

From the figure above, resistance of R1 and R4 are made

constant, R3 is the resistance measured, while R2 is resistor

variable (usually used potentiometer) which the value of

resistance can be adjusted. R1, R2, R3 and R4 are connected as

in the figure above and set to the source of emf (ε) an a

galvanometer is used to know the existence of current in the

circuit.

Page 79: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 79

Untuk mengukur hambatan Rx maka hambatan Rs diatur

sampai galvometer menunjukkan angka nol ( tidak ada arus

rangkaian), dan dalam keadaan ini rangkaian dalam keadaan

seimbang. Jika jembatan wheatstone dalam keadaan seimbang,

maka berlaku persamaan sebagai persamaan sebagai berikut.

I1 R1 = I2 R2

dan

I1 R4 = I2 R3

Sehingga

R1 R3 = R2R4

Atau

R3= R4

Untuk mengukur hambatan Rx menggunakan rangkaian

jembatan wheatstone yang menggunakan kontak geser, maka

keadaan seimbang rangkaian diatur dengan menggerakkan

kontak geser sepanjang kawat logam sampai jarum

galvanometer menunjukan angka nol. Pada keadaan seimbang

hambatan R1 dan R2 dapat ditentukan dari R =ρ dan R

merupakan hambatan yang diketahui, maka

R l2 = Rx l1

atau

Rx = R

Page 80: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 80

To measure the resistance of Rx, then the resistance of Rs

is adjusted until the galvanometer shows zero number (there is

no current in the circuit), and in this state the circuit in the

balance state. If the Wheatstone bridge circuit is balanced, then

holds the equation as follows.

I1 R1 = I2 R2

dan

I1 R4 = I2 R3

Sehingga

R1 R3 = R2R4

Atau

R3= R4

To measure the resistance of Rx using the wheatstone

bridge circuit that uses an fricative ignition, then the balance

state of circuit is adjusted by moving the fricative ignition as

long as the metal wire until the galvanometer needle shows

zero number. In the balance state the resistance of R1 and R2

can be determined from and R is the resistance known, then

R l2 = Rx l1

or

Rx = R

Page 81: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 81

E. Energi Listrik Dan Daya Listrik

1. Energi Listrik

Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha. Maka

pengertian energi listrik adalah kemampuan untuk melakukan

atau menghasilkan usaha listrik (kemampuan yang diperlukan

untuk memindahkan muatan dari satu titik ke titik yang

lain). Energi listrik dilambangkan dengan W.

Bila pada ujung-ujung suatu kawat penghantar yang

hambatannya R terdapat beda potensial V, maka di dalamnya

mengalir arus sebesar I = V/R . Untuk mengalirkan arus ini

sumber arus mengeluarkan energi. Sebagian dari energi ini

berubah menjadi kalor yang menyebabkan kawat penghantar

menjadi panas. Hal ini terjadi karena electron-elektron bebas

dalam kawat atom-atom kawat yang dilaluinya. Berdasar pada

hasil percobaan J.P. Joule, besarnya kalor yang timbul

ditentukan oleh factor-faktor :

1. besarnya hambatan kawat yang dilalui arus

2. besarnya arus yang mengalir

3. waktu atau lamanya arus mengalir

Page 82: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 82

E. Electric Energy and Electric Power

1. Electric Energy

Energy is the ability to conduct effort. The definition of

electrical energy is the ability to conduct business or generate

electricity (capacity needed to move cargo from one point to

another). Electrical energy is denoted by W.

When the ends of a wire conductor of the resistance R are

the potential difference V, the current flowing in it for I = V /

R. For a current issue is the current source of energy. Much of

this energy is transformed into heat which causes the wire to be

conductor of heat. This happens because the electron-electron

atoms in the wire the wire in its path. Based on the results of

experiments J.P. Joules, the amount of heat that arises is

determined by the factors:

1. magnitude of current through a wire barrier

2. magnitude of current flowing

3. time or duration of current flow

Page 83: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 83

Besarnya energi yang dikeluarkan oleh sumber arus untuk

mengalirkan arus listrik adalah : W = QV

Dengan

W = Energi listrik (joule)

Q = Muatan listrik (Coulumb)

V = Beda potensial ( Volt)

Karena I = Q/t maka diperoleh perumusan

W = (I.t).V

W = V.I.t

dimana : V dalam Volt i dalam ampere dan t dalam detik atau

sekon

Karena V = I R

maka W = I2

Karena I =

Maka W = t

Apabila semua energi listrik berubah menjadi kalor, maka

banyaknya kalor yang timbul W = 0,24 I2R t kalori

Page 84: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 84

The amount of energy expended by a current source to flow of

electric current is: W = QV

with

W = electrical energy (joules)

The electric charge Q = (Coulomb)

V = potential difference (Volt)

Because I = Q / t is obtained by formulating

W = (I.t).V

W = V.I.t

Where: V in i in amperes and t in second

Because V = I R

then W = I2

Because I =

Then W = t

If all the electrical energy transformed into heat, then the

amount of heat that arising W = 0,24 I2R t kalori

Page 85: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 85

Contoh Soal :

Berdasarkan rangkaian di

samping tentukan :

a. Energi listrik yang

dibangkitkan oleh baterai

selama 1 menit.

b. Energi listrik yang

berubah menjadi panas

pada R = 4 ohm selama 1 menit.

Diket: V = 12 V

R2 = 4 ohm

R2 = 2 ohm

t = 1 menit = 60 sekon

Ditanyakan :

a. W = ....? t = 60 s

b. W 1….? R1 = 4 ohm …?.

Page 86: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 86

Sample Problem :

Based on the beside of resisitance

determine :

a. Electrical energy generated by

the battery for 1 minute.

b. Electrical energy is

transformed into heat at R = 4

ohms for 1 minute..

Known: V = 12 V

R2 = 4 ohm

R2 = 2 ohm

t = 1 menit = 60 sekon

Asked :

a. W = ....? t = 60 s

b. W 1….? R1 = 4 ohm …?.

Page 87: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 87

Jawab :

a. W = t = . 60

W= 1440 joule

b. I = = = 2A

W1 = (I2) . R1.T = (2

2). (4).(60)

W1 = 960 joule

2. Daya Listrik

Daya suatu alat listrik adalah usaha yang dilakukan alat itu

tiap detik. Usaha yang dilakukan oleh sumber tegangan sama

dengan energi yang dikeluarkan sumber tegangan tersebut.

Jadi daya suatu alat listrik =

atau P =

Berdasarkan persamaan energy listrik, maka daya listrik

juga dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut.

P = VI = I2R =

Page 88: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 88

Solution

a. W = t = . 60

W= 1440 joule

b. I = = = 2A

W1 = (I2) . R1.T = (2

2). (4).(60)

W1 = 960 joule

2. Electric Power

An electric power tool is a tool that the work done per

second. The work done by the source voltage equal to the

energy expended is the source voltage.

So the power of an electric appliance =

atau P =

Based on the equation of electrical energy, the electric

power can also be determined by the following equation.

P = VI = I2R =

Page 89: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 89

Satuan daya listrik adalah joule / sekon atau J/s. Satuan ini

diberi nama khusus , yaitu watt(W). Pada berbagai peralatan

listrik sehari-hari biasanya dicantumkan besar daya yang

dikonsumsikan serta tegangan operasionalnya sehingga kita

bisa menghitung besar arus yang mengalir dalam peralatan itu.

Contoh soal :

Pada sebuah setrika listrik tertulis 350W/220V. Berapakah

arus yang mengalir pada setrika itu jika dipasang pada

tegangan (a) 220 V, (b) 110 V ?

Jawab

(a) P = I.V I =

= = 1,59 A.

(b) Karakteristik peralatan yang nilainya tetap dalam hal ini

adalah besar hambatan listriknya (R). Jika setrika itu

dipasang pada tegangan 220 V daya sebesar 350 W, berarti :

= P P = = 138,29 Ω

Page 90: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 90

Electric power unit is joules / second or J / s. This unit

was given a special name, the watt (W). On a variety of

everyday electrical appliances are usually included much

power is consumed and operating voltage so that we can

calculate the large currents flowing in the equipment.

Example question:

Written on an electric iron 350W/220V. What is the current

flowing in the iron when mounted on the voltage (a) 220 V, (b)

110 V?

Answer

a. P = I.V I =

= = 1,59 A.

b. Characteristics of equipment whose value is fixed in this

case is a large electrical resistance (R). If the iron is placed

at a voltage of 220 V power of 350 W, means:

= P P = = 138,29 Ω

Page 91: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 91

3. Hubungan Satuan Energi dan Daya

Dalam system satuan SI daya listrik dinyatakan dalam

watt, sedangkan energy listrik dinyatakan dalam joule,

sehingga dari hubungan daya dan energy listrik (W = P.t atau

P = ) diperoleh hubungan satuan daya dan energy listrik

sebagai berikut.

atau

Dalam kehidupan sehari-hari, energy listrik dinyatakan dalam

satuan kWh (kilowatt jam ), dimana

1 kWh = (1000W) (1 hour)

1 kWh = (1000W) (1 jam)

1 kWh = (1000W) (3600 s)

1 kWh = 3,6 × 106 W

Karena 1 Ws = 1 joule, maka

1 W = 1

1 J = 1 W s

1 kWh = 3,6 × 106 joule

Page 92: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 92

3. The Relation of Energy and Power Units

In SI unit system, electric power is expressed in watt,

while electric energy is expressed in Joule, so that from the

relation of power and energy of electric (W = P. t or P = ) is

obtained the relation of electric power and energy units as

follow.

or

In the everyday, electric energy is expressed in the unit of

kWh (kilowatt hour), where

1 kWh = (1000W) (1 hour)

1 kWh = (1000W) (1 jam)

1 kWh = (1000W) (3600 s)

1 kWh = 3,6 × 106 Ws

Because 1 Ws = 1 joule, then

1 W = 1

1 J = 1 W s

1 kWh = 3,6 × 106 joule

Page 93: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 93

Pemakaian energy listrik dalam kehidupan sehari-hari

diukur menggunakan “ kWh-meter”, yang dapat mencatat

pemakaian energy listrik dalam jangka waktu tertentu dan

setiap pemakaian energy tiap kWh dikenakan biaya tertentu.

4. Kesetaraan Kalor dengan Energi Listrik

Teko listrik

Teko listrik ini merupakan salah satu contoh alat yang merubah

energi listrik menjadi kalor.

Pada pemanas listrik terjadi proses perubahan dari energy

listrik menjadi kalor, dan dalam hal ini, kesetaraan energy

listrik dengan kalor dapat dinyatakan dengan persamaan

berikut.

Page 94: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 94

The consumption of electric energy in everyday life is

measured using “ kWh-meter” which can record the electric

energy consumption in a certain time period and energy per kWh

os given a certain constant.

4. Equivalence of Heat with Electric Energy

electric kettle

This electric kettle is one example of a tool that converts

electrical energy into heat.

In electric heaters occur the processes of change from

electric energy into heat, and in this case, the equivalence of

electric energy with heat can be expressed by the equation as

follow.

Page 95: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 95

Dengan

m = massa zat (kg)

c = kalor jenis zat (J/kgoC)

ΔT = perubahan suhu zat (oC)

Q = kalor (joule)

Contoh Soal

Sebuah teko listrik 400 watt/220 Volt digunakan untuk

memanaskan 1 kg air yang kalor jenisnya 4200 J/kg0C pada

suhu 2000C.Berapakah suhu air setelah dipanaskan selama 2

menit?

W = Q

P.t = mc ΔT

V.I.t = mc ΔT

I2 R.t = mc ΔT

t = mc ΔT

Page 96: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 96

m = mass of substance (kg)

c = specific heat of substance (J/kgoC)

ΔT = temperature change of substance (oC)

Q = heat (joule)

Simple Problem

An electric kettle 400 watt/220 Volt used to heat 1 kg of

water that kind of heat at a temperature of 4200 J/kg0C. what

is the temperature of the water after after heating for 2

minutes?

W = Q

P.t = mc ΔT

V.I.t = mc ΔT

I2 R.t = mc ΔT

t = mc ΔT

Page 97: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 97

Diketahui: P = 400 W, V = 220 V

t = 2 menit = 120 S

m = 1 kg

c= 4200 J/kg0C

To = 200C

Ditanyakan: suhu akhir air, T = .......?

Jawab: P . t = m . c . ∆T

∆T =

∆T =

Suhu akhir T adalah

T = T0 + ∆T

= 200C + 11,43

0C

T = 31,430C

Page 98: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 98

Known: P = 400 W, V = 220 V

t = 2 minute = 120 S

m = 1 kg

c= 4200 J/kg0C

To = 200C

Asked: temperature of the water = .......?

: P . t = m . c . ∆T

∆T =

∆T =

Suhu akhir T adalah

T = T0 + ∆T

= 200C + 11,43

0C

T = 31,430C

Page 99: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 99

F. sTegangan AC dan DC

1. Karakteristik Tegangan AC dan DC

Pada dasarnya aliran muatan listrik (arus listrik) yang

melalui suatu rangkaian dapat dibedakan menjadi arus searah

(DC) dan arus bolak-balik (AC). Pada arus searah (DC),

muatan listrik mengalir dalan satu arah setiap saat, sedangkan

pada arus bolak-balik (AC), muatan listrik mengalir dalam

suatu arah pada saat tertentu dan mengalir dalam arah

sebaliknya pada saat yang lain.

Arus searah dihasilkan oleh sumber tegangan DC, seperti

baterai, sel volta dan akumulator, sedangkan arus bolak-balik

(AC) dihasilkan oleh sumber tegangan AC, yaitu generator AC

seperti dynamo dan dan yang paling umum di Negara kita

adalah PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) yang dikelola

oleh PLN.

Nilai arus dan tegangan bolak-balik selalu berubah

terhadap waktu, sehingga pengukuran arus dan tegangan bolak-

balik dengan menggunakan amperemeter dan voltmeter

menunjukkan harga efektif atau rms (root mean square). Dalam

hal ini, nilai efektif arus atau tegangan bolak-balik ialah arus

atau tegangan bolak-balik yang dianggap setara dengan arus

atau tegangan searah dan menghasilkan kalor yang sama pada

suatu hambatan dalam waktu yang sama.

Page 100: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 100

F. AC and DC Voltage

1. The Characteristic of AC and DC Voltage

Basically the current of electric charges (electric current)

passing through a certain circuit can be distinguished into

direct current (DC) and alternating current (AC). In the direct

current (DC), the electric charges flow in the one direction at

every moment, while in the alternating current (AC), electric

charges flow in a certain direction at certain moment and flow

in the opposite at another moment.

Direct current (DC) is produced by DC voltage source,

such as battery, voltaic cell, and accumulator, while alternating

current (AC) is produced by AC voltage source that is AC

generator , such as dynamo and most common in our country is

PLTA ( Water Power Plain) manage by PLN.

The value of alternating current and voltage always

changes to time, so that the measurement voltage of alternating

current and voltage by using an ammeter and voltmeter shows

the effective or rms (root mean square). In this case, the

effective value of alternating current or voltage is alternating

current or voltage assumed equivalent to the direct current or

voltage and produce the same heat in certain resistance at the

same time.

Page 101: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 101

Untuk mengamati bentuk grafik arus dan tegangan bolak-

balik dapat digunakan alat yang disebut osiloskop. Dengan

menggunakan osiloskop, nilai maksimum tegangan bolak-balik

dapat ditentukan , sehingga nilai efektifnya jug adapt

ditentukan.

Jika dibandingkan dengan arus searah, maka arus bolak-

balik mempunyai beberapa kelebihan, yaitu :

a. Mudah dipindahkan dengan menggunakan system

transmisi daya jarak jauh

b. Lebih mudah diputuskan dan aman untuk digunakan

c. Mudah dinaikkan atau diturunkan dengan menggunakan

transformator

d. Pembangkit listrik AC lebih sederhana murah dan mudah

dibuat

e. Alat-alat listrik yang menggunakan sumber listrik AC

lebih murah, sederhana dan mudah dibuat.

2. Listrik di Rumah Kita

Sebagian besar listrik yang digunakan dalam kehidupan

sehari-hari merupakan listrik AC yang biasanya mempunyai

tegangan efektif 220 volt. Arus listrik yang digunakan dirumah

dihubungkan dari gerdu menggunakan kabel penghubung

melalui kWh meter dan pemutus daya.

Page 102: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 102

To observe the shape of the alternating current and voltage

graph can be used an instrument called oscilloscope. By using

oscilloscope, the maximum value of alternating voltage can be

determined, therefore the effective value can also be

determined.

If compared to direct current, then the alternating current

has several strength, those are:

a. Easy transferred using the distant power transmission

system

b. Easier to be broken off and safer to be used

c. Easy to be increased or reduced using a transformator

d. AC electric generator is more simple, cheap and easy to be

made

e. The electric devices using AC electric source are more

cheap, simple and easy to be made.

2. Electricity at our Homes

More of electricity used in our everyday life is AC

electricity which usually has the effective voltage 220 volts.

The electric current used at houses is connected from

guardhouses using connector cable passing through kWh

meters and circuit breakers.

Page 103: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 103

Pemutus daya yang digunakan dalam instalasi listrik

rumah tangga berfungsi untuk membatasi arus yang boleh

digunakan. Sebagai contoh sebuah pemutus daya yang

digunakan 2A dipasang pada instalasi listrik suatu rumah

dengan tegangan 220 volt, maka daya maksimum yang

diizinkan adalah 2A × 220 volt = 440 W, hal ini berarti jika

daya yang digunakan lebih besar dari 440 W, maka daya akan

bekerja (memutus rangkaian).

Untuk keamanan dalam penggunaan listrik di rumah, maka

digunakan sekring yang terbuat dari kawat tipis dan akan putus

jika dilalui arus yang melampaui batas tertentu.

Sekering mempunyai manfaat penting dalam instalasi

listrik rumah, yaitu untuk mencegah terjadinya kebakaran

karena korsleting . Sekering mempunyai spesifik tertentu,

seperti 1 A, 3A, 5A dan 13A.

Page 104: Final efp (repaired)

Electrodynamics Page 104

The circuit breaker used in home electric installation

functions to limit the current that is permitted to be used .For

example, a 2A circuit breaker is set in a house’s electric

installation with voltage of 220 volt, then the maximum

power permitted is 2 A × 220 volt = 440 W, its means if the

power used is more than 440 W, then the circuit breaker will

work (breaking the circuit).

For the safe use of electricity at home, then is used a

fuse which made of the thin wire and will break if passed by

over limit current.

Fuse has the important use at the home electric

installation, that is to prevent the occurring of fire because

korsleting. Fuses have certain specification, such as 1 A, 3

A, 5 A and 13 A.