LISTRIK ARUS SEARAH

BY SYAMSUL ARIFIN

SMKN 1 KALIANGET

Daftar isi

KOMPONEN DALAM RANGKAIAN LISTRIKRANGKAIAN JEMBATAN WHETSTONE

SUMBER TEGANGAN LISTRIK

HAMBATAN LISTRIK

Hambatan kawat penghantar

HUKUM KIRCHOFF

KUAT ARUS LISTRIK

RANGKAIAN ARUS LISTRIK SEARAH

1. KUAT ARUS LISTRIKKuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik positif ( Q ) yang mengalir

melalui penampang seutas kawat penghantar per satuan waktu ( t ) .

I = kuat arus listrik ( ampere atau A) Q = muatan listrik ( coulomb atau C ) t = selang waktu ( sekon atau s )

Q

t=I

Terjadinya Arus Listrik

.arus listrik dapat mengalir bila:1. Rangkaian listrik harus

tertutup2. Harus ada beda potensial

didalam rangkaian.3. Terdapat sumber arus

listrik

Contoh soal

Kuat arus sebesar 0,067 A mengalir dalam suatu penghantar selama 2 menit. Tentukan muatan listrik yang mengalir dalam penghantar tersebut. !

Penyelesaian :

Diketahui : I = 0,067 A

t = 2 menit = 120s

Ditanya : Q = ...….

Jawab :Q = I . t

= 0,067 .120 = 8,04 C

Hambatan listrik adalah bilangan atau konstanta yangmenyatakan hasil bagi antara beda potensial ujung ujung penghantar dan kuat arus yang melalui penghantar tersebut.

Hukum Ohm : Pada suatu penghantar listrik, kuat arus listrik sebanding beda potensial antara ujung ujungnya , dan berbanding terbalik dengan besarnya hambatan penghantar tersebut.

HAMBATAN LISTRIK

Hukum Ohm

1 A

2 V

Hk. Ohm

Tegangan sebanding dengan kuat arus Bila tegangan naik maka kuat arus juga naik

Hasil bagi tegangan dengan kuat arus adalah

tetap ( Hk. Ohm)

2 4 6 8 10

1 2 3 4 5

2 2 2 2 2

V

I

K

V I = K

Persamaan Hk. Ohm

VI = R

V = tegangan ( V ) I = Kuat arus (A)R = Hambatan (Ω)

atau

V = I . R

ContohArus listrik 2A mengalir melalui seutas kawat penghantar ketika beda potensial 12 V diberikan pada ujung-ujungnya. Tentukan hambatan listrik pada kawat tersebut

Diketahui:I = 2 AV = 12 V

Ditanya:R = …

Jawab:

V = I . R

12 = 2 . R

R = 6 Ω

1. Beda potensial 15 V harus diberikan pada ujung-ujung seutas kawat agar arus 2,5 A mengalir melalui kawat tersebut. Berapa hambatan listrik kawat?

2. Arus listrik 4 A mengalir melalui sebuah resistor 10 ohm. Berapa tegangan listrik yang dibaca oleh voltmeter yang dihubungkan pada ujung-ujung resistor?

Latihan.

3. Berapa kuat arus listrik yang mengalir melalui seutas kawat yang memili hambatan 0,4 ohm jika ujung-ujungnya diberi tegangan 200 V?

4. Total muatan yang mengitari suatu rangkaian selama 3 menit adalah 90 C. Hitunglah kuat arus listriknya !

5. Uah lampu dialiri arus listrik sebesar 1A. Berapa jumlah elektron yang mengalir pada lampu dalam satu jam .

6. Sebuah lampu dialiri arus sebesar o,8 A. Tentukan jumlah elektron yang mengalir pada lampu selama satu jam.

Hambatan Kawat Penghantar

Mana yang lebih baik, tembaga, besi atau perak sebagai kawat penghantar?

Yang paling baik sebagai kawat penghantar adalah perak karena memiliki hambatan paling kecil.

Tahukah anda apakah kawat penghantar itu?

Kawat penghantar adalah kawat yang biasa kita gunakan untuk menghantarkan listrik yang biasa kita sebut kabel

Mengapa Tembaga?

Mengapa kabel sebagai kawat penghantar listrik terbuat dari tembaga?

Tembaga banyak diginakan sebagai kawat penghantar karena memiliki hambatan yang sangat kecil dan harganya murah daripada perak atau emas.

Apakah jadinya jika kabel listrik terbuat dari emas atau perak?

Hambatan kawat penghantar

Apa sajakah yang mempengaruhi besarnya hambatan suatu kawat penghantar?

Bila kita naik mobil, manakah yang lebih banyak hambatannya, berjalan sejauh 1 Km atau 10 Km?

Tentu saja yang 10 Km, Semakin panjang perjalanan kita maka makin besar hambatan yang kita alami.

Begitu juga dengan pejalanan listrik, semakin panjang kawat penghantar yang dilaluinya makin besar hambatan yang ia alami. Jadi, semakin panjang kawat penghantar semakin besar hambatannya

Panjang kawat dan Hambatannya

Bila kita naik mobil, manakah yang lebih banyak hambatannya, berjalan sejauh 1 Km atau 10 Km?

Tentu saja yang 10 Km, Semakin panjang perjalanan kita maka makin besar hambatan yang kita alami.Begitu juga dengan pejalanan listrik, semakin panjang kawat penghantar yang dilaluinya makin besar hambatan yang ia alami.

Jadi, semakin panjang kawat penghantar semakin besar hambatannya

Tebal Kawat dan Hambatannya

Lebih enak manakah, berkendaraan di jalan lebar atau di jalan yang sempit?

Tentu saja jalan yang lebih lebar, karena semakin lebar jalan maka hambatannya semakin sedikit.

Begitu juga dengan listrik yang melalui kawat penghantar, semakin besar kawat penghantar yang ia lalui, semakin kecil hambatan yang ia alami.Jadi, semakin besar kawat penghantar maka makin kecil hambatannya

Jenis Kawat dan Hambatannya

Lebih lancar manakah, berkendaraan di jalan pasar, jalan pemukiman atau jalan tol?

Tentu saja di jalan tol, karena bebas hambatan, jalan pemukiman kurang lancar karena ada hambatan, sedang jalan pasar sangat banyak hambatannya.Hambatan pada jalan tergantung dari jenis

jalannya.Begitu juga dengan kawat penghantar, hambatannya tergantung dari bahan penyusunnya.Jadi, hambatan kawat tergantung dari

jenis kawatnya.

Hambatan kawat penghantar

Dari pernyataan tersebut, dapat disimpilkan bahwa hambatan kawat penghantar sebanding dengan panjang kawat, berbanding terbalik dengan luas penampang kawat dan tergantung dari jenis kawat penghantar.

Sehingga dapat dibuat persamaan:

R = ρ LA

R = hambatan kawat (Ω)ρ = hambatan jenis kawat (Ωm)L = panjang kawat (m)A = luas penampang kawat (m²)

Kawat yang hambat jenisnya 0,000 001 Ωm dan luas penampangnya 0,000 000 25 m² digunakan untuk membuat elemen pembakar listrik 1kW yang harus memiliki hambatan listrik 57,6 ohm. Berapa panjang kawat yang diperlukan?

Diketahui

ρ = 0,000 001 Ωm

A = 0,000 000 25 m²

R = 57,6 Ω

Ditanya

L = …

Jawab

R = ρ LA

57,6 = 0.000 001 . ____________ L

0,000 000 25

57,6 = ________ L

0,25

L = 57,6 . 0,25

L = 14,4 m

Contoh

1. Seutas kawat memiliki panjang 110 m, diameternya 7 mm, dan hambat jenis 0,000 000 049 Ωm. Tentukan hambatan listrik kawat tersebut?

2. Sepotong kawat tembaga mula-mula memiliki hambatan = R. Kemudian Kawat tersebut dipotong menjadi empat bagian yang sama panjang. Berapa hambatan masing-masing potongan tembaga tersebut?

Latihan

3. Seutas kawat memiliki hambatan 40 ohm. Jika kawat tersebut ditarik sehingga panjangnya menjadi 1,5 kali panjang semula, berapa hambatan kawat itu sekarang?

Pengaruh suhu terhadap hambatan jenis

Harga dari hambatan jenis adalah nol sampai takterhinggaa.ρ = 0 disebut sebagai penghantar sempurna (konduktor ideal )b. ρ =~ disebut sebagai penghantar jelek (isolator ideal )

.

Selain bergantung padea jenis dan ukuran benda,hambatan suatu penghantar juga bergantung pada SUHU, pada umumnya hambatan listrik suatu penghantar naik jika suhunya naik

.

ρ1 = hambatan jeis pada suhu tºC

ρ0 = hambatan jeis pada suhu 0ºC

∆T = perubahan suhu (ºC )

α = koefisien suhu hambatan jenis (/ºC )

∆ρ = perubahan hambatan jenis

ρ1 = ρ0 (1 + α. ∆T) atau ∆ρ = ρ0 α. ∆T

Karena hambatan listrik R sebanding dengan hambatan jenis C, maka akan diperoleh persamaan :

R1 = hambatan pada suhu tº CR0 = hambatan pada suhu 0º C ∆R = perubahan hambatan listrik

R1 = R0 (1 + α. ∆T) ∆R = R0 α. ∆T atau

Contoh soal

Hambatan kawat pijar pada suhu 0ºC adalah 6Ω .berapa hambatan pada suhu 1000ºC, jika koefisien suhunya 0,004 ?

Penyelesaian

Diketahui : R0 = 6 ohm ∆T = T1 – T2 =1.000ºC T0 = OºC α = 0,004 T1 = 1.000ºCDitanya : R = ……..?Jawab : R1 = R0 ( 1 + α . ∆T ) = 6 ohm.(1+ 0.004/ºC. 1000ºC) = 6 ohm ( 1 + 5 ) R1 = 30 ohmJadi,hambatan kawat pada suhu 1.000ºC =30 0hm

Super Konduktor

Selain konduktor dan isolator, ada penghantar yang sangat baik dalam menghantarkan listrik

yaitu Super konduktor

Super konduktor penghantar tanpa hambatan. Kondisi ini tercapai pada suhu 0 mutlak (-273 °C).

Semi Konduktor

.Selain itu ada juga penghantar bukan konduktao maupun isolator, yaitu Semi konduktor

Semi konduktor adalah bahan yang dapat dibuat sebagai konduktor maupun isolator, contohnya silikon dan germanium

Hukum Kirchoff

I

Pada rangkaian tak bercabang, kuat arus di titik manapun dalam rangkaian

adalah sama besar (Hk. Kirchoff 1)

Hukum Kirchoff

I

I1

I2

I3Pada rangkaian bercabang kuat arus yang masuk ke titik percabangan

sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. (Hk. Kirchoff I)

100 mA

40 mA

20 mA

I1 I2 I3Dari gambar disamping tentukan kuat arus pada I1, I2 dan I3.

contoh

Jawab

100 = 40 + I1 + 20

100 = 60 + I1

I1 = 40 mA

I1 + 20 = I2

40 + 20 = I2

I2 = 60 mA

I2 + 40 = I3

40 + 60 = I3

I3 = 100 mA

P Q R

Cabang P Cabang Q Cabang R

Rangkaian seri

Rangkaian Seri

Beberapa hambatan bila disusun seri akan memiliki hambatan lebih besar namun tegangan pada masing-masing hambatan menjadi lebih kecil.

Hambatan Pengganti

Beberapa hambatan yang disusun seri dapat diganti dengan hambatan sebesar jumlah semua hambatan tersebut

R1 R2 R3

R

R = R1 + R2 + R3

R1 R2 R3

Bila R1 = 30 Ohm, R2 = 40 ohm dan R3= 10 ohm, berapakah hambatan pengganti dari rangkaian di atas?

Jawab : Karena rangkaian seri, maka

R = R1 + R2 + R3

R = 30 + 40 + 10

R = 80 ohm

Contoh

Tegangan pada rangkaian seri

V2 V3V1

V

V = V1 + V2 + V3

Kuat arus pada rangkaian seri

I1 I2 I3

I

I = I1 = I2 = I3

Sifat rangkaian seri

Rangkaian Paralel

Rangkaian Paralel

Bila beberapa hambatan disusun secara paralel maka hambatan totalnya

menjadi lebihkecil dari masing-masing hambatan, tetapi

tegangannya tetap

Hambatan pengganti pada rangkaian paralel

R2

R3

R1

R

1 R

1R1

1R2

1R3= + +

R2

R3

R1Contoh

Jika R1 = 10 ohm, R2 = 15 ohm dan R3 = 30 ohm, berapakah hambatan pengganti dari rangkaian diatas?

1 R

1R1

1R2

1R3= + +

JawabKarena rangkaiannya adalah paralel maka:

1R

110

115

130

= + +

1R =

3 + 2 + 1 30

== 630

R = 306

R = 5 ohm

Tegangan pada rangkaian paralel

V3

V2

V1

V

V = V1 = V2 = V3

Kuat arus pada rangkaian paralel

I3

I2

I1

I

I = I1 + I2 + I3

Sifat rangkaian paralel

Sifat Rangkaian Paralel

= +

Rangkaian campuran

10 Ω

30 Ω

15 Ω

5 Ω

5 Ω10 Ω Rp

Berapakah hambatan total dari rangkaian di samping?

jawab1Rp

130

115

=1+2 30

= 330

Rp = 30 3

Rp = 10Ω

R = 10 + Rp + 5

R= 10 + 10 + 5

R = 25 Ω

= +10 Ω20 Ω

8 Ω 7 Ω

Berapakah hambatan total dari rangkaian di samping?

Rs1 = 8 + 7

Rs1 = 15 ohm

Rs2 = 20 + 10

Rs2 = 30 ohm

1R

1Rs1

1Rs2

1 115 30

= +

=2 + 1 30

= 330

R =30 3

R = 10 ohm

Rs2

Rs1

Jawab

Latihan

Bila semua resistor dalam rangkaian dibawah ini identik dan masing-masing memiliki hambatan 90 ohm, berapakah hambatan total pada masing-masing rangkaian?

1. 2.

3. 4.

Penghantar listrik

Pernahkah anda kesetrum listrik?Mengapa ketika kita menyentuh kabel yang tidak terlindung kita kesetrum?Itu karena kabel terbuat dari konduktor dan dilindungi oleh isolator

Apakah kaonduktor dan isolator itu?

Penghantar listrik

Berdasarkan daya hantarnya, zat digolongkan menjadi:

1.Konduktor2.Isolator

Konduktor : Penghantar Listrik yang Baik

Contoh: tembaga, besi, perak dan karbonSemua jenis logam dan karbon adalah konduktor

Isolator : Penghantar Listrik yang Buruk

Pada tegangan yang sangat tinggi, isolator dapat menghantarkan listrik dengan baik

Contoh: kayu, plastik, karet dan kaca

Semua jenis non logam, kecuali karbon, adalah isolator

Isolator

Super Konduktor

Selain konduktor dan isolator, ada penghantar yang sangat baik dalam menghantarkan listrik

yaitu Super konduktor

Super konduktor penghantar tanpa hambatan. Kondisi ini tercapai pada suhu 0 mutlak (-273 °C).

Semi Konduktor

Selain itu ada juga penghantar bukan konduktao maupun isolator, yaitu

Semi konduktor

Semi konduktor adalah bahan yang dapat dibuat sebagai konduktor maupun isolator, contohnya silikon dan germanium