BAB 4

KELISTRIKAN

KOMPETENSI DASAR

o Peserta didik mampu memformulasikan gaya listrik, kuat medan listrik, fluks,

potensial listrik, energi potensial listrik serta penerapannya pada keping sejajar

BAB 4

KELISTRIKAN

A. LISTRIK STATIS

Studi tentang listrik dibagi atas dua bagian, yaitu listrik statis (elektro statics) dan listrik

dinamis (elektro dinamics). Listrik statis mempelajari muatan listrik yang berada dalam keadaan

diam. Listrik dinamis mempelajari muatan listrik yang bergerak, yang disebut arus listrik.

Listrik statik mempelajari muatan listrik yang berada dalam keadaan diam .

Muatan listrik dibagi menjadi dua :

1. Muatan positif berupa proton (terdapat dalam inti atom)

2. Muatan negatif berupa elektron (mengelilingi inti atom )

Dapat disimpulkan bahwa :

Muatan listrik terdiri dari dua kelompok, yaitu muatan positif dan muatan negatif

Dua benda yang bermuatan sejenis akan tolak menolak, sedangkan dua benda yang bermuatan

tidak sejenis akan tarik menarik.

Berdasarkan jumlah muatan positif dan negatifnya , benda terbagi menjadi dua :

1. Benda netral = benda yang muatan positifnya berjumlah sama dengan muatan

negatifnya .

2. Benda bermuatan listrik = benda yang muatan positifnya tidak berjumlah sama

dengan benda dengan muatan negatifnya .

a) Benda bermuatan listrik positif , jika jumlah muatan positifnya lebih

banyak dari jumlah muatan negatif .

b) Benda bermuatan listrik negatif , jika jumlah muatan positif lebih sedikit

daripada jumlah muatan negatif .

Benda bermuatan positif , misalnya :

Kaca digosok dengan kain sutra

Benda bermuatan negatif , misalnya :

1

Plastik digosok dengan kain wool dua benda yang bermuatan sejenis : tolak-

menolak , sedang benda yang bermuatan tidak sejenis : tarik menarik.

Batang kaca digosok dengan sutera akan bermuatan positif. Batang plastik yang digosok

dengan kertas akan bermuatan negatif. Untuk menjelaskan terjadinya benda bermuatan tersebut,

terlebih dahulu meninjau interaksi antara satu atom dengan atom yang lainnya.

Elektron berperan sekali karena elektron dapat keluar atau masuk ke dalam susunan atom,

khususnya elektron terluar yang disebut elektron valensi. Jika elektron keluar dari susunan atom,

maka jumlah muatan positif atom akan lebih besar dari jumlah muatan negatif dan dikatakan atom

bermuatan positif. Sebaliknya jika elektron dari atom lain datang pada susunan atom maka jumlah

muatan positif akan lebih kecil dari jumlah muatan negatif, dan dikatakan atom bermuatan

negatif.

Ketika batang plastik digosok dengan kertas, menjadi bermuatan negatif. Karena beberapa

elektron dari atom kertas pergi ke batang plastik sehingga batang plastik kelebihan elektron dan

akibatnya plastik bermuatan negatif.

Jika batang gelas digosok dengan kain sutera, beberapa elektron meninggalkan atom-atom

dalam batang gelas. Batang gelas akan kekurangan elektron, akibatnya batang gelas bermuatan

positif.

Contoh :

Ada empat buatan muatan listrik a, b, c, dan d. Jika a menolak b, a menarik

c , c menolak d , dan d bemutan positif . Tentukan jenis muatan lainnya .

1. Gaya Listrik

Muatan listrik adalah sesuatu paling mendasar yang dimiliki benda yang terdiri dari

partikel elektron, proton dan netron. Sejak jaman Benyamin Franklin muatan listrik

dikelompokkan menjadi dua positif dan negatif. Penamaan ini seperti halnya penamaan garis

bilangan dalam matematika. Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif sedangkan

netron partikel yang tidak bermuatan.

Kuantitas dari muatan yang dibawa setiap elektron sama besar dengan jumlah muatan

yang dibawa oleh elektron-elektron lain. Demikian pula setiap proton membawa muatan yang

sama besar untuk tiap tiap proton.

Besar muatan elektron atau proton disebut muatan-muatan elementer = e. Satuan SI dari

muatan listrik adalah coulomb (C) mengabadikan nama fisikawan Perancis Charles Augustin de

Coulomb (1736-1806). 1 C = 6,25x1018 e dan 1 e = 1,60x10-19 C.

2

Kita tahu tentang muatan dari pengamatan kelakuan dari benda-benda bermuatan listrik.

Sebuah balon atau sebatang styrofoam dapat dibuat dengan mudah menjadi bermuatan listrik.

Sepasang balon yang bermuatan sama digantungkan pada tali seperti gambar berikut ini akan

saling menjauh satu sama lain.

Terdapat dua kesimpulan yang dapat disebutkan di sini yaitu :

Muatan yang berlawanan jenis saling menolak satu sama lain.

Muatan yang sejenis saling menarik satu sama lain.

Beberapa benda-benda yang mudah berinteraksi listrik dan dijumpai dalam kehidupan

sehari-hari misalnya pada saat memegang batang phonograph records terasa ada muatan listrik,

kaos kaki nilon berinteraksi dengan pakaian lain yang baru saja keluar dari pengering, setelah

berjalan di karpet kemudian memegang handle pintu terasa ada aliran muatan listrik, seorang

pendaki gunung yang terus berjalan dalam cuaca badai kilat pasti rambutnya berdiri semua karena

seluruh tubuhnya bermuatan listrik, dan lain-lain.

Pada kenyataannya, semua interaksi dari benda-benda dalam kehidupan sehari-hari seperti

mobil bergerak di jalan, gerakan-gerakan otot, pertumbuhan tanaman, sangat didominasi oleh

gaya listrik. Hanya saja benda-benda dalam skala besar secara umum adalah netral sehingga efek-

efek kelistrikan tidak terlalu tampak. Tetapi dalam tinjauan molekul, atau skala sel akan

menampakkan masing-masing partikel bermuatan yang membuat gaya listrik alami dam

menampakkan interaksinya.

Tarik menarik atau tolak menolak antara muatan listrik dapat diartikan bahwa gaya

sedang bekerja antara muatan-muatan. Dalam tahun 19700-an fisikawan Coulomb menyelidiki

gaya listrik ini. Dia menemukan bahwa gaya antara dua muatan bekerja sepanjang garis kerja

muatan, dengan besar sebanding dengan muatan-muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat

jarak antara muatan-muatan.

Hubungan antara jarak dan gaya tarik atau tolak diantara bola-bola bermuatan ditetapkan

melalui percobaan oleh ahli fisika bangsa Perancis, Charles Coulomb tahun 1785. Coulomb

mendapatkan bahwa :

Gaya tarik atau tolak adalah sebanding dengan muatannya

F q1 q2

Gaya tarik atau tolak adalah berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua bola

bermuatan.

3

FF

F

Penemuan Coulomb baru dapat ditulis dengan persamaan berikut.

F

Di sini F adalah gaya antara q1 dan q2, dan r adalah jarak antara dua muatan. Hukum

Coulomb tersebut agak mirip dengan Hukum Newton tentang Gravitasi, bedanya dalam hukum

Newton hanya dikenal gaya tarik menarik saja tanpa gaya tolak, karena dalam hukum Newton

tidak dikenal istilah massa negatif, hanya dikenal massa positif. Sedangkan dalam hukum

Coulomb dikenal istilah muatan positif maupun muatan negatif.

Pada persamaan di atas, setelah ditemukan konstanta yang dikenal dengan k dan besarnya

adalah 9 x 109 N.m2/C2, dapat ditulis sebagai berikut.

F = k

Dalam elektromagnetik dikenal konstanta permitivitas ruang hampa o yang mempunyai

hubungan dengan k sebagai berikut.

k =

Gaya listrik merupakan besaran vektor, sehingga penerapannya menggunakan prinsip

superposisi atau resultan penjumlahan vektor.

Sehingga Hukum Coulomb dapat ditulis sebagai berikut.

F = , k =

F =

εo = 8,85.10-12

Bila medium tempat muatan berada bukan udara (vakum), misalkan bahan tertentu yang

mempunyai tatapan dielektrikum K, maka permitivitasnya, menjadi :

sehingga

F = k

F =

F =

4

F =

K = tetapan dielektrikum bahan .

Gaya coulomb/gaya listrik adalah besaran vector, sehingga untuk menentukan resultannya

digunakan kaidah-kaidah vektor . Vektor gaya Coulomb yang dialami sebuah bola karena adanya

dua bola bermuatan lain didekatnya adalah dengan menghitung resultan gayanya.

F2 =

Kurva F sebagai fungsi jarak r, berarti q dianggap tetap.

F = k = k q2

F sebanding dengan , sehingga kurva F sebagai fungsi r berbentuk hiperbola.

Kurva F sebagai fungsi q, berarti jarak r dianggap tetap. Pada dua muatan yang sama besar, F

fungsi kuadrat dalam q, sehingga kurva F sebagai fungsi q berbentuk parabola melalui titik (0,0).

F = K = .q2

Orang yang pertama menyelidiki hubungan daya tarik / tolak antara bola bermuatan listrik adalah

ahli fisika perancis Carles Augustin Coulomb.

“kesimpulan gaya tarik atau gaya tolak antara antara dua muatan listrik sebanding dengan besar

muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrant jarak antara dua muatan itu .”

dirumuskan :

5

F

r

F

q

karena

Maka :

Keterangan :

= muatan partikel (c)

R= jarak antar muatan (m)

= permitivitas ruang hampa = 8,85.10-12 C2/N.m2

F= gaya tarik atau tolak (n)

k = konstanta pembanding

= 9.109.N m/C2

2. Medan Listrik

Bila didekatkan suatu muatan q2 pada suatu muatan tetap q1 maka muatan q2 akan

ditarik atau ditolak oleh muatan q1. ini berarti disekitar muatan tetap q1 terdapat medan listrik.

Medan listrik adalah daerah sekitar muatan tetap ( yang tidak bergerak) yang masih

mengalami gaya listrik. Kita dapat menggambarkan vektor-vektor medan listrik disekitar suatu

muatan statis, yang menunjukkan besar dan arah dari medan listrik, pada titik-titik disekitar

muatan tersebut. Besar suatu medan listrik juga disebut kuat medan listrik.

Vektor-vektor kuat medan listrik mengarah keluar untuk muatan tetap positif dan menuju

ke dalam untuk muatan tetap negatif.

Sebagai pengganti dari gambar-gambar vektor-vektor medan listrik, sering suatu medan

listrik digambarkan dengan sejumlah garis-garis gaya. Tempat dimana garis-garis gaya rapat

menggambarkan medan listrik yang kuat, sedang tempat dimana garis-garis gaya renggang

menggambarkan medan listrik yang lemah.

Kesimpulan :

1. Garis-garis medan listrik tidak pernah berpotongan.

2. Garis-garis medan listrik selalu mengarh radial keluar menjauhi muatan positif dan radial

kedalam mendekati muatan negative.

3. Tempat dimana garis-garis medan rapat menyatakan medan listrik yang kuat, sebaliknya

tempat dimana garis-garis medan renggang menyatakan medan listrik yang lemah.

6

+

KUAT MEDAN LISTRIK

Bila muatan q2 diletakkan dalam pengaruh medan listrik q1, maka muatan q2 akan

mendapat gaya Coulomb. Besar gaya Coulomb yang dialami oleh partikel selalu tergantung pada

muatan partikel yang didekatkan dan muatan tetap q1.

Gaya per satuan muatan disebut kuat medan listrik. Di beri notasi . Jadi

=

Untuk muatan positif maka arah gaya Coulomb searah dengan arah kuat medan listrik, dan

untuk muatan negatif maka arah gaya Coulomb berlawanan dengan arah kuat medan listrik.

Karena gaya Coulomb F = K

Maka E = =

E =

E =

Dimana : r = jarak antara titik dan muatan tetap (m)

E = kuat medan listrik (N/c)

7

+ +

+r E

P

r

EP

Untuk menggambar vektor kuat medan listrik E perlu memperhatikan

1. Arah E adalah menjauhi muatan sumber positif dan mendekati muatan sumber negatif.

2. Vektor E mempunyai garis kerja yang sama dengan garis hubung antara muatan sumber q dan

titik yang akan digambar vektor E nya

Jika medan listrik ditimbulkan oleh beberapa muatan maka serupa dengan gaya pada gaya

Coulomb, kuat medan listrik yang dialami titik haruslah ditentukan dengan menjumlah vektor-

vektor kuat medan listrik dari masing-masing muatan sumber.

Hukum Gauss

Membahas tentang = fluks listrik = garis-garis gaya listrik. Sedangkan rapat fluks listrik adalah

jumlah garis-garis medan listrik yang menembus tegak lurus suatu bidang permukaan.

Fluks listrik ialah jumlah garis gaya yang menembus tegak lurus suatu bidang.

Garis-garis yang menembus tegak lurus suatu bidang segi empat

seluas A. Jumlah garis-garis gaya yang menembus bidang seluas A

sebanding dengan E.A.

Hasil kali antara kuat medan listrik E dan luas bidang A yang tegak lurus dengan medan listrik

disebut fluks listrik ().

= EA

Satuan fluks listrik adalah

Jika kuat medan listrik tidak menemmbus tegak lurus bidang, maka fluks listriknya akan lebih

kecil.

A

A’

Karena fluks listrik yang melalui bidang seluas A sama dengan fluks listrik yang melalui A’,

maka

= E . A1

= E . A cos

Dari konsep fluks llistrik tersebut, Gauss menemukan hukumnya yaitu

Bunyi hukum gauss

“Jumlah garis-garis medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan

jumlah muatan listrik yang dilengkapi oleh permukaan tertutup itu”

= E . A cos =

Keterangan : E = kuat medan listrik (N/c)

8

= fluks listrik (weber)

A = luas penampang ( m 2 )

= sudut antara e dengan garis normal (N) bidang.

εo = permitivitas udara / ruang hampa = 8,85.10-12 C 2 /N m2

Penerapan hukum gauss

1). Pada dua plat konduktor bermuatan tidak sejenis :

Dua buah keping masing-masing seluas A dimuati dengan +q dan –q. Rapat muatan

ialah muatan per satuan luas keping dinyatakan dengan,

=

Maka kuat medan listrik diantara dua keping sejajar adalah seragam dan dapat dirumuskan

E =

Jumlah garis gaya yang keluar dari keping adalah

= E.A Cos =

Karena medan listrik menembus tegak lurus keping, maka cos =

1, sehingga

E.A =

E =

Keterangan :

= rapat muatan ( C/m2 )

E = kuat medan listrik pada dua keeping konduktor ( N/C )

2). Pada bola konduktor bermuatan listrik

Bila bola konduktor berongga diberi muatan, maka muatan akan tersebar di permukaan

bola. Di dalam bola tidak ada muatan.

9

+++++++

Permukaaan I Gauss di dalam bola (r1< R)

E.A =

E =

Karena q = 0 maka E = 0.

Muatan yang dilingkupi oleh peermukaan I Gauss sama dengan nol, dengan demikian kuat medan

listrik di dalam bola sama juga dengan nol.

Permukaan II Gauss di luar bola (r2 > R)

Muatan yang dilingkupi oleh permukaan Gauss ini sama dengan muatan bola q. kuat medan listrik

di luar bola adalah :

E.A =

E =

Luas bola A = 4 r2, sehingga E =

Jadi kuat medan listrik untuk bola konduktor berongga yang di beri muatan adalah : di dalam bola

(r < R) E = 0

dikulit dan diluar bola (r > R) E =

Soal Hukum Gauss

1. Hitung jumlah garis medan yang menembus suatu bidang persegi panjang, yang panjangnya

30 cm dan lebarnya 20 cm, bila kuat medan listrik homogen sebesar 2000 N/C dan arahnya :

A). Searah dengan bidang.

B). Membentuk sudut 30 terhadap p bidang

C) tegak lurus terhadap bidang.

2. Sebuah konduktor dua keping sejajar yang tiap kepingnya berbentuk persegi panjang

(panjang = 5 cm, lebar 4 cm) diberi muatan 1,77 c, tetapi berlawan jenis. Hitung :

A). Rapat muatan listrik masing-masing keeping.

B). Besar kuat medan listrik dalam ruang diantara kedua keeping.

3. Sebuah konduktor bola berongga yang jari-jarinya 4 cm diberi muatan 0,2 c. Titik a,b,c

berturut-turut jaraknya 2 cm, 4 cm dan 6 cm dari pusat bola. Hitung kuat medan liustrik

dititik a, b, c..

10

ENERGI POTENSIAL DAN POTENSIAL LISTRIK

Energi Potensial listrik (Ep)

Muatan listrik yang diletakkan dalam suatu daerah medan listrik akan mengalami gaya

Coulomb. Untuk memindahkan muatan yang dipengaruhi gaya Coulomb maka harus melakukan

kerja pada muatan tersebut.

Jika memindahkan muatan q, yang berada dalam pengaruh gaya Coulomb dari titik A ke

titik B maka harus melakuakn kerja W pada muatan tersebut, dan jika beda potensial antara titik A

dan B (VB – VA) didefinisikan sebagai kerja per satuan muatan, maka :

VB – VA =

Beda potensial VB – VA, sering ditulis VBA atau V saja

VBA = V = VB – VA

Sehingga VBA = V =

Atau W = q . V

Dengan : q = muatan yang dipindahkan (Coulomb)

V = beda potensial (volt)

W = kerja yang dilakukan (joule)

Satuan V adalah volt, satuan W adalah joule dan satuan q adalah Coulomb. Dengan demikian

didapatkan hubungan satuan

1 volt = 1

Bila untuk memindahkan muatan 1 colomb dari titik A ke titik B dibutuhkan energi 1 joule,

maka dikatakan bahwa beda potensial antara A dan B sebesar 1 volt

Potensial listrik (V)

Potensial listrik adalah usaha untuk memindahkan muatan listrik positif 1 coulumb dari

titik tak terhingga ke titik tertentu.

Atau :

Adalah perubahan energi potensial tiap satuan muatan ketika sebuah muatan dipindahkan diantara

dua titik.

Dirumuskan V =

Atau V = k

Potensial Mutlak oleh Beberapa Muatan Sumber

11

Potensial mutlak adalah besaran skalar. Oleh karena itu potensial mutlak yang ditimbulkan

oleh beberapa muatan sumber dihitung dengan penjumlahan skalar

Dengan n adalah banyaknya muatan sumber.

Hukum Kekekalan Energi Mekanik

Jika gaya-gaya gesekan diabaikan dan tidak ada gaya lain yang bekerja pada partikel kecuali

gaya Coulomb, maka menurut hukum kekekalan energi mekanik

EP+EK=tetap

EP1+EK1=EP2+EK2

Maka

Hubungan Potensial dan Medan Listrik

Persamaan E= menyatakan bahwa medann listrik adalah gaya per

satuan muatan;

Persamaan V= menyatakan bahwa potensial mutlak adalah kerja

per satuan muatan.

Dari kedua pernyataan tersebut jelas hubungan antara potensial mutlak dan medan listrik

seperti hubungan antara kerja dan gaya. Peninjauan hubungan tersebut pada keping sejajar

bermuatan dan pada bola berongga muatan.

Kesimpulan :

Di dalam bola bermuatan listrik.

Potensial listrik di dalam sebuah bola konduktor adalah sama dengan potensial di

permukaan bola tersebut.

Muatan listrik pada bola saling menolak sejauh-jauhnya, sehingga saling menyebar

di permukaan bola.

Jadi di dalam bola tidak ada muatan (q = 0), sehingga kuat medan listrik sama

dengan nol.

Grafiknya :

Latihan soal

1. Dua buah muatan listrik dari + 24 dan -5 terpisah pada jarak 20 cm. Tentukan gaya

tarik antara muatan itu.

2. Dua muatan 1.10-9- c terpisah pada jarak 30 cm. Tentukan besar gaya listrik pada masing-

masing muatan, ketika berada :

12

a.Di udara

b. Dalam bahan yang memiliki permitivitas relatif 3.

3. Gaya tolak antara 2 buah muatan yang sama pada jarak 15 cm ialah 10 -5 n tentukan besar

muatan tersebut.

4. Dua keeping uang logam masing-masing diberi muatan sama, terpisah sejauh 15 cm gaya

tolak menolak antara kedua uang logam 6,4,10-6 n.

Hitung muatan masing-masing uang logam jika keduanya berada

a) Di udara

b) Dalam air yang permitivitas relative 80

5. Dalam model atom hydrogen bohr. Suatu electron (qe = -,6 . 10-19 c) mengelelilingi sebuah

proton (qp = +1,6 . 10-19 c) . Gaya tarik antara electron dan proton berfungsi sebagai gaya

sentripetal sehingga electron tidak mendekati proton (tetap pada orbitnya).

A). Hitung gaya tarik antara kedua partikel tersebut.

B). Berapakah kecepatan electron (massa electron 9, 1 . 10-31 kg, jari-jari orbit

5,3.10-11 m)

C) tentukan frekwensi electron.

6. Tiga buah muatan dari 2 c, 4 c, 4 c diletakkan pada titik a (0,0), b (5,0) dan c (8,0).

Tentukan berapa besar gaya yang bekerja pada muatan b. (satuan jarak dalam m)

7. Muatan titik a 250 c ; diletakan pada garis hubung antara muatan titik b 50 c ; dan muatan

titik c – 300 c. Muatan titik a diletakan 5 cm dari titik b dan 10 cm dari c. Tentukan besar

dan arah gaya yang bekerja pada muatan titik a.

8. Sebuah partikel bermuatan + 5 c diletakkan pada garis hubung dan diantara partikel-partikel

bermuatan -9 c dan 4 c yang berjarak 0,5 m.

A). Tentukkan besar dan arah gaya pada partikel bermuatan + 5 c. Jika diletakkan di tengah-

tengah antara kedua partikel bermuatan negative.

B). Agar gaya yang dialaminya nol dimana partikel + 5 c itu harus diletakkan.

9. Suatu segitiga sama sisi abc yang sisanya 30 cm terletak di uadara. Pada titik-titik sudut a, b, c

terdapat berturut-turut muatan listrik -2 . 10-6 c, + 2 . 10-6 c dan + 3 . 10 -6 . Tetntukan besar dan

arah gaya coulumb di titik c.

10. Pada keempat titik sudut sebuah bujur sangkar yang panjang sisinya 30 cm terdapat muatan

berturut-turut + 5 c, -5 c, + 5 c dan -5 c . Tentukan besar gaya yang bekerja.

A). Pada masing-masing muatan.

B). Pada muatan lain + 5 c yang diletakkan di pusat bujur sangkar.

13

Latihan soal :

1. Hitung kuat medan listrik pada jarak 3 m dari muatan + 2 c

2. Kuat medan lustrik pada suatu titik yang diakibatkan oleh muatan 8.10-5 c adalah 4,5 . 10 6

n/c. Berapakah jarak titik tersebut dari muatan itu ?

3. Sebuah muatan negative 2.10-8 c mengalami gaya 0,05 n dalam suatu medan listrik.

Tentukan besar kuat medan listrik pada muatan tersebut.

4. Sebuah tetes minyak bermassa 9,4 . 10-15 kg jatuh diantara dua keeping sejajar yang

bermuatan.

Tetes minyak itu seimbang diantara kedua keeping jika kuat medan listrik di antara kedua

keeping 2. 10 5 n/c. Hitung muatan pada setetes minyak itu (g = 10 m/s2 )

5. Berapa besar kuat medan listrik yang diperlukan untuk menjaga sebuah proton agar tidak

jatuh akibat gaya gravitasi (massa proton 1,7 . 10-27 kg, muatan proton + 1,6.10-19 c,

percepatan gravitasi = 9,8 m/det 2

6. Dua buah muatan +1,8.10-7 c dan -1,8.10-7 c terpisah sejauh 60 cm. Tentukkan besar dan

arah kuat medan listrik di tengah-tengah kedua muatan ini.

Kapasitor

A. Pengertian Kondensator

Kapasitor atau kondensator adalah komponen listrik yang mempunyai kemampuan kapasitas

untuk menyimpan muatan listrik. Kapasitas kapasitor disebut juga kapasitansi, diberi lambang

C dan mempunyai satuan dalam sistem MKS adalah farad (F).

Kondensator seringkali disebut sebagai kapasitor brfungsi menampung muatan listrik

selama waktu yang tak ditentukan dan mengeluarkannya kembali pada saat yang

diperlukan, tanpa disertai reaksi kimia.

Berlainan dengan accu yang dapat pula menyimpan muatan listrik akan tetapi dengan disertai

reaksi kimia.

Pada prinsipnya kondensator terdiri atas dua lembar plat logam (konduktor) yang

dipasang saling sejajar dan diberi muatan yang berlainan jenis.

Gbr.1. Dua plat yang dipasang sejajar14

Gambar

Kedua plat konduktor tersebut dipisahkan oleh suatu zat yang dinamakan dielektrikum

atau dielektrikum.

Gambar penampang kedudukan plat atau disebut dielektrika sebagai berikut :

Gbr.2. Dielektrika memisahkan dua plat logam

Besarnya kapasitas kondensator ditentukan oleh beberapa faktor, antara lain:

1. Luas plat penghantar.

2. Jarak antara plat-plat penghantar atau tebal dielektroka.

3. Jenis dielektrika yang dipakai.

Kapasitas kondensator yang telah beredar dipasaran selalu bernilai konstan, kecuali

untuk kondensator variabel.

B. Satuan Kondensator

Untuk menyatakan satuan kapasitas suatu kondensator dipakai satuan Farad, atau

disingkat F. Apabila kondensator diberi tegangan listrik sebesar 1 volt, dapat menyimpan

muatan listrik sebanyak 1 coulomb, maka kapasitansinya 1 farad

Untuk keperluan praktek, satuan farad terlalu besar, oleh karena itu digunakan satuan

yang lebih kecil, antara lain:

Mikro farad (F) = 10-6 F

Nano farad (ηF) = 10-9 F

Piko farad (F) = 10-12 F

Nilai kapasitas dari kondensator pada umumnya dinyatakan dalam tulisan yang

terdapat pada badan dari kondensator yang bersangkutan.

Contoh:

Gbr.3. Nilai Kapasitas tertulis dibadan kondensator

Pada setiap kondensator selalu dicantumkan angka tegangan kerja, yaitu tegangan

listrik yang tertinggi yang dapat menembus dielektriknya. Tegangan kerja ini disingkat WV

(Working Voltage).

Angka WV ini tidak boleh dilampaui, artinya jika WV suatu kondensator = 50 Volt,

maka dalam rangkaian, kondensator ini tidak boleh mendapatkan tegangan lebih besar dari 50

Volt. Jika melebihi 50 Volt, maka dielektriknya akan tembus, berarti kondensatornya rusak.

15

C. Guna Kondensator

Didalam rangkaian, komponen kondensator mempunyai tiga kegunaan pokok antara

lain :

1. Kondensator Simpang (by pass condensator).

Artinya : suatu kondensator berfungsi untuk meneruskan arus bolak-balik itu ke

ground atau chasis, dan menahan arus searah (DC) agar tak mengalir ke ground atau

chasis.

2. Kondensator penghubung (copling condensator).

Artinya : suatu kondensator bertugas untuk meneruskan arus AC kepada bagin yang

memerlukannya, dan menahan aliran DC, sehingga tidak dapat mengalir kepada

bagian yang memerlukan aliran arus bolak-balik.

3. Kondensator pembangkit getaran

Artinya : jika suatu kondensator dihubungkan dengan gulungan kawat (spoel), maka

kondensator itu berfungsi membangkitkan getaran listrik. Getaran listrik ini dapat

diatur dengan mengubah-ubah nilai kapasitas kondensator. Biasanya pad kondensator

variabel

MACAM- MACAM KONDENSATOR

A. Kondensator Tetap

Kondensator tetap yaitu kondensator yang nilainya tetap atau tak berubah. Biasanya yang

termasuk kondensator tetap, adalah :

1. Kondensator Kertas

Bahan dielektriknya terbuat dari kertas parafin atau kertas minyak. Kapasitasnya kecil

antara 0,001 F – 2 F.

Gbr.4. Kondensator kertas dengan tanda skemanya

2. Kondensator Keramik

Bahan dielektriknya terbuat dari keramik. Kapasitasnya sangat kecil antara 1 F – 500

F

16

Gbr.5. kondensator kertas dengan tanda skemanya.

3. Kondensator Mika

Bahan dielektriknya terbuat dari mika. Kapasitasnya sangat kecil antara 50pF- 500pF

Gbr.6. Kondensator mika dengan tanda skemanya.

4. Kondensator Elektrolit (Elco)

Bahan dielektriknya bukan elektrolitnya, tetapi aluminium oksida, yaitu lapisan

tipis yang menempel pada plat aluminium. Kapasitasnya besar antara 1F- 10.000F.

Gbr.7. Kondensator elektrolit dengan tanda skemanya.

B. Kondensator Tidak Tetap

Kondensator tidak tetap adalah kondensator yang harga kapasitasnya dapat diubah- ubah.

Contoh dari kondensator ini adalah:

1. Kondensator Variabel (Varco)

Bahan dielektriknya udara. Kapasitasnya sangat kecil antara 5pF- 500pF. Varco

mempunyai dua bagian utama yaitu:

a. Rotor adalah bagian yang dapat diputar.

b. Stator adalah bagian yang terpasang mati.

Jika rotor diputar masuk kedalam celah- celah stator, maka kapasitasnya bertambah.

Jika rotor diputar keluar dari celah- celah stator, maka kapasitasnya berkurang. Kapasitas

minimum suatu varco tidak nol.

17

Gbr.8. Kondensator Variabel dengan tanda skemanya.

2. Kondensator Trimmer

Kondensator Trimmer adalah kondensator yang kapasitasnya dapat diubah- ubah

dengan menggunakan obeng.

Gbr.9. Kondensator Trimmer dengan tanda skemanya.

MEMERIKSA BAIK BURUKNYA KONDENSATOR

A. Kondensator Mika, Kertas dan Keramik

Untuk memeriksa kondensator berkapasitas kecil seperti kondensator mika, kertas dan

keramik, masih dalam keadaan baik atau buruk, maka digunakan sumber potensial DC dan

multitester atau ampermeter.

Jika dihubungkan dengan sumber DC dan ada arus mengalir, dan terlihat jarum multitester

bergerak, berarti kondensator sudah bocor. Jika jarum tidak bergerak berarti kondensator

masih baik.

B. Kondensator Elektrolit

Untuk memberikan baik- buruknya Elco, caranya adalah:

1. Putarlah saklar pemilih multitester pada posisi yang dikehendaki (R x 1 atau R x 1k).

2. Alat multitester boleh dinolkan boleh tidak.

3. Kabel hitam ditempelkan pada kaki positif elco, kabel merah pada kaki negative elco

(sambil memperhatikan jarum).

Gbr.11. Menempelkan Kabel multitester dengan kaki- kaki elco.

4. Bila jarum bergerak kekanan kemudian kembali kekiri (tempat semula) berarti elco masih

baik.

18

Gbr.12. jarum bergerak ke kanan dan kembali kekiri ketempat semula.

5. Bila jarum bergerak kekanan kemudian kembali kekiri tetapi tidak penuh, berarti elco

tersebut setengah rusak.

Gbr.13. Jarum bergerak kekanan dan kembali kekiri tidak penuh.

6. Bila jarum bergerak kekanan kemudian berhenti (tidak kembali kekiri) berarti kondensator

bocor.

Gbr.14. Jarum bergerak kekanan dan tidak kembali

7. Bila jarum tidak bergerak sama sekali, berarti kondensator elektrolit tidak putus.

Gbr. 15. Jarum tidak bergerak

19

C. Kondensator Variabel

Hubungan pendek sering dijumpai pada daun- daun Varco. Misalnya pada pesawat radio

terdengar suara kemresek, bila kita sedang memutar tuner (pemilih gelombang).

Untuk mengetahui ada tidaknya hubungan pendek, maka saklar pemilih multitester pada

posisi R x 1

Selanjutnya kabel merah dan kabel hitam ditempatkan pada kaki varco.

Bila sumber Varco diputar ternyata jarum bergerak, berarti daun- daun varco terhubung

pendek.

Bila jarum tetap diam berarti tidak terhubung pendek atau Varco masih baik.

Gbr.16. Menguji Varco.

Kapasitor keping sejajar terbuat dari dua plat berukuran luas penampang tertentu(A), terpisah

pada jarak sejauh d, dan ruang diantara kedua plat berisi udara atau bahan penyekat tertentu

yang mempunyai tetapan/konstanta dielektrikum tertentu (r = K).

Nilai kapasitas kapasitor bergantung pada faktor-faktor, antara lain :

1. luas penampang keping kapasitor.

2. jarak pisah antara dua keeping kapasitor.

3. tetapan dielektrikum dari bahan penyekat antara keeping kapasitor.

Dirumuskan : C = K.A. o , sedangkan untuk penyekat udara C = A. o

d d

Sebuah kapasitor yang dipasang pada suatu beda potensial tertentu, akan menyimpan muatan

listrik. Hubungan antara kapasitansi, beda potensial listrik dan muatan listrik yang disimpan

kapasitor dirumuskan :

C = q / V

Harga C tidak bergantung pada nilai q maupun V, namun selalu tetap, artinya semakin besar

nilai V maka semakin bertambah pula nilai q.

20

Beberapa kapasitor dapat dirangkai untuk mendapatkan nilai kapasitas penggantiya. Rangkaian

itu adalah:

Rangkaian kapasitor :

Beberapa kapasitor dapat dirangkai menjadi satu . Rangkaian kapasitor dapat dengan cara

rangkaian tersusun seri , pararel atau campuran seri pararel .

1. Rangkaian kapasitor seri.

Skema Hubungan seri + - + - + - a + - b + - c + - d + - + - + - + - + - + - + - + - + - C1 C2 C3

V

C1 C2 C3

Rangkaian seri kapasitor Tiga buah kapasitor tersusun seri , maka kapasitor pengganti atau kapasitor totalnya dirumuskan,

Beberapa kapasitor dihubungkan satu sama lain setelah

seimbang , semua kapasitor akan mempunyai muatan yang sama

Pada rangkaian seri ini, untuk tiap-tiap kapasitor mempunyai q sama , namun V berbeda.

Beda potensial di adalah sedangkan muatan di adalah

dan .

Sedangkang muatan di selalu sama , yaitu q .

Rumus

Hubungan

q =

21

C1 C2 C3

V1 V2 V3

V

q =

q =

Dan jika

V adalah beda potensial total ketiga kapasitor .

Catatan :

1) Khusus untuk dua kapsitor yang dirangkai seri berlaku :

2) Khusus untuk n buah kapasitor yang kapasitasnya sama dan dirangkai secara seri

berlaku :

2. Rangkaian kapasitor paralel.

Skema Hubungan paralel

+ + + + + + + + + + + + +

- C1 - - - - C2 - - - - C3 - - - -

Jika beberapa kapasitor dihubungkan satu sama lain dengan cara menghubungkan keping

keping yang bermuatan sejenis , maka hubungan tesebut dinamakan hubungan pararel .

Perbandingan muatan pada masing-masing kapasitor pararel adalah :

Setelah seimbang , tegangan semua kapasitor sama .

Nilai kapasitansi penggantinya dirumuskan dengan :

Rumus :

Pada rangkaian kapasitor paralel ini, untuk tiap-tiap kapasitor nilai V selalu sama, sedangkan

nilai q berbeda.

Sedangkan muatan listrik di ..adalah

22

Hubungannya

Dan = muatan total .

Pada kenyataannya untuk mendapatkan nilai kapasitansi tertentu, banyak rangkaian kombinasi

antara seri dan parallel dibuat semata-mata pertimbangan kepraktisan.

Energi yang tersimpan di dalam suatu kapasitor yang dihubungkan dengan beda potensial V

tertentu dapat ditentukan dari hubungan linier atara muatan yang tersimpan dengan beda

potensial terpasang.

Semakin bertambah nilai V, makin bertambah pula nilai Q, ditunjukkan pada grafik linier

sebagai berikut :

V

q

Bidang yang dinaungi kurva berbentuk segitiga. Luas dari segitiga menunjukkan energi listrik

yang tersimpan di dalam kapasitor.

Jadi : Energi listrik = luas segitiga

= ½. alas . tinggi.

W = ½.q.V

Atau W = ½. C.V2 (karena q = C.V)

Atau W = ½. Q2/C (karena V = q/C)

Kapasitor bola terbuat dari dua buah bula logam konsentris, seperti gambar berikut ini ;

23

Rumus kapasitansi kapasitor bola :

Dari C = q/V R2

Karena V = k.q/R

Maka C = q/V = q= kq/R

C = R/k

Adalah : komponen listrik yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik.

Kapasitor terdiri dari 2 konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik).

Kapasitansi ( C ) adalah kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan listrik.

Nilai kapasitansi sebanding dengan luas penampang dan berbanding terbalik dengan jarak antara

dua plat konduktor.

Kegunaan kapasitor :

Untuk memilih frekuensi pada radio penerima

Sebagai filter/penyaring dalam catu daya (power supply).

Untuk menghilangkan bunga api pada system pengapian mobil danm sebagaainya.

Skema kapasitor/kondensator

C

Dalam rangkaian listrik, berlaku kapasitas kapasitor adalah perbandingan antara besar muatan dari

salah satu penghantar dengan beda potensial antara kedua penghantar.

jadi C = q/V

kapasitas kapasitor bola

Potensial Di Kulit Bola

Atau

Dustribusi

bila kapasitor telah dihubungkan dengan beda potensial V dan menyimpan muatan q maka

energi listrik yang terdapat di dalam kapsitor dirumuskan :

24

+ + + + ++ + + + + R + + + + + + + +

Karena

Kapasitor gabungan

Prinsip kapasitor gabungan adalah :

Gabungan secara pararel jika (+) bertemu (+)

( -) bertemu (-)

Beda potensial diambil secara rata-rata

Kapasitor I dihubungkan ke beda potensial V1 mempunyai kapasitor C1

dan menyimpan muatan q1.

Digabungkan dengan kapasitor yang II yang beda potensialnya nol dan belum terisi muatan (q2=0)

q 2

C2

V2=0

Maka setelah digabung kapasitor II terisi muatan dan beda potensial menjadi beda potensial

gabungan .

C1+ -q1

C2+ -q2

Catatan gabungan secara seri jika (+) bertemu (-)

Soal

1) Tiga buah kapasitor dengan kapasitas masing-masing 3F, 6F dan 9F dihubungkan

secara seri . Kedua ujung dari kedua gabungan tersebut dihubungkan dengan sumber

tegangan yang besarnya 220v .

Hitunglah :

a. Kapasitor total25

q1

cV1

b. Beda potensil setiap kapsitor

c. Muatan masing-masing dan muatan total

d. Energi total yang tersimpan dalam kapasitor .

2) Tiga buah kapasitor dengan kapsitas masing-masing :15 F, 20F dan 40F dihubungkan

secara pararel . Kedua ujung dari kedua gabungan tersebut dihubungkan dengan

sumber tegangan yang besarnya 200volt. Hitunglah :

a. Kapasitor total

b. Beda potensial setiap kapsitor

c. Muatan setiap kapasitor

d. Muatan total kapasitor

Energi Pada Kapasitor

Ketika kapsitor diberi muatan dengan cara dihubungkan pada beda potensial v , terdapat medan

listrik diantara kedua keping kapasitor . Energi yang berasal dari sumber tegangan tersebut

disimpan sebagai energi potensial dalam medan listrik kapasitor .

dirumuskan :

V(volt) v v= potensial akhir

1/2v 1/2v

2 (coulomb)

Soal-soal :

1. Jarak antara kedua keping dari kapasitor sejajar adalah 5,0 mm dan luas setiap keping 2,0

m2 . Kapasitor berada divakumkan . Jika beda potensial 1,0 x 10 4v dihubungkan pada

kapasitor , hitunglah :

a. Nilai kapasitas

b. Muatan yang tersimpan pada setiap keping

c. Kuat medan listrik diantara kedua keping.

Kemudian kapsitor yang bermuatan dilepas dari sumber potensial dan diisolasi

sehingga muatannya tetap . Bahan dielektrik yang prmitisitas relaifnya 5 dimasukkan

kedalam ruang antara keeping kapasitor . Tentukan :

d. Kuat medan listrik yang terdapat dibahan dielektrik .

e. Beda potensial kedua keeping kapasitor

f. Kapasitas kapasitor setelah diisi bahan dielektrik .

26

2. Hitung gaya tarik antar keping kapasitor bila diketahui muatan kapasitor q , bahan

delektrik yang digunakan mempunyai permivisitas dengan luas masing – masing

keeping a , jarak antara kedua keeping d dan beda potensial yang berlaku v

Soal

1) Dua buah muatan listrik + 24 dan -15 terpisah pada jarak 20 cm. Tentukan gaya

taraik antara muatan tesebut .

2) Tig buah muatan 2 , 4 , dan 4 diletakkan pada titik a(0,0) , b(5,0) dan c (8,0) .

Tentukan berapa besar gaya yang bekerja pada muatan b (satuan jaak dalam meter .

3) Dua buah muatan +5 dan -6 tarik menarik dengan gaya 1 n . Tentukan jarak kedua

muatan tersebut jika :

a) Muatan-muatan tersebut berada di udara

b) Muatan – muatan tesebut berada di dalam air (konstanta dielektrik air = 80)

4)

A). Bola kecil a bermuatan + 135 terpisah sejauh 10 cm . Bola kecil yang

bermuatan diletakkan pada garis hubung antara a dan b sehingga resultan gaya-

gaya yang bekerja pada c adalah nol . Diman letak c diukur dari a

B).muatan a ,-30 diletakkan pada garis hubung antara b,50 dan muatan c,20

. Muatan a diletakkan 5cm dari b dan 20 cm dari c . Tentukan besar gaya yang

bekerja pada muatan a

5) Pada titik-titik sudut sebuah bujur sangkar erletak muatan-muatan listrik 2 ,-4 ,6 ,-3

.rusuk bujursangkar

Hitunglah pada pusat bujursangkar itu :

a. Gaya listrik

b. Kuat medan listrik

c. Potensi listrik

d. Energi potensial listrik

jika muatan di pusat 1

6) Muatan-muatan titik deletakkan diudara pada titik-titik a dan b seperti ditunjukkan

gambar

a. Hitung besar kuat medan litrik di titik p yang disebabkan oleh kedua muatan tersebut .

b. Potensi litrik di titik pyang disebabkan oleh kedua muatan tersebut .

A 3,6.10-9c

4 cm

27

5 cm

3cm b -3,2.10-9c

7) Diketahui sebuah muatan titik 4

a. Tentukan potensi listrik pada jarak r =20cm dan r =50cm dari muatn itu .

b. Berapa usah yang diprlukan untuk memindahkan muatan-muatan 0,04 dari titik

pada r=50cm ketitik pada r= 20cm.

Jawab

a)

b)

8) Suatu bola konduktor yang memiliki radius 10cm diberi muatan 4 .pada jarak berapa

dari bola tersebut , potensial suatu tempat bernilai 2,4.104v ?

9) Hitung besar muatan yang diperlukan untuk memuati sebuah kapsitor 4 yang

dihubungkan ke beda potensial 15 volt ?

10) Muatan 5.10-12 c dipindahkan keeping sebuah kapasitor menghasilkan beda potensial 2 mv.

Tentukan kapasitas kapsitor !

11) Sebuah kapsitor sejajar berjarak 5 mm dan luas keeping 2m2. Keping-keping itu dalam

ruang hampa . Beda tegangan 10.000 volt dipasang pada kapasitor. Hitunglah :

a) Kapasitas

b) Muatan pada tiap-tiap keping

c) Kuat medan listrik diantara dua keping

Jawab

a) b) c).

12) Sebuah kapasitor bola yang diameternya 15 cm diberi beda potensial 30 kv . Hitung

muatan yang tersimpan dalm kapasitor tersebut .

13) Tiga kapasitor terbuat dari kertas dengan kapasitas berturut-turut 0,15 ;0,2 ;0,4

disusun pararel dan ihubungkan dengan baterai 200 volt . hitung :

a) Kapasitas total

b) Muatan dan beda potensial masing-masing

c) Muatan total

d) Energi yang tersimpan dalam system

14) Energi yang tersimpan pada masing-masing kapsitor.tiga kapasitor dengan kapsitas masin-

masing 2 ,4 dan 6 disusun seri dan ujung-ujungnya dihubungkan ketegangan

sumber 22 volt . Hitung :

a) Kapasitas total

28

b) Muatan dan beda potensial masing-masing

c) Muatan total

d) Energi yang tersimpan dalam system

e) Energi yang tesimpan dalm tiap-tiap kapasitor

15) Hitung kapsitas pengganti antara titik y,x

a)

3

5 4

4x 4 y

3

2

b)3

9 5

4

x 9 y

10 1

16. Kuat medan listrik negative 1. 10-8 c mengalami gaya 0,05 n dalam suatu medan listrik.

Tentukkan besar kuat medan listrik pada muatan tersebut.

KERJAKAN DENGAN TELITI

1. Perhatikan gambar di bawah ini. Tentukan kapasitas pengganti rangkaian di bawah !

2. Perhatikan rangkaian di samping

29

9μF 9μF 9μF

9μF

9μF 9μF 9μF

6μF 6μF

a. Hitung kapasitas pengganti rangkaian

b. Hitung muatan tiap kapasitor

c. Hitung beda potensial tiap kapasitor

3. Perhatikan rangkaian berikut. Tentukan :

a. Kapasitor pengganti rangkaian

b. Beda potensial tiap kapasitor

c. Energi pada masing-masing kapasitor

4. Jika pada rangkaian di samping muatanny disimpan pada kapasitas C1 = 250 μC. Hitunglah :

a. muatan pada masing-masing kapasitor

b. beda potensial antara A dan B

5. Kapasitor keping sejajar luas kepingnya 200 cm2 dan berjarak 4 mm di udara

a. Hitunglah kapasitasnya

b. Jika kapasitor diberi beda potensial 500, berapa muatan yang disimpan kapasitor ?

c. Jika cairan (= 2,5) disisipkan pada kapasitas, berapakah muatan disimpan sekarang ?

d. Pada soal c. berapakah energi yang disimpan kapasitor ?

B. LISTRIK DINAMIS

ARUS LISTRIK DAN KUAT ARUS

Arus listrik didefinisikan sebagai aliran dari muatan positif. Arah arus listrik adalah

berlawanan dengan arah aliran elektron. Arus listrik selalu mengalir dari tempat berpotensial

tinggi ke tempat yang berpotensial rendah.

Kuat arus adalah jumlah muatan positif yang mengalir melalui penampang suatu kawat

penghantar per satuan waktu.

I =

Dimana :q = muatan listrik (Coulomb)

I = waktu (detik)

t = kuat arus listrik (ampere)

sehingga didapat hubungan 1 ampere = 1 Coulomb/detik.

Arus listrik mengalir dari kutub + baterai menuju kutub - baterai melalui suatu penghantar.

Arus listrik mengalir melalui suatu rangkaian tertutup, yaitu rangkaian yang tidak berpangkal dan

tidak berujung.

30

Besaran yang menyatakan arus listrik adalah kuat arus listrik.alat ukur yang dipakai untuk

mengukur kuat arus dalam rangkaian adalah amperemeter. Amperemeter selalu dipasang seri

dengan rangkaian yang akan diukur kuat arusnya.

BEDA POTENSIAL

Bila ujung-ujung suatu hambatan diberi beda tegangan maka melalui hambatan akan mengalir

arus listrik. Hubungan antara beda tegangan dan arus listrik yang mengalir ditemukan oleh ohm.

Alat ukur yang dipakai untuk mengukur beda tegangan atau beda potensial dalam suatu

rangkaian adalah voltmeter. Voltmeter selalu dipasang pararel dengan rangkaian yang akan diukur

beda tegangannya.

Perbedaan Antara Gaya Gerak Listrik (ggl) dan Tegangan jepit

Untuk membedakan antara ggl dengan tegangan jepit dengan melihat gambar berikut,

Selain membangkitkan ggl baterai juga mempunyai hambatan dalam. Sesuai dengan hukum

ohm

E= i(R+r) = iR+ir

Tegangan jepit baterai ialah beda tegangan ujung-ujung baterai (Vab). Maka,

Vab =iR

Atau E = Vab+i.r

Vab =V→ E =V+ir

V =E-ir

ggl selalu lebih besar dari tegangan jepit.

31

Alat Ukur

1. Galvanometer

Digunakan untuk mengukur kuat arus listrik. Galvanometer yang paling sederhana diciptakan

oleh Oersted. Ternyata galvanometer Oersted kurang praktis karena memelukan pengaturan

menurut bidang meridian magnet bumi. Kemudian diciptakan galvanometer dengan magnet

yang tidak berputar tetapi i dan kumparannya yang berputar .Galvanometer tersebut

dinamakan galvanometer kumparan putar atau galvanometer D’Arsonval.

2. Amperemeter/Ammeter

Untuk keperluan praktis dengan dasar yang sama seperti pada galvanometer kumparan putar,

maka diciptakan galvanometer dengan skala mili ammeter/mili amperemeter. Perbedaannya

dengan galvanometer D’Arsonval ialah ujung sumbu putarnya dipasang pada engsel tetap.

Alat ukur kuat arus digambarkan dengan bagan

Untuk mengukur kuat arus yang besar tentulah mili amperemeter tak dapat digunakan secara

langsung, sebab melampaui batas ukur alat itu. Apabila dipaksakan alat itu akan terbakar atau

rusak.

Tetapi dapat diusahakan mili ampermeter dapat dipakai untuk mengukur kuat arus yang besar,

yakni dengan memasang hambatan pararel yang disebut shunt. Keseluruhan alat itu mampu

mengukur kuat arus yang besar dan dinamakan Ammeter/ampermeter, seperti pada gambar

berikut :

Rs = hambatan shunt

Ra = hambatan miliammeter

Andaikan mili ammeter mempunyai batas ukur maksimum i1 mA, akan digunakan mengukur

kuat arus I, maka menurut hukum ohm :

i1.R

Pada prakteknya, karena berguna untuk mengukur kuat arus suatu alat, maka ammeter harus

dipasang seri dengan alat itu, sehingga hambatannya harus kecil.

3. Voltmeter

32

Adalah alat untuk mengukur beda potensial listrik. Dalam prakteknya, karena berguna untuk

mengukur beda potensial, maka voltmeter harus dipasang pararel dengan alat yang diukur

beda potensialnya sehingga hambatan voltmeter besar.

Untuk memperbesar batas ukurnya, dapat dipasang hambatan muka yang dipasang seri dengan

voltmeter tersebut.

Rm = hambatan muka

Rv = hambatan voltmeter

Miliamperemeter dapat juga digunakan untuk mengukur beda potensial

Rm = Hambatan muka

Ra = hambatan miliamperemeter

Misalkan miliamperemeter mempunyai batas ukur kuat arus maksimum i1 atau batas ukur

potensial maksimum i1.Ra jadi :

VBC

4. Rangkaian Jembatan Wheatstone

Jembatan wheatstone digunakan untuk mengukur hambatan dengan teliti. Skema jembatan

wheatstone sebagai berikut :

Galvanometer g menunjukkan kuat arus pada cabang itu.

E = sumber tegangan

R1,R2,R3 dan R4 susunan segiempat hambatan.

R4 = rheostat, untuk mengukur kuat arus supaya pada cabang BD tidak ada arus.

Bila keadaan itu telah dicapai maka karena

Selanjutnya :

33

Andaikaan R2 hambatan x yang hendak diukur maka :

apabila R3 dan R4 diganti dengan kawat lurus dengan panjang ℓ1 dan ℓ2 yang homogen

maka perbandingan

1. Kuat Arus Listrik

Dalam suatu penghantar, bila dihubungkan dengan beda potensial elektron bergerak dari

potensial rendah (-) ke potensial tinggi (+).

Elektron mempunyai massa, m = 9,1 . 10-31 kg

muatan, qe = e = -1,6.10-19 C

Muatan total yang bergerak dirumuskan :

Dengan n = jumlah elektron

e = muatan elektron

Arus listrik adalah perpindahan muatan-muatan positif, bila dianggap muatan positif dapat

bergerak. Arah arus listrik berlawanan dengan arah gerakan elektron. Jadi arah arus listrik dari

potensial tinggi (+) ke potensial rendah (-).

Kuat arus listrik (I) adalah jumlah muatan listrik yang berpindah tiap satuan waktu.

Dirumuskan :

q = I . t

q = muatan listrik (C)

t = waktu (s)

I = kuat arus listrik ( = ampere = A)

Karena q = n.e dan q = I.t

q = q

34

(-)(+) (-)(-)

(-)

-+ -

q = n.e

I =

n.e = I.t

Hukum Ohm

Pada tahun 1827 George Simon Ohm, ahli fisika kebangsaan Jerman menemukan hubungan

antara arus yang mengalir dalam suatu rangkaian, hambatan rangkaian dan tegangan yang

diberikan.

Arus listrik yang mengalir dalam rangkaian adalah sebanding dengan tegangan yang

diberikan.

I~1/R

No A V V/A

1 2 6 6/2 = 3

2 4 12 12/4 = 3

3 5 15 15/5 = 3

Hasil selalu konstan

= hambatan listrik

Bunyi hukum Ohm “Perbandingan antara beda potensial dan kuat arus selalu konstan

disebut hambatan listrik.

kuat arus yang mengalir dalam suatu rangkaian jika suhu dijaga tetap adalah : sebanding

dengan tegangan yang diberikan berbanding terbalik dengan hambatannya

I=V/R atau V=I.R

jadi hukum Ohm dapat dinyatakan juga

R=

Hambatan adalah beda tegangan pada ujung-ujung kawat dibagi dengan arus yang mengalir.

Dimana V= tegangan (volt)

I=arus (ampere)

R= hambatan (ohm)

Hubungan satuan untuk besaran hambatan listrik

1 ohm = 1 volt/ampere.

Kurva tegangan terhadap arus akan berupa garis lurus condong keatas melalui titik asal 0

35

= R

A

V

R

+ -

V

I

Hambat Jenis

Hambatan kawat penghantar sebanding dengan panjang kawat R~ℓ

Hambatan kawat penghantar berbanding terbalik dengan luas penampang kawat

Hambatan kawat penghantar sebanding dengan hambatan jenis bahan kawat penghantar

tersebut. R~

Dengan demikian

R =

Dimana : = hambat jenis (ohm meter)

ℓ= panjang kawat (m)

A= luas penampang (m2)

R= hambatan kawat (ohm)

Hukum ohm pada rangkaian listrik tertutup

Gambar

ε = GGL = gaya gerak listrik atau tegangan sumber

r = hambatan dalam sumber

Rumus Kuat Arus :

I =

Baterai Seri

Baterai Paralel

36

I =

I =

R

I

r

ε

R

I

r

ε

r

ε

r

ε

s = 3R

Ir

ε

p = 2r

ε,

Baterai Campuran

Hambatan listrik konduktor

Faktor – faktor yang mempengaruhi :

1. Panjang konduktor (l)

2. Luas penampang (A)

3. Hambat jenis (ρ)

Dirumuskan :

l = panjang (m)

A = luas (m2)

ρ = hambat jenis (Ω.m)

R = hambatan (Ω = ohm)

4. Suhu (Δ t)

α = koefisien suhu ( / ºC)

Rangkaian Hambatan

Hambatan Seri dan Pararel

1. Rangkaian seri

Dalam susunan seri, arus yang melalui masing-masing hambatan adalah sama besar, yaitu

sama dengan arus yang melalui hambatan penggantinya.

Dengan melalui hukum ohm diperoleh :

37

I =

I =

R =

Rt = Ro (1 + α. Δ.t)

R

I

r

ε

r

ε

r

ε

r

ε

r

ε

r

ε

2. Rangkaian paralel

Dalam susunan pararel, beda tegangan antara masing-masing hambatan adalah sama besar,

yaitu sama dengan beda tegangan pada hambatan penggantinya. V1=V2=Vab.

i=i1+i2

3. Rangkaian campuran

Susunan resistor yang telah kita kenal yaitu : seri dan paralel. Disini kita tambahkan susunan

resistor secara Bintang (Y) dan delta (Δ)

4. Susunan resistor secara Bintang (Y = T)

5. Susunan resistor secara delta (Δ = TT)

38

Rs = R1 + R2 + R3

R1 R2

R3

RA

RC

RB

Transformasi Δ ke Y

Susunan resistor bentuk delta (Δ) dapat ditransformasikan ke bentuk Bintang (Y)

Rumus equivalensi dari bentuk delta ke bentuk bintang, sebagai berikut :

Sebaliknya rumus equivalensi dari bentuk bintang ke bentuk delta, sebagai berikut :

PERSAMAAN ARUS SEARAH

Tidak semua rangkaian dapat disederhanakan dengan kombinasi susunan seri-pararel. Untuk

rangkaian yang lebih rumit harus memakai Hukum I dan II Kirchoff untuk memecahkannya.

Hukum I Kirchhof

hukum I Kirchhof menyatakan :

jumlah arus kuat yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang

keluar dari titik percabangan itu.

∑i masuk = ∑ i keluar

i1+i2=i3+i4

Hukum II Kirchhof

39

Hukum II Kirchhof menyatakan :

Jumlah aljabar perubahan tegangan mengelilingi suatu rangkaian tertutup (loop) harus sama

dengan nol.

∑V = 0

∑E+∑(i.R) = 0

atau jumlah ggl yang dibangkitkan oleh baterai dan jumlah penurunan tegangan pada hambatan

dalam suatu rangkaian tertutup (loop) harus sama dengan nol.

Perjanjian tanda untuk ggl baterai E dan arus I yang melalui hambatan :

1) Tanda arus positif bila arah arus searah dengan arah loop yang ditentukan, dan negatif bila

arah arus berlawanan dengan arah loop yang ditentukan.

2) Tanda ggl E positif jika dalam mengikuti arah loop, kutub positif baterai dijumpai terlebih

dahulu daripada kutub negatif, dan negatif bila dalam emngikuti arah loop kutub negatif

baterai dijumpai lebih dahulu daripada kutub positif.

Rangkaian Majemuk

Langkah-langkah umum untuk menyelesaikan rangkaian listrik majemuk :

1) menggambar rangkaian listriknya

2) menetapkan arus (simbol dan arah) dalam setiap cabang yang penting

3) menyederhanakan sistem susunan seri dan pararel jika mungkin

4) menetapkan loop berikut arahnya

5) menulis setiap persamaan setiap loop sesuai hukum IIKirchhof

6) menulis persamaan arus tiap percabangan sesuai hukum I Kirchhof

7) menjawab pertanyaan dengan teliti

ENERGI DAN DAYA LISTRIK

ENERGI LISTRIK

Energi listrik paling banyak digunakan oleh manusia. Karena energi listrik mudah diangkat

dengan menggunakan penghantar-penghantar kawat. Selain itu energi listrik mudah diubah ke

bentuk energi lainnya.

Bila suatu penghantar yang memiliki beda potensial V dialiri arus I dalam waktu t detik, maka

energi listrik yang terjadi dalam penghantar itu adalah : W = V.i.t

40

Dengan menggunakan hukum ohm V =i.R atau

Maka W =V.i.t =

Jadi persamaan lengkap dari energi listrik adalah sebagai berikut

Dimana : V= beda potensial (volt)

i= arus (A)

t =waktu (det)

R =hambatan (Ω)

W = energi listrik (joule)

W = dikenal sebagai Hukum Joule, yaitu :

Energi yang dikeluarkan oleh suatu penghantar.

-berbanding lurus dengan kuadrat arus yang melaluinya

-berbanding lurus dengan hambatan penghantar

-berbanding lurus dengan lamanya arus mengalr

Listrik menimbulkan panas atau kalor, misalnya dalam bola lampu listrik, setrika listrik,

kompor listrik dan lain-lain.

Ada kesetaraan antara energi listrik dan energi kalor.

Diperoleh 1 joule = 0,24 kalori atau 1 kalori = 4,18 joule. Kalor yang diserap atau diberikan

oleh sebuah benda dinyatakan Q = m.c.∆t.

Dimana m = massa (kg)

C = kalor jenis benda

∆t = selisih suhu

Q = energi kalor (joule)

Harga langganan listrik didasarkan pada banyaknya energi listrik yang dipakai oleh pelanggan

listrik.banyaknya energi listrik dinyatakan dalam joule. Tetapi dalam pemakaian listrik dipakai

satuan yanglebih besar yaitu kilowatt jam (kWh). 1 kWh = 3,6.10 joule

DAYA LISTRIK

Daya adalah kecepatan melakukan usaha, atau usaha yang dilakukan per satuan waktu.

Bila nilai energi listrik W dinyatakan kedalam persamaan daya, maka didapatkan daya listrik

sebagai berikut :

41

Dimana : P= daya listrik (watt)

W= energi listrik (joule)

T= waktu (detik)

V= tegangan (volt)

I= arus (ampere0

R= hambatan (ohm)

Satuan daya adalah watt, maka 1 watt=

Daya listrik sering juga dinyatakan dalam satuan horse power (HP) atau daya kuda. 1 HP = 746

watt.

bila lampu pijar tertulis 60 W-220V artinya data-data tersebut menyatakan besaran daya dan

tegangan. Hambatan lampu pijar selalu tetap.

Lampu akan menyala lebih terang jika diberi tegangan lebih besar dari data tegangannya, karena

akan menyerap daya lebih besar. Lampu menyala lebih redup jika diberi tegangan yang lebih kecil

dari data tegangannya karena lampu akan menyerap daya yang lebiih kecil.

Pada tegangan yang berbeda V1 dan V2 maka

R1=R2

Soal Ulangan

1) Arus listrik 3A mengalir melalui seutas kawat selama 1 menit. Berapa banyak muatan listrik

mengalir melalui kawat ?

2) Apakah arti kuat arus listrik ?

3) Gambar menunjukkan kuat arus yang mengalir dalam suatu hambatan sebagai fungsi waktu.

Berapakah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam hambatan tersebut selama 6 sekon

pertama ?

4. Arus listrik 3A mengalir melalui seutas kawat selama 2 menit. Berapa banyak muatan

listrik mengalir melalui kawat ?42

6

5

4

3

2

10 1 2 3 4 5 6 7

t (s)

I (A)

5. Apakah definisi rapat arus itu ?

6. Gambar menunjukkan kuat arus yang mengalir dalam suatu hambatan sebagai fungsi

waktu. Berapakah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam hambatan tersebut

selama 6 sekon pertama ?

7. Sebutkan bunyi hukum Ohm !

8. Berapakah beda potensial antara kedua ujung seutas kawat yang memiliki hambatan 130

ohm, yang dialiri muatan 30 C dalam 1 menit ?

9. Hitunglah hambatan listrik seutas kawat aluminium yang memiliki panjang 10 cm, luas

penampang 10-4 m2 dan hambat jenis 2,82.10-8 Ω m !

10. Dua penghantar terbuat dari bahan sama, memiliki luas penampang sama, tetapi

penghantar yang satu panjangnya 3 kali panjang penghantar lainnya. Jika penghantar yang

lebih panjang memiliki hambatan 18 Ω, berapakah hambatan penghantar yang lebih

pendek ?

11. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi besar kecilnya hambatan !

12. Seutas kawat memiliki hambatan 2 Ω pada suhu 0ºC, dan 2,8 Ω pada suhu 100ºC. Berapa

suhu kawat tersebut sewaktu hambatannya 3 Ω ?

13. Tentukan kuat arus yangmengalir pada kawat nikhrom (hambat jenis 1.10-6 Ω m) yang

memiliki diameter 5.10-3 m, bila dipasang pada tegangan 120 volt, dan panjang kawat 30

m.

14. George Simon ohm, seorang ilmuwan dari negara mana ?

15. Sebuah kumparan kawat tungsten yang memiliki hambatan 30 Ω pada 20ºC digunakan

untuk mengukur suhu. Berapa hambatannya ketika mengukur suhu 70ºC ? Koefisien suhu

tungsten pada 20ºC adalah 4,5.10-3/ºC.

16. Tentukan kuat arus yang mengalir pada kawat nikhrom (hambat jenis 1.10 -6 Ω m) yang

memiliki panjang 30 m dan diameter 2,8.10-3 m, bila dipasang pada tegangan 120 volt.

SOAL ULANGAN BAB 4

SOALPILIHAN GANDA

1. Besarnya arus listrik yang mengalir melalui konduktor ditentukan oleh … a. Besarnya hambatan rangkaian

43

6

5

4

3

2

10 1 2 3 4 5 6 7

t (s)

I (A)

b. Kerapatan elektron konduktor c. Besarnya tegangan rangkaian d. Bentuk penampang konduktor e. Besarnya suhu konduktor

2. Empat buah kapasitor masing-masing kapasitasnya C dirangkai seperti gambar di bawah ini. Rangkaian yang kapasitasnya totalnya 0,6 C adalah …

a. d.

b. e.

c.

1. Ebtanas 1990Harga kapasitas kapasitor keping sejajar bergantung pada …a. Luas permukaan keping, bahan penyekat, dan jarak kedua keping b. Muatan kedua keping dan arus listrik c. Kuat arus listrik dan hambatan listrik d. Hambatan listrik dan tegangan listrik e. Muatan listrik dan arus listrik

2. Ebtanas 1990Dua muatan listrik dengan ketentuan sepergi pada gambar. Letak titik yang

mempunyai kuat medan nol adalah …

a. Pb. Qc. Rd. Se. T

3. Ebtanas 1990Di antara faktor-faktor yang mempengaruhi kapasitas suatu kapasitor keping sejajar adalah … a. Muatan dan potensial b. Luas bidang dan jarak antara 2 keping c. Luas bidang dan potensial d. Luas bidang dan muatan e. Muatan dan jarak antara 2 keping

4. UMPTN 1989Resultan gaya F yang bekerja pada muatan q pada gambar di bawah ini adalah …

a. F =

b. F =

c. F =

44

Q

-q4q

1 dm

1 dm

T

1 dm RS 1 dm P 1 dm

-Q +Q

Q

d. F =

e. F =

5. UMPTN 1989Pada keempat sudut bujur sangkar (sisi 30 cm) terletak muatan listrik. Potensial listrik di titik pusat bujur sangkar jika dua muatan yang bertetangga masing-masing 2 C dan yang lain –2 C adalah …

a. 3,4 . 105 volt d. –1,7 . 105 volt b. –3,4 . 105 volt e. nol c. 1,7 . 105 volt

6. UMPTN 1989Tiga buah kapasitor yang kapasitasnya sama besar, yaitu C. Jika ketiga kapasitor ini dipasang seperti gambar, maka kapasitas pengganti antara titik A dan B adalah …

a. 3 cm d. C

b. C e. C

7. UMPTN 1989Sebuah kapasitor 50 F dihubungkan dengan sumber tegangan hingga dapat menyimpan energi sebesar 3,6 . 10-1 joule. Muatan yang tersimpan dalam kapasitor adalah …a. 3,5 . 10-3 C d. 6,0 . 10-2 C b. 6,0 . 10-3 C e. 2,4 . 10-1 Cc. 3,6 . 10-2 C

8. Ebtanas 1989Tiga kapasitor A, B dan C masing-masing berkapasitas 4 F, 6 F, dan 12 F disusun seri kemudian dihubungkan dengan tegangan 90 V. Apabila muatan listrik masing-masing kapasitor qA, qB, dan qC, maka …

a. aC = 3 qA d. qC = x qA

b. qA < qB < qC e. qA = qB = qC c. qB = 0

9. Ebtanas 1988Gabungan empat kapasitor masing-masing kapasitasnya sama besar. Gambar-gambar di bawah ini yang menghasilkan kapasitas terkecil adalah …

a. d.

b. e.

c.

10. Ebtanas 1988Dua buah kapasitor masing-masing 2 F dan 4 F dirangkaikan seri. Kapasitas penggantiannya adalah …

a. F d. F

b. F e. 6 F

c. F

11. Ebtanas 1987Tiga buah kapasitor dihubungkan secara paralel. Apabila masing-masing kapasitasnya 3F, 6F, dan 9F, maka kapasitas penggantinya adalah …

45

A CC

C

B

a. 1,6 F d. 9 F b. 3 F e. 18 Fc. 6 F

12. Sipenmaru 1986Sebuah kapasitor diberi muatan 10nC dan mempunyai beda potensial 100 V antara pelat-pelatnya. Kapasitasnya dan tenaga yang tersimpan didalamnya adalah …

a. 100 pF dan 5.10-5 J d. 10 pF dan 6.10-7 Jb. 100 pF dan 5.10-7 J e. 100 nF dan 2.10-7 Jc. 1 nF dan 5.10-7 J

13. Sipenmaru 1986Pada kapasitor yang berkapasitas C diberi muatan listrik sebanyak Q sehingga padanya timbul beda potensial V. Besar energi didalamnya kapasitor adalah …

a. QV2 d. Q2/V

b. CV e. Q2V

c. VC2

14. Perhatikan table berikut :Perbandingan gaya Columb dari table di bawah adalah …

Muatan Listrik ( C ) Jarak (m) Gaya (N)Q1 Q2 r F10510

52020

123

F1F2F3

a. F1 : F2 = 2 : 1b. F1 : F2 = 4 : 1c. F1 : F3 = 9 : 1d. F1 : F3 = 2 : 4e. F2 : F3 = 9 : 4

17. Dua partikel masing-masing bermuatan q1 dan q2 yang tidak diketahui besar dan jenisnya, terpisah sejauh d. Antara kedua muatan itu pada garis hubungannya terdapat titik p sama dengan nol maka …a. q1 dan q2 adalah muatan yang tidak sejenisb. Besar muatan q1 = 2 kali muatan q2

c. Besar muatan q1 = 4 kali muatan q2

d. Besar muatan q1 = ½ kali muatan q2

e. Besar muatan q1 = ¼ kali muatan q2

18. Pada gambar di bawah diperhatikan garis-garis gaya listrik yang bermuatan A dan muatan B. Berdasarkan garis gaya tersebut disimpulkan bahwa …

a. qA > qB dan EX > EY

b. qA < qB dan EX < EY

c. qA > qB dan EX < EY

d. qA < qB dan EX > EY

e. qA = qB dan EX > EY

46

T

P

19. Dua bola berongga sepusat masing-masing memiliki jari-jari a dan b bermuatan q1 dan q2. Perbandingan antara kuat medan linstrik di T (permukaan 2) dengan di S (permukaan 1) adalah …

a S

a. qA > qB dan EX > EY

20. Sebuah titik P berada di dekat muatan tidak sejenis tetapi sama besar (lihat gambar). Berdasarkan gambar di bawah maka besar potensial di titik P adalah …

3 cm 3 cm

3 cmq1 = -5 µc q1 = + 5 µc

a. nolb. 0,3 voltc. 0,9 voltd. 1,8 volte. 9 volt

21. Sebuah titik berada pada jarak r dari sebuah bola konduktor yang bermuatan q dan berjejari R = 1 cm. Apabila kuat medan listrik di titik tersebut 20 V/m sedangkan potensial listriknya 80 volt, maka besarnya q adalah …a. 1,6 x 10-7 Cb. 1,6 x 10-8 Cc. 3,6 x 10-7 Cd. 3,6 x 10-8 Ce. 7,2 x 10-8 C

22. Tabel berikut menunjukkan besaran-besaran pada kapasitas plat sejajar.Kapasitas Koefisien Dielektrik Luas Keping Jarak Keping

C1C2C3C4C5

K2K2K3K4K

A2AA

½ A ½ A

D½ DD2DD

Kapasitor yang memiliki kapasitas terbesar adalah …a. C1b. C2c. C3d. C4e. C5

47

23. Perhatikan gambar berikut. Kapasitas pengganti antara A dan B adalah …

C

A C C B C

a. 3cb. 1/3 cc. 2cd. 2/3 ce. 3/2 c

24. Dua kapasitor C1 (2 µC) dipasang parallel dan diberi tegangan 12 volt maka energi yang tersusun pada C1 adalah …a. 1,44 x 10-4 Jb. 1,44 x 10-3 Jc. 5,46 x 10-4 Jd. 5,76 x 10-4 Je. 5,76 x 10-3 J

25. Sebuah amperemeter dengan batas ukur 1 mA dan skala 50 digunakan untuk mengukur kuat arus yang mengalir dalam suatu rangkaian listrik. Pada saat oengukuran jarum amperemeter menunjukkan angka 40. Maka besar kuat arus pada pengukuran ini adalah …a. 0,8 mAb. 1 mAc. 1,8 mAd. 2 mAe. 2,8 mA

26. Hambatan listrik dalam suatu kawat adalah R. Hambatan ini akan menjadi …a. ½ R, jika panjangnya digandakanb. ½ jika luas penampangnya digandakanc. ½ R, jika temperaturnya digandakand. ½ R, jika diameternya digandakane. ½ R, jika jari-jarinya digandakan

27. Seutas kawat panjangnya 100 m, diameternya 2 mm, dan hambatan jenis 6,28 x 10-8 ohm meter kedua ujung kawat diberi beda tegangan 3 volt. Maka arus yang mengalir dalam penghantar kawat tersebut adalah …a. 1,5 Ab. 3 Ac. 4,5 Ad. 6 Ae. 7,5 A

28. Besarnya I1, I2 dan I3 dari gambar berikut adalah … mA.a. 150, 150 dan 150b. 250, 250 dan 250c. 150, 250 dan 350d. 250, 250 dan 350e. 150, 200 dan 300

Kerjakan sesuai petunjuk B !15. Sipenmaru 1986

48

Penangkal petir yang sederhana terdiri atas batang logam yang ujungnya runcing. Hal ini adalah …

1. Muatan listrik pada logam mengumpulkan pada ujung yang runcing 2. Arus listrik lebih mudah mengalir melalui logam berbentuk batang daripada bentuk-

bentuk lain3. Udara di sekitar ujung runcing lebih mudah terionisasi 4. Petir bermuatan listrik rendah sehingga tidak dapat melalui ujung yang tumpul

16. Sipenmaru 1986Dua buah keping logam tipis yang diletakkan sejajar satu sama lain dihubungkan dengan sumber potensial searah V volt. Dalam keadaan seperti itu kemudian diantara kedua keping disisipkan bahan dielektrik, maka …

1. Medan listrik didalamnya berubah sedang beda potensialnya tetap 2. Energi yang tersimpan tidak akan berubah 3. Muatan listrik didalamnya bertambah 4. Terjadi aliran listrik melewati bahan-bahan dielektrik tersebut

Kerjakan sesuai petunjuk C !17. Sipenmaru 1986

Kapasitor C1 dan C2 yang dihubungkan seri dengan sumber tegangan searah menyimpan muatan yang sama (Q1 = Q2)

sebabmuatan total keping negatif kapasitor pertama dan keping positif kapasitor kedua harus nol.

Kerjakan sesuai petunjuk A ! 18. Ebtanas 1986.

Ada empat buah benda titik yang bermuatan yaitu A, B, C, dan E. Jika A menarik B, A menolak C, dan C menarik D sedangkan D bermuatan negatif, maka …..

a. muatan B positif, muatan C positif b. muatan B positif, muatan C negatif c. muatan B negatif, muatan C positifd. muatan B negatif, muatan C negatif e. muatan A positif, muatan C negatif

19. sipenmaru 1985.Pada titik-titik sudut, A, B, C, dan D sebuah bujur sangkar ABCD dengan panjang a, berturut-turut ditempatkan muatan +q, .–q, –q, –.q. Muatan +q mengalami gaya resultan dari muatan lain sebesar ……

a. d. ( )

b. ( ) e. ( )

c. 1/

20. Sipenmaru 1985.Dua benda bermuatan +q1 dan +q2 berjarak r satu sama lain. Bila jarak r diubah-ubah, maka grafik yang menyatakan hubungan gaya interaksi kedua muatan F dengan r ialah ………. a. c.

b. d. e

49

+ – + –

C1 C1

+ V–

F

r

F

r

F

r

F

r

F

r

21. Sipenmaru 1985.Dua buah benda bermuatan listrik dengan massa m dan muatan q yang sama, digantungkan pada sebuah titik, masing-masing dengan seutas tali yang ringan dengan panjang sama seperti gambar. Tali membentuk sudut 30° dengan garis vertikal. Jika jarak kedua benda itu adalah r maka besar tegangan tali adalah …. a. 2mgq2/r2 b. 2mgq2 V2/r2 c. mg V2d. 2mg V3/3e. 2q2mg V3/3r2

Kerjakan sesuai petunjuk B! 22. Sipenmaru 1985.

Jika diketahui muatan listrik Q1 positif dan Q2 negatif, maka ….. 1. muatan Q1 menarik muatan Q2 2. gaya coulomb sebanding dengan Q1 dan juga dengan Q2 3. gaya coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak Q1 dan Q2 4. di tengah-tengah antara Q1 dan Q2 kuat medan listriknya sama dengan nol

23. Sipenmaru 1985.Jika sebuah bola kecil bermuatan positif didekatkan pada suatu pelat logam yang ditancapkan pada tanah tetapi tidak sampai menyentuhkannya, maka….

1. potensial bola tetap 3. muatan pelat itu tetap2. muatan bola tetap 4. Potensial bola tetap

24. Sipenmaru 1985.Tiga buah kapasitor dengan kapasitas masing-masing 2 satuan, 4 satuan, dan 4 satuan dirangkaikan. Rangkaian yang mempunyai harga satu satuan ialah ….

1. 3.

2. 4.

Kerjakan sesuai petunjuk A!25. Sipenmaru 1984.

Kuat medan listrik di suatu titik sejauh r dari muatan listrik q akan diperbesar menjadi 125 kali semula, ini dapat dilakukan dengan cara ………..

a. memperbesar muatan menjadi 5 kali dan jarak 25 kali b. memperkecil jarak menjadi 1/5 kali dan muatan 25 kali c. memperkecil jarak menjadi 1/125 kali dan muatan 5 kali d. memperbesar jarak menjadi 125 kali e. memperbesar muatan menjadi 5 kali dan jarak 1/5 kali

50

30° 30°

m m

q q

4

42

24 4

4 4

2

24 4

26. Sipenmaru 1984.Sebuah kapasitor dengan kapasitas C1 = 4F diisi sehingga tegangan 20 volt. Kapasitor dilepas lalu dihubungkan pada kapasitor lain dengan kapasitansi C2 = 6F, tegangan kapasitor menjadi ……a. 13/7 V b. 2 V c. 5 Vd. 8 Ve. 10 V

27. Sipenmaru 1984.Energi potensial suatu muatan q yang terletak sejauh r dari muatan q adalah … a. berbanding lurus dengan r b. berbanding lurus dengan r2 c. berbanding terbalik dengan r d. berbanding terbalik dengan r2 e. tidak tergantung pada r

28. Sipenmaru 1984.Sebuah kapasitor terbentuk dari dua aluminium yang luas permukaannya masing-masing 1 m2, dipanaskan oleh selembar kertas parafin yang tebalnya 0,1 mm dan konstanta dielektriknya 2, jika 0 = 9.10–12 C2/Nm2, maka kapasitas kapasitor ini adalah ….. a. 0,35 Fb. 0,25 Fc. 0,18 Fd. 0,10 Fe. 0,05 F

Kerjakan sesuai petunjuk C !

30. Sipenmaru 1984.Kuat medan listrik akibat sebuah muatan q besarnya sebanding dengan besarnya q

sebabkuat medan listrik akibat sebuah muatan q berbanding terbalik dengan kuadrat jarak terhadap muatan itu.

31. Sipenmaru 1984.Gaya elektrostatika yang dialami muatan q1 oleh q2 besarnya sama dengan gaya yang dialami muatan q2 oleh q1

sebabmenurut hukum Coulumb gaya antara dua buah muatan listrik q1 dan q2 berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan itu.

Kerjakan sesuai petunjuk B !

32. PP 1983

Kapasitor C1 = 1 F, C2 = 2 F, dan C3 = 3 F dihubungkan seri dan diberi tegangan total sebesar E, maka…………1. Masing-masing kapasitor akan mempunyai muatan listrik yang sama banyaknya.2. C1 mengandung energi listrik terbanyak3. Pada C3 bekerja tegangan yang terkecil

51

C1 C2 C3

E

4. C1, C2, C3 bersama-sama membentuk sebuah kapasitor ekuivalen dengan muatan sebesar

. E C

Kerjakan sesuai petunjuk A !

33. PP 1983.Potensial di suatu titik yang berjarak r dari muatan Q adalah 600 volt. Intensitas medan di titik tersebut = 400 N/C. Jika k = 9.109 Nm2/C2, maka besar muatan Q adalah ……….a. 2.25 . 109 C d. 10-7

b. 4,40 . 108 C e. 1,5 . 10-9

c. 7,00 . 109 C

34. PP 1982.Dua partikel masing-masing bermuatan q1 dan q2 yang tidak diketahui besar dan jenisnya terpisah sejauh d. antara kedua muatan itu pada garis hubungnya terdapat titik P dan jaraknya 2/3 d dari q1. Jika kuat medan di titik P sama dengan nol, maka……….a. q1 dan q2 adalah muatan-muatan yang tidak sejenisb. potensial di titik P yang disebabkan oleh q1 dan q2 samac. potensial di titik P sama dengan nold. besar muatan q1 = 2 kali besar muatan q2

e. besar muatan q1 = 4 kali besar muatan q2

35. PP 1981.

dua keping logam yang sejajar dan jaraknya 0,5 cm satu dari yang lain diberi muatan listrik yang berlawanan (lihat gambar) hingga beda potensial 104 V, akan timbul gaya…………a. 0,8 . 10-17 N ke atasb. 0,8 . 10-17 N ke bawahc. 3,2 . 10-13 N ke atasd. 3,2 . 10-13 N ke bawahe. 12,5 . 1024 N ke atas

36. PP 1981.Jika dua kapasitor yang mempunyai kapasitansi sama dihubungkan paralel, maka kapasitansi total akan menjadi……..a. dua kali kapasitansi salah satu kapasitorb. setengah kali kapasitansi salah satu kapasitorc. sama seperti satu kapasitord. satu setengah kali satu kapasitore. dua setengah kali satu kapasitor

37. PP 1981Sebuah kapasitor dengan kapasitansi 10-5 F yang pernah dihubungkan untuk beberapa saat lamanya pada potensial 500 V, kedua ujungnya dihubungkan dengan ujung-ujung sebuah kapasitor lain dengan kapasitansi 4.10-5 F yang tidak bermuatan. Energi yang tersimpan di dalam kedua kapasitor adalah……….a. 0,25 joule d. 1,25 jouleb. 0,50 joule e. 1,5 joulec. 1,00 joule

Kerjakan sesuai petunjuk B !

52

+

-

0,5

38. PP 1980.Kapasitas sebuah kapasitor keping sejajar bergantung pada………1. luas keping2. muatan listrik pada keping3. bahan diantara keping4. beda potensial antara dua keping

39. PP 1980.Sebuah elektron (muatan – 1,6. 10-19 coulomb) bergerak dari suatu titik ke dalam ruangan kemudian ke titik lain yang potensialnya 1 volt lebih tinggi. Energi kinetik yang diperoleh elektron dalam perpindahan kedudukan itu dapat dinyatakan sebagai………..1. 1,6 . 10-19 joule2. 1 eV3. 1,6 . 10-19 coulomb volt4. 1 volt ampere

Kerjakan sesuai petunjuk C !

40. PP 1980.Untuk memindahkan muatan dari suatu titik ke titik lain di dalam sebuah bola logam yang bermuatan tidak diperlukan usaha

sebabkuat medan listrik di setiap titik dalam sebuah bola logam bermuatan sama dengan nol.

Kerjakan sesuai petunjuk A !

41. PP 1978Gambar di samping ini menyatakan skema rangkaian 5 buah

kapasitor yang sama besar. Kapasitor antara titik-titik K dan M adalah…………

a. 8/3 C d. 7/5 Cb. 1/5 C e. 3/7 Cc. 5 C

42. PP 1979.Untuk memindahkan muatan positif yang besarnya 10 coulomb dari suatu titik ke suatu titik yang potensialnya 10 volt diperlukan usaha sebesar……….a. 5 volt/coulomb d. 500 jouleb. 100 joule e. 500 volt amperec. 600 joule

43. PP 1979.Dua keping logam sejajar diberi muatan listrik yang sama besarnya dan berlawanan tanda. Kuat medan listrik diantara kedua keping itu………….a. berbanding lurus dengan rapat muatanb. berbanding terbalik dengan rapat muatanc. berbanding terbalik dengan jarak kuadrat antara kedua kepingd. berbanding lurus dengan jarak antara kedua kepinge. arahnya menuju ke keping yang bermuatan positif

Kerjakan sesuai petunjuk B !

44. PP 1979.Kapasitas suatu kapasitor keping sejajar adalah………

53

CCC

C C

MK

1. sebanding dengan luas keping2. tergantung dengan macam dielektrik yang dipergunakan3. berbanding terbalik dengan jarak kedua keping4. makin besar jika muatan kapasitor diperbesar

Kerjakan sesuai petunjuk A !

45. SKALU 1978.Tiga buah kapasitor yang masing-masing kapasitasnya 3 farad, 6 farad, dan 9 farad dihubungkan secara seri. Kedua ujung dari gabungan tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan yang besarnya 220 volt. Tegangan antara ujung-ujung kapasitor yang 3 farad adalah………a. 40 volt d. 120 voltb. 60 volt e. 220 voltc. 110 volt

Kerjakan sesuai petunjuk B !

46. SKALU 1978.Satuan kuat medan listrik dinyatakan dalam………….1. newton/coulomb 3. volt/ampere2. joule/newton 4. coulomb/meter

Kerjakan sesuai petunjuk A !

47. SKALU 1977.Sebuah kapasitor mempunyai kapasitansi sebesar 5 mikrofarad bila ada udara di antar keping-kepingnya dan 30 mikrofarad bila antara keping-kepingnya ditempatkan lembaran porselin. Konstanta dielektrik porselin sama dengan………a. 0,17 d. 35b. 6 e. 150c. 25

48. SKALU 1977.Dua buah kutub magnet berada pada jarak 4 cm antara satu dan yang lainnya. Kedua kutub itu kemudian saling menjauh hingga gaya tolak-menolaknya menjadi seperempat kalinya. Jarak baru antara kedua kutub adalah……….a. 8 cm d. 64 cmb. 16 cm e. 18 cmc. 32 cm

49. SKALU 1977.Segumpal awan mempunyai potensial 8.106 volt terhadap bumi. Ketika terjadi kilat, antara awan dan bumi muatan listrik sebesar 40 coulomb dilepaskan. Banyaknya energi yang hilang pada peristiwa itu adalah………a. 6 . 106 joule d. 1,6 . 108 jouleb. 2 . 105 joule e. 3,2 . 108 joule

Kerjakan sesuai petunjuk B !

50. SKALU 1977.Tiga buah kapasitor masing-masing berkapasitas C. Jika dihubungkan secara paralel, maka harga kapasitas pengganti yang mungkin adalah……….

54

1. 3C 3.

2. 4.

55

Soal Rangkaian Listrik

Pilihlah jawaban yang benar

1. UMPTN 1990.Sebuah keluarga menyewa listrik PLN sebesar 500 W dengan tegangan 110 V. Jika untuk penerangan, keluarga itu menggunakan lampu 100 W, 220 V, maka jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang adalah……….a. 5 buahb. 10 buahc. 15 buahd. 20 buahe. 25 buah

2. Ebtanas 1990.Dalam sebuah rumah tangga digunakan beberapa alat listrik, masing-masing lampu 75 watt, setrika 350 watt, pompa air 150 watt, pemanas air 600 watt, dan TV 300 watt. Jika rumah menggunakan jaringan PLN dengan tegangan 220 V, maka alat listrik yang paling besar hambatannya adalah……..a. lampub. setrikac. pompa aird. pemanas aire. TV

3. Ebtanas 1990.Sebuah setrika listrik 250 watt, 220 volt, dipakai selama 1,5 jam. Energi listrik yang diperlukan adalah………a. 90 joule d. 22.500 jouleb. 375 joule e. 1.350.000 joulec. 15.000 joule

4. Ebtanas 1990.Kuat arus yang ditunjukkan amperemeter mendekati……..

a. 3,5 mAb. 35 mAc. 3,5 Ad. 35 Ae. 45 A

5. UMPTN 1989.Sebuah bola lampu berukuran 30 V, 90 W. Jika hendak dipasang pada sumber tegangan 120 V dengan daya tetap, maka lampu harus dirangkaikan seri dengan hambatan……..a. 10 ohm d. 40 ohmb. 30 ohm e. 50 ohmc. 30 ohm

6. UMPTN 1989.Alat pemanas listrik memakai 5 A, apabila dihubungkan dengan sumber 110 V

hambatannya adalah (dalam ohm)……..

a. 0,05 d. 110b. 5 e. 550c. 22

7. Sipenmaru 1988.Hambatan listrik dalam suatu kawat R, hambatan ini akan menjadi………..

56

a. 2R, jika penampangnya digandakan

b. R, jika penampangnya digandakan

c. 2R, jika temperaturnya digandakan

d. R, jika jejarinya digandakan

e. 2R, jika diameternya digandakan

8. Sipenmaru 1988.Sebuah bola lampu listrik dibuat 220 V, 50 W. Pernyataan-pernyataan berikut yang benar adalah……….a. dayanya selalu 50 wattb. tegangan minimum yang diperlukan untuk menyalakannya adalah 220 Vc. tahanannya adalah 484 ohmd. diperlukan arus sebesar 5/22 A bila menyalakannyae. menghasilkan energi sebesar 50 joule dalam 1 detik bila dihubungkan dengan sumber

tegangan 220 volt

9. Sipenmaru 1988.Dua alat pemanas apabila dipergunakan secara sendiri-sendiri akan membutuhkan waktu masing-masing 20 menit dan 30 menit untuk mendidihkan air satu panci. Apabila keduanya dihubungkan secara seri, maka air satu panci akan mendidih dalam waktu…….a. 10 menit d. 25 menitb. 12 menit e. 50 menitc. 15 menit

10. Sipenmaru 1988.

Lampu L1 dan L2 dipasang paralel dan dihubungkan dengan baterai E. Jika titik A dan B dihubungkan pendek (short circuit), pada lampu L1 dan L2 akan terjadi………a. L1 dan L2 tidak menyala karena putusb. L1 putus dan L2 tetap menyalac. L1 tetap menyala dan L2 putusd. L1 dab L2 menyala semakin terange. L1 dan L2 tidak menyala dan tidak puts

11. Sipenmaru 1988.

Enam buah lampu dipasang dalam rangkaian listrik seperti di atas. Semua lampu memiliki kesamaan (daya dan tegangan yang tertulis). Di antara lampu-lampu tersebut yang nyalanya paling terang adalah……….a. P d. Sb. Q e. T dan Uc. R

12. Sipenmaru 1988.

AX X

B

L1

L2

X XX

X

X

X

SRQ

P

T

U

57

Amir membeli amperemeter arus searah. Setelah diuji, amperemeter tersebut dapat mengukur kuat arus sampai 1A. Ia menghubungkan amperemeter tersebut pada baterai 12 volt melalui hambatan listrik bertanda (48 ohm; 0,5 watt) maka……..a. amperemeter akan menunjuk 0,5 Ab. jarum amperemeter tidak akan bergerakc. amperemeter menunjuk 0,125 Ad. hambatan listrik tidak akan terbakare. amperemeter menunjuk 0,25 A, tak lama kemudian hambatan listrik akan terbakar

13. Sipenmaru 1987Arus sebesar 10 A mengalir di dalam sebuah kawat penghantar yang mempunyai hambatan 0,15 ohm. Laju pembentukan panas di dalam kawat ini adalah……..a. 12 W d. 19 Wb. 15 W e. 20 Wc. 17 W

14. Sipenmaru 1987.

Tentang rangkaian di samping diketahui……..

R1 = 1 ohm R2 = 4 ohmR3 = 2 ohm R4 = 1 ohmR5 = 1 ohm R6 = 5 ohmR7 = 2 ohm C1 = 100 FE = 10 volt. Kuat arus yang melalui R7 adalah…….

a. 2 Ab. 1 Ac. 0,625 Ad. 1,1 Ae. 1,67 A

15. Sipenmaru 1986.

Rangkaian arus searah seperti pada gambar di atas. Beda potensial pada hambatan 4 ohm adalah……….a. 0,5 V d. 2,0 Vb. 1,0 V e. 2,5 Vc. 1,5 V

16. Sipenmaru 1986.Hambatan paling besar yang diperoleh dari kombinasi hambatan yang masing-masing besarnya 10 ohm, 20 ohm, 25 ohm, dan 50 ohm adalah……….a. 4,76 ohm d. 50 ohmb. 20 ohm e. 105 ohmc. 25 ohm

17. Sipenmaru 1986.

Solder listrik pada tegangan 124 volt menggunakan arus A dan dipakai selama 30 menit.

Kepala solder dibuat dari tembaga, massanya 20 gr dan kalor jenisnya 0,9 kal/grº C. Jika hanya 10% energi listrik dipakai untuk menaikkan suhu kepala solder, kenaikan suhu yang dicapai adalah (1 joule = 0,24 kalori)……

E

C1R2

R1 R7

R3 R5

R4 R6

16 1

5 4

8 312,5V

58

a. 625º C d. 125º Cb. 150º C e. 100º Cc. 525º C

18. Sipenmaru 1986.Lima buah alat listrik yang masing-masing bertuliskan :

P = refrigerator 230 V, 80 WQ = AC (Air Conditioner) 230 V, 1.500 WR = setrika listrik 230 V, 1.000 WS = pompa air 110 V, 750 WT = lampu 12 V, 60 WDari kelima alat tersebut yang mempergunakan energi listrik dalam setiap satuan waktu paling besar adalah……….a. P d. S b. Q e. Tc. R

19. Sipenmaru 1986.Pada percobaan dengan menggunakan alat ukur jembatan wheatstone pada rangkaian di samping ini, terlihat jarum galvanometer pada posisi nol, maka…..

a. R1 . R2 = R3 . R4

b. R1 + R2 = R3 + R4

c. R1 . R3 = R2 . R4

d. R1 . R4 = R2 . R3

e. R1 + R3 = R2 + R4

Kerjakan Sesuai Petunjuk C

20. Sipenmaru 1986.Batas ukur suatu amperemeter dapat dinaikkan dengan menggunakan hambatan muka

sebabPemasangan hambatan dalam rangkaian amperemeter menurunkan arus dalam rangkaian tersebut.

Kerjakan Sesuai Petunjuk A

21. Ebtanas 1986.Pada sebuah lampu listrik mengalir arus I ampere dalam waktu t detik. Bila besar hambatan R ohm, maka besar energi listriknya adalah………

a.

b.

c.

d. i2 R t joulee. I R2 t joule

22. Sipenmaru 1985.Tiga buah lampu pijar yang masing-masing dibuat untuk dipakai pada 15 watt dan 12 volt dirangkaikan secara paralel. Ujung-ujung rangkaian itu dihubungkan dengan jepitan sebuah akumulator dengan GGL 12 volt dan hambatan dalam 0,8 ohm. Arus listrik yang melalui akumulator itu besarnya………a. 3,75 Ab. 3,00 Ac. 2,25 Ad. 1,50 Ae. 1,25 A

59

23. Sipenmaru 1984.Tiga resistor masing-masing 3 ohm, 4 ohm, dan 6 ohm dihubungkan paralel, kemudian kedua ujungnya dihubungkan dengan sebuah baterai yang GGL-nya 8 volt dan hambatan dalamnya 2/3 ohm. Tegangan jepit rangkaian adalah………a. 52,00 volt d. 5,33 voltb. 8,00 volt e. 2,67 voltc. 7,61 volt

24. Sipenmaru 1984.Sebuah penghantar berhambatan listrik R dialiri arus listrik I dalam waktu t, maka energi W yang dilepaskan oleh penghantar tersebut dinyatakan dengan rumus………a. W = R I T d. W = R2 I

b. W = R I2 t e. W =

c. W = I2 R

Kerjakan Sesuai Petunjuk B

25. Sipenmaru 1984.Arus listrik dapat mengalir di (1) Logam (3) gas (2) Elektrolit (4) vakum

Kerjakan Sesuai Petunjuk C

26. Sipenmaru 1984.Untuk memperbesar batas ukur sebuah amperemeter dipasanglah sebuah hambatan secara seri dengan amperemeter itu

sebabKuat arus listrik yang melalui suatu rangkaian listrik sebanding dengan tegangan listrik pada rangkaian itu dan berbanding terbalik dengan besar hambatannya.

Kerjakan Sesuai Petunjuk A

27. PP 1983.Pada rangkaian seperti gambar di samping, masing-masing hambatan R adalah 6 ohm. Tegangan baterai adalah 9 volt, sedangkan hambatan dalam baterai diabaikan. Arus I adalah………

a. 1,5 Ab. 0,5 Ac. 4,5 Ad. 1,0 Ae. 3 A

28. PP 1983.Sebuah lampu pijar dari 25 ohm dihubungkan pada tegangan 220 V selam 5 menit, energi yang diterima dari aliran tersebut adalah………a. 580.800 jouleb. 581.200 joulec. 580.860 jouled. 587.400 joulee. 593.200 joule

29. PP 1983.Alat listrik yang mempunyai hambatan terbesar ialah……….

60

Huruf Nama Alat Tegangan Kerja Daya

a. Pemanas 120 V 400 watt

b. Motor 120 V 200 watt

c. Lampu 120 V 150 watt

d. Pesawat televisi 220 V 110 watt

e. Pompa air 220 V 125 watt

30. PP 1983.Empat buah elemen masing-masing dengan GGL 2,5 V hambatan dalam 0,3 ohm disusun secara seri, kemudian dipakai untuk menyalakan lampu. Kuat arus yang melalui lampu 0,5 ampere. Hambatan lampu tersebut adalah………..a. 14,9 ohm d. 18,0 ohmb. 15,4 ohm e. 18,8 ohmc. 16,2 ohm

31. PP 1982.Dua buah bola lampu masing-masing tertulis 60 W, 120 V, dan 40 W, 120 V. jika kedua bola lampu tersebut dihubungkan seri pada tegangan 120 V, maka jumlah daya pada kedua bola lampu tersebut adalah……….a. 100 W d. 20 Wb. 50 W e. 18 Wc. 24 W

32. PP 1982.Sepotong kawat dengan hambatan R, jika dilalui arus sebesar I menghasilkan kalor tiap detik sebesar H. Untuk arus listrik sebesar 2I kalor yang dihasilkan tiap detik adalah……….

a. H d. 2H

b. H e. 4H

c. H

Kerjakan Sesuai Petunjuk C

33. PP 1983.Sebuah aki diisi dengan arus 3 ampere selama 20 jam, isi aki itu adalah 216.000 coulomb

sebabbila distribusi muatan dq yang mengalir dalam selang waktu dt detik, maka arus rata-ratanya sama dengan dq/dt.

34. PP 1982.Suhu bola lampu pijar (60 W, 220 V) yang dipasang pada tegangan 220 V tidak sama dengan suhu lampu itu, jika dipasang pada tegangan 110 V

sebabpada suhu tinggi hambatan logam menjadi tinggi

35. PP 1982.Gaya gerak listrik termasuk besaran vektor yang mempunyai besar dan arah

sebabgaya adalah vektor yang bersatuan newton

Kerjakan Sesuai Petunjuk A

36. PP 1981.Pesawat televisi dinyalakan rata-rata 6 jam sehari. Pesawat tersebut dihubungkan pada tegangan 220 volt dan memerlukan arus 2,5 A. harga energi listrik tiap kWH adalah Rp. 15,00.

61

Televisi tersebut memerlukan energi listrik sehari seharga……….a. Rp. 90,00 d. Rp. 49,50b. Rp. 37,50 e. Rp. 60,00c. Rp. 30,00

37. PP 1980.Untuk mempertinggi batas ukur suatu amperemeter dan voltmeter diperlukan………..a. hambatan cabang, baik untuk amperemeter maupun voltmeterb. hambatan muka, baik untuk amperemeter maupun voltmeterc. hambatan cabang untuk amperemeter dan hambatan muka untuk voltmeterd. hambatan muka untuk amperemeter dan hambatan cabang untuk voltmetere. jembatan wheatstone baik untuk amperemeter maupun voltmeter

38. UMPTN 1990.Sebuah galvanometer yang hambatannya 50 ohm akan mengalami simpangan

maksimum jika dilalui arus 0,01 A. Agar dapat digunakan untuk mengukur tegangan hingga 100

V harus dipasang…………

a. hambatan muka sebesar 9.950 ohmb. hambatan muka sebesar 5.000 ohmc. hambatan cabang sebesar 9.950 ohmd. hambatan cabang sebesar 5.000 ohme. hambatan muka dan hambatan cabang masing-masing sebesar 2.500 ohm

39. Ebtanas 1990Sebuah rangkaian listrik tertutup atas 2 elemen dan 2 hambatan seperti pada gambar dengan ketentuan :

E1 = 12 V; R1 = 2 ohm danE2 = 6 V; R1 = 3 ohm Kuat arus yang mengalir dalam rangkaian adalah……….a. 1,1 Ab. 1,2 Ac. 1,5 Ad. 3,6 Ae. 5 A

40. Ebtanas 1990.Himpunan alat listrik di bawah ini yang anggotanya sumber tegangan arus Searah adalah…..a. dinamo, motor, adaptorb. baterai, elemen volta, akic. generator, turbin, elemen keringd. aki, generator, adaptore. motor, alternator, elemen Weston

41. Sipenamaru 1985.Sebuah elektromotor digunakan untuk mengangkat beban bermassa 2 kg vertikalKe atas ( g = 9,8 m/s2 ). Bila elektromotor bekerja pada tegangan 10 volt dan arusYang mengalir 1,96 A dalam waktu 4 detik dapat mengangkat beban tersebut setinggi 2 m, maka efisiensi elektromotor tersebut ialah……a. 40 % d. 80 %b. 50 % e. 100 %c. 75 %

42. Sipenmaru 1984.Sebuah bola lampu pijar ketika dipasang ternyata nyalanya merah. Setelah ditelitiDidapatkan bahwa pada bola lampu tersebut tertulis 60 W , 220 V , sedangkanTegangan yang ada adalah 110 V. Jika I adalah intensitas lampu sekarang pada Jarak 2 m dan Io adalah intensitas bila tegangan listrik 220 V juga pada jarak

62

2 m dan hambatan lampu dianggap tetap, maka I/Io adalah…….a. ½ d. 1/16b. ¼ e. 1/32c. 1/8

63