zibeth..Physic zibeth, art zibetah, public sharing zibeth,,,,multiinfomedia: LIATRIK DINAMIS

LISTRIK DINAMIZ

BAB 1

PENDAHULUAN

Listrik merupakan suatu gejala alam yang ajaib. Listrik telah menjadi bagian penting dalam kehidupan kita. Hanya sedikit saja alat yang kita gunakan yang tidak menggunakan listrik.

Andre Marie Ampere(1775-1836) adalah seorang ilmuwan Prancis yang serba bisa yang menjadi salah satu pelopor di bidang listrik dinamis (elektrodinamika). Namanya di abadikan sebagai satuan kuat arus listrik untuk menghormati jasa-jasanya. Ampere adalah orang pertama yang mengembangkan alat untuk mengukur besaran-besaran listrik. Selain itu ia juga orang pertama yang mengamati bahwa dua batang konduktor yang diletakkan berdampingan dan keduanya mengalirkan arus listrik searah akan saling tarik sedangkan berlawanan arah akan saling tolak.

Georg Simon Ohm (1787-1854), adalah seorang fisikawan Jerman. Rumusannya mengenai hubungan antara kuat arus, gaya gerak listrik, dan hambatan merupakan dasar bagi pemahaman kita tentang aliran listrik. Namanya di abadikan sebagai satuan hambatan listrik untuk menghormati jasa-jasanya.

BAB II

PEMBAHASAN

LISTRIK DINAMIS

1. Pengertian Listrik Dinamis

Listrik Dinamis adalah listrik yang dapat bergerak. Cara mengukur kuat arus pada listrik dinamis adalah muatan listrik dibagai waktu dengan satuan muatan listrik adalah coulumb dan satuan waktu adalah detik. Kuat arus pada rangkaian bercabang sama dengan kuata arus yang masuk sama dengan kuat arus yang keluar. Sedangkan pada rangkaian seri kuat arus tetap sama disetiap ujung-ujung hambatan. Sebaliknya tegangan berbeda pada hambatan. Pada rangkaian seri tegangan sangat tergantung pada hambatan, tetapi pada rangkaian bercabang tegangan tidak berpengaruh pada hambatan. Semua itu telah dikemukakan oleh hukum kirchoff yang berbunyi "jumlah kuat arus listrik yang masuk sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar.”

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.

I = Q/T

Arah aliran muatan listrik didefinisikan searah dengan aliran muatan positif. Arah arus listrik dapat diketahui dengan menggunakan dioda. Jika kita memasang dioda pada arah yang berlawanan dengan arah aliran muatan, arus listrik akan berhenti mengalir di kompenen ini. Untuk mengukur kuat arus listrik dipergunakan ampermeter. Alat ini mempunyai dua kaki penyentuh (probe) yang dipasang diantara kedua titik yang diukur arus listriknya.

Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut:

R = V/I

atau

di mana V adalah tegangan dan I adalah arus.

Satuan SI untuk Hambatan adalah Ohm (R).

Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. Sebuah muatan listrik yang diletakkan pada medan listrik akan menghasilkan energi potensial listrik atau disebut dengan energi listrik saja dengan satuan SI nya adalah Joule.

Dua titik dalam suatu medan listrik dikatakan berada pada potensial listrik yang berbeda jika untuk menggerakkan suatu muatan listrik dari suatu titik ketitik lainnya harus dilakukan usaha. Beda potensial antara dua titik dalam medan listrik didefinisikan sebagai besarnya usaha yang harus dilakukan untuk menggerakkan muatan listrik positif sebesar satu coloumb dari suatu titik ke titik yang lain.

Satuan SI untuk Tegangan adalah volt (V).

Hukum Ohm

Aliran arus listrik dalam suatu rangkaian tidak berakhir pada alat listrik, tetapi melingkar kernbali ke sumber arus. Pada dasarnya alat listrik bersifat menghambat arus listrik. Hubungan antara arus listrik, tegangan, dan hambatan dapat diibaratkan seperti air yang mengalir pada suatu saluran. Orang yang pertama kali meneliti hubungan antara arus listrik, tegangan. dan hambatan adalah Georg Simon Ohm (1787-1854) seorang ahli fisika Jerman. Hubungan tersebut lebih dikenal dengan sebutan hukum Ohm.

Setiap arus yang mengalir melalui suatu penghantar selalu mengalami hambatan. Jika hambatan listrik dilambangkan dengan R. beda potensial V, dan kuat arus I, hubungan antara R, V, dan I secara matematis dapat ditulis:

2. Rangkaian Hambatan

· Mengukur hambatan listrik

Hambatan listrik dapat diukur secara langsung maupun tidak langsung. Alat yang digunakan untuk mengukur hambatan secara langsung adalah Ohmmeter. Pengukuran hambatan secara tidak langsung, yang diukur bukan besarnya hambatan benda melainkan beda potensial pada benda dan arus listrik yang dihasilkannya. Dengan menggunakan hukum Ohm hambatan benda dapat dihitung.

Rangkaian Seri

Berdasarkan hukum Ohm: V = IR, pada hambatan R₁ terdapat teganganV₁ =IR₁ dan pada hambatan R₂ terdapat tegangan V₂= IR ₂. Karena arus listrik mengalir melalui hambatan R₁dan hambatan R_2, tegangan totalnya adalah V_AC = IR₁+ IR₂.
Mengingat VAC merupakan tegangan total dan kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian seperti di atas (rangkaian tak bercabang) di setiap titik sama maka
V_AC= IR₁ + IR₂
I R₁ = I(R₁ + R₂)
R₁ = R₁ + R₂ ; R₁= hambatan total
Rangkaian seperti di atas disebut rangkaian seri. Selanjutnya, R₁ ditulis R_s (R seri) sehingga R_s = R₁ + R₂ +...+R_n, dengan n = jumlah resistor. Jadi, jika beberapa buah hambatan dirangkai secara seri, nilai hambatannya bertambah besar. Akibatnya, kuat arus yang mengalir makin kecil. Hal inilah yang menyebabkan nyala lampu menjadi kurang terang (agak redup) jika dirangkai secara seri. Makin banyak lampu yang dirangkai secara seri, nyalanya makin redup. Jika satu lampu mati (putus), lampu yang lain padam.

Rangakaian Paralel

Mengingat hukum Ohm: I = V/R dan I = I₁+ I₂, maka

Pada rangkaian seperti di atas (rangkaian bercabang), V _AB =V₁ = V₂ = V. Dengan demikian, diperoleh persamaan

Rangkaian yang menghasilkan persamaan seperti di atas disebut rangkaian paralel. Oleh karena itu, selanjutnya R_t ditulis R_p (R_p = R _paralel). Dengan demikian, diperoleh persamaan

Berdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa dalam rangkaian paralel, nilai hambatan total (R_p) lebih kecil dari pada nilai masing-masing hambatan penyusunnya (R₁ dan R₂). Oleh karena itu, beberapa lampu yang disusun secara paralel sama terangnya dengan lampu pada intensitas normal (tidak mengalami penurunan). Jika salah satu lampu mati (putus), lampu yang lain tetap menyala.

3. Hambatan Kawat Penghantar

Jika panjang kawat di lambangkan

, hambatan jenis

, dan luas penampang kawat A. Secara matematis, besar hambatan kawat dapat ditulis dengan:

Dengan :

R = hambatan kawat (

)

= hambatan jenis (

= panjang kawat (m)

A = luas penampang (m²)

Nilai hambatan suatu penghantar tidak bergantung pada beda potensialnya. Beda potensial hanya dapat mengubah kuat arus yang melalui penghantar itu. Jika penghantar yang dilalui sangat panjang, kuat arusnya sangat berkurang. Hal ini terjadi karena diperlukan energi yang sangat besar untuk mengalirkan arus listrik pada penghantar panjang. Keadaan seperti ini dikatakan tegangan listrik turun. Makin panjang penghantar, makin besar pula penurunan tegangan listrik.

4. Hukum Kirchoff

Arus listrik yang melalui suatu penghantar dapat kita pandang sebagai aliran air sungai. Jika sungai tidak bercabang, jumlah air di setiap tempat pada sungai tersebut sama. Demikian halnya dengan arus listrik.

Jumlah kuat arus yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. Pernyataan itu sering dikenal sebagai hukum I Kirchhoff karena dikemukakan pertama kali oleh Kirchhoff.

Maka diperoleh persamaan :
I_in = I_A + I_B= Iout
I _masuk = I _keluar

Di pertengahan abad 19 Gustav Robert Kirchoff (1824 – 1887) menemukan cara untuk menentukan arus listrik pada rangkaian bercabang yang kemudian di kenal dengan Hukum Kirchoff. Hukum ini berbunyi “ Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan”. Yang kemudian di kenal sebagai hukum Kirchoff I. Secara matematis dinyatakan

http://ima.dada.net/image/medium/2340160.jpg

Bila digambarkan dalam bentuk rangkaian bercabang maka akan diperoleh sebagai berikut:

http://ima.dada.net/image/medium/2340205.jpg

Soal

1. Dua buah kawat yang panjang dan jenisnya sama, tetapi luas penampang berbeda. Luas penampang kawat pertama sama dengan dua kali kawat kedua. Jika hambatan kawat pertama 5

, berapakah besarhambatan kawat kedua?

(jawab : 10 )

2. Sebuah bangunan rumah tangga memakai lampu dengan tegangan pada instalansi lampu rumah tangga tersebut adalah 220 Volt, dan arus yang mengalir pada lampu tersebut adalah 10 ampere, berapakah hambatan pada lampu tersebut, hitunglah?

(jawab: R= 22 ohm)

3. Didalam suatu rumah tinggal, terpasang sebuah lampu dengan tegangan 220 Volt, setelah di ukur dengan amper meter arusnya adalah 2 ampere, hitunglah daya yang di serap lampu tersebut ?

(Jawab : P = 440 Watt)

4. Tebal lapisan karbon yang digunakan untuk membuat sebuah potensiometer adalah 0,4 mm. Jika lebar lapisan tersebut adalah 0,8 cm, berapakah nilai hambatan potensiometer ketika jarak kedua titik kontak 1 cm? (Hambatan jenis karbon adalah 3,5 x 10^-5 Ω m)

(Jawab : 1 120 Ω)

http://ima.dada.net/image/halfcol/2340239.jpg

Dari gambar diatas, tentukanlah I₃!

(jawaban : 5 A)

6. Seorang siswa ingin menghubungkan speaker dengan radio.

a) Jika panjang kabel (kawat tembaga) harus 20 m, berapa dimeter kawat yang harus digunakan agar hambatannya lebih kecil dari 0,1

per kawat ?

b) Jika kuat arus disekitar speaker 4A, berapa tegangan yang melalui setiap kawat ?

(Jawab : a. 2,07mm b. 0,4 V)

7. Ketika tanganmu dalam keadaan kering (hambatan = 100.000 ohm) menyentuh:

a) Kedua terminal aki 12 V

b) Kawat hidup bertegangan 220 V dirumahmu

Efek apa yang kamu rasakan ?

(Jawab: a. 0,12 mA b. 2,2 mA)

8. Dua baterai masing – masing 1,5 V dengan hambatan dalam 0,5 Ω dihubungkan ke sebuah hambatan 8 Ω. Hitunglah tegangan jepitrangkaian jika :

a) Baterai disusun secara seri

b) Baterai disusun secara paralel

(Jawab: a. 0,33 V b. 0,05 V)

2ohm

4 ohm

12v I2

Berapakah arus I1, I2, dan I pada R = 2 ohm, dan R = 4 ohm, jika V = 12 v? ( jawab: I = 16 ohm)

10.

Berdasarkan gambar disamping tentukan:

a. Nilai hambatan total

b. Arus listrik yg mengalir dalam rangkaian

c. Arus listrik yang mengalir pada masing-masing percabangan.

BAB III

PENUTUP

KESIMPULAN

Listrik dinamis yaitu muatan – muatan listrik yang bergerak. Didalam listrik dinamis ini membahas tentang arus, beda potensial hambatan dan hubungannya yang dirumuskan dalam hukum ohm. Di dalam listrik dinamis kita juga telah mempelajari rangkaian listrik yang berupa rangkaian paralel dan seri serta hal-hal yang mempengaruhi adanya aliran listirk seperti, sumber listrik, beda potensial, kuat arus listrik, usaha, hambatan, rangkaian yang digunakan. Listrik Dinamis mengaplikasikan rumusan hukum Ohm dan hukum 1 Kirchoof.