Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

1 DEPARTEMEN FISIKA INSTITUT PERTANIAN BOGOR Arus Listrik dan Lingkar Arus Searahhttp://bima.ipb.ac.id/~tpb-ipb/materi.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "1 DEPARTEMEN FISIKA INSTITUT PERTANIAN BOGOR Arus Listrik dan Lingkar Arus Searahhttp://bima.ipb.ac.id/~tpb-ipb/materi."— Transcript presentasi:

1 1 DEPARTEMEN FISIKA INSTITUT PERTANIAN BOGOR Arus Listrik dan Lingkar Arus Searahhttp://bima.ipb.ac.id/~tpb-ipb/materi

2 2 Tujuan Instruksional Dapat menentukan arus listrik, hambatan listrik, energi listrik, daya listrik serta dapat menggunakan hukum Ohm dan aturan Kirchhoff pada analisa rangkaian listrik. Pembatasan: Arus listrik bersifat steady dimana besar dan arahnya konstan (arus DC ) Arus listrik bersifat steady dimana besar dan arahnya konstan (arus DC ) Rangkaian hanya terdiri atas komponen resistor Rangkaian hanya terdiri atas komponen resistor

3 3 Arus Listrik Definisi: arus listrik adalah jumlah total muatan yang melewati suatu lokasi per satuan waktu. Misalkan jumlah muatan  Q yang melewati area A dalam selang waktu  t, maka arus merupakan perbandingan antara muatan dan waktu tersebut. Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A). 1 A = 1 C/s ( 1 C muatan yang melewati area dalam selang waktu 1 s) 1 A = 1 C/s ( 1 C muatan yang melewati area dalam selang waktu 1 s) Arus Konvensional dinyatakan sebagai aliran yang searah dengan pergerakan muatan positif. Pada konduktor logam seperti tembaga, arus listrik merupakan pergerakan dari elektron (muatan negatif ). A I v

4 4 Contoh : Jumlah muatan yang melewati filamen dari lampu bolam dalam 2.00 s adalah 1,67 C. Tentukan : (a) arus listrik pada lampu (b) Jumlah elektron yang melewati filament dalam 1 detik. Solusi : a.b.

5 5 Hambatan Listrik dan Hukum Ohm Ketika tegangan listrik ( beda potensial) diberikan pada ujung-pangkal konduktor logam maka didapatkan arus yang sebanding dengan tegangan yang diberikan. VV I I VV ohm (Ω). Dengan satuan R : volt/ampere atau ohm (Ω).

6 6 Hukum Ohm Georg Simon Ohm ( ) I VV I VV Linier atau Ohmic Material Non-Linier atau Non-Ohmic Material Semiconductors e.g. diodes Most metals, ceramics R konstan dan tidak tergantung terhadap ∆V

7 7 Contoh : Sebuah setrika listrik menarik arus 2A ketika dihubungkan dengan sumber tegangan 220 V. Tentukan hambatan listrik dari seterika tersebut.

8 8 Hambat jenis (Resistivity) Pergerakan elektron dalam konduktor mengalami hambatan oleh adanya tumbukan dengan atom-atom di dalamnya. Nilai hambatan ini akan sebanding dengan panjang l dan berbanding terbalik dengan luas penampang A dari konduktor.

9 9 Konstanta kesebandingan ρ disebut hambat jenis bahan (resistivity) dengan satuan  m. Konduktor mempunyai hambat jenis rendah dan Insulator mempunyai hambat jenis tinggi. Nilai hambat jenis tergantung lingkungan misalnya temperatur. α disebut temperature coefficient of resistivity. Sehingga untuk konduktor dengan luas penampang tetap berlaku :

10 10 Material Resistivity (10 -8  m) Material Resistivity (10 -8  m) Silver1.61Bismuth106.8 Copper1.70Plutonium141.4 Gold2.20Graphite1375 Aluminum2.65Germanium4.6x10 7 Pure Silicon 3.5Diamond2.7x10 9 Calcium3.91Deionized water 1.8x10 13 Sodium4.75Iodine1.3x10 15 Tungsten5.3Phosphorus1x10 17 Brass7.0Quartz1x10 21 Uranium30.0Alumina1x10 22 Mercury98.4Sulfur2x10 23 Resistivity of various materials

11 11 Energi dan Daya Listrik Dengan adanya tumbukan pada proses pergerakan elektron dalam konduktor maka energi listrik dapat berubah menjadi energi termal yang selanjutnya menghasilkan kalor. Contoh pemanas, setelika, toaster, lampu pijar. Laju perubahan energi ini disebut Daya P dengan satuan watt (joule/s) Dari hukum Ohm : Pada sebuah lampu pijar tertulis 100W, 220V. Perkirakan hambatan listrik dari lampu pijar tersebut!

12 12 Contoh : Sebuah pemanas listrik beroperasi 3 jam sehari selama 30 hari. Jika harga pemakaian listrik per kWh Rp. 300, berapakah biaya yang harus dikelurkan jika pemanas beroperasi pada tegangan 120V dan menarik arus 15A. Sebuah pemanas listrik beroperasi 3 jam sehari selama 30 hari. Jika harga pemakaian listrik per kWh Rp. 300, berapakah biaya yang harus dikelurkan jika pemanas beroperasi pada tegangan 120V dan menarik arus 15A. Solusi Biaya = Rp.300 x 162 = Rp = 15 (A) 120 (V) 3 (h) 30 = Wh = 162 kWh

13 13  Syarat terjadinya arus dalam rangkaian : - Ada sumber tegangan ( Baterai, Generator, Accu, PLN) - Rangkaian tertutup ( Close loop circuit ) I V = IR V bat +- V = IR = V bat Rangkaian Arus Searah Hindari terjadinya hubung singkat ( R = 0 ohm ) Gunakan pembatas arus / sekering untuk pengaman rangkaian

14 14  Baterai Mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai membangkitkan gaya gerak listrik / EMF (E) dan mempunyai hambatan dalam (r). Hambatan dalam makin lama membesar seiring dengan lama pemakaian sehingga dikatakan baterai habis. Tegangan terminal V AB dirumuskan sebagai berikut : E r R A B C D E

15 15  Resistor dalam Rangkaian Seri Arus : I = I 1 = I 2 Tegangan : V = V 1 + V 2 I R t = I R 1 + I R 2 Resistor: R t = R 1 + R 2 Untuk kombinasi seri berlaku : Rangkaian berprilaku sebagai pembagi tegangan (voltage divider) R1R1 A B C D V R2R2

16 16  Resistor dalam Rangkaian Paralel Tegangan : V = V 1 = V 2 Arus : I = I 1 + I 2 V / R t = V 1 / R 1 + V 2 / R 2 Resistor : 1/R t = 1/R 1 + 1/R 2 Untuk kombinasi Paralel berlaku : Rangkaian berperilaku sebagai pembagi tegangan (current divider) R1R1 A B C D V R2R2

17 17  Contoh Soal: V = 18 volt R 1 = 2  ; R 2 = 6  ; R 3 = 12  Hitung: Hambatan ekivalen pada rangkaian tersebut Arus yang melalui masing- masing hambatan Beda tegangan di C dan di D (V CD = V C – V D ) R2R2 A B C D V R3R3 R1R1 Jawab: R ek = 6  ; I 1 = 3A, I 2 = 2A, I 3 = 1A ; V CD = 12 V

18 18 Aturan Kirchhoff’s Prosedur analisa rangkaian yang komplek dapat diselesaikan dengan aturan Kirchhoff ( aturan arus dan tegangan ) Aturan Arus ( Jucntion ) Jumlah arus yang masuk node ( titik persambungan) sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya.

19 19 Aturan Kirchhoff’s Aturan Tegangan ( loop ) Jumlah perubahan potensial mengelilingi lintasan tertutup pada suatu rangkaian harus nol. A, B, C dan D merupakan titik-titik cabang V AB + V BC + V CD + V DA = 0 R2R2 A B C D  R3R3 R1R1 I1I1 I2I2 I3I3

20 20 Contoh soal: R1R1 R3R3 R2R2 12V8V Diketahui R 1 =R 2 =R 3 =2 Ω. Jika I 1 adalah arus yang mengalir pada R 1, I 2 arus yang mengalir pada R 2 dan I 3 arus yang mengalir pada R 3, maka besar masing-masing arus tersebut secara berturut-turut adalah: A.8/3 A; 10/3 A; 2/3 A B.10/3 A; 2/3 A; 8/3 A C.2/3 A; 8/3 A; 10/3 A D.10/3 A; 8/3 A; 2/3 A E.2/3 A; 10/3 A; 8/3 A


Download ppt "1 DEPARTEMEN FISIKA INSTITUT PERTANIAN BOGOR Arus Listrik dan Lingkar Arus Searahhttp://bima.ipb.ac.id/~tpb-ipb/materi."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google