Potensial Listrik Tinjau sebuah benda/materi bermassa m bermuatan q, ditempatkan dekat benda bermuatan tetap Q1. Jika kedua buah benda mempunyai muatan yang sama, misalnya bermuatan positip, maka benda bermassa m tersebut akan mengalami gaya Coulomb, berupa gaya tolak sebesar. B A q Q1

Teorema Energi-Kerja Jika benda (q) pada mulanya berada dalam keadaan diam di titik A, ia akan dilontarkan (dipercepat) menjauhi Q1 sepanjang garis gaya. Pada titik B, benda akan mempunyai kecepatan vB dan energi kinetik Ek-B = ½ m vB2. Menurut teorama kerja-energi, kerja WAB yang dilakukan oleh benda q dengan gaya F dalam menggerakkan benda dari posisi A ke B sama dengan perubahan energi kinetik benda, yaitu : WAB = Ek-B  Ek-A Jika q pada mulanya diam, maka nilai Ek-A sama dengan nol. Kerja yang dilakukan oleh gaya listrik, seperti halnya kerja yang dilakukan oleh gaya gravitasi, dapat dituliskan dalam bentuk selisih energi potensial U benda dari posisi A ke B, yaitu : WAB = UA  UB Dari kedua persamaan, kita dapatkan : UA  UB = Ek-B  Ek-A atau UA + Ek-A = UB + Ek-B

Konsep Kerja dalam Mekanika dan Elektrostatik

Energi Potensial Listrik Energi potensial benda bermuatan q akibat pengaruh muatan titik Q1 adalah : Jika q dan Q1 bertanda sama, keduanya akan saling tolak menolak dan U bernilai positif. Jika q dan Q1 berbeda tanda, keduanya akan saling tarik menarik dan U bernilai negatif. Energi potensial pada di atas tidak akan pernah bernilai nol, namun nilainya akan menjadi kecil dengan semakin bertambah besarnya jarak r.

Listrik Dinamik Gejala kelistrikan pertama kali diamati oleh Benjamin Franklin pada tahun 1752. Pada tahun 1800, Alesandro Volta (17451827) menemukan baterai listrik, yaitu alat yang mampu menghasilkan aliran muatan listrik ajeg (steady).

Listrik Dinamik Baterai sederhana ini terdiri dari dua lempeng logam berlainan yang disebut elektroda. Elektroda ini dicelupkan ke dalam larutan asam yang disebut sebagai larutan elektrolit. Susunan semacam ini disebut dengan sel listrik, dan beberapa sel listrik yang terhubung secara bersama disebut dengan baterai.

Arus Listrik Untuk menghasilkan arus listrik dalam sebuah rangkaian listrik diperlukan beda potensial listrik, seperti baterai. Arus listrik yang terjadi pada susunan baterai merupakan aliran muatan listrik yang melewati penghantar per satuan waktu pada sebarang titik. Berdasar percobaan Volta, arus rata-rata I didefinisikan sebagai:

Rapat Arus Rapat arus rata-rata pada sebuah penghantar yang melewati permukaan S dituliskan sebagai Jika pada selang waktu t jumlah muatan yang melewati permukaan S sepanjang volume v A adalah : Q = envA t

Hukum Ohm George Simon Ohm (1787-1854) yang menetapkan secara eksperimen bahwa arus listrik dalam kawat logam (penghantar) sebanding dengan beda potensial yang terpasang pada ujung-ujung kawat logam tersebut, yaitu ; Jumlah arus yang mengalir dalam kabel tidak hanya bergantung pada tegangan, tapi juga pada resistansi kabel, R. Semakin besar resistansi kabel, semakin kecil arus yang mengalir. Jika dinyatakan dalam bentuk persamaan matematis, hukum Ohm dapat ditulis sebagai :

Hukum Ohm Resistivitas (Hukum Ohm) Persamaan ini berlaku untuk kabel atau penghantar yang resistansinya, R tetap. Penghantar seperti ini dikatakan bersifat ohmic. Jika R tidak konstan dan nilainya bergantung pada tegangan, maka dikatakan kabel atau penghantar tersebut bersifat non-ohmic dan tidak tunduk pada hukum Ohm. Resistivitas (Hukum Ohm) Dari percobaan telah diketahui bahwa resistansi kabel, R, sebanding dengan panjang penghantar/kabel, L, dan berbanding terbalik dengan luas penampang lintang kabel, A.  menyatakan tetapan kesebandingan yang disebut dengan resistivitas dan  bergantung pada jenis bahan yang digunakan untuk kabel.

Tabel 1. Resistivitas berbagai jenis bahan Resistivitas, , (.m) Tetapan suhu, , (Co)1 Penghantar Perak Tembaga Aluminium Tungsten Baja Platinum Air raksa 1,59 . 108 1,68 . 108 2,65 . 108 5,6 . 108 9,71 . 108 10,6 . 108 98 . 108 0,0061 0,0068 0,00429 0,0045 0,00651 0,003927 0,0009 Isolator Gelas Karet mentah 109  1012 1013  1015 Semikonduktor Karbon (graphite) Germanium Silikon (360) . 105 (1500) . 103 0,1  60 0,0005 0,05 0,07

Resistansi bergantung suhu Resistansi dari beberapa bahan terkadang juga bergantung pada suhu. Secara umum, resistansi logam meningkat dengan bertambahnya suhu. Hal ini disebabkan karena jika suhu tinggi, atom-atom penyusun logam bergerak dengan cepat dan tersusun dengan bentuk yang lebih teratur. Jika perubahan suhu tidah terlalu besar, resistansi logam bertambah secara linier, yaitu : dengan o adalah resistansi pada suhu acuan (biasanya 0oC atau 20oC), t adalah resistansi pada suhu T di atas suhu acuan, dan  adalah tetapan suhu resistivitas.

Daya Listrik Cepat lambatnya energi listrik diubah menjadi energi bentuk lain dinyatakan dengan besaran fisika yang disebut daya, P. Dalam hal ini daya merupakan laju energi yang berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya: Muatan yang mengalir tiap detik, Q/t, tidak lain adalah arus listrik, I, sehingga :

Rangkaian Listrik Rangkaian Listrik Seri Rangkaian Listrik Paralel Rangkaian Majemuk : Seri-Paralel

Rangkaian Seri Jika dua atau lebih elemen/piranti listrik (misal Resistor) dihubungkan ujung-ujungnya, dan sejumlah arus yang sama mengalir melalui tiap sambungan, maka rangkaian seperti ini dikatakan sebagai rangkaian seri. Pada rangkaian seri jumlah beda potensial yang melintas pada masing-masing resistor sama dengan beda potensial dari tegangan terpasang. V1 = I.R1, V2 = I.R2, dan V3 = I.R3. VT = V1 + V2 + V3 = I.R1 + I.R2 + I.R3 RT = R1 + R2 + R3

Rangkaian Paralel Jika resistor dirangkai sedemikian rupa hingga arus dari sumber terpecah pada cabang-cabang, maka rangkaian resistor semacam ini disebut dengan Rangkaian Paralel. Total arus , I, pada rangkaian pararel adalah penjumlahan dari arus yang melewati tiap cabang rangkaian resistor. IT = I1 + I2 + I3

Rangkaian Seri dan Paralel

Rangkaian Majemuk : Seri-Paralel Rangkaian Majemuk tersusun atas rangkaian seri dan paralel,sehingga pada rangkaian majemuk ini berlaku aturan pada rangkaian seri maupun rangkaian paralel. Untuk menghitung hambatan total, dilakukan penyederhanaan rangkaian dengan menggunakan sifat-sifat yang berlaku pada rangkaian seri maupun paralel.

Hukum Kirchoff  imasuk =  i keluar Jika suatu rangkaian listrik membentuk rangkaian listrik tertutup (loop), maka akan timbul sifat khas pada tegangan-arusnya. Hukum I Kirchoff : Hukum Kirchhoff pertama atau aturan titik cabang berdasar pada kekekalan muatan. Hukum I sering diterapkan pada rangkaian paralel. “Pada sembarang titik cabang suatu rangkaian listrik, jumlah arus yang menuju titik cabang harus sama dengan jumlah arus yang meninggalkan titik cabang tersebut”  imasuk =  i keluar

Hukum Kirchoff Hukum II Kirchoff : Hukum II Kirchhoff adalah hukum kekekalan energi. Hukum ini diterapkan pada rangkaian tertutup, baik tunggal maupun multi loop dan karena inilah hukum kedua sering juga disebut aturan loop. “jumlah aljabar dari perubahan potensial di sembarang lintasan rangkaian tertutup harus sama dengan nol”

Hukum I Kirchoff Hukum II Kirchoff

Instalasi Listrik Lampu Heater/AC Stop Kontak Fan dll

Pengaman Listrik