LISTRIK DINAMIS Listrik mengalir Anang B, S.Pd SMAN 1 Smg Karsumi_SMA Negeri 2_Pati

Menentukan arus listrik dan arus elektron. Arah arus listrik Arah elektron Arus lisrik adalah aliran muatan positif dari potensial tinggi ke potensial rendah Arus elektron adalah aliran elektron dari potensial rendah ke potensial tinggi

Menentukan syarat arus listrik dapat mengalir pada suatu rangkaian Rangkaian Terbuka Rangkaian Tertutup Lampu mati Arus listrik tidak mengalir Lampu menyala Arus listrik mengalir Arus listrik dapat mengalir jika dalam rangkaian tertutup

A B A B A B hA hB hA > hB EPA > EPB hA = hB EPA = EPB Arus listrik identik dengan arus air A B A B A B hA hB hA > hB EPA > EPB hA = hB EPA = EPB Potensial A = Potensial B Arus air dapat mengalir jika ada perbedaan energi potensial

A B Arus listrik dapat mengalir jika ada beda potensial Benda A Potensial tinggi Benda B Potensial rendah Arus listrik Konduktor A B Arus elektron Arus listrik dapat mengalir jika ada beda potensial

Kuat Arus Listrik Q = muatan ( Coulomb ) t = waktu ( secon ) Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan yang mengalir pada penghantar tiap detik. I = Kuat arus listrik ( Ampere ) Q = muatan ( Coulomb ) t = waktu ( secon )

Contoh Sebuah akumulator pada kutub-kutubnya dihubungkan pada terminal lampu jika kuat arus yang mengalir pada lampu 0,5 A dan lampu dinyalakan selama 2 menit berapakah muatan listrik yang telah melewati lampu ? Diketahui I = ……………… A t = ……………… s Jawab Q = ………… x ……………. = ………….x ……………. = …………………………. C

Pengukuran Kuat arus listrik -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 A 100 m A 1 A 1 0 A 5 A A Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik Pemasangan Amperemeter dalam rangkaian listrik disusun secara seri

Cara membaca Amperemeter skala maksimum skala yang ditunjuk jarum skala batas ukur -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 100 m A 1 A 1 0 A 5 A A Nilai yang ditunjuk jarum Nilai yang terukur = x Batas ukur Nilai maksimum 34 100 X 1 = 0,34 A

Beda Potensial Energi yang diperlukan untuk memindah muatan listrik tiap satuan muatan V = Beda Potensial ( Volt ) W = Energi ( Joule ) Q = Muatan ( Coulomb ) 1 Volt = 1J/C Satu volt adalah untuk memindah muatan listrik sebesar 1 Coulumb memerlukan energi sebesar 1 Joule.

Contoh Sebuah baterai memiliki beda potensial sebesar 1,5 volt jika baterai digunakan untuk menyalakan lampu maka sejumlah 50 coulomb muatan listrik yang melewati lampu. Berapakah besar energi yang dikeluarkan baterai Diketahui V = ………………… Jawab Q = …………………. W = ………….. X …………….. Ditanya = ………….. X …………….. W = ? = ………………… J

Pengukuran Beda Potensial Voltmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial listrik ( tegangan ) Pemasangan voltmeter dalam rangkaian listrik disusun secara parallel seperti gambar. V -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 v 100 m V 1 V 1 0 V 5 V

Cara Membaca Voltmeter Skala yang ditunjuk jarum -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 v 100 m V 1 V 1 0 V 5 V Skala maksimum Batas ukur Nilai yang terukur = ….

HUKUM OHM -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 I V ~ Jml Batrai V -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 v 100 m V 1 V 1 0 V 5 V A 100 m A 1 A 1 0 A 5 A 1,2 0,40 0,54 0,20 2,6 4,0 V I ~ Dari tabel data dapat kita ketahui jika beda potensial diperbesar maka kuat arus listriknya juga turut membesar. Hubungan yang didapatkan antara beda potensial dengan kuat adalah Beda potensial sebanding dengan kuat arus listrik

Grafik Hubungan Beda potensail (V) terhadap kuat arus listrik ( I ) ~ I V(volt) 5,0 I R V = 4,0 V = Beda potensial ( volt ) 3,0 I = Kuat arus listrik ( A ) R 2,0 = Hambatan ( Ω ) V 1,0 R = I I( A) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Grafik Hubungan Hambatan (R) terhadap kuat arus listrik ( I ) Data R 10 20 30 40 I 1,0 0,5 0,3 0,25 R(Ω) 50 40 Jika V dibuat tetap = 10 V V 10 I1 = 1,0 A I1 = I1 = 30 R 10 V 10 I2 = 0,5 A I2 = I2 = R 20 20 V 10 I3 = 0,3 A I3 = I3 = R 30 10 V 10 I4 = 0,25 A I4 = I4 = R 40 I( A) 0,25 0,50 0,75 1,0 1,5

Tujuan : Menyelidiki faktor yang mempengaruhi besar hambatan kawat 1 B A Variabel manipulasi : panjang kawat Variabel respon : hambatan kawat Variabel kontrol : jenis kawat, luas penampang kawat IA > IB Semakin panjang kawat maka hambatan kawat semakin besar RA < RB Hambatan kawat sebanding dengan panjang kawat. lA < lB R ~ ℓ

2 A B IA < IB RA > RB rA > rB r R ~ Variabel manipulasi : jenis kawat Variabel respon : Hambatan Variabel kontrol : panjang, luas penampang kawat RA > RB rA > rB Semakin besar hambatan jenis kawat maka hambatan kawat semakin besar Hambatan kawat sebanding dengan hambatan jenis kawat. R r ~

3 A B IA < IB RA > RB AA < AB ~ 1 R A Variabel manipulasi : luas penampang kawat RA > RB Variabel respon : hambatan kawat AA < AB Variabel kontrol : jenis kawat, panjang kawat Semakin besar luas penampang kawat maka hambatan kawat semakin kecil Hambatan kawat berbanding terbalik dengan luas penampang kawat. R 1 A ~

Faktor yang mempengaruhi besar hambatan pada kawat adalah : 1 Faktor yang mempengaruhi besar hambatan pada kawat adalah : 1. Panjang kawat ( l ) 2. Luas penampang kawat ( A ) 3. Hambatan jenis kawat ( r ) R = Hambatan (Ω ) l = Panjang kawat ( m ) A = Luas penampang kawat ( m2 ) r = Hambatan jenis kawat ( Ω m )

Konduktor dan Isolator Kayu isolator Plastik isolator kayu Alluminium konduktor plastik alluminium Besi konduktor besi tembaga Tembaga konduktor

Hukum I Kirchhoff Rangkaian seri 1 0 A -5 0 10 20 30 40 50 100 m A 1 A 1 0 A 5 A -10 0 20 40 60 80 100 -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 5 A A A 1 A 100 m A L1 L2 Pada rangkaian tidak bercabang ( seri ) kuat arus listrik dimana-mana sama

Rangkaian Paralel 100 m A 1 A 1 0 A 5 A -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 A 1 0 A L2 -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 5 A A 1 A 1 0 A -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 100 m A 5 A A 1 A 100 m A L1 Pada rangkaian bercabang (Paralel) Jumlah kuat arus listrik yang masuk pada titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang Σ Imasuk = Σ Ikeluar

Contoh Perhatikan rangkaian di bawah dan tentukan nilai I1, I2, I3 ? 3. Perhatikan rangkaian di bawah dan tentukan nilai I1 sampai I7 ? 10A Q I2 S 40 A P I1 I3 I7 25A 2. Tentukanlah kuat arus I1 sampai dengan I6 ? I6 I5 12 A I1 I3 50 mA I1 I2 I3 I2 I4 I4 30mA I5 I6 23mA Jika I1 = I2 15 mA I3 : I4 = 1 : 2 dan I5 = 2 I6

Susunan seri pada Hambatan c d Vab Vbc Vcd Rs a d Vad Vad = Vab + Vbc + Vcd I Rs = I R1 + I R2 + I R3 Rs = R1 + R2 + R3

Susunan Paralel pada Hambatan I1 I = I1 + I2 + I3 Vab Vab Vab Vab R2 I I2 = + + a b RP R1 R2 R3 I3 R3 1 1 1 1 = + + RP R1 R2 R3 I Rp b a Vab

Contoh Tentukan hambatan pengganti pada rangkaian di bawah 2 Ω 4 Ω 3 Ω 5 Ω 1 Rs = R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7 Rs =2+4+3+2+4+5+3 Rs =23 Ω R2 1 RP R1 + = Rs = R1+RP+R2 RP 6 3 + = 1 Rs = 4+2+3 2 6 Ω Rs = 9 Ω RP 6 + = 1 2 3 Ω 3 Ω 4 Ω RP 6 = 1 3 4 Ω 3 Ω RP: 2 Ω = RP 2 Ω

3 2Ω 4Ω 4Ω 6Ω 2Ω 8Ω 24Ω 4 5 8Ω 2Ω 12Ω 24Ω

V I = R = I = I Perhatikan gambar di bawah I1 : I2 = R1 R2 1 Tentukan c Vab = I R3 6Ω 3Ω a b c 4Ω I2 I1 I V = 18 volt R1 R2 R3 I = 18 volt 6Ω Vab = 3 x 4 Vab = 12 V I = 3 A Vbc = I1 R1 b Vbc = 1 x 6 I1 : I2 = R1 R2 : 1 Vbc = 6 V Tentukan Kuat arus total Kuat arus I1 dan I2 Tegangan ab dan tegangan bc atau I1 : I2 = 6 3 : 1 Vbc = I2 R2 Vbc = 2 x 3 x6 Vbc = 6 V I1 : I2 = 1 : 2 R2 1 RP R1 + = Rs = R3 + Rp I1 = 3 1 x I I2 = 3 2 x I Rs = 4 + 2 RP 6 3 + = 1 Rs = 6Ω I1 = 3 1 x I2 = x 3 2 RP 6 = 1 3 = RP 2 Ω I1 = 1 A I2 = 2 A

Latihan 2 1 Tentukan a. Hambatan pengganti b. Kuat arus total 2Ω 4Ω a b c d e V = 12 V f 1 Tentukan a. Hambatan pengganti b. Kuat arus total c. Kuat arus I1 dan I2 d. Tegangan Vab 3Ω 2 Ω 4Ω 5Ω 1Ω I2 I1 12 V I b a Tentukan a. Hambatan pengganti b. Kuat arus tiap hambatan c. Tegangan tiap hambatan

GAYA GERAK LISTRIK (E) -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 Gaya gerak listrik adalah beda potensial antara ujung-ujung sumber tegangan pada saat tidak mengalirkan arus listrik atau dalam rangkaian terbuka. Pengukura ggl -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 v 100 m V 1 V 1 0 V 5 V V

TEGANGAN JEPIT (V) Tegangan jepit adalah beda potensial antara ujung – ujung sumber tegangan saat mengalirkan arus listrik atau dalam rangkaian tertutup . Pengukura Tegangan Jepit -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 v 100 m V 1 V 1 0 V 5 V V

Susunan Seri GGL Susunan Paralel GGL Etotal = n E rtotal = n r Etotal = E E = ggl ( volt) rtotal = r n r = hambatan dalam ( Ω ) n = jumlah baterai

Hukum Ohm dalam rangkaian tertutup Untuk sebuah ggl E , r p q R I Hubungan ggl dengan tegangan jepit E = Vpq + I r Kuat arus yang mengalir dalam rangkaian I = Kuat arus ( A ) E = ggl ( volt ) R = hambatan luar ( Ω ) r = hambatan dalam ( Ω ) Vpq = tegangan jepit ( volt ) Tegangan jepit Vpq = I R

LATIHAN Hambatan luar Kuat arus total ( I ) Kuat arus I1 dan I2 E r 3 Ω 6 Ω 4 Ω a b c V = 4 V r = 0,2 Ω I I1 I2 Tiga buah elemen yang dirangkai seri masing – masing memiliki GGL 4 V dan hambatan dalam 0,2 Ω, dirangkai dengan hambatan luar seperti gambar Tentukan : Hambatan luar Kuat arus total ( I ) Kuat arus I1 dan I2 Tegangan Vab, Vbc Tegangan jepit

Jembatan Wheatstone R1.R4 = R2.R3 Sehingga RAB menjadi : B A Hitung Rangkaian pengganti AB Rs1 R2=8Ω R1=2Ω R3=3Ω R4=12Ω B R5=24Ω A Rs2 Rs1= R1 + R2 Rs2= R3 + R4 Rs1= 2 + 8 Rs2= 3 + 12 Rs1= 10 Ω Rs2= 15 Ω 1 1 1 RAB Rs1 Rs2 1 5 RAB 30 Syarat Jembatan dalam keadaan seimbang : = + = R1.R4 = R2.R3 1 1 1 RAB 10 15 RAB = 6Ω = + Jika Syarat itu terpenuhi, maka R5 diabaikan

Transformasi delta Y R1.R4 = R2.R3 Sehingga RAB diubah menjadi : Rb Ra Rc Hitung Rangkaian pengganti AB R2=8Ω R1=2Ω R3=4Ω R4=12Ω B R5=4Ω A Ra = R1.R3 R1+R3+R5 Rb = R1.R5 R1+R3+R5 Syarat Jembatan seimbang tidak terpenuhi : Rc = R3.R5 R1+R3+R5 R1.R4 = R2.R3 Jika Syarat tidak terpenuhi, maka R5 tidak dapat diabaikan

RAB= 5.26 Ω Maka : 0.8 Rs1= 10.8 Ω Rs2= 7.6 Ω 0.8 1.6 A B (2)(4) 2+4+4 Rs1= Rb + R2 Rs2= Rc + R4 = 0.8 Rs1= 0.8 + 10 Rs2= 1.6 + 6 Rs1= 10.8 Ω Rs2= 7.6 Ω Rb = (2)(4) 2+4+4 = 0.8 1 1 1 Rp Rs1 Rs2 1 18.4 Rp 82.08 = + = Rc = (4)(4) 2+4+4 = 1.6 1 1 1 Rp 10.8 7.6 Rp = 4,46Ω = + A R2=8Ω R4=12Ω B Rs1 Rb Ra Rc Rs2 Maka : RAB= Ra + Rp RAB= 0.8 Ω + 4.46Ω RAB= 5.26 Ω

Hukum II Kirchoff: Jumlah GGL dan Tegangan Jepit Dalam suatu Rangkaian Tertutup sama dengan Nol Tentukan besar arus yang melewati tiap-tiap cabang penghantar! R1 =2Ω R4 =2Ω E3 =3V R3 =2Ω E1 =3V E2 =6V R5 =2Ω R2 =2Ω

Loop II Loop I I2 = I1 + I3 I3 = I2 - I1 2 I2 + 4 I3 = 3 R4 =2Ω R1 =2Ω E3 =3V R3 =2Ω R3 =2Ω i2 I2 = I1 + I3 I3 = I2 - I1 2 I2 + 4 I3 = 3 E1 =3V E2 =6V E2 =6V 2 I2 + 4 (I2 - I1) = 3 -4 I1 + 6 I2 = 3 (3) R5 =2Ω R2 =2Ω SUBTITUSI (1) DAN (3) E1 – E2 + I1(R1+R2) + I2R3 = 0 I1 = 3/8 A 4 I1 + 2 I2 = 3 3 – 6 + I1(2+2) + I2(2) = 0 -4 I1 + 6 I2 = 3 + I3 = I2 - I1 4 I1 + 2 I2 = 3 (1) 8 I2 = 6 I3 = I2 - I1 E3 – E2 + I3(R4+R5) + I2R3 = 0 I2 = ¾ A I3 = (¾)- (3/8) 3 – 6 + I3(2+2) + I2(2) = 0 4 I1 + 2 (¾) = 3 I3 = 3/8 A 2 I2 + 4 I3 = 3 (2)

7.4 Energi dan Daya Listrik Energi Listrik Daya Listrik Contoh : Pada sebuah lampu pijar tertera 100 W, 220 V. Tentukan hambatan lampu tsb ! Lampu pijar dari 60 W, 220 V, dipasang pada tegangan 110 V, tentukan daya yg dapakai lampu tsb !

Contoh soal dan Pembahasan