LISTRIK DINAMIS Listrik mengalir

Menentukan besaran fisika pada berbagai bentuk rangkaian listrik Standar Kompetensi : Memahami konsep kelistrikan dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Kompetensi Dasar : Menganalisis percobaan listrik dinamis dalam suatu rangkaian serta penerapannya dalam kehidupan sehari-hari. Indikator : Menjelaskan konsep arus listrik Mejelaskan konsep Hukum Ohm Menjelaskan konsep hambatan pada penghantar Menghitung nilai hambatan pengganti Menhitung nilai kuat arus percabangan Menghitung nilai kuat arus pada rangkaian tertutup SKL : Menentukan besaran fisika pada berbagai bentuk rangkaian listrik

Listrik Dinamis PETA KONSEP Hukum I Kirchoff Arus listrik Hambatan Jenis Hukum Ohm Rangkaian Hambatan Konduktivitas Paralel Seri Rangkaian listrik

Menentukan arus listrik dan arus elektron. Klik Klik Klik 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 Tertutup Rangkaian Terbuka Mengapa Lampu mati ? Mengapa Lampu menyala ? Dalam rangkaian apa agar Arus listrik dapat mengalir ?

Aliran arus listrik Benda A Potensial tinggi Benda B Potensial rendah Arus listrik Konduktor Apakah ketika terjadi aliran muatan listrik dari B ke A sampai muatan di B habis ? A B Arus elektron Ketika benda A dan B memiliki jumlah dan jenis muatan muatan yang sama maka kedua benda dapat dikatakan telah memiliki potensial yang bagaimana ? Arus listrik dapat mengalir jika ada beda potensial Umpan Balik: Dua syarat agar arus listrik dapat mengalir adalah....

Kuat Arus Listrik P Hitung berapa banyak muatan positif yang melewati titik P dalam 10 sekon Klik warna hijau ( mulai ) Klik warna merah ( berhenti ) Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan yang mengalir pada penghantar tiap detik. I = Kuat arus listrik ( Ampere ) Q = muatan ( Coulomb ) t = waktu ( secon ) Satu Ampere didefinisikan sebagai muatan listrik sebesar 1 coulomb yang mengalir dalam penghantar selama satu sekon 1 A = 1 C/s

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 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 Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik Pemasangan Amperemeter dalam rangkaian listrik disusun secara seri ( tidak bercabang )

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 Listrik Benda A Potensial tinggi Benda B Potensial rendah Definisi Beda potensial listrik Konduktor Energi yang diperlukan untuk memindah muatan listrik tiap satuan muatan Arus elektron A B Arus listrik Benda C Potensial rendah Benda D Potensial tinggi Konduktor V = Beda Potensial ( Volt ) W = Energi ( Joule ) Q = Muatan ( Coulomb ) Arus elektron D C Arus listrik 1 Volt = 1J/C Benda C Potensial rendah Benda D Potensial tinggi Satu volt didefinisikan untuk memindah muatan listrik sebesar 1 Coulumb memerlukan energi sebesar 1 Joule. Konduktor Arus elektron F E Arus listrik

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. 50 V -5 0 10 20 30 40 50 -10 0 20 40 60 80 100 V 10 V V 1 V 100 m V Klik

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 Jml Baterai V I 1 -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 Hubungan apa yang didapatkan antara beda potensial dengan kuat arus listrik? Buatlah grafik hubungan antara beda potensial dengan kuat arus listrik. Dari tabel data dapat kita ketahui jika beda potensial diperbesar maka kuat arus listriknya juga turut membesar.

Grafik Hubungan Beda potensail (V) terhadap kuat arus listrik ( I ) Data V I 1,2 0,2 2,6 0,4 4,0 0,54 V(volt) 5,0 4,0 3,0 V ~ I 2,0 I R V = 1,0 = Beda potensial ( volt ) V I( A) I = Kuat arus listrik ( A ) R 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 = Hambatan ( Ω )

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 V R = I

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 rAℓ > rCu r R ~ Tembaga A B Alluminium IA < IB Variabel manipulasi : jenis kawat Variabel respon : Hambatan Variabel kontrol : panjang, luas penampang kawat RA > RB rAℓ > rCu 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 Klik Klik Klik Plastik isolator kayu Alluminium konduktor plastik alluminium Besi konduktor besi tembaga Tembaga konduktor

Berapakah kuat arus yang mengalir pada lampu 1 dan lampu 2 Hukum I Kirchoff 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 Berapakah kuat arus yang mengalir pada lampu 1 dan lampu 2 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 Apakah ketiga amperemeter menunjukkan angka yang sama ? 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 ? Klik Contoh Pada titik cabang Q Perhatikan rangkaian di bawah dan tentukan nilai I1, I2, I3 ? 10 A + I1 = I2 10A 10 A + 5 A = I2 P Q I2 S I = 40 A I1 I3 15 A = I2 25A Jawab Pada titik cabang S Pada titik cabang P I = 10 A + I1 + 25 A I2 + 25 A = I3 40 A = 10 A + I1 + 25 A 15 A + 25 A = I3 40 A = 35 A + I1 40 A = I3 I1 = 40 A - 35 A I1 = 5 A

I7 I6 I5 I1 I3 I2 I4 Jika I1 = I2 I3 : I4 = 1 : 2 dan I5 = 2 I6 1. Tentukanlah kuat arus I1 sampai dengan I6 ? 3. Perhatikan rangkaian di bawah dan tentukan nilai I1 sampai I7 ? 50 mA I1 I2 I3 I4 30mA I5 I6 23mA I7 15 mA I6 I5 2. I1 I3 12 A I2 I4 I = 20 A I2 I4 I1 I3 Jika I1 = I2 I3 : I4 = 1 : 2 dan I5 = 2 I6 Jika I1 : I2 = 1 : 4 dan I1 : I2 = 1 : 3 Tentukan I1 sampai I4 ?

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

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