HAMBATAN LISTRIK (Electrical Resistance)

Presentasi berjudul: "HAMBATAN LISTRIK (Electrical Resistance)"— Transcript presentasi:

1 HAMBATAN LISTRIK (Electrical Resistance)
Teknik Konstruksi Perkapalan by. Ahmad Yasim, S.T., M.T.

2 Pendahuluan Resistansi Listrik (Electrical Resistance) adalah kemampuan suatu media/benda untuk menghambat atau mencegah aliran arus listrik. Konsep dasarnya sbb Analoginya sama dengan kapal yang bergerak maju, kemudian timbul gaya hambatan pada lambung kapal Istilah Penting: Gaya hambat listrik disebut Resistansi Benda/komponen yang memberikan gaya hambat disebut Resistor Vs Rt Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

3 Contoh media transformasi arus listrik yang sdh sangat umum adalah :
Penyebab Resistansi Stimulus Question : Dimanakah sering kita dapatkan fenomena resistansi listrik? Jawaban: Hampir semua bidang kelistrikan dapat dijumpai fenomena resistansi karena setiap terjadinya arus listrik (transformasi energi listrik) maka akan selalu timbul gaya hambatan listrik sebagai sebuah reaksi dari medium atau tempat terjadinya arus listrik. Contoh media transformasi arus listrik yang sdh sangat umum adalah : printed circuit board (PCB) Kabel listrik Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

4 Faktor yg Mempengaruhi Resistansi
Info Penting: Faktor yang mempengaruhi resistansi adalah: Material Konduktor Panjang Konduktor Diameter Temperatur Kawat konduktor

5 Persamaan Resistansi Listrik
(1) Persamaan Hambatan terhadap Ukuran Konduktor dengan R = hambatan yang dimiliki bahan L = panjang bahan A = luas penampang bahan ρ = hambatan jenis bahan Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

6 (2) Persamaan Hambatan terhadap temperatur
Hambatan suatu material berubah dengan terjadinya perubahan suhu. Umumnya, makin tinggi suhu maka makin besar hambatan benda. Untuk kebanyakan bahan logam, kebergantungan hambatan pada suhu memenuhi persamaan dengan T = suhu material T0 = suhu acuan R = nilai hambatan pada suhu T R0 = nilai hambatan pada suhu acuan T0 a = koefisien suhu dari hambatan (oC)-1 Pada kebanyakan zat cair seperti elektrolit, kebergantungan hambatan pada suhu memenuhi persamaan Arrhenius sebagai berikut dengan β adalah konstanta Rᴔ adalah nilai hambatan pada suhu menuju tak berhingga Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

7 (3) Persamaan Hambatan terhadap tegangan
Hambatan tidak hanya bergantung pada dimensi bahan maupun suhu, tetapi juga bergantung pada tegangan listrik yang ada dalam bahan. Persamaan hambatan menggunakan prinsip Hukum Ohm Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan tegangan yang diterapkan kepadanya. Pada kebanyak benda semikonduktor, arus tidak berbanding lurus dengan potensial, persamaan arus (I) menjadi : maka Tampak bahwa hambatan bergantung pada potensial. Makin besar potensial maka hambatan makin kecil. Jika potensial sangat kecil sehingga a >> 2bV maka hambatan mendekati konstan yaitu R = 1/a. Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

8 Ilustrasi kabel konduktor
Konduktivitas Listrik Ilustrasi kabel konduktor Kerapatan arus dalam kawat (arus per satuan luas penampang), J, adalah Dalam kabel tedapat elektron-elektron yang bergerak bebas. Jika tidak ada beda potensial antara dua ujung kabel maka peluang elektron bergerak ke kiri dan ke kanan sama sehingga arus total yang mengalir dalam kabel adalah nol. dimana Besaran 𝜎 pada dikenal sebagai konduktivitas listrik. Konduktivitas listrik mengukur kemampuan bahan mengantarkan arus listrik. Makin besar konduktivitas maka makin mudah bahan tersebut mengantarkan listrik. Konduktor memiliki konduktivitas tinggi sedangkan isulator memiliki konduktivitas rendah. Satuan konduktivitas listrik adalah siemens per meter (S/m). Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

9 Hubungan Konduktivitas dan Resistivitas
Kita sudah bahas bahwa makin besar konduktivitasnya dan makin kecil resistivitasnya maka makin mudah suatu bahan mengantarkan listrik. Jadi, ada hubungan langsung antara konduktivitas dan resistivitas. Berdasarkan persamaan arus pada kawat yaitu dengan L adalah panjang kawat. Dengan anggapan bahwa kuat medan listrik dalam kawat konstan maka EL adalah beda potensial antara dua ujung kawat. Jadi kita dapat menulis ; dengan menggunakan hukum Ohm, I = V / R maka kita simpulkan Dengan membandingkan persamaan arus (I) dan hambatan (R) dapat kita peroleh Info Penting : Bahan dengan kondutivitas di atas 103 S/cm masuh dalam kelompok konduktor, sedangkan yang memiliki konduktivitas di bawah 10-3 S/cm masuk dalam kelompok isolator

10 Contoh Soal Misalkan kamu ingin menghubungkan tape stereo dengan speaker yang lokasinya cukup jauh. Jika masing-masing kawat panjangnya 20 meter dan kawat tersebut terbuat dari tembaga, berapakah diameter kawat agar hambatannya 0,1 Ω? Jika besar arus yang mengalir ke masing-masing speaker 2A, berapakah penurunan tegangan listrik sepanjang kawat? Jawaban (b) Berdasarkan Hukum Ohm, penurunan tegangan listrik sepanjang kawat adalah hambatan jenis tembaga adalah ρ = 1,68 x 10-8 Ω m V = I R = 2 x 0,1 = 0,1 V Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

11 Rangkaian hambatan listrik
Dalam rangkaian listrik umumnya kita menggunakan sejumlah hambatan. Hambatan tersebut kadang terpasang secara Rangkaian Seri Rangkaian Paralel Rangkaian Campuran Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

12 Rangkaian Seri Terminal-terminal ujung hambatan tersebut diberi beda potensial Vad sehingga mengalir arus I. Jika hambatan total adalag R maka terpenuhi Jika beda potensial antar ujung masing-masing hambatan adalah Vab, Vbc, dan Vcd maka terpenuhi Karena arus yang mengalir pada semua hambatan sama maka ; ; dan Sehingga Maka diperoleh Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

13 Rangkaian Pararel Misalkan arus total yang mengalir pada rangkaian adalah I. Ketika memasuki hambatan hambatan, arus tersebut terbagi atas tiga jalur sehingga berdasarkan hokum Kirchoff I terpenuhi Beda potensial antar ujung-ujung hambatan semuanya sama, yaitu Vab. Jika hambatan total adalah R maka Karena beda potensial antar ujung hambatan R1, R2, dan R3 juga Vab maka ; ; dan Sehingga Maka diperoleh Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

14 Rangkaian Campuran Bagimana persamaan resistance pada rangkaian campuran?? Jawaban : Rangkaian campuran pada dasarnya tersusun dari rangkaian seri dan rangkaian pararel, oleh karena itu resistansinya menggunakan persamaan seri dan pararel yang telah dijelaskan. Rangkain pararel diselesaiakan terlebih dahulu 12 Rangkain akan menjadi Seri seperti berikut R12 R3 Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

15 Contoh Soal Misalkan kita memiliki sumber tegangan 6 V. Tetapi kita memiliki alat elektronik yang membutuhkan tegangan hanya 4 V. Tegangan 6 V dapat terlalu besar dan dapat merusak alat tersebut. Bagaimana caranya agar alat tetap bisa dioperasikan dengan menggunakan sumber tegangan 6 V tanpa merusakknya? Jawaban : Caranya adalah kita harus bisa mendapatkan tegangan 4 V dari tegangan 6 V. Setelah itu, tegangan 4 V yang diperoleh kita sambungkan ke alat. Untuk maksud tersebut kita menggunakan dua buah hambatan, yang dikenal sebagai pembagi tegangan. Rangkaian yang kita gunakan tampak pada gambar berikut. Agar diperoleh tegangan 4 V dari sumber tegangan 6 V maka Vab = 4 V sehingga persamaan di atas menjadi Jadi, kita perlu memasang dua buah hambatan dengan hambatan R1 setengah kali hambatan R2 Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

16 Contoh Soal 2. Jawaban : Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

17 Potensiometer Fungsi Potensiometer
Potensiometer adalah hambatan listrik yang nilai hambatannya dapat diubah-ubah. Pengubahan hambatan dilakukan dengan memutar atau menggeser knob. Contoh potensiometer diperlihatkan pada gambar berikut. Potensiometer kebanyakan memiliki tiga kaki. Dua kaki yang posisinya paling jauh memiliki hambatan yang tetap. Kaki tengah dapat digeser-geser yang menghasilkan perubahan nilai hambatan. Penggeseran tersebut menyebabkan hambatan antara kaki tengah dengan kaki ujung berubah: salah satu memiliki hambatan makin besar dan yang lainnya memiliki hampatan makin kecil. Dengan demikian, saat menggunakan potensiometer untuk mendapatkan hambatan yang berubah-ubah nilai kita memiliki kaki tengah dan satu kaku ujung yang mana saja. Fungsi Potensiometer Tidak semua nilai hambatan dapat dijumpai pada hambatan yang dijual di pasar. Untuk mendapatkan nilai hambatan yang tidak tersebut, kita dapat menggunakan potensiometer. Potensiometer tersebut dapat digunakan sendiri dengan menggeser knob sehingga diperoleh nilai hambatan yang diinginkan

18 Tugas Mahasiswa 1. Sepotong kawat alumunium digunakan untuk menentukan hambatan suatu larutan. Misalkan pada suhu 27oC hambatan kawat tersebut 237,2 Ω. Kawat tersebut kemudian dicelupkan ke dalam larutan dan tahannya meningkat menjadi 304,7 Ω. Berapa suhu larutan tersebut? 2. Tentukanlah resistansi total rangkaian berikut 14Ω 12Ω R1 R2 9Ω 4Ω R3 11Ω R4 R5 R7 R6 17Ω 13Ω Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II

19 Sekian Teknik Konstruksi Perkapalan_Fisika Dasar II