Assalamuaalaikum Wr. Wb
Standar Kompetensi
Kompetensi Dasar
Memahami listrik dinamis dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari
Mendeskripsikan pengertian arus listrik, kua arus listrik dan beda potensial listrik Mendeskripsikan listrik dinamis dalam kehidupan sehari hari Melakukan perhitungan rangkain listrik
LISTRIK DINAMIK Tujuan Pembelajaran Setelah melakukan ceramah, diskusi dan tanya jawab, peserta didik diharapkan dapat : • Memformulasikan besaran kuat arus dalam rangkaian tertutup sederhana • Memformulasikan besaran hambatan dalam rangkaian seri dan paralel • Memformulasikan besaran tegangan dalam rangkaian tertutup sederhana dengan menggunakan hukum Kirchoff I dan II • Menerapkan Hukum I dan II Kirchoff dalam pemecahan masalah rangkaian listrik satu loop dan dua loop
LISTRIK DINAMIK Arus listrik adalah aliran partikel bermuatan positif karena adanya perbedaan potensial listrik. Volt meter berfungsi untuk mengukur beda potensial listrik. Ampermeter berfungsi untuk mengukur kuat arus listrik. Cara membaca hasil pengukuran pada alat ukur listrik :
jumlah skala terbaca x batas ukur jumlah skala maksimum Voltmeter dipasang secara paralel pada rangkaian listrik Ampermeter dipasang seri pada rangkaian listrik
Pengertian Arus Listrik arah arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Jadi arah arus listrik berlawanan dengan arah aliran elektron.
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu penghantar per satuan waktu.
BEDA POTENSIAL ATAU TEGANGAN LISTRIK (V)
Terjadinya arus listrik dari kutub positif ke kutub negatif dan aliran elektron dari kutub negatif ke kutub positif, disebabkan oleh adanya beda potensial antara kutubpositif dengan kutub negatif, dimana kutub positif mempunyai potensial yang lebih tinggi dibandingkan kutub negatif.
Beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif dalam keadaan terbuka disebut gaya gerak listrik dan dalam keadaan tertutup disebut tegangan jepit.
Diagram Komponen
Secara matematis dinyatakan sebagai :
Q I t Q= muatan listrik ( Coulomb ) t = waktu ( detik ) I= Kuat arus listrik (Coulomb / detik Ampere)
atau
HUBUNGAN ANTARA KUAT ARUS LISTRIK (I) DAN TEGANGAN LISTRIK (V) Hubungan antara V dan I pertama kali ditemukan oleh seorang guru Fisika berasal dari Jerman yang bernama George Simon Ohm. Dan lebih dikenal sebagai hukum Ohm yang berbunyi: Besar kuat arus listrik dalam suatu penghantar berbanding langsung dengan beda potensial (V) antara ujung-ujung penghantar asalkan suhu penghantar tetap.
Hasil bagi antara beda potensial (V) dengan kuat arus (I) dinamakan hambatan listrik atau resistansi (R) dengan satuan ohm.
Hukum Ohm : besarnya arus listrik sebanding dengan jumlah pembawa muatan yang mengalir tiap satuan waktu. I
Q t
dengan I = kuat arus listrik (Ampere) Q = jumlah muatan (Coulomb) t = selang waktu (sekon)
ρL R A
dengan R = besar hambatan (Ω) ρ = hambat jenis (Ωm) L = panjang kawat (m2) A = luas penampang kawat (m) Hambatan kawat akan bertambah jika suhunya naik RT = Ro (1 + α ΔT) dengan `Rt = hambatan akhir Ro = hambatan mula-mula α = koefisien suhu hambat jenis ΔT = perubahan suhu
(Ω) (Ω) (/K) (K)
Dari percobaan didapat grafik tegangan (V) terhadap kuat arus listrik V (I)
Kemiringan grafik = tan α = V/I α I Hukum Ohm berbunyi : kuat arus yang timbul pada suatu penghantar sebanding dengan tegangan kedua ujung penghantar. V~ I V konstan Nilai konstan ini disebut hambatan I V R V I . R dengan V = beda potensial (Volt) I I = kuat arus (Ampere) R = hambatan (Ω)
Diagram Rangkaian
RANGKAIAN HAMBATAN • Rangkaian Seri (sejajar) Kuat arus R1
+
A
l1 = l2 = l l1
V V1 V2 V IR 1 IR 2 I(R 1 R 2 )
V
R R1 R 2 R2 A
l2
• Rangkaian Paralel (percabangan) Beda potensial : +
Kuat arus V
R1
R2
V1 = V2 = V I I1 I 2 V V V R R1 R 2 1 1 1 R R1 R 2
A1
A2
HUKUM I KIRCHOOF : Jumlah arus pada titik cabang = nol Hukum I Kirchoff berbunyi: Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik simpul sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar dari titik simpul tersebut. Hukum I Kirchhoff tersebut sebenarnya tidak lain sebutannya dengan hukum kekekalan muatan listrik. Hukum II Kirchhoff berbunyi: Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (ε) dengan penurunan tegangan (IR) sama dengan nol
Hukum Kirchhoff Hukum I Kirchhoff (aturan titik cabang) Jumlah arus yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya. I1 I2 I3
I1 = I 2 + I 3
Gaya Gerak Listrik (GGL)
∑ ε + Ir + IR = 0 IR = ε - Ir dan IR = V maka V = ε - Ir dengan : V = tegangan jepit (V) ε = ggl sumber arus (V) I = kuat arus (A) R = hambatan listrik (Ω) r = hambatan dalam (Ω) Gaya gerak listrik (ε ) adalah tegangan pada ujung-ujung baterei saat baterei tidak dihubungkan ke beban (rangkaian listrik) Tegangan jepit (V ) adalah tegangan pada ujung-ujung baterei saat baterei dihubungkan ke beban (rangkaian listrik)
Rangkaian sumber Tegangan Ggl pengganti seri εs = ε1 + ε2 + ε3 + …εn = nε Hambatan dalam pengganti seri rs = r1 + r2 + r3 + …rn = nr Ggl pengganti paralel εp = ε Hambatan dalam pengganti paralel rp = r/n
Hukum II Kirchhoff (aturan loop) pada rangkaian tertutup jumlah aljabar ggl sumber arus sama dengan jumlah penurunan potensial (hasil kali antara kuat arus dengan hambatan) ∑ ε = ∑ (I R) V AB = ∑ ε - ∑ IR Perumusan Hukum Kirchhoff dengan perjanjian : 1. Dalam rangkaian tertutup (loop) jika sumber arus dilalui dari kutub negatif ke kutub positif maka ggl nya dihitung positif. Jika dilalui dari kutub positif ke kutub negatif maka gglnya dihitung negatif. 2. Arus yang searah dengan loop dihitung positif, sedangkan yang berlawanan arah loop dihitung negatif. 3. Jika hasil akhir perhitungan kuat arus bernilai negatif maka kuat arus yang sebenarnya berlawanan arah dengan yang ditetapkan.
Energi dan Daya Listrik Energi Listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan-muatan listrik dalam suatu rangkaian listrik tertutup V2 W VIt I R t t R 2
dengan W = energi listrik (Joule) V = beda potensial (Volt) I = kuat arus listrik (Ampere) t = selang waktu (sekon) R = hambatan listrik (Ω)
Daya Listrik adalah energi listrik yang mengalir tiap satu satuan waktu W V 2 dengan P = daya listrik (watt = J/s) 2 P VI I R W = energi listrik (Joule) t R
t = selang waktu (sekon)
Lampu pijar, setrika listrik, teko listrik dan pengering rambut disebut elemen listrik (memiliki elemen yang terbuat dari kumparan kawat logam tipis). Kumparan kawat berfungsi sebagai hambatan listrik. Ketika dilalui oleh arus listrik, kumparan kawat akan mendisipasi (membuang) energi dalam bentuk kalor. Jika Vs volt < Vt volt maka Ps watt < Pt watt karena I < tetapi Rt = Rs 2 t 2 t
2 s 2 s
V V P P
2
P Vs x P s t
Vt
Contoh soal-1 Suatu loop tunggal terdiri dari 2 resistor dan 2 baterei seperti pada gambar. a) Hitunglah arus listrik dalam rangkaian. b) Tentukan daya listrik pada masing-masing resistor.
RANGKAIAN LISTRIK MAJEMUK
Listrik AC dan DC Arus DC (Direct Current) adalah arus listrik yang selalu mengalir dalam satu arah. Sedangkan Arus AC (Alternating Current), yang sering disebut arus bolak balik adalah arus yang senantiasa berbalik arah secara teratur Tegangan DC
Tegangan AC
Keuntungan Listrik AC •Dapat diperbesar atau diperkecil sehingga mudah mendistribusikan •Motor AC (motor induksi) berharga lebih murah dan lebih sederhana konstruksinya. •Saklar-saklar dan pemutus daya sistem AC lebih sederhana. Pada televisi, DVD, VCD, tape dan radio, energi AC diubah menjadi DC oleh converter atau rectifier (adaptor) terdapat dalam peralatan itu sendiri, Penerapan AC kulkas pemanas air listrik rice cooker Microwave pendingin ruangan lampu penerang
Penerapan DC lampu baterei mainan anak-anak jam dinding Laptop hand phone handy talky
Bentuk Rangkaian AC dalam Rumah-rumah Peralatan listrik di rumah-rumah dipasang paralel. Agar jika salah satu peralatan listrik rusak, maka peralatan listrik lain masih tetap bekerja.
Upaya penghematan energi listrik : Meminimalkan daya listrik yang digunakan dengan menggunakan produk-produk alat elektronik yang berdaya rendah sesuai kebutuhan. Meminimalkan waktu pemakaian peralatan listrik. Matikan radio, TV, komputer, mesin pendingin dan lampu-lampu jika tidak digunakan.
Soal Latihan
1. Hitunglah kuat arus yang mengalir melalui sebuah kawat 6Ω yang dihubungkan baterai 12 V. Berapakah kuat arusnya bila kawat itu dihubungkan baterai 6 V? 2. Hitunglah besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus 3 A pada sebuah lampu yang memiliki hambatan 4 Ω.?
