LISTRIK DINAMIS
1. Pengertian Arus Listrik
Arus listrik adalah aliran muatan listrik yang melewati kawat penghantar tiap satuan waktu. Arah arus listrik searah dengan arah gerak muatan positip dan banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui penghantar setiap satu satuan waktu, biasa disebut kuat arus dapat ditulis dengan persamaan :
Q = Jumlah muatan (Coulomb)
t = Lamanya muatan mengalir (detik)
I = Kuat arus listrik (ampere)
V = Tegangan arus listrik (volt)
R = Hambatan arus listrik (Ω atau ohm)
2. Hukum Ohm
Perhatikan rangkaian berikut :
Dalam rangkaian tertutup, arus yang mengalir ditimbulkan oleh sumber tegangan. Semakin besar sumber tegangan, semakin besar kuat arus listrik yang mengalir. Hubungan tegangan arus listrik dan kuat arus listrik tersebut pertama kali diselidiki oleh seorang ahli fisika dari jerman George Simon Ohm (1787 – 1854) dan dirumuskan sebagai hukum Ohm, yaitu; Besar kuat arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar berbanding lurus dengan beda potensial ujung-ujung penghantar tersebut.
Secara matematis ditulis sebagai berikut :
Tetapan k kemudian dinyatakan sebagai hambatan pemnghantar (resistor =R), sehingga persamaannya menjadi :
3. Susunan Hambatan Listrik
4. Hambatan Suatu Penghantar
Besar kecilnya hambatan suatu penghantar bergantung antara lain pada panjang kawat penghantar, luas penampang penghantar, dan jenis kawat penghantar yang dipakai. Jika ditulis dalam persamaan yaitu :
keterangan :
R = hambatan (ohm = Ω)
ρ = hambatan jenis kawat penghantar (ohm.m)
l = panjang penghantar (m)
A = luas penampang penghantar (m2)
Perubahan suhu juga akan mempengaruhi besarnya suatu hambatan.
keterangan :
Rt = Hambatan pada suhu ke-t (ohm)
Ro = Hambatan pada suhu awal (ohm)
α = koefisien muai panjang kawat
Δt = pertambahan suhu
5. Hukum Kirchoff
Seorang ahli fisika Gustav Kichoff (1824 – 1887) mengemukakan aturan yang
berkaitan dengan cara menghitung kuat arus, beda potensial dua titik dalam rangkaian listrik. Aturan yang dikemukakan kirchoff tersebut dikenal dengan hukum Kirchoff.
a. Hukum I Kirchoff
Hukum I Kirchoff, yang menyatakan;
Dalam suatu rangkaian bercabang, jumlah kuat arus yang masuk titik cabang
sama dengan jumlah kuat arus yang meninggalkan titik cabang tersebut.
Secara matematis Hukum Kirchoff dapat ditulis :
b. Hukum II Kirchoff
Gambar di atas adalah rangkaian tertutup yang disusun oleh beberapa sumber tegangan dan hambatan listrik. Pada rangkaian tersebut dapat kita buat satu loop. Untuk rangkaian tertutup dengan beberapa sumber tegangan dan hambatan, maka berlaku hukum II Kirchoff, yaitu :
Pada rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (GGL) dengan jumlah aljabar dari penurunan tegangan (hasil kali kuat arus dan hambatan) adalah sama dengan nol. Bisa juga dinyatakan dalam persamaan yaitu :
• perjanjian Tanda :
- E dan I bernilai (+) jika searah loop yang dibuat,
- E dan I bernilai (–) jika berlawanan arah loop yang dibuat.
6. Energi dan Daya Listrik
a. Energi listrik (W) : usaha listrik untuk memindahkan muatan q melintasi beda potensial V.
b. Daya listrik (P) : energi listrik yang terpakai dalam selang waktu tertentu.
Contoh Soal :
1. Pada suatu kawat penghantar mengalir arus listrik sebesar 3 A, jika hambatan kawat penghantar tersebut 4 Ω, tentukan besar tegangan ujung-ujung kawat penghantar tersebut !
Jawab :
V = I.R
= 3 A . 4 Ω
= 12 Volt
2. Dalam suatu kawat penghantar mengalir 45 C muatan selama 5 menit. Tentukan besar kuat arus yang mengalir dalam kawat penghantar tersebut!
Jawab :
I = Q/t
= 45 C/300 s = 0,15 A
1. Perhatikan rangkaian hambatan pada gambar berikut!
Hanbatan total dari ketiga resistor adalah ..
|
|
3Ω 
4 Ω
2 Ω
2. Jika arus yang mengalir pada rangkaian dibawah ini adalah 3 A, maka besarnya gaya gerak listrik adalah.....
E
7 Ω
3. Sepotong kawat yang memiliki panjang 2,5 m dan jari-jari 0, 65 mm mempunyai hambatan 2 ohm. Jika panjang dan jari-jarinya diubah menjadi dua kali semula, hambatannya menjadi ....ohm
4. Empat buah elemen masing-masing dengal ggl 2,5 volt hambatan dalam 0, 3 ohm disusun secara seri , kemudian dipakai untuk menyalakan lampu. Kuat arus yang melalui lampu 0,5 Ampere. Hambatan lampu tersebut adalah....ohm
5. Hambatan paling besar yang diperoleh dari kombinasi hambatan yang masing-masing besarnya 10 Ω, 20 Ω, 25Ω, dan 50 Ω adalah .... Ω