PUBLIKASI PENDIDIKAN: Materi fisika smp

LISTRIK DINAMIS

Listrik mengalir

Klik

Klik

Menentukan arus listrik dan arus elektron

.

Arah elektron

Arah arus listrik

Arus lisrik adalah aliran muatan positif dari potensial tinggi ke potensial rendah

Klik

Menentukan syarat arus listrik dapat mengalir

pada suatu rangkaian

• Mengapa Lampu mati ?

Rangkaian Terbuka

• Mengapa Lampu menyala ?

Rangkaian Tertutup

Dalam rangkaian apa agar Arus listrik dapat mengalir ? Klik

Klik

Klik

Klik

Beda Potensial

h_A > h_B

EP_A > EP_B

h_A = h_B

EPA = EPB

Potensial A = Potensial B Klik

Klik

Apa yang akan terjadi

ketika kran diantara kedua bejana dibuka ?

h_A

h_B

h_A h_B

Klik

Apakah air yang mengalir dari bejana A ke bejana B sampai air di bejana A

habis ?

Benda A Potensial tinggi Benda B Potensial rendah

Arus listrik dapat mengalir jika ada beda potensial

Konduktor

Arus elektron

Arus listrik Klik

Klik

Klik

Kesimpulan

Dua syarat apa yang harus dipenuhi agar arus listrik dapat mengalir dalam suatu rangkaian ?

Arus listrik analok dengan arus air

Apakah ketika terjadi aliran

muatan listrik dari B ke A sampai

muatan di B habis ?

Ketika benda A dan B memiliki jumlah dan jenis muatan

Kuat Arus Listrik

Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan

yang mengalir pada penghantar tiap detik.

I = Kuat arus listrik ( Ampere ) Q = muatan ( Coulomb )

t = waktu ( secon

)

t

Q

I



Klik

Klik

P

Hitung berapa banyak

muatan positif yang melewati titik P dalam 10 sekon

Klik warna hijau ( mulai )

Klik warna merah ( berhenti )

Klik

Klik

Klik

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

Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk

mengukur kuat arus listrik

Pemasangan Amperemeter dalam rangkaian

Klik

Klik

Klik

Nilai yang terukur =

Cara membaca Amperemeter

skala maksimum

skala yang ditunjuk jarum skala batas ukur

Nilai yang ditunjuk jarum

Nilai maksimum

34

100 X 1 = 0,34 A

Klik

Klik

Klik

Beda Potensial

Klik Klik

Klik

Apa yang dapat kita lakukan agar air

selalu dapat mengalir dari bejana A ke

bejana B ? Klik

Klik Dengan mengangkat air dari bejana B dan

Benda A

Potensial tinggi Benda B _{Potensial rendah}

Konduktor

Arus elektron

Arus listrik Klik

Klik

Beda Potensial Listrik

Energi yang diperlukan untuk memindah muatan listrik tiap satuan muatan Benda C Potensial rendah Benda D Potensial tinggi Konduktor Arus listrik Arus elektron Klik

Q

W

V



Definisi Beda potensial listrik

V = Beda Potensial ( Volt )

W = Energi ( Joule )

Q = Muatan ( Coulomb )

1 Volt = 1J/C

Satu volt didefinisikan untuk memindah muatan listrik sebesar 1 Coulumb memerlukan energi

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.

Cara Membaca Voltmeter

Skala yang ditunjuk jarum Skala maksimum

Batas ukur

Nilai yang terukur = ….

HUKUM OHM

Jml

Baterai

V

I

1

2

3

1,2

0,20

2,6

0,40

0,54

4,0

Dari tabel data dapat kita ketahui jika beda potensial diperbesar maka kuat arus listriknya juga turut

membesar.

Hubungan apa yang

didapatkan antara beda potensial dengan kuat arus listrik?

[image:16.720.26.693.34.500.2]

Grafik Hubungan

Beda potensail (V) terhadap kuat arus listrik ( I )

I( A) V(volt)

1,0 2,0 3,0 4,0 5,0

V

~



V

=



R

V



= Beda potensial ( volt )

= Kuat arus listrik ( A )

Klik

Klik

V

I

1,2

0,2

2,6

0,4

4,0

0,54

Data

Grafik Hubungan Hambatan (R) terhadap kuat arus listrik ( I )

0,25

I( A) R(Ω)

0,50 0,75 1,0 1,5 10 20 30 40 50 Data

R 10 20 30 40

I 1,0 0,5 0,3 0,25

Jika V dibuat tetap = 10 V

I₁ = V

R I1 =

10

10 I1 = 1,0 A

I₂ = V

R I2 =

10

20 I2 = 0,5 A

I₃ = V

R I3 =

10

30 I3 = 0,3 A

I₄ = V

R I4 =

10

40 I4 = 0,25 A

R ₌ V

I

Klik _Klik

Tujuan :

Menyelidiki faktor yang mempengaruhi

besar hambatan kawat

1

Variabel manipulasi : panjang kawat Variabel respon : hambatan kawat

Variabel kontrol : jenis kawat, luas penampang kawat

A

B

I

_A

> I

_B

R

_A

< R

_B

Semakin panjang kawat maka hambatan kawat semakin besar Hambatan kawat sebanding dengan panjang kawat.

Klik

Klik

Klik

Variabel manipulasi : jenis kawat

Variabel respon : Hambatan

Variabel kontrol : panjang, luas penampang kawat

2

I

_A

< I

_B

R

_A

> R

_B



_Aℓ

>



_Cu

Semakin besar hambatan jenis kawat maka hambatan kawat semakin besar Hambatan kawat sebanding dengan hambatan jenis kawat.

R

~



A

B

Klik

Klik

Tembaga

3

Variabel manipulasi : luas penampang kawat Variabel respon : hambatan kawat

Variabel kontrol : jenis kawat, panjang kawat

I

_A

< I

_B

R

_A

> R

_B

A

_A

<

A

_B

Semakin besar luas penampang kawat maka hambatan kawat semakin kecil Hambatan kawat berbanding terbalik dengan luas penampang kawat.

A

B

Faktor yang mempengaruhi besar hambatan

pada kawat adalah :

1. Panjang kawat (

l )

2. Luas penampang kawat ( A )

3. Hambatan jenis kawat (



A

ρ

R





R = Hambatan (Ω )

l

= Panjang kawat ( m )

Luas penampang kawat ( m2 ₎  = Hambatan jenis kawat ( Ω m )

Konduktor dan Isolator

kayu plastik

alluminium

besi

Kayu isolator Plastik isolator

Alluminium konduktor

Besi konduktor

Klik

Klik

Klik Klik

Klik

Klik Klik

Klik Klik

Klik Klik

Hukum I Kirchoff

Pada rangkaian tidak bercabang ( seri ) kuat arus listrik dimana-mana sama

L

₁

L

₂

Rangkaian seri

Berapakah kuat arus yang mengalir pada lampu 1 dan lampu 2

Klik

Klik

Klik

Klik

Pada rangkaian bercabang (Paralel) Jumlah kuat arus

L

₁

L

₂

Rangkaian Paralel

Σ I

= Σ I

Apakah ketiga amperemeter menunjukkan angka yang sama ?

Klik

Klik

Klik

Contoh

1. Perhatikan rangkaian di bawah dan tentukan nilai I₁, I₂, I₃ ?

10A I = 40 A

Q S

25A I1

I₂

I₃ Jawab

P

I = 10 A + I₁ + 25 A 40 A = 10 A + I₁ + 25 A 40 A = 35 A + I₁

I₁ = 40 A - 35 A I₁ = 5 A

Pada titik cabang P

Pada titik cabang Q 10 A + I₁ = I₂

10 A + 5 A = I₂ 15 A = I₂

Pada titik cabang S I₂ + 25 A = I₃ 15 A + 25 A = I₃

40 A = I₃

Klik

Klik

Klik

Klik

1. Tentukanlah kuat arus I₁ sampai dengan I₆ ? 50 mA I₁ I₂ I₃

30mA _I I4

5

15 mA

I_{6 23mA}

3. Perhatikan rangkaian di bawah dan tentukan nilai I₁ sampai I₇ ?

12 A I₁

I₂ I₇

I₃

I₄

I₅ I6

Jika I₁ = I₂ I₃ : I₄ = 1 : 2 dan I₅ = 2 I₆ 2.

I = 20 A I2

I₁

I₄ I₃

Jika I₁ : I₂ = 1 : 4 dan I₁ : I₂ = 1 : 3

Klik

Klik

Susunan seri pada Hambatan

a R1 b R2 c R3 d

V_ab V_bc V_cd

V_ad = V_ab + V_bc + V_cd R_s

a d

I R_s = I R₁ + I R_{2 +} I R₃ V_ad

Susunan Paralel pada Hambatan

a b

R₁

R₂

R₃

I = I₁ + I₂ + I₃

R_p

a

R_P R₁ R₂ R3

+ +

Vab

R_P R₁ + R₂ + R₃

b

I

I₁

I₂

I₃

I

V_ab V_ab V_ab

V_ab =

=

Contoh

• Tentukan hambatan pengganti pada rangkaian di bawah

2 Ω 4 Ω 3 Ω

2 Ω

3 Ω _{5 Ω} 4 Ω

1

R_s = R₁+R₂+R₃+R₄+R₅+R₆+R₇

R_s =2+4+3+2+4+5+3 R_s =23 Ω

2

4 Ω 3 Ω 3 Ω

6 Ω

R₂ 1

R_P = R₁ +

1 1

R1_P = ₆ + ₃

1 1

R_P = 6 + 6

1 1 2

R_P = 6

1 3

=

R_P 2 Ω

4 Ω R_P: 2 Ω 3 Ω

R_s = R₁+R_P+R₂ R_s = 4+2+3

2Ω 2Ω _4Ω 4Ω

2Ω

2Ω 2Ω

2Ω

2Ω

3

4Ω

4Ω

4Ω 6Ω

2Ω

2Ω 8Ω 2Ω

2Ω 24Ω 2Ω

2Ω

4

5

8Ω 2Ω

12Ω 2Ω

Perhatikan gambar di bawah

Tentukan

a.Kuat arus total

b.Kuat arus I₁ dan I₂

c.Tegangan ab dan tegangan bc

R₂ 1

R_P= R₁ +

1 1

R_P = ₆ + ₃

1 1 1

R_P = 6

1 3

=

R_P 2 Ω

R_s = R₃ + R_p R_s = 4 + 2 R_s = 6Ω

a

R

V

I



I



18 volt

6Ω

I



3 A

6Ω 3Ω a b c 4Ω I₂ I₁ I

V = 18 volt R₁

R₂ R₃

I₁ : I₂ =

R₁ : R₂

1 1

I₁ : I₂ =

6 : 3

1 1

x6 I₁ : I₂ = 1 : 2

I₁ =

3

1 _{x I}

I₁ =

3

1 _x

3

I₁ = 1 A

I₂ =

3

2 _{x I}

I₂ = 2 A

I₂ = x ₃

3 2

b

c

V_ab = I R₃ V_ab = 3 x 4 V_ab = 12 V

V_bc = I₁ R₁ V_bc = 1 x 6 V_bc = 6 V

Latihan

3Ω 2 Ω 4Ω 5Ω 4Ω 1Ω I₂ I₁ 12 V I b a Tentukan

a. Hambatan pengganti b. Kuat arus total

c. Kuat arus I1 dan I2 d. Tegangan Vab

Tentukan

a. Hambatan pengganti

b. Kuat arus tiap hambatan c. Tegangan tiap hambatan

2Ω 2Ω _4Ω 4Ω 2Ω 2Ω 2Ω 2Ω 2Ω a

b c d e

V = 12 V f

1

GAYA GERAK LISTRIK (E)

• Gaya gerak listrik adalah beda potensial antara

ujung-ujung sumber tegangan pada saat tidak mengalirkan arus listrik atau dalam rangkaian terbuka.

TEGANGAN JEPIT (V)

• Tegangan jepit adalah beda potensial antara ujung – ujung sumber tegangan saat mengalirkan arus listrik atau dalam rangkaian tertutup .

Susunan Seri GGL

E r

E E

r r

E_total = n E

r_total = n r

E = ggl ( volt)

r = hambatan dalam ( Ω ) n = jumlah baterai

Susunan Paralel GGL

E r E E r

r

E_total = E

Hukum Ohm dalam rangkaian tertutup

Untuk sebuah ggl

Kuat arus yang mengalir dalam rangkaian

I = Kuat arus ( A ) E = ggl ( volt )

R = hambatan luar ( Ω ) r = hambatan dalam ( Ω ) V = tegangan jepit ( volt ) E , r

p R q

I

Tegangan jepit

r

R

E

I





E = V_pq + I r

LATIHAN

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 :

a. Hambatan luar

b. Kuat arus total ( I )

c. Kuat arus I₁ dan I₂

d. Tegangan V_ab, V_bc

e. Tegangan jepit

E r

E E

r r

3 Ω

6 Ω

4 Ω a

b c

V = 4 V

r = 0,2 Ω

I

I₁