LISTRIK DINAMIS
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 :
1.Menjelaskan konsep arus listrik 2.Mejelaskan konsep Hukum Ohm
3.Menjelaskan konsep hambatan pada penghantar 4.Menghitung nilai hambatan pengganti
5.Menhitung nilai kuat arus percabangan
6.Menghitung nilai kuat arus pada rangkaian tertutup
SKL :
PETA KONSEP Listrik Dinamis
Arus
listrik Hambatan Jenis
Hukum Ohm
Hukum I Kirchof
Kondukt vitas
Rangkaian Hambatan
Seri
Rangkaian listrik
Menentukan arus listrik dan arus elektron
.
Arah elektron
Arah arus listrik
Arus elektron adalah aliran elektron dari potensial rendah ke potensial tinggi
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
Benda A Potensial tinggi Benda B Potensial rendah
Arus listrik dapat mengalir jika ada beda potensial
Konduktor
Arus elektron
Arus listrik
Umpan Balik:
Dua syarat agar arus listrik dapat mengalir adalah.... Aliran arus listrik
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
P
Hitung berapa banyak
muatan positif yang melewati titik P dalam 10 sekon
Klik warna hijau ( mulai )
Klik warna merah ( berhenti )
Satu Ampere didefinisikan sebagai muatan listrik sebesar 1 coulomb yang mengalir dalam penghantar selama satu sekon
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 ……….
Pengukuran Kuat arus listrik
Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk
mengukur kuat arus listrik
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
Benda A
Potensial tinggi Benda B Potensial rendah
Konduktor
Arus elektron
Arus listrik
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
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 ………..
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
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?
Grafik Hubungan
Beda potensail (V) terhadap kuat arus listrik ( I )
0,1
I( A) V(volt)
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
V
~
V
=
R
V
R
= Beda potensial ( volt )
= Kuat arus listrik ( A )
= Hambatan ( Ω )
V
I
1,2
0,2
2,6
0,4
4,0
0,54
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
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
BR
A< R
Bl
A<
l
BSemakin panjang kawat maka hambatan kawat semakin besar
R ~ ℓ
Variabel manipulasi : jenis kawat
Variabel respon : Hambatan
Variabel kontrol : panjang, luas penampang kawat
2
I
A< I
BR
A> R
B
Aℓ>
CuSemakin besar hambatan jenis kawat maka hambatan kawat semakin besar Hambatan kawat sebanding dengan hambatan jenis kawat.
R
~
A
B
Tembaga3
Variabel manipulasi : luas penampang kawat Variabel respon : hambatan kawat
Variabel kontrol : jenis kawat, panjang kawat
I
A< I
BR
A> R
BA
A<
A
BSemakin 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. 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 )
Konduktor dan Isolator
kayu plastik
alluminium
besi
tembaga
Kayu isolator
Plastik isolator
Alluminium konduktor
Besi konduktor
Tembaga konduktor
Hukum I Kirchoff
Pada rangkaian tidak bercabang ( seri ) kuat arus listrik dimana-mana sama
L
1L
2Rangkaian seri
Pada rangkaian bercabang (Paralel) Jumlah kuat arus listrik yang masuk pada titik cabang sama dengan
jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang
L
1L
2Rangkaian Paralel
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
1. Tentukanlah kuat arus I1 sampai dengan I6 ?
50 mA I1 I2 I3
30mA I I4
5
15 mA
I6 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
Susunan seri pada Hambatan
a R1 b R2 c R3 d
Vab Vbc Vcd
Vad = Vab + Vbc + Vcd Rs
a d
I Rs = I R1 + I R2 + I R3 Vad
Susunan Paralel pada Hambatan
a b
R1
R2
R3
I = I1 + I2 + I3
Rp a
RP R1 R2 R3
+ +
Vab
RP R1 + R2 + R3 b
I
I1
I2
I3 I
Vab Vab Vab
Vab =
=
Contoh
• Tentukan hambatan pengganti pada rangkaian di bawah
2 Ω 4 Ω 3 Ω
2 Ω
3 Ω 5 Ω 4 Ω
1
Rs = R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7 Rs =2+4+3+2+4+5+3
Rs =23 Ω
2
4 Ω 3 Ω 3 Ω
6 Ω
R2 1
RP = R1 +
1 1
R1P = 6 + 3
1 1
RP = 6 + 6
1 1 2
RP = 6
1 3
=
RP 2 Ω
4 Ω RP: 2 Ω 3 Ω
Rs = R1+RP+R2 Rs = 4+2+3
Perhatikan gambar di bawah
Tentukan
a.Kuat arus total
b.Kuat arus I1 dan I2
c.Tegangan ab dan tegangan bc
R2 1
RP= R1 +
1 1
RP = 6 + 3
1 1 1
RP = 6
1 3
=
RP 2 Ω
Rs = R3 + Rp Rs = 4 + 2 Rs = 6Ω
a
R
V
I
I
18 volt6Ω
I
3 A 6Ω 3Ω a b c 4Ω I2 I1 IV = 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
Vab = I R3 Vab = 3 x 4 Vab = 12 V
Vbc = I1 R1 Vbc = 1 x 6 Vbc = 6 V
atau
Latihan
3Ω 2 Ω 4Ω 5Ω 4Ω 1Ω I2 I1 12 V I b a Tentukana. 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.
V
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
Etotal = n E rtotal = n r
E = ggl ( volt)
r = hambatan dalam ( Ω ) n = jumlah baterai
Susunan Paralel GGL
E r E
E r r
Etotal = 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 ) Vpq = tegangan jepit ( volt )
E , r
p R q
I
Tegangan jepit
r
R
E
I
Vpq = I R
E = Vpq + 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 Vab, Vbc 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