LISTRIK ARUS SEARAH
digunakan dalam peralatan rumah tangga, hal ini karena komponen elektronika sebagian besar adalah menggunakan arus searah.
Terjadinya aliran arus listrik karena perbedaan potensial listrik yang mendorong muatan positif mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Aliran muatan listrik positif in disebut arus listrik. Arus listrik mengalir secara spontan dari potensial tinggi ke potensial rendah melalui konduktor, tetapi tidak dalam arah sebaliknya. Aliran muatan ini dapat dianalogikan dengan aliran air dari tempat ( potensial gravitasi ) tinggi ke tempat ( potensial gravitasi) rendah.
Kuat Arus LIstrik
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir pada suatu penghantar tiap satuan waktu. Simbol kuat arus listrik adalah I.
Secara sistematis kuat arus listrik dituliskan dengan persamaan sebagai berikut. I = Q
t Q = I . t
Ket : I = kuat arus listrik (A)
q = muatan listrik (C)
t = waktu (s)
Banyaknya muatan yang mengalir pada konduktor besarnya sama dengan kelipatan besar muatan sebuah electron – 1,6. 10 – 19 C Jika pada konduktor mengalir n buah , maka total muatan yang mengalir memenuhi
persamaan sebagai berikut.
1. Sebuah kawat penghantar dialiri arus sebesar 2 A selama 2 menit. Hitunglah jumlah muatan yang mengalir melewati kawat penghantar tersebut!
3. Muatan listrik sebesar 600 Coulomb mengakibatkan arus mengalir di dalam penghantar sebesar 300 mA. Berapa lama muatan itu mengalir ?
4. Didalam sebuah penghantar selama 40 menit mengalir arus listrik sebesar 2 Ampere. Tentukanlah besar muatan listriknya dan jumlah elektron yang dipindahkan!
t = 2400 s diperkenalkan oleh seorang fisikawan Jerman yang bernama Georg Simon Ohm (1789-1854) pada tahun 1825. Georg Simon Ohm mempublikasikan Hukum Ohm tersebut pada Paper yang berjudul “The Galvanic Circuit Investigated Mathematically” pada tahun 1827.
Rumusan hukum ohm:
V = I x R
1. Arus listrik 0,4 A mengalir melalui seutas kawat penghantar ketika beda potensial 12 V diberikan pada ujung-ujungnya. Tentukan hambatan listrik pada kawat tersebut!
2. Kawat penghantar kedua ujungnya memiliki hambatan 3 ohm, menyebabkan arus listrik mengalir pada kawat itu 2 A. Hitunglah tegangan listrik yang dihubungkan!
3. Konduktor berhambatan 400 Ω dihubungkan dengan sumber tegangan, sehingga mengalir arus listrik 500 mA. Berapakah beda potensial ujung-ujung konduktor tersebut?
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Hambatan Listrik
Secara umum, beberapa faktor yang mempengaruhi besar kecilnya hambatan listrik pada sebuah kawat penghantar (atau bahan) adalah
Dari percobaan-percobaan yang dilakukan, diperoleh hasil bahwa besar kecilnya hambatan listrik suatu bahan dapat dinyatakan dengan
R= ρ.(
Al)
A =
π. (r)
2( luas penampang penghantar ) ( m
2)
Konstanta pembanding ρ disebut hambatan jenis (resistivitas). Hambatan jenis kawat berbeda-beda tergantung bahannya.
Bagaimanakah hubungan antara hambatan dengan suhu? dari persamaan diatas memang belum terlihat adanya pengaruh suhu terhadap hambatan listrik.
Setelah melalui berbagai percobaan akhirnya diketahui bahwa suhu mempengaruhi besar kecilnya hambatan jenis (ρ)
ρ t
= ρ
0. (1 + α . ΔT)
Denganρ t = hambatan jenis pada suhu T
ρ0 = hambatan jenis pada suhu To
α = Koefisien suhu hambatan jenis ( / 0C)
ΔT = T- To ( 0C )
= perubahan suhu. Latihan soal:
1. Bila diketahui luas penampang kawat konstantan sebesar 1 mm2, maka 1 m kawat konstantan
mempunyai hambatan sekitar 5 ohm, hitunglah nilai hambat jenis kawat konstan !
2. Sebuah kawat penghantar yang terbuat dari wolfram panjangnya 50 m, luas penampangnya 5.10-5 m².
Bila hambat jenis wolfram 5,6 . 10-8 ohm.m, maka hitunglah besar hambatan kawat penghantar
tersebut!
3. Suatu nikelin dengan panjang 100 m, dengan diameter 2 mm, hambatan jenis nikelin 0,42 .10 - 6 Ω.m,
hitunglah nilai hambatan!
4. Suatu kawat penghantar aluminium pada temperatur 20oC memiliki hambatan jenis 50Ω, pengantar
tersebut dipanaskan hingga temperaturnya meningkat mencapai 100oC. Jika koefisien suhu hambatan
jenis aluminium 429 . 10 – 5 / 0 C, Berapakah nilai hambatan jenis penghantar ketika temperaturnya
mencapai 100oC?
a. Susunan Seri
Hambatan Seri (Rs) : Rs = R1 + R2 + R2
Kuat Arus dalam Rangkaian Seri : Is=V
Rs
Dalam rangkaian seri resistor nilai kuat arus listrik setiap resistor sama besar: Is = I1 = I2 = I3 = …
Beda Potensial tiap resistor dalam rangkaian seri resistor:
V1 = I . R1
V2 = I . R2
V3 = I . R3
Beda potensial total dalam rangkaian seri resistor: V total : I . Rs
Pada Prinsipnya dalam rangkaian seri :
hambatan total merupakan hasil penjumlahan tiap-tiap hambatan serinya,
kuat arus dalam tiap-tiap hambatannya tetap dan besar kuat arus setiap hambatan sama dengan kuat arus totalnya,
beda potensial/tegangan tiap-tiap hambatannya berbeda-beda dan hasil penjumlahan tegangan tiap-tiap hambatannya sama dengan tegangan totalnya.
1 Rp
=
2 5
Rp =
52Tegangan total pada rângkaian paralel resistor sama untuk setiap resistor V = V1 = V2 = …
Kuat Arus Total dalam Rangkaian Paralel
I
p=
V Rp I p = I 1 + I 2 + I 3
Kuat arus tiap resistor dalam rangkaian paralel:
I 1 = Pada Prinsipnya dalam rangkaian paralel :
seper hambatan paralel merupakan hasil penjumlahan seper tiap-tiap hambatan paralelnya
kuat arus dalam percabangannya berbeda-beda dan perbandingan kuat arus tiap-tiap percabangan berbanding terbalik dengan perbandingan hambatan tiap-tiap percabangannya serta hasil penjumlahan kuat arus tiap-tiap percabangannya sama dengan kuat arus totalnya.
beda potensial/tegangan tiap-tiap percabangannya tetap dan besar tegangan setiap percabangan sama dengan tegangan totalnya.
Latihan soal:
1. Dua resistor 100 Ω dihubungkan seri ke baterai 24,0 V. Berapa arus yang mengalir melalui setiap resistor dan berapa hambatan penggantinya?
2. Terdapat 3 Resistor dengan nilai-nilai Resistornya adalah sebagai berikut dihubungkan dengan tegangan 220 Volt:
R1 = 10 Ohm
R2 = 15 Ohm
R3 = 5 Ohm
Hitunglah:
a. resistor pengganti rangkaian tersebut jika dirangkai paralel b. Kuat arus yang mengalir ditiap resistor
3. Hitunglah :
a. Resistor pengganti rangkaian
4. Hitunglah:
Dalam suatu rangkaian, kadangkala digunakan resistor sebagai penghambat arus. Resistor digunakan agar tidak membuang banyak biaya dalam pembuatan suatu hambatan. Besarnya resistansi suatu resistor dapat kita tentukan secara langsung menggunakan alat ukur hambatan (ohmmeter) atau bisa juga dilakukan penghitungan manual menggunakan kode warna resistor. Terkait dengan kode warna resistor, akan dijelaskan seperti berikut:
Kode Warna Resistor
Warna Angka I Angka II Faktor Pengali Toleransi
No Susunan Warna Nilai Keterangan 1. Coklat, ungu, putih, emas 17 . 10 9 Ohm Bertoleransi 5%
2. Coklat, Hitam, Hitam, Emas 10 . 100 Ohm Bertoleransi 5%
3. Coklat, Hitam , Orange, Emas
10 K / Kilo Bertoleransi 5% Nilai resistor yang no. 1 :
Pita ke-1 Coklat : 1 Pita ke- 2 Ungu : 7
Pita ke-3 Putih : 10 9 (faktor pengali)
Pita ke-4 emas : 5% (batas toleransi) Nilai resistor yang no. 1 : 17 . 10 9 ± 5 %
Batas atas resistor: 17 . 10 9 + (17 . 10 9 x 5 %)
: 17 . 10 9 + (0,85 . 109)
: 17,85 . 10 9 Ω
Batas bawah resistor : 17 . 10 9 - (17 . 10 9 x 5 %)
: 17 . 10 9 - (0,85 . 109)
: 16,15 . 10 9 Ω
5 Gelang Warna
2. Pita ke-4 adalah perkalian jumlah angka nol 3. Pita ke-5 adalah nilai toleransi
kuning hijau biru putih abu-abu : 456 Tabel Resistor 5 Warna
Contoh :
Pita ke-1 adalah warna coklat (1)
Pita ke-2 adalah wana merah (2) Pita ke-3 adalah warna orange (3) Pita ke-4 adalah warna kuning (10.000) Pita ke-5 adalah warna biru (0,25%)
Jadi didapatkan nilainya adalah 123 . 10 4 Ω dengan toleransi 0,25%
Batas atas : 123 . 10 4 + (123 . 10 4 x 0,25 %)
: 123 . 10 4 + ( 0,31 . 10 4)
: 123,31 . 10 4 Ω
Batas bawah : 123 . 10 4 - (123 . 10 4 x 0,25 %)
: 123 . 10 4 - ( 0,31 . 10 4)
: 122,69 . 10 4 Ω
Latihan soal:
4. Biru, orange, hijau, merah, emas 5. Kuning, ungu, coklat, abu-abu, hijau
