IR. STEVANUS ARIANTO 1

KUAT ARUS LISTRIK

HUKUM OHM CONTOH SOAL CONTOH SOAL

RESISTOR/HAMBATAN

CONTOH SOAL

RANGKAIAN RESISTOR SERI RANGKAIAN RESISTOR PARAREL RANGKAIAN RESISTOR SEGITIGA-BINTANG

CONTOH SOAL CONTOH SOAL

ALAT UKUR JEMBATAN WHEATSTONE

CONTOH SOAL

ALAT UKUR GALVANOMETER

CONTOH SOAL

ALAT UKUR VOLTMETER CON

TOH S OA L ENERGI LISTRIK DAYA LISTRIK CONTOH SOAL

GAYA GERAK LISTRIK (GGL)

CONTOH SOAL

HUKUM KIRCHOFF I HUKUM KIRCHOFF II

KUAT ARUS LISTRIK

Kuat arus ( i ) di definisikan sebagai :

Jumlah muatan yang mengalir melalui suatu penampang persatuan waktu.

arah arus adalah searah dengan arah muatan positif

i

d q

d t

dq = jumlah muatan (Coulomb) dt = selisih waktu (detik)

i = kuat arus Satuan dari kuat arus adalah Coulomb/detik Atau amper

n adalah partikel persatuan volume dan e muatan tiap partikel

dq = n.e.V.A.dt

i

dq

dt

n e V A

. . .

Rapat arus J didefinisikan sebagai

kuat arus persatuan luas

J

i

A

neV

. .

CONTOH SOAL KUAT ARUS

Di dalam penghantar kawat yang penampang

nya 1 mm^2 terdapat 3.10^21 elektron bebas

per m^3. Berapa kecepatan elektron-elektron

tersebut, jika dialiri listrik dengan kuat arus

12 amper.

Berapa rapat arusnya ?

JAWABAN CONTOH SOAL

KUAT ARUS

I = n.e.v.A

21

19

6

12

3.10 .1, 6.10

. .10

v

3

4

12

25.10

/

4,8.10

v

m s

J = n. e . v

21 19 3 6 2

3.10 .1, 6.10 .25.10

12.10

/

J

A m

HUKUM OHM

Dalam suatu rantai aliran listrik, kuat arus berbanding lurus dengan beda potensial antara kedua ujung-ujungnya dan berbanding terbalik dengan besarnya hambatan kawat konduktor tersebut.

Hambatan kawat konduktor biasanya dituliskan sebagai “R”.

i

V

V

R

A B

I = kuat arus

VA- VB=VAB= beda potensial titik A dan titik B

R = hambatan

CONTOH SOAL

HUKUM OHM

A V 0,3 amper 1,5 volt

Metode amper-voltmeter dipasang sedemikian

Rupa untuk mengetahui besar hambatan R,

Seperti tampak gambar di atas, Hitung R.

JAWABAN CONTOH SOAL

HUKUM OHM

A V 0,3 amper 1,5 volt

V

R

I

1, 5

5

0, 3

R

ohm

RESISTOR/HAMBATAN

Besarnya hambatan dari suatu konduktor dinyatakan dalam :

A

L

R

R = hambatan satuan = ohm L = panjang konduktor satuan = meter A = luas penampang satuan = m2

= hambat jenis atau resistivitas satuan = ohm meter

Grafik hambat jenis lawan temperatur untuk suatu konduktor memenuhi hubungan :

( )

t

0

(

1

. )

t

R

(t)

= R

0

( 1 + .t )

= koef suhu hambat jenis

CONTOH SOAL

HAMBATAN (RESISTOR)

Sebatang aluminium panjangnya 2,5 m,

berpenampang = 5 cm^2. Hambatan jenis

aluminium = 2,63.10^-8 ohm.meter. Jika

hambatan yang ditimbulkan oleh aluminium

sama dengan hambatan yang ditimbulkan

oleh sepotong kawat besi yang berdiameter

15 mm dan hambatan jenisnya = 10.10^-8

ohm .meter.

Berapakah panjang kawat besi ?

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABAN CONTOH SOAL

HAMBATAN (RESISTOR)

8 5 4

2,5

2, 63.10 .

13,15.10

5.10

L

R

ohm

A

2

1

3 2 6 2

.

3,14( .15.10 )

176, 625.10

2

Fe

A

r

m

8 6

10.10

176, 625.10

L

L

R

A

5 8 6

13,15.10

10.10 .

176, 625.10

L

5 6 8

13,15.10 .176, 625.10

23, 23

10.10

L

cm

SUSUNAN HAMBATAN

S E R I

i = i

1

= i

2

= i

3

= ....

V

S

= V

ad

= V

ab

+ V

bc

+ V

cd

+ ...

R

S

= R

1

+ R

2

+ R

3

+ ...

3

2

1

3

2

1

:

V

:

V

R

:

R

:

R

V

SUSUNAN HAMBATAN

PARAREL

Beda potensial pada masing-masing

ujung tahanan besar ( VA = VB ).

i = i

1

+ i

2

+ i

3

+ ....

1

1

1

1

1 2 3

R

_p

R

R

R

. . .

3 2 1 3 2 1

1

:

1

:

1

:

:

R

R

R

i

i

i

CONTOH SOAL

RANGKAIAN SERI-PARAREL

A B 5 ohm 3 ohm 4 ohm 5 ohm 3 ohm 6 ohm 7 ohm 7 ohm 9 ohm 6 ohm 12 ohm 8 ohm 4 ohm 10 ohm 5 ohm 4 ohm 2 ohm

Hitunglah hambatan pengganti di atas.

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABAN CONTOH SOAL

RANGKAIAN SERI-PARAREL

A B 5 ohm 3 ohm 4 ohm 5 ohm 3 ohm 6 ohm 7 ohm 7 ohm 9 ohm 6 ohm 12 ohm 8 ohm 4 ohm 10 ohm 5 ohm 4 ohm 2 ohm

Hambatan 5 ohm dan 3 ohm paling kanan dapat dihilangkan (tidak dihitung) karena arus listrik tidak akan melaluinya. PERHITUNGAN DILAKUKAN DARI BELAKANG.

5 4 3 12

s

R

ohm

1

1

1

6

12

12

4

2 1

p p

R

R

ohm

7 7

4 18

s

R

ohm

1

1

1

9

18

18

6

2 1

p p

R

R

ohm

6 6 12 24

s

R

ohm

1

1

1

8

24

24

6

3 1

p p

R

R

ohm

10 4 6 20

s

R

ohm

1

1

1

5

20

20

4

4 1

p p

R

R

ohm

4 2 4 10

s

R

ohm

RANGKAIAN HAMBATAN

SEGITIGA - BINTANG

R

1

R

A

R

B

R

C

1

2

1

2

3

.

A

R R

R

R

R

R

2

3

1

2

3

.

B

R R

R

R

R

R

1

3

1

2

3

.

C

R R

R

R

R

R

CONTOH SOAL

RANGKAIAN SEGITIGA-BINTANG

12 ohm 6 ohm 10 ohm 4 ohm 2 ohm 6 ohm 10 ohm 6 ohm 2 ohm 6 ohm

Hitunglah hambatan pengganti.

Hitunglah hambatan pengganti.

JAWABAN CONTOH SOAL

RANGKAIAN SEGITIGA-BINTANG

12 ohm 6 ohm 10 ohm 4 ohm 2 ohm 6 ohm 10 ohm 6 ohm 2 ohm 6 ohm

Jika besar perkalian silang hambatan sama : Maka rangkaian mengalami jembatan wheatstone hambatan yang di tengah tidak diperhitungkan karena tidak ada arus yang melalui hambatan tersebut.

12 6 18

s

R

ohm

R

_s

4

2

6

ohm

1

1

1

1 8

6

p

R

18

4, 5

3 1

p

R

ohm

RA RB RC

6.6

2

6 6 6

A B C

R

R

R

ohm

2 10 12

s

R

ohm

R

_s

2

2

4

ohm

1

1

1

12

3

p

R

ohm

3 2

5

R

ohm

ALAT UKUR

JEMBATAN WHEATSTONE

untuk mengukur besar tahanan suatu penghantar

•Bila arus yang lewat G = 0, maka :

R

R

R

R

X 1 3 2

.

CONTOH SOAL

JEMBATAN WHEATSTONE

Suatu hambatan yang belum diketahui

besar-nya ialah Rx dipasang pada jembatan

Wheat-stone. Hambatan-hambatan yang diketahui

adalah 3 ohm, 2 ohm dan 10 ohm. Galvanome

ter yang dipasang menunjukkan angka nol.

Hitunglah Rx.

JAWABAN CONTOH SOAL

JEMBATAN WHEATSTONE

2

1

3

.

.

x

R R

R R

1

3

2

.

x

R R

R

R

3.10

15

2

x

R

ohm

ALAT UKUR

AMPERMETER/GALVANOMETER

Dipakai untuk mengukur kuat arus.

Mempunyai hambatan yang sangat kecil.

Dipasang seri dengan alat yang akan diukur.

Untuk mengukur kuat arus yang sangat besar (melebihi

batas ukurnya) dipasang tahanan SHUNT paralel dengan

Amperemeter (alat Amperemeter dengan tahanan Shunt

disebut AMMETER)

•untuk mengukur arus yang kuat arusnya n x i Ampere harus dipasang Shunt sebesar :

R

n

R

S d

1

1

CONTOH SOAL

AMPERMETER/GALVANOMETER

Sebuah galvanometer dengan hambatan

5 ohm dilengkapi shunt, agar dapat

diguna-kan untuk mengukur kuat arus sebesar 50 A.

pada 100 millivolt jarum menunjukkan skala

maksimum.

Berapa besar hambatan shunt tersebut ?

JAWABAN CONTOH SOAL

AMPERMETER/GALVANOMETER

Rv

R

shunt

0,1

0, 02

5

maks maks

v

i

amper

R

50

2.500

0, 02

diukur

maks

i

n

i

1

.5

0, 002

2500 1

shunt

R

ohm

ohm

i

ALAT UKUR

VOLTMETER

Dipakai untuk mengukur beda potensial.

Mempunyai tahanan dalam yang sangat besar.

Dipasang paralel dengan alat (kawat) yang hendak diukur

potensialnya.

Untuk mengukur beda potensial yang melebihi batas ukurnya,

dipasang tahanan depan seri dengan Voltmeter.

Untuk mengukur beda potensial n x batas ukur maksimumnya, harus dipasang tahanan depan (RV):

Rv = ( n - 1 ) Rd

CONTOH SOAL

VOLTMETER

Sebuah voltmeter yang mempunyai hambatan

1000 ohm dipergunakan untuk mengukur

po-tensial sampai 120 volt. Jika daya ukur

volt-meter= = 6 volt.

Berapa besar hambatan Multiplier agar

pengukuran dapat dilakukan ?

JAWABAN CONTOH SOAL

VOLTMETER

Rv

R

depan

120

20

6

diukur maks

V

n

V

(

1)

multiplier

v

R

n

R

(20 1)1000

19.000

multiplier

R

ohm

ENERGI LISTRIK

HUKUM JOULE

Karena gerakan muatan-muatan bebas yang

menumbuk partikel yang tetap dalam penghantar,

maka terjadi perpindahan energi kinetik menjadi

energi kalor, sehingga penghantar menjadi panas.

t

r

V

t

i

V

t

r

i

w

2

2

.

.

.

.

W = Jumlah Kalor (Joule).

i = Kuat arus yang mengalir (Ampere). r = Tahanan kawat penghantar (Ohm). t = Waktu (detik).

V = Beda potensial antara dua titik A dan B. 1 kalori = 4,2 Joule dan 1 Joule = 0,24 Kalori W = 0,24 i^ 2 . r . t

= 0,24 V . i . t Kalori

D A Y A

adalah banyaknya usaha listrik (energi Listrik)

yang dapat dihasilkan tiap detik

DAYA

USAHA

WAKTU

( )

P

V i t

. .

.

t

V i

P

dw

dt

V i

.

SATUAN : joule/detik = Volt -Ampere = Watt

CONTOH SOAL

ENERGI DAN DAYA LISTRIK

Sebuah tungku listrik yang mempunyai daya

144 watt, 120 volt. Ketika digunakan untuk

memasak 500 gram air dari 30 C hingga men

didik, pada saat itu tegangan rumah 100 watt

Berapa detik waktu yang dibutuhkan ?

o Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

JAWABAN CONTOH SOAL

ENERGI DAN DAYA LISTRIK

2 1 1 2 2 2

P

V

P

V

2 2 2

144

120

100

P

2

144.10.000

100

14400

P

watt

. .

.

m c t

P t

100.

t

500.4, 2.(100 30)

147000

1470 det

24, 5

100

t

ik

menit

GAYA GERAK LISTRIK (GGL)

adalah besarnya energi listrik yang berubah menjadi energi

bukan listrik atau sebaliknya, jika satu satuan muatan

melalui sumber itu, atau kerja yang dilakukan sumber arus

persatuan muatan.

dq

dW

( Joule/Coulomb = Volt )

Created by : Ir. Arianto , Guru Fisika SMAK. St. Louis 1

PERSAMAAN

RANGKAIAN ARUS SEARAH

i

R

r

i

n

n r

R

.

.

i

r

m

R

i

n

n

m

r

R

.

.

CONTOH SOAL

RANGKAIAN ELEMEN

1,5 v 1,5 v 1,5 v 1,5 v 1,5 v 1,5 v 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 1,2 ohm

Hitunglah tegangan jepit

hambatan 1,2 ohm

JAWABAN CONTOH SOAL

RANGKAIAN ELEMEN

1,5 v 1,5 v 1,5 v 1,5 v 1,5 v 1,5 v 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 1,2 ohm

i

.

.

m E

i

m

r

R

n

3.1, 5

3

3

.0, 2 1, 2

2

i

amper

.

3.1, 2

3, 6

jepit

v

i R

volt

CONTOH SOAL 2

CONTOH SOAL

RANGKAIAN ELEMEN 2

12 V 6 V 4 V 18 V 0,25 0,25 0,25 0,25 5 ohm 2 ohm 3 ohm 3 ohm

A

B

Hitunglah V

AB GROUND

JAWABAN CONTOH SOAL

RANGKAIAN ELEMEN 2

12 V 6 V 4 V 18 V 0,25 0,25 0,25 0,25 6 ohm 2 ohm 4 ohm 3 ohm

A

B

4 18 6 12

1

6 4 2 3 0, 25 0, 25 0, 25 0, 25

i

amper

1(0, 25 2 0, 25 6) 12 6

14, 5

AB

V

volt

1(3 0, 25 4 0, 25) 4 18

14, 5

AB

V

volt

(melalui atas) (melalui bawah)

i

14, 5

AB

A

B

A

V

V

V

V

volt

ground

HUKUM

KIRCHHOFF I

Jumlah arus yang menuju suatu titik cabang

sama dengan jumlah arus yang

meninggalkannya.

I

masuk

= I

keluar

i

1

+ i

2

+ i

3

= i

4

+ i

5

HUKUM

KIRCHHOFF II

Jumlah aljabar gaya gerak listrik ( GGL ) dan jumlah aljabar

hasil kali i x R dalam satu rangkaian tertutup ( LOOP ) sama

dengan nol.

0

.R

i

negatif

positif

Pada lopp I : i1 R1 - I3 R3 - I2 R2 = 0...( 1 ) Pada loop II : i4 R4 + i3 R3 - i5 R5 = 0... ( 2 ) Pada loop III ; i2 R2 + i5 R5 + i.rd

-

= 0( 3 ) Hukum Kirchoff I .

Pada titik A : I = I1 + i2... ( 4 ) Pada titik D : I4 + I5 = i...( 5 ) Pada titik C : I2 + I3 = i5... ( 6 ) 6 buah persamaan , dapat dihitung i1 ; i2 ; i3 ; i4 ; i5 dan i

i searah loop +

A C B D

CONTOH SOAL

HUKUM KIRCHOFF

6 ohm 4 ohm 2 ohm 20 volt 1 ohm 18 volt 1 ohm 7 volt 1 ohm

A

B

Hitung kuat arus dan

arah-nya pada masing-masing

cabang.

Hitung V

AB

JAWABAN CONTOH SOAL

HUKUM KIRCHOFF

6 ohm 4 ohm 2 ohm 20 volt 1 ohm 18 volt 1 ohm 7 volt 1 ohm

A

B

Lopp 1 Lopp 2

i

1

i

2

i

3

3

1

2

( .

)

i

i

i H KirchoffI

1

(6 1)

2

(4 1) 20 18

0

i

i

1

2

7

i

5

i

2

3

(2 1)

2

(4 1) 7 18

0

i

i

3 2

3

i

5

i

11

1 2 2

3(

i

i

) 5

i

11

1 2 1 2

3

8

11

7

5

2

i

i

i

i

x7

x3

1 2 1 2

21

56

77

21

15

..6

i

i

i

i

-71 i

2

= 71

2

1

i

amper

3

1 1

2

i

amper

1 1

7

5

2

1

i

i

amper

1(1 4) 18 13

AB

V

volt

PROFICIAT

SELAMAT ANDA TELAH MENYELESAIKAN

MATERI SUHU – KALOR - PERAMBATAN

BERLATIHLAH DENGAN :

SOAL-SOAL URAIAN

TESTLAH

KEMAMPUANMU

DENGAN SOAL TEST YANG TERSEDIA