LISTRIK DINAMIS

Listrik mengalir

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 :

Menentukan besaran fisika pada berbagai bentuk rangkaian listrik

PETA KONSEP

Listrik Dinamis

Arus listrik

Hambatan Jenis

Hukum Ohm

Hukum I Kirchoff

Konduktivitas

Rangkaian Hambatan

Seri

Rangkaian listrik

Paralel

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

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 ?

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 muatan yang sama maka kedua benda dapat dikatakan telah memiliki potensial yang bagaimana ?

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 )

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

1 A = 1 C/s

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 listrik disusun secara seri ( tidak bercabang )

Cara membaca Amperemeter

Nilai yang terukur =

​

skala maksimum

skala yang ditunjuk jarum

skala batas ukur

Nilai yang ditunjuk jarum

Nilai maksimum

�

​

x Batas ukur

​

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

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 sebesar 1 Joule.

Benda C Potensial rendah

Benda D Potensial tinggi

Konduktor

Arus listrik

Arus elektron

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

1,2

0,20

2,6

0,40

4,0

0,54

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?

Buatlah grafik hubungan 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

Ι

~

V

Ι R

=

V

Ι

R

= Beda potensial ( volt )

= Kuat arus listrik ( A )

= Hambatan ( Ω )

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

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

Tujuan : Menyelidiki faktor yang mempengaruhi � besar hambatan kawat

Semakin panjang kawat maka hambatan kawat semakin besar

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

l_A < l_B

R ~ ℓ

Hambatan kawat sebanding dengan panjang kawat.

Semakin besar hambatan jenis kawat maka hambatan kawat semakin besar

Variabel manipulasi : jenis kawat

Variabel respon : Hambatan

Variabel kontrol : panjang, luas penampang kawat

2

I_A < I_B

R_A > R_B

ρ_Aℓ > ρ_Cu

Hambatan kawat sebanding dengan hambatan jenis kawat.

A

B

Tembaga

Alluminium

Semakin besar luas penampang kawat maka hambatan kawat semakin kecil

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

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 ( ρ )

R = Hambatan (Ω )

l = Panjang kawat ( m )� Α = Luas penampang kawat ( m² )� ρ = Hambatan jenis kawat ( Ω m )

​

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

L₁

L₂

Rangkaian seri

Berapakah kuat arus yang mengalir pada lampu 1 dan lampu 2

Σ I_masuk = Σ I_keluar

Pada rangkaian bercabang (Paralel) Jumlah kuat arus listrik yang masuk pada titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang

L₁

L₂

Rangkaian Paralel

Apakah ketiga amperemeter menunjukkan angka yang sama ?

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

I₄

I₅

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

Tentukan I₁ sampai I₄ ?

Susunan seri pada Hambatan

a

b

c

d

R₁

R₂

R₃

V_ab

V_bc

V_cd

V_ad =

V_ab +

V_bc +

V_cd

R_s

a

d

I R_s =

I R₁

I R₂

I R₃

+

+

V_ad

R_s =

R₁

R₂

R₃

+

+

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

=

=

1

1

1

1

Contoh

• Tentukan hambatan pengganti pada rangkaian di bawah

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

R_s = R₁+R_P+R₂

R_s = 4+2+3

R_s = 9 Ω

Perhatikan gambar di bawah

Tentukan

1. Kuat arus total
2. Kuat arus I₁ dan I₂
3. Tegangan ab dan tegangan bc

R_s = R₃ + R_p

R_s = 4 + 2

R_s = 6Ω

a

x6

I₁ : I₂ = 1 : 2

I₁ = 1 A

I₂ = 2 A

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

atau

V_bc = I₂ R₂

V_bc = 2 x 3

V_bc = 6 V

Latihan

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

1

2

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.

Pengukura ggl

TEGANGAN JEPIT (V)

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

Pengukura Tegangan Jepit

Susunan Seri GGL

E_total = n E

r_total = n r

E = ggl ( volt)

r = hambatan dalam ( Ω )

n = jumlah baterai

Susunan Paralel GGL

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_pq = tegangan jepit ( volt )

Tegangan jepit

Hubungan ggl dengan tegangan jepit

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 :

1. Hambatan luar
2. Kuat arus total ( I )
3. Kuat arus I₁ dan I₂
4. Tegangan V_ab, V_bc
5. Tegangan jepit

​