Arus searah
adalah arus listrik yang nilainya hanya positif atau hanya negatif saja
(tidak berubah dari positif kenegatif, atau sebaliknya).
ARUS LISTRIK
Arus listrik
merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu. Arah
arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi
ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron).
KUAT ARUS LISTRIK
(I)
adalah jumlah muatan listrik yang menembus penampang konduktor tiap satuan
waktu.
I =
Q/t = n e v A
|
Q = muatan
listrik
n = jumlah elektron/volume
v = kecepatan elektron
|
RAPAT ARUS (J)
adalah kuat arus per satuan luas penampang.
J =
I/A = n e v
|
e = muatan 1
eleltron = 1,6 x 10E-19
A = luas penampang yang dilalui arus
|
ARUS SEARAH ( HAMBAT
JENIS
r = E/J
R
= r L/A |
r = hambatan jenis (ohm.m)
E = medan listrik
J = rapat arus
R = hambatan (ohm)
L = panjang konduktor (m)
HUBUNGAN
HAMBATAN JENIS DAN HAMBATAN DENGAN SUHU
rt = ro(1 + a Dt)
Rt = Ro(1 + a Dt)
rt, Rt =
hambatan jenis dan hambatan pada t°C
ro, Ro =
hambatan jenis dan hambatan awal
a = konstanta
bahan konduktor ( °C-1 )
Dt =
selisih suhu (°C )
Hukum
Ohm menyatakan
bahwa besar arus yang mengalir pada suatu konduktor pada suhu tetap sebanding
dengan beda potensial antara kedua ujung-ujung konduktor
I = V / R
HUKUM
OHM UNTUK RANGKAIAN TERTUTUP
I = n
E
R + n rd
|
I =
n
R + rd/p
|
n
= banyak elemen yang disusun seri
E = ggl (volt)
rd =
hambatan dalam elemen
R = hambatan luar
p = banyaknya elemen yang disusun paralel
RANGKAIAN HAMBATAN DISUSUN SERI DAN PARALEL
SERI
R
= R1 + R2 + R3 +
...
V = V1 + V2 + V3 +
...
I = I1 = I2 = I3 =
...
|
PARALEL
1 = 1
+ 1 + 1
R R1 R2 R3
V = V1 = V2 = V3 =
...
I = I1 + I2 + I3 +
... |
ENERGI
DAN DAYA LISTRIK
ENERGI
LISTRIK (W)
adalah energi yang dipakai (terserap) oleh hambatan R.
W = V I t = V²t/R = I²Rt
Joule
= Watt.detik
KWH = Kilo.Watt.jam
DAYA
LISTRIK (P) adalah energi listrik yang terpakai setiap detik.
P = W/t = V I = V²/R = I²R |
HUKUM KIERCHOFF
HUKUM
KIRCHOFF I : jumlah arus menuju suatu titik cabang sama
dengan jumlah arus yang meninggalkannya.
S Iin = Iout
HUKUM
KIRCHOFF II : dalam rangkaian tertutup, jumlah
aljabar GGL (e)
dan jumlah penurunan potensial sama dengan nol.
Se = S IR
= 0
ALAT
UKUR LISTRIK TERDIRI DARI
1.
JEMBATAN WHEATSTONE
|
digunakan
untuk mengukur nilai suatu hambatan dengan cara mengusahakan arus yang
mengalir pada galvanometer = nol (karena potensial di ujung-ujung
galvanometer sama besar). Jadi berlaku rumus perkalian silang hambatan :
R1 R3 =
R2 Rx |
2. AMPERMETER
|
untuk
memperbesar batas ukur ampermeter dapat digunakan hambatan Shunt (Rs)
yang dipasang sejajar/paralel pada suatu rangkaian.
Rs
= rd 1/(n-1)
n
= pembesaran pengukuran |
3.VOLTMETE
|
untuk
memperbesar batas ukur voltmeter dapat digunakan hambatan multiplier (R-)
yang dipasang seri pada suatu rangkaian. Dalam hal ini R. harus dipasang
di depan voltmeter dipandang dari datangnya arus listrik.
Rm =
(n-1) rd
n
= pembesaran pengukuran |
TEGANGAN
JEPIT (V.b) :
adalah beda potensial antara kutub-kutub sumber atau antara dua titik yang
diukur.
1. Bila batere mengalirkan arus maka tegangan jepitnya adalah: Vab = e - I
rd
2. Bila batere menerima arus maka tegangan jepitnya
adalah: Vab = e + I rd
3.
Bila batere tidak mengalirkan atau tidak menerima arus maka
tegangan jepitnya adalah . Vab = e
Dalam
menyelesaian soal rangkaian listrik, perlu diperhatikan :
1. Hambatan R yang dialiri arus listrik. Hambatan R diabaikan
jika tidak
dilalui arus listrik.
2. Hambatan R umumnya tetap, sehingga lebih cepat menggunakan
rumus yang berhubungan dengan hambatan R tersebut.
3. Rumus yang sering digunakan: hukum Ohm, hukum Kirchoff, sifat
rangkaian, energi dan daya listrik.
Contoh 1 :
Untuk
rangkaian seperti pada gambar, bila saklar S1 dan
S2
ditutup maka hitunglah penunjukkan jarum voltmeter !
Jawab
:
Karena
saklar S1 dan
S2
ditutup maka R1,
R2, dan
R3 dilalui
arus listrik, sehingga :
1
= 1 + 1
Rp R2 R3
Rp = R2 R3 = 2W
R2 + R1
V = I R = I (R1 + Rp)
I
= 24/(3+2) = 4.8 A
Voltmeter
mengukur tegangan di R2 di
R3, dan
di gabungkan R2 //
R3, jadi
:
V
= I2
R2 = I3 R3 = I
Rp
V = I Rp =
0,8 V
Contoh
2:
Pada
lampu A dan B masing-masing tertulis 100 watt, 100 volt. Mula-mula lampu A
den B dihubungkan seri dan dipasang pada tegangan 100 volt, kemudian kedua
lampu dihubungkan paralel dan dipasang pada tegangan 100 volt. Tentukan
perbandingan daya yang dipakai pada hubungan paralel terhadap seri !
Hambatan
lampu dapat dihitung dari data yang tertulis dilampu :
RA = RB = V²/P = 100²/100 = 100 W
Untuk lampu seri : RS = RA + RB = 200 W
Untuk lampu paralel : Rp = RA × RB = 50 W
RA
+ RB
Karena
tegangan yang terpasang pada masing-masing rangkaian sama maka gunakan
rumus : P = V²/R
Jadi perbandingan daya paralel terhadap seri adalah :
Pp = V²
: V² = Rs = 4
Ps
Rp
Rs
Rp
1
Contoh
3:
Dua
buah batere ujung-ujungnya yang sejenis dihubungkan, sehingga membentuik
hubungan paralel. Masing-masing batere memiliki GGL 1,5 V; 0,3 ohm dan 1 V;
0,3 ohm.Hitunglah tegangan bersama kedua batere tersebut !
Jawab
:
Tentakan
arah loop dan arah arus listrik (lihat gambar), dan terapkan hukum Kirchoff
II,
Se + S I R
= 0
e1 + e2 = I
(r1 + r2)
I = (1,5 - 1) = 5 A
0,3 + 0,3 6
Tegangan
bersama kedua batere adalah tegangan jepit a - b, jadi :
Vab = e1 - I
r1 =
1,5 - 0,3 5/6 =
1,25 V
1= e2 + I
R2
=
1 + 0,3 5/6 =
1,25 V
Contoh 4:
Sebuah
sumber dengan ggl = E den hambatan dalam r dihubungkan ke sebuah
potensiometer yang hambatannya R. Buktikan bahwa daya disipasi pada
potensiometer mencapai maksimum jika R = r.
Jawab
:
Agar
P maks maka turunan pertama dari P harus nol: dP/dR = 0 (diferensial
parsial)
Jadi e²
(R+r)² - E² R.2(R+r) = 0
(R+r)4
e²
(R+r)² = e² 2R
(R+r) Þ R +
r = 2R
R
= r (terbukti) |
|
|
0 komentar:
Posting Komentar