Transcript listrik dinamis
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
dq dt
dq = jumlah muatan (Coulomb) dt = selisih waktu (detik) i = kuat arus Satuan dari kuat arus adalah Coulomb/detik Atau amper Rapat arus J didefinisikan sebagai kuat arus persatuan luas
J A
n adalah partikel persatuan volume dan e muatan tiap partikel dq = n.e.V.A.dt
i
dq dt
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 ampere.
?
JAWABAN CONTOH SOAL KUAT ARUS
I = n.e.v.A
12 21 19
v v
12 4,8.10
4
J = n. e . v
25.10
3 6
J
21 19 3.10 .1, 6.10 .25.10
3 12.10
6 2
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 A
R V B
I = kuat arus V A - V B =V AB = beda potensial titik A dan titik B R = hambatan
CONTOH SOAL HUKUM OHM
0,3 amper A V 1,5 volt Metode ampere-voltmeter dipasang sedemikian rupa untuk mengetahui besar hambatan R,
seperti tampak gambar di atas, Hitung R
.
JAWABAN CONTOH SOAL HUKUM OHM
0,3 amper A V 1,5 volt
R
V I R
1,5 0,3
5
ohm
RESISTOR/HAMBATAN
Besarnya hambatan dari suatu konduktor dinyatakan dalam :
R
L A
R = hambatan L = panjang konduktor A = luas penampang = hambat jenis atau resistivitas satuan = ohm satuan = meter satuan = m 2 satuan = ohm meter Grafik hambat jenis terhadap temperatur untuk suatu konduktor memenuhi hubungan : 0 ( 1 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 ?
JAWABAN CONTOH SOAL HAMBATAN (RESISTOR)
A Fe R
L A
8 2, 63.10 .
2, 5 5.10
4 13,15.10
5
ohm
.
r
2
R
1 3,14( .15.10 ) 2 3 2
L
L A
10.10
8 176, 625.10
176, 625.10
6 6
m
2 13,15.10
5 8
L
10.10 .
176, 625.10
6
L
5 13,15.10 .176, 625.10
6 10.10
8 23, 23
cm
SUSUNAN HAMBATAN S E R I
i = i 1 V S = i = V ad 2 = i 3 = V ab = ....
+ V bc + V cd + ...
R S = R 1 + R 2 + R 3 + ...
V
1 :
V
2 :
V
3
R
1 :
R
2 :
R
3
SUSUNAN HAMBATAN PARAREL
Beda potensial pada masing-masing ujung tahanan besar ( VA = VB ).
i = i 1 + i 2 + i 3 + ....
1
R p
1
R
1
i
1 :
i
2 :
i
3
R
1 1
R
2 1 1 :
R
2 1
R
3 1 :
R
3 ...
CONTOH SOAL RANGKAIAN SERI-PARAREL
A 4 ohm 10 ohm 5 ohm 5 ohm 6 ohm 7 ohm B 2 ohm 4 ohm 12 ohm 7 ohm 3 ohm 3 ohm
Hitunglah hambatan pengganti di atas.
JAWABAN CONTOH SOAL RANGKAIAN SERI-PARAREL
A 4 ohm 10 ohm 6 ohm 7 ohm 5 ohm 5 ohm 2 ohm 4 ohm 12 ohm 7 ohm 3 ohm 3 ohm B
Hambatan 5 ohm dan 3 ohm paling kanan dapat dihilangkan (tidak dihitung) karena arus listrik tidak akan melaluinya. PERHITUNGAN DILAKUKAN DARI BELAKANG.
R s
ohm
1 1 1 1 1 1
R p
9 18
R s R p
6 12
R p
12 4
ohm
ohm R s R p
18 6
ohm ohm R p R p
8 24 24 6
ohm R s
ohm R s
1
R p R p
5 20 1 20 4
ohm ohm
RANGKAIAN HAMBATAN SEGITIGA - BINTANG
R B R C R 1 R A
R A
R
1
R R
1 .
2
R
2
R
3
R B
R
1
R R
2 .
3
R
2
R
3
R C
R
1
R R
1 .
3
R
2
R
3
CONTOH SOAL RANGKAIAN SEGITIGA-BINTANG 12 ohm 6 ohm
4 ohm 2 ohm 6 ohm 10 ohm
6 ohm 2 ohm
JAWABAN CONTOH SOAL RANGKAIAN SEGITIGA-BINTANG 12 ohm 4 ohm
R s
6 ohm
RB RA RC
6 ohm 6 ohm 2 ohm 10 ohm 2 ohm
5
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.
R s
ohm R s
6
ohm
1
R p
1 18 1 6
R p
18 4, 5
ohm R A
R B
R C
6.6
2
ohm R s
ohm
1
R p
1 12 1 4
R p
R s
12 2 4
ohm
3
ohm
ALAT UKUR JEMBATAN WHEATSTONE
untuk mengukur besar tahanan suatu penghantar •Bila arus yang lewat G = 0, maka :
R X
1 .
3
R
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.
.
JAWABAN CONTOH SOAL JEMBATAN WHEATSTONE
x
.
2
R R
1 .
3
R x
R R
1 .
3
R
2
R x
3.10
2 15
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 S
n
1 1
R d
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 i R shunt
R shunt
i maks
v maks R
0,1 5 0, 02
amper
1
n
i diukur i maks
50 0, 02 2.500
.5
ohm
0, 002
ohm
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
n
V diukur V maks
120 6 20
R multiplier
R multiplier
(
n
1)
R v
19.000
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.
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 .
w
i
2 .
r
.
t
V
.
i
.
t
V
2
r t
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
dw
dt
t
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 o memasak 500 gram air dari 30 C hingga men didik, pada saat itu tegangan rumah 100 watt
Berapa detik waktu yang dibutuhkan ?
JAWABAN CONTOH SOAL ENERGI DAN DAYA LISTRIK
P
1
P
2
V
1 2
V
2 2 144
P
2
100.
t
120 2 144.10.000
100 2
P
2 . .
14400 100
watt t
147000 100 1470 det
ik
24, 5
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.
dW dq
( Joule/Coulomb = Volt )