Post on 13-Feb-2016
description
KUAT ARUS LISTRIKKuat arus ( i ) di definisikan sebagai :
Jumlah muatan yang mengalir melalui suatu penampang persatuan waktu.
arah arus adalah searah dengan arah muatan positif
i dqdt
dq = jumlah muatan (Coulomb) dt = selisih waktu (detik) i = kuat arusSatuan 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 dqdt
n e V A . . .Rapat arus J didefinisikan sebagai kuat arus persatuan luas
J iA
n e V . .
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 SOALKUAT ARUS
I = n.e.v.A21 19 612 3.10 .1,6.10 . .10v
34
12 25.10 /4,8.10
v m s
J = n. e . v21 19 3 6 23.10 .1,6.10 .25.10 12.10 /J A m
HUKUM OHMDalam 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”.
iV VR
A B
I = kuat arus VA - VB =VAB = beda potensial titik A dan titik B R = hambatan
CONTOH SOALHUKUM 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 SOALHUKUM OHM
A
V
0,3 amper
1,5 volt
VRI
1,5 50,3
R ohm
RESISTOR/HAMBATANBesarnya hambatan dari suatu konduktor dinyatakan dalam :
ALR
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 :
( )( . )
tt
01
R(t) = R0 ( 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 SOALHAMBATAN (RESISTOR)
8 54
2,52,63.10 . 13,15.105.10
LR ohmA
2 3 2 6 21. 3,14( .15.10 ) 176,625.102FeA r m
8610.10
176,625.10L LRA
5 8613,15.10 10.10 .
176,625.10L
5 6
8
13,15.10 .176,625.10 23, 2310.10
L cm
SUSUNAN HAMBATANS E R I
i = i1 = i2 = i3 = .... VS = Vad = Vab + Vbc + Vcd + ...
RS = R1 + R2 + R3 + ...
321321 :::: RRRVVV
SUSUNAN HAMBATANPARAREL
Beda potensial pada masing-masing ujung tahanan besar ( VA = VB ).
i = i1 + i2 + i3 + ....
1 1 1 1
1 2 3R R R Rp
...
321321
1:1:1::RRR
iii
CONTOH SOALRANGKAIAN SERI-PARAREL
A
B
5 ohm
3 ohm
4 ohm
5 ohm
3 ohm
6 ohm
7 ohm
7 ohm9 ohm
6 ohm
12 ohm
8 ohm
4 ohm
10 ohm5 ohm
4 ohm
2 ohm
Hitunglah hambatan pengganti di atas.
JAWABAN CONTOH SOALRANGKAIAN SERI-PARAREL
A
B
5 ohm
3 ohm
4 ohm
5 ohm
3 ohm6 ohm
7 ohm
7 ohm
9 ohm
6 ohm
12 ohm
8 ohm
4 ohm
10 ohm5 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 12sR ohm 1 1 1
6 12
12 42 1
p
p
R
R ohm
7 7 4 18sR ohm
1 1 19 18
18 62 1
p
p
R
R ohm
6 6 12 24sR ohm
1 1 18 24
24 63 1
p
p
R
R ohm
10 4 6 20sR ohm
1 1 15 20
20 44 1
p
p
R
R ohm
4 2 4 10sR ohm
RANGKAIAN HAMBATANSEGITIGA - BINTANG
R1
R2R3
RA
RB
RC
1 2
1 2 3
.A
R RRR R R
2 3
1 2 3
.B
R RRR R R
1 3
1 2 3
.C
R RRR R R
CONTOH SOALRANGKAIAN 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 SOALRANGKAIAN 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 18sR ohm 4 2 6sR ohm 1 1 1
18 6pR 18 4,5
3 1pR ohm
RA
RB
RC
6.6 26 6 6A B CR R R ohm
2 10 12sR ohm 2 2 4sR ohm
1 1 112 4pR
12 31 3pR ohm 3 2 5sR ohm
ALAT UKUR JEMBATAN WHEATSTONE
untuk mengukur besar tahanan suatu penghantar
•Bila arus yang lewat G = 0, maka :
RR RRX 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 SOALJEMBATAN WHEATSTONE
Rx
R3 = 10 ohm
R1 = 3 ohm R2 = 2
ohm
2 1 3. .xR R R R
1 3
2
.x
R RR
R
3.10 152xR ohm
ALAT UKURAMPERMETER/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 :
Rn
RS d1
1
CONTOH SOALAMPERMETER/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 SOALAMPERMETER/GALVANOMETER
Rv
Rshunt
0,1 0,025
maksmaks
vi amperR
50 2.5000,02
diukur
maks
ini
1 .5 0,0022500 1shuntR ohm ohm
i
ALAT UKURVOLTMETER
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 SOALVOLTMETER
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 SOALVOLTMETER
Rv
Rdepan
120 206
diukur
maks
VnV
( 1)multiplier vR n R
(20 1)1000 19.000multiplierR ohm
ENERGI LISTRIKHUKUM 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.
trVtiVtriw
22 ....
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 Aadalah banyaknya usaha listrik (energi Listrik) yang dapat dihasilkan tiap detik
DAYA USAHAWAKTU
( ) . . .P V i tt
V i
P dwdt
V i .
SATUAN : joule/detik = Volt -Ampere = Watt
CONTOH SOALENERGI 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
JAWABAN CONTOH SOALENERGI DAN DAYA LISTRIK
21 1
22 2
P VP V
2
22
144 120100P
2144.10.000 100
14400P watt
. . .mc t P t 100. 500.4,2.(100 30)t
147000 1470det 24,5100
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.
dqdW
( Joule/Coulomb = Volt )