LISTRIK DINAMISListrik 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 listrik2.Mejelaskan konsep Hukum Ohm3.Menjelaskan konsep hambatan pada penghantar4.Menghitung nilai hambatan pengganti5.Menhitung nilai kuat arus percabangan6.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 elektronArah 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

Klik

Klik Klik

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 ) tQI

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 sekon1 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 = ……………… At = ……………… s Jawab Q = ………… x …………….

= ………….x ……………. = …………………………. C

Pengukuran Kuat arus listrik

Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrikPemasangan Amperemeter dalam rangkaian listrik disusun secara seri ( tidak bercabang )

Nilai yang terukur =

Cara membaca Amperemeterskala maksimumskala yang ditunjuk jarumskala batas ukur

Nilai yang ditunjuk jarum

Nilai maksimum

34100 X 1 = 0,34 A

x Batas ukur

Benda A Potensial tinggi

Benda B Potensial rendah

KonduktorArus 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

QWV

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

DiketahuiV = ………………… JawabQ = …………………. 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.

Klik

Cara Membaca VoltmeterSkala yang ditunjuk jarum Skala maksimum Batas ukur

Nilai yang terukur = ….

HUKUM OHMJml

BateraiV I

123

1,20,20 2,60,40 4,00,54

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 ~

V R =V

R

= Beda potensial ( volt )

= Kuat arus listrik ( A )

= Hambatan ( Ω )

V I1,2 0,22,6 0,44,0 0,54

Data

Grafik Hubungan Hambatan (R) terhadap kuat arus listrik ( I )

0,25I( A)

R(Ω)

0,50 0,75 1,0 1,5

10

20

30

40

50

Data

R 10 20 30 40

I 1,0 0,5 0,3 0,25

Jika V dibuat tetap = 10 V

I1 = VR

I1 = 1010

I1 = 1,0 A

I2 = VR

I2 = 1020

I2 = 0,5 A

I3 = VR

I3 = 1030

I3 = 0,3 A

I4 = VR

I4 = 1040

I4 = 0,25 A

R V = I

Tujuan : Menyelidiki faktor yang mempengaruhi besar hambatan kawat

1

Variabel manipulasi : panjang kawatVariabel respon : hambatan kawatVariabel kontrol : jenis kawat, luas penampang kawat

A

B

IA > IB

RA < RB

lA < lB

Semakin panjang kawat maka hambatan kawat semakin besar

R ~ ℓHambatan kawat sebanding dengan panjang kawat.

Variabel manipulasi : jenis kawat

Variabel respon : Hambatan

Variabel kontrol : panjang, luas penampang kawat

2

IA < IB

RA > RB

Aℓ > CuSemakin besar hambatan jenis kawat maka hambatan kawat semakin besarHambatan kawat sebanding dengan hambatan jenis kawat.

R ~

A BTembaga

Alluminium

3

Variabel manipulasi : luas penampang kawatVariabel respon : hambatan kawatVariabel kontrol : jenis kawat, panjang kawat

IA < IB

RA > RB

AA < ABSemakin besar luas penampang kawat maka hambatan kawat semakin kecilHambatan kawat berbanding terbalik dengan luas penampang kawat.

R 1

A ~

A B

Faktor yang mempengaruhi besar hambatan pada kawat adalah :

1. Panjang kawat ( l )2. Luas penampang kawat ( A )3. Hambatan jenis kawat (

AρR

R = Hambatan (Ω )

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

Konduktor dan Isolator

kayuplastikalluminium

besitembaga

Kayu isolator

Plastik isolator

Alluminium konduktor

Besi konduktor

Tembaga konduktor

KlikKlikKlik

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

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

Σ Imasuk = Σ Ikeluar Apakah ketiga amperemeter menunjukkan angka yang sama ?

Contoh1. Perhatikan rangkaian di bawah

dan tentukan nilai I1, I2, I3 ?10A

I = 40 AQ S

25AI1

I2

I3

Jawab

P

I = 10 A + I1 + 25 A

40 A = 10 A + I1 + 25 A40 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

Klik

1. Tentukanlah kuat arus I1 sampai dengan I6 ?

50 mA I1 I2 I3

30mAI4

I5

15 mA

I6 23mA

3. Perhatikan rangkaian di bawah dan tentukan nilai I1 sampai I7 ?

12 A I1

I2

I7

I3

I4

I5I6

Jika I1 = I2

I3 : I4 = 1 : 2dan I5 = 2 I6

2.I = 20 A I2

I1

I4

I3

Jika I1 : I2 = 1 : 4dan I1 : I2 = 1 : 3

Tentukan I1 sampai I4 ?

Susunan seri pada Hambatan

a b c dR1 R2 R3

Vab Vbc Vcd

Vad = Vab + Vbc + Vcd

Rsa d

I Rs = I R1 I R2 I R3 + +

Vad

Rs = R1 R2 R3 + +

Susunan Paralel pada Hambatan

a b

R1

R2

R3

I = I1 + I2 + I3

Rpa

RP R1 R2 R3 + +

Vab

RP R1 R2 R3 + +

b

I

I1

I2

I3

I

VabVab VabVab =

=1 1 1 1

Contoh• Tentukan hambatan pengganti pada rangkaian di bawah

2 Ω 4 Ω 3 Ω2 Ω

3 Ω 5 Ω 4 Ω

1Rs = R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7

Rs =2+4+3+2+4+5+3Rs =23 Ω

2

4 Ω 3 Ω3 Ω

6 Ω

R2

1RP R1

+=1 1

RP 6 3 +=1 1 1

RP 6 6 +=1 1 2

RP 6=1 3

=RP 2 Ω4 Ω 3 ΩRP: 2 Ω

Rs = R1+RP+R2

Rs = 4+2+3

Rs = 9 Ω

Perhatikan gambar di bawah

Tentukan a.Kuat arus totalb.Kuat arus I1 dan I2

c.Tegangan ab dan tegangan bc

R2

1RP R1

+=1 1

RP 6 3 +=1 1 1

RP 6=1 3

=RP 2 Ω

Rs = R3 + Rp

Rs = 4 + 2Rs = 6Ω

a

RV

I

I 18 volt

6Ω

I 3 A

6Ω

3Ωa b c4Ω

I2

I1

I

V = 18 volt

R1

R2

R3

I1 : I2 = R1 R2

:1 1

I1 : I2 = 6 3

:1 1

x6

I1 : I2 = 1 : 2

I1 = 31 x I

I1 = 31 x 3

I1 = 1 A

I2 = 32 x I

I2 = 2 A

I2 = x 332

b

c

Vab = I R3

Vab = 3 x 4Vab = 12 V

Vbc = I1 R1

Vbc = 1 x 6Vbc = 6 V

atauVbc = I2 R2

Vbc = 2 x 3Vbc = 6 V

Latihan

3Ω 2 Ω

4Ω

5Ω

4Ω

1Ω

I2I1

12 V

I

b

a

Tentukan a. Hambatan penggantib. Kuat arus totalc. Kuat arus I1 dan I2d. Tegangan Vab

Tentukan a. Hambatan penggantib. Kuat arus tiap hambatanc. Tegangan tiap hambatan

2Ω 2Ω 4Ω4Ω

2Ω

2Ω2Ω

2Ω

2Ωa b c d e

V = 12 V

f

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.

V

Pengukura ggl

TEGANGAN JEPIT (V)• Tegangan jepit adalah beda potensial antara ujung –

ujung sumber tegangan saat mengalirkan arus listrik atau dalam rangkaian tertutup .

V

Pengukura Tegangan Jepit

Susunan Seri GGL

E

r

E E

r r

Etotal = n E

rtotal = n r

E = ggl ( volt)

r = hambatan dalam ( Ω )

n = jumlah baterai

Susunan Paralel GGLE

rE

Er

r

Etotal = E

rtotal = rn

Hukum Ohm dalam rangkaian tertutupUntuk sebuah ggl

Kuat arus yang mengalir dalam rangkaian

I = Kuat arus ( A )E = ggl ( volt )R = hambatan luar ( Ω )r = hambatan dalam ( Ω )Vpq = tegangan jepit ( volt )

E , r

p qR

I

Tegangan jepit

rREI

Vpq = I R

E = Vpq + I r

Hubungan ggl dengan tegangan jepit

LATIHANTiga buah elemen yang dirangkai seri masing – masing memiliki GGL 4 V dan hambatan dalam 0,2 Ω, dirangkai dengan hambatan luar seperti gambar Tentukan :

a. Hambatan luar

b. Kuat arus total ( I )

c. Kuat arus I1 dan I2

d. Tegangan Vab, Vbc

e. Tegangan jepit

E

r

E E

r r

3 Ω

6 Ω

4 Ω

a b c

V = 4 V

r = 0,2 Ω

I

I1

I2