Dasar Rangk Listrik Analogi Rangkaian Listrik masuk pompa

Dasar Rangk. Listrik

Analogi Rangkaian Listrik masuk pompa keluar pompa

Aliran Arus Konvensional dan Elektron Arus konvensional Arus elektron

n Kata “electricity”, muncul sekitar 600 thn S. M. n Berasal dari “elektron” (Yunani kuno), di mana sifatnya -saat itublm dipahami betul.

n Perbedaan potensial di antara kedua terminal [+ & -], akibat dari kelebihan elektron terminal negatif [-] dibanding terminal positif [+].

n Bila kedua terminal dihubungkan dg kawat (konduktor), beda potensial menyebabkan arus mengalir dlm rangkaian.

n Arus (elektron) merupakan aliran elektron yang keluar dari terminal negatif masuk ke terminal positif sumber.

n Sebelum teori aliran elektron dipahami betul (17 th), ilmuwan menetapkan sembarang bahwa arus dlm konduktor mengalir dari terminal positif ke negatif.

n Itu disebut arah arus elektron yg digunakan diterima.

Sistem Satuan n Sistem Satuan Internasional (SI), didasarkan pada enam besaran dasar (Tabel 1).

Tabel 1. Sistem Satuan Internasional (SI)

n Dalam praktek, orang kerap butuh menyebut bilangan satuan yang besar ataupun kecil. n OKI, dibutuhkan prefiks/awalan seperti Tabel 2.

Tabel 2. Awalan Standar

Perbedaan Antara Sumber dan Beban n Definisi/Aturan: ¨Sumber: Sumber arus keluar dari terminal positif ¨Beban: Beban arus masuk ke terminal positif

Perbedaan Antara … Contoh: ¨Sumber: Sumber generator, aki, sel surya dll. ¨Beban: Beban lampu, motor elektrik, TV dll.

Representasi Sitem Elektrik n Ada tiga cara memodelkan sistem/rangkaian elektrik: ¨Model fisik ¨Model konseptual ¨Model simbol

Lampu Baterai Gbr. Model fisik

Aliran energi Gbr. Model konseptual

Gbr. Model simbol

Muatan, Arus, dan Hukum Arus KIRCHHOFF

n Alessandro Volta, menemukan: ¨Baterai (copper-zinc) pertama.

¨Listrik statis dan arus yg mengalir dlm kawat disebabkan oleh mekanisme dasar yg sama: struktur atom zat, yg terdiri atas inti (proton dan neutron) dikelilingi oleh elektron.

¨Besaran elektrik dasar adlh muatan (charge). ¨Jumlah terkecil muatan yg ada, dibawa oleh sbh elektron.

n Muatan elektron, elektron qe = − 1, 602 × 10− 19 C n Partikel pembawa muatan yg lain, yakni proton, proton − 19 qp = +1, 602 × 10 C n Proton dan elektron disebut sbg muatan elementer

n Electronvolt (e. V) adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk membawa 1 elektron melalui suatu beda potensial sebesar 1 Volt.

Arus, I. Definisi: Kecepatan perubahan muatan yg melalui luasan penampang tertentu I = dq/dt

Contoh 1. Muatan dan arus dlm konduktor

Carilah muatan dlm konduktor silindris (kawat padat) dan hitunglah arus dlm kawat tsb. Geometri konduktor: panjang (L) = 1 m; diameter (D) = 2 r = 2 x 10 -3 m.

n Besaran yg diketahui: ¨Kerapatan pembawa muatan (n) = 1029 pembawa/m 3. ¨Muatan elektron (qe) = -1, 602 x 10 -19 C ¨Kecepatan pembawa muatan (v) = 19, 9 x 10 -6 m/s;

n Carilah: 1. Muatan total dari pembawa (Q); 2. Arus (I).

n Analisis ¨Untuk menghitung muatan total dlm penghantar, pertama, tentukan volume penghantar. ¨ volume penghantar = panjang x luas penampang

n Volume =V=Lx. A

n Skrg. , menghitung jumlah pembawa (elektron) dlm konduktor serta muatan totalnya. n Jumlah pembawa = volume x kerapatan pembawa (muatan)

Jumlah elektron dalam konduktor

Besar muatan dalam konduktor

Besar ARUS dalam konduktor

n Satuan n 1 arus adalah Ampere (A), A = 1 Coulomb/sekon

Hukum Arus Kirchhoff (HAK) n Simpul (dlm rangk. elektrik), sambungan dari dua atau lebih konduktor.

Hukum Arus Kirchhoff (HAK) n HAK: Jumlah semua arus pada satu simpul (node) harus sama dengan nol. Dengan: n = nomor konduktor/cabang (1, 2, …, N)

Atau n Jumlah semua arus yang menuju simpul sama dengan yang meninggalkannya.

Gambar. Rangk. elektrik sederhana Beban Elektrik Sumber Elektrik Konduktor Elektrik

n I 1 + I 2 = I 3 + I 4 + I 5 Atau n I 1 + I 2 - I 3 - I 4 - I 5 = 0

n Carilah arus-arus yg belum diketahui.

n B: 50 = 20+I 1; I 1 = 30 A n C: 20+15 = I 2; I 2 = 35 A n D: I 1 = I 3 + 120 30 = I 3 + 120; I 3 = -90 A n E: I 4+I 3 = 15; I 4 = 105 A

n F: 120 = I 5 + 40; I 5 = 80 A