LISTRIK DINAMIS Listrik mengalir Standar Kompetensi Memahami konsep

LISTRIK DINAMIS Listrik 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 listrik 2. Mejelaskan konsep Hukum Ohm 3. Menjelaskan konsep hambatan pada penghantar 4. Menghitung nilai hambatan pengganti 5. Menhitung nilai kuat arus percabangan 6. Menghitung nilai kuat arus pada rangkaian tertutup SKL : Menentukan besaran fisika pada berbagai bentuk rangkaian listrik

Listrik Dinamis PETA KONSEP Arus listrik Hambatan Jenis Hukum Ohm Kondukti vitas Rangkaian Hambatan Hukum I Kirchoff Paralel Seri Rangkaian listrik

Klik Menentukan arus listrik dan arus elektron. Klik Arah arus listrik Arah elektron Arus lisrik adalah aliran muatan positif dari potensial tinggi ke potensial rendah Arus elektron adalah aliran elektron dari potensial rendah ke potensial tinggi

Menentukan syarat arus listrik dapat mengalir pada suatu rangkaian Rangkaian Tertutup Rangkaian Terbuka • Mengapa Lampu mati ? • Mengapa Lampu menyala ? Dalam rangkaian apa agar Arus listrik dapat mengalir ?

Aliran arus listrik Benda A Potensial tinggi Benda B Potensial rendah Arus listrik Konduktor Arus elektron 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 yang sama maka kedua benda dapat dikatakan telah memiliki potensial yang bagaimana ? Arus listrik dapat mengalir jika ada beda potensial Umpan Balik: Dua syarat agar arus listrik dapat mengalir adalah. .

Kuat Arus Listrik P Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan yang mengalir pada penghantar tiap detik. I = Kuat arus listrik ( Ampere ) Q = muatan ( Coulomb ) t = waktu ( secon 1 A = 1 C/s 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 sekon

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 = ……………… A t = ……………… s Jawab Q = ………… x ……………. = ……………. C

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

Cara membaca Amperemeter skala maksimum skala yang ditunjuk jarum skala batas ukur Nilai yang terukur = Nilai yang ditunjuk jarum Nilai maksimum 34 100 X 1 x Batas ukur = 0, 34 A

Beda Potensial Listrik Benda A Potensial tinggi Benda B Potensial rendah Konduktor Arus elektron Arus listrik Benda C Potensial rendah Arus elektron Q = Muatan ( Coulomb ) Benda D Potensial tinggi Konduktor Arus listrik V = Beda Potensial ( Volt ) W = Energi ( Joule ) Arus listrik Arus elektron Energi yang diperlukan untuk memindah muatan listrik tiap satuan muatan Benda D Potensial tinggi Konduktor Benda C Potensial rendah Definisi Beda potensial listrik 1 Volt = 1 J/C Satu volt didefinisikan untuk memindah muatan listrik sebesar 1 Coulumb memerlukan energi sebesar 1 Joule.

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 Diketahui V = ………………… Jawab Q = …………………. 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 Voltmeter Skala yang ditunjuk jarum Skala maksimum Batas ukur Nilai yang terukur = ….

HUKUM OHM 0, 40 0, 20 0, 54 1, 2 2, 6 4, 0 Dari tabel data dapat kita ketahui jika beda potensial diperbesar maka kuat arus listriknya juga turut membesar. Jml Baterai 1 2 3 V I 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 ) Data V 1, 2 2, 6 4, 0 V(volt) 5, 0 4, 0 I 0, 2 0, 4 0, 54 V ~ I V = IR 3, 0 2, 0 1, 0 V = Beda potensial ( volt ) I( A) I = Kuat arus listrik ( A ) 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0, 5 0, 6 R = Hambatan ( Ω )

Grafik Hubungan Hambatan (R) terhadap kuat arus listrik ( I ) Data R 10 R(Ω) 20 30 40 I 1, 0 0, 5 0, 3 0, 25 50 40 Jika V dibuat tetap = 10 V 10 10 10 I 2 = 20 10 I 3 = 30 10 I 4 = 40 V R V I 2 = R V I 3 = R V I 4 = R I( A) 30 20 10 0, 25 0, 50 0, 75 1, 0 I 1 = 1, 0 A I 1 = 1, 5 R I 2 = 0, 5 A I 3 = 0, 3 A I 4 = 0, 25 A V = I

Tujuan : Menyelidiki faktor yang mempengaruhi besar hambatan kawat 1 B A Variabel manipulasi : panjang kawat Variabel respon : hambatan kawat Variabel kontrol : jenis kawat, luas penampang kawat IA > I B RA < R B l. A < l. B Semakin panjang kawat maka hambatan kawat semakin besar Hambatan kawat sebanding dengan panjang kawat. R~ℓ

2 A B Alluminium Variabel manipulasi : jenis kawat Variabel respon : Hambatan Variabel kontrol : panjang, luas penampang kawat Tembaga IA < I B RA > R B r. Aℓ > r. Cu Semakin besar hambatan jenis kawat maka hambatan kawat semakin besar Hambatan kawat sebanding dengan hambatan jenis kawat. R ~ r

3 A B IA < I B Variabel manipulasi : luas penampang kawat Variabel respon : hambatan kawat Variabel kontrol : jenis kawat, panjang kawat RA > R B AA < AB Semakin besar luas penampang kawat maka hambatan kawat semakin kecil Hambatan kawat berbanding terbalik dengan luas penampang kawat. R~ 1 A

Faktor yang mempengaruhi besar hambatan pada kawat adalah : 1. Panjang kawat ( l ) 2. Luas penampang kawat ( A ) 3. Hambatan jenis kawat ( r ) R = Hambatan (Ω ) l = Panjang kawat ( m ) = Luas penampang kawat ( m 2 ) A r = Hambatan jenis kawat ( Ω m )

Konduktor dan Isolator Kayu isolator Klik Plastik isolator kayu plastik alluminium besi tembaga Alluminium konduktor Besi konduktor Tembaga konduktor

Hukum I Kirchoff Rangkaian seri L 1 L 2 Berapakah kuat arus yang mengalir pada lampu 1 dan lampu 2 Pada rangkaian tidak bercabang ( seri ) kuat arus listrik dimana-mana sama

Rangkaian Paralel L 2 L 1 Apakah ketiga amperemeter menunjukkan angka yang sama ? Pada rangkaian bercabang (Paralel) Jumlah kuat arus Σ Imasuk listrik yang masuk pada titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang = Σ Ikeluar

Klik Contoh Pada titik cabang Q 1. Perhatikan rangkaian di bawah dan tentukan nilai I 1, I 2, I 3 ? 10 A P I = 40 A 25 A 10 A + I 1 = I 2 10 A + 5 A = I 2 Q I 2 S I 1 Jawab Pada titik cabang P I 3 15 A = I 2 Pada titik cabang S I = 10 A + I 1 + 25 A I 2 + 25 A = I 3 40 A = 10 A + I 1 + 25 A 15 A + 25 A = I 3 40 A = 35 A + I 1 = 40 A - 35 A I 1 = 5 A 40 A = I 3

1. Tentukanlah kuat arus I 1 sampai dengan I 6 ? 3. Perhatikan rangkaian di bawah dan tentukan nilai I 1 sampai I 7 ? 50 m. A I 1 I 2 I 3 I 4 30 m. A I I 6 5 23 m. A I 7 15 m. A 2. I 2 I = 20 A I 1 I 4 I 3 12 A I 1 I 3 I 2 Jika I 1 = I 2 I 3 : I 4 = 1 : 2 dan I 5 = 2 I 6 Jika I 1 : I 2 = 1 : 4 dan I 1 : I 2 = 1 : 3 Tentukan I 1 sampai I 4 ? I 5 I 4 I 6

Susunan seri pada Hambatan a R 1 b Vab a R 2 c Vbc Rs Vad = Vab + Vbc + Vcd I Rs = I R 1 + I R 2 + I R 3 Rs = R 1 + R 2 + R 3 d Vcd d

Susunan Paralel pada Hambatan I 1 R 1 I a I 2 R 2 I 3 I a I= Vab b R 3 Rp Vab b RP = I 1 + Vab R 1 I 2 + I 3 Vab + + R 3 R 2 1 1 = + + RP R 1 R 2 R 3

Contoh • Tentukan hambatan pengganti pada rangkaian di bawah 1 Rs = R 1+R 2+R 3+R 4+R 5+R 6+R 7 2Ω 4Ω 3Ω 2 Ω Rs =2+4+3+2+4+5+3 3Ω 4Ω 5Ω Rs =23 Ω 2 6Ω 4Ω 4Ω 3Ω RP: 2 Ω 3Ω 3Ω 1 1 = + RP R 1 1 = 1 + RP 6 1 1 = + RP 6 3 1 = RP 6 RP = 2 Ω 1 R 2 1 3 2 6 Rs = R 1+RP+R 2 Rs = 4+2+3 Rs = 9 Ω

Perhatikan gambar di bawah I 1 4Ω a I R 3 b I 2 a R 1 6Ω 3Ω I= c R 2 V = 18 volt Tentukan a. Kuat arus total b. Kuat arus I 1 dan I 2 c. Tegangan ab dan tegangan bc 1 1 1 Rs = R 3 + R p = + RP R 1 R 2 Rs = 4 + 2 1 1 1 Rs = 6Ω RP = 6 + 3 1 3 RP = 2 Ω = RP 6 V I= R I= c Vab = I R 3 Vab = 3 x 4 18 volt Vab = 12 V 6Ω 3 A b Vbc = I 1 R 1 1 1 I 1 : I 2 = : R 1 R 2 Vbc = 1 x 6 1 1 I 1 : I 2 = : 6 3 Vbc = I 2 R 2 Vbc = 6 V atau x 6 Vbc = 2 x 3 I 1 : I 2 = 1 : 2 Vbc = 6 V 1 x I I 1 = 3 1 x I 1 = 3 3 I 1 = 1 A 2 x I I 2 = 3 2 x I 2 = 3 3 I 2 = 2 A

Latihan 2 2Ω a 2Ω 1 Tentukan a. Hambatan pengganti b. Kuat arus total c. Kuat arus I 1 dan I 2 d. Tegangan Vab I I 1 I 2 1Ω 4Ω 5Ω b 2Ω e V = 12 V 3Ω 4Ω 12 V 2Ω d 2Ω f 2Ω 2Ω a 2Ω b 4Ω c 4Ω Tentukan a. Hambatan pengganti b. Kuat arus tiap hambatan c. Tegangan tiap hambatan

GAYA GERAK LISTRIK (E) • Gaya gerak listrik adalah beda potensial antara ujung sumber tegangan pada saat tidak mengalirkan arus listrik atau dalam rangkaian terbuka. Pengukura ggl V

TEGANGAN JEPIT (V) • Tegangan jepit adalah beda potensial antara ujung – ujung sumber tegangan saat mengalirkan arus listrik atau dalam rangkaian tertutup. Pengukura Tegangan Jepit V

Susunan Seri GGL Susunan Paralel GGL E E r r r E E E = ggl ( volt) r = hambatan dalam ( Ω ) n = jumlah baterai r r Etotal = n E rtotal = n r r Etotal = E r rtotal = n

Hukum Ohm dalam rangkaian tertutup Untuk sebuah ggl R p q Hubungan ggl dengan tegangan jepit I E = Vpq + I r E, r Kuat arus yang mengalir dalam rangkaian Tegangan jepit Vpq = I R I = Kuat arus ( A ) E = ggl ( volt ) R = hambatan luar ( Ω ) r = hambatan dalam ( Ω ) Vpq = tegangan jepit ( volt )

LATIHAN Tiga 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 I 1 dan I 2 d. Tegangan Vab, Vbc e. Tegangan jepit I 1 6 Ω a 3Ω I b I 2 c 4Ω E E E r r r V=4 V r = 0, 2 Ω