LISTRIK DINAMIS
Listrik Dinamis adalah
listrik yang dapat bergerak. cara mengukur kuat arus pada listrik dinamis
adalah muatan listrik dibagai waktu dengan satuan muatan listrik adalah coulumb
dan satuan waktu adalah detik. kuat arus pada rangkaian bercabang sama dengan
kuata arus yang masuk sama dengan kuat arus yang keluar. sedangkan pada
rangkaian seri kuat arus tetap sama disetiap ujung-ujung hambatan. Sebaliknya
tegangan berbeda pada hambatan. pada rangkaian seri tegangan sangat tergantung
pada hambatan, tetapi pada rangkaian bercabang tegangan tidak berpengaruh pada
hambatan. semua itu telah dikemukakan oleh hukum kirchoff yang berbunyi
"jumlah kuat arus listrik yang masuk sama dengan jumlah kuat arus listrik
yang keluar". berdasarkan hukum ohm dapat disimpulkan cara mengukur
tegangan listrik adalah kuat arus × hambatan. Hambatan nilainya selalu sama
karena tegangan sebanding dengan kuat arus. tegangan memiliki satuan volt(V)
dan kuat arus adalah ampere (A) serta hambatan adalah ohm.
ARUS LISTRIK
Arus listrik adalah
banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan
elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan
waktu. Arus listrik (I) yang mengalir melalui penghantar
didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik
(Q) yang mengalir setiap satu satuan waktu (t).
(Q) yang mengalir setiap satu satuan waktu (t).
I = Q/t
|
Secara matematis dapat
dituliskan:
I = arus listrik (A) Q = muatan listrik (C) t = selang waktu |
Contoh cara menghitung arus listrik:
1. Pada
suatu penghantar mengalir muatan listrik sebanyak 60 coulomb selama 0,5 menit.
Hitung besar arus listrik yang mengalir pada penghantar tersebut ?
Hitung besar arus listrik yang mengalir pada penghantar tersebut ?
Penyelesaian:
Diketahui: Q = 60 C
t = 0,5 menit
= 30 sekon
Ditanyakan: I = ........ ?
Dijawab:
Diketahui: Q = 60 C
t = 0,5 menit
= 30 sekon
Ditanyakan: I = ........ ?
Dijawab:
I = Q/t
I = 60 / 30
I = 2 ampere
Jadi besar kuat arus listrik yang mengalir pada
penghantar 2 ampere.
Arus listrik dapat diukur
dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik
dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan
mikroAmpere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat
kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan
sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik
adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung
pada voltase dan resistansi sesuai
dengan hukum Ohm.
Arus listrik merupakan satu
dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional. Satuan internasional untuk arus listrik
adalah Ampere (A). Secara formal satuan Ampere didefinisikan
sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10-7 Newton/meter di antara dua
penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak
1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.
Fisika
Arus yang mengalir masuk suatu percabangan sama
dengan arus yang mengalir keluar dari percabangan tersebut. i1 + i4 = i2 + i3
Untuk arus yang konstan, besar arus I dalam
Ampere dapat diperoleh dengan persamaan:
I=Q/t
Sedangkan secara umum, arus listrik yang mengalir
pada suatu waktu tertentu adalah
I =dQ/dt
Dengan demikian dapat ditentukan jumlah total muatan
yang dipindahkan pada rentang waktu 0 hingga t melalui
integrasi:
Sesuai dengan persamaan di atas, arus listrik
adalah besaran skalar karena baik muatan Q maupun waktu t merupakan
besaran skalar. Dalam banyak hal sering digambarkan arus listrik dalam
suatu sirkuit menggunakan panah, salah satunya seperti pada diagram di
atas. Panah tersebut bukanlah vektor dan tidak membutuhkan
operasi vektor. Pada diagram di atas ditunjukkan arus mengalir masuk
melalui dua percabangan dan mengalir keluar melalui dua percabangan lain.
Karena muatan listrik adalah kekal maka total arus listrik
yang mengalir keluar haruslah sama dengan arus listrik yang mengalir ke
dalam sehingga i1 + i4 = i2 + i3.
Panah arus hanya menunjukkan arah aliran sepanjang penghantar, bukan arah dalam ruang.
Arah arus
DeFinisi arus listrik yang mengalir dari kutub
positif (+) ke kutub negatif (-) baterai (kebalikan arah untuk
gerakan elektronnya)
Pada diagram digambarkan
panah arus searah dengan arah pergerakan partikel bermuatan positif (muatan
positif) atau disebut dengan istilah arus konvensional. Pembawa muatan
positif tersebut akan bergerak dari kutub positif baterai menuju ke kutub
negatif. Pada kenyataannya, pembawa muatan dalam sebuah penghantar listrik
adalah partikel-partikel elektron bermuatan negatif yang
didorong olehmedan listrik mengalir berlawan arah dengan arus
konvensional. Sayangnya, dengan alasan sejarah, digunakan konvensi berikut ini:
Panah arus digambarkan searah dengan arah pergerakan
seharusnya dari pembawa muatan positif, walaupun pada kenyataannya pembawa
muatan adalah muatan negatif dan bergerak pada arah berlawanan.
Konvensi demikian dapat digunakan pada sebagian
besar keadaan karena dapat diasumsikan bahwa pergerakan pembawa muatan positif
memiliki efek yang sama dengan pergerakan pembawa muatan negatif.
Rapat arus
Rapat arus (bahasa Inggris: current density)
adalah aliran muatan pada suatu luas penampang tertentu di suatu titik
penghantar.]Dalam SI, rapat arus memiliki satuan Ampere per meter
persegi (A/m2).
di mana I adalah arus pada
penghantar, vektor J adalah rapat arus yang memiliki arah sama
dengan kecepatan gerak muatan jika muatannya positif dan
berlawan arah jika muatannya negatif, dan dA adalah vektor luas elemen yang tegak
lurus terhadap elemen. Jika arus listrik seragam sepanjang permukaan dan
sejajar dengan dA maka J juga seragam dan sejajar
terhadap dA
di mana A adalah luas penampang
total dan J adalah rapat arus dalam satuan A/m2.
Kelajuan hanyutan
Saat sebuah penghantar tidak
dilalui arus listrik, elektron-elektron di dalamnya bergerak secara acak tanpa perpindahan bersih ke arah mana pun
juga. Sedangkan saat arus listrik mengalir melalui penghantar, elektron
tetap bergerak secara acak namun mereka cenderung hanyut sepanjang penghantar
dengan arah berlawanan dengan medan listrik yang menghasilkan
aliran arus. Tingkat kelajuan hanyutan (bahasa Inggris: drift speed)
dalam penghantar adalah kecil dibandingkan dengan kelajuan gerak-acak, yaitu
antara 10-5 dan 10-4 m/s dibandingkan dengan
sekitar 106 m/s pada sebuah penghantar tembaga.
TEGANGAN LISTRIK
Sumber tegangan listrik yaitu
peralatan yang dapat menghasilkan beda potensial listrik secara terus menerus.
Beda potensial listrik diukur dalam satuan volt (V). Alat yang
digunakan adalah volmeter.
Beda potensial adalah usaha yang digunakan untuk
memindahkan satuan muatan listrik . hubungan antara energi listrik,
muatan listrik dan beda potensial dapat dituliskan dalam persamaan:
V= W/ Q
V = Beda potensial listrik dalam volt (V)
W = energi listrik dalam joule (J)
Q = muatan listrik dalam coulomb (C).
Arus listrik hanya akan terjadi dalam penghantar
jika antara ujung-ujung penghantar terdapat beda potensial (tegangan listrik).
Alat ukur beda potensial listrik adalah volmeter. Dalam rangkaian voltmeter
dipasang paralel dengan hambatan (beban).
Contoh, Beda potensial antara ujung penghantaradalah
12 volt, hitunglah besarnya energi listrik jika jumlah muatan yang mengalir
sebesar 4 coulomb.
Diketahui:
V = 12 volt
Q = 4 C
W = ?
Jawab:
W = V. Q
W = 12 volt x 4 C
W = 48 joule
Dalam rangkaian tertutup pemasangan voltmeter dan
amperemeter dapat dilakukan bersama-sama. Voltmeter dipasang paralel terhadap
hambatan dan amperemeter dipasang seri terhadap hambatan. Di laboratorium
volmeter dapat dibuat dari rangkaian basic mater dan multiplier, sedangkan
ampere meter dapat di buat dari rangkaian basic meter dan shun. Baik shun
maupun multiplier memiliki batas ukur. Oleh karena itu dalam pembacaan
sekalanya perlu diperhatikan antara batas ukur dan pembacaan pada skala basic
meter. Berikut ini cara menggunakan basic meter dan cara pembacaannya.
Dalam rangkaian listrik, volt meter dipasang paralel
terhadap alat listrik.
Jika voltmeternya dengan menggunakan kombinasi basic
meter dan multiplier, maka pembacaan hasil pengukurannya perlu memperhatikan
sekala maksimum dan batas ukurnya.
Batas ukur maksimumnya = 10 volt
Sekala maksimumnya = 30 volt
Pengukuran dengan menggunakan basic mater dan
multiplier yang memiliki spesifikasi sebagai berikut:
Contoh, Batas ukur multiplier adalah 12 volt, skala
maksimum basik meter adalah 120 volt, jika jarum pada saat digunakan
menunjukkan angka 40, maka hitunglah besrnya tegangan listrik yang terukur
Diketahui:
Batas ukur : 12 volt
Skala maksimum : 120 volt
Pembacaan skala = 40
Jawab:
Hasil pengukuran = (12/120) x 40 volt
=
0,1 x 40 volt
=
4 volt
HUKUM OHM
Hukum Ohm merupakan hukum dasar dalam rangkaian elektronik. Hukum Ohm
menjelaskan hubungan antara tegangan, kuat arus dan hambatan listrik dalam
rangkaian.
|
Besarnya tegangan listrik dalam sebuah rangkaian
sebanding dengan kuat arus listrik. Pernyataan ini di kenal sebagai hukum Ohm.
Hal ini menyatakan bahwa tegangan listrik dalam rangkaian akan
bertambah jika arus yang mengalir dalam rangkaian bertambah. Hubungan tersebut
dapat di tuliskan dalam persamaan matematika.
V ~ I atau
V = R I (Hukum Ohm)
R adalah konstanta yang disebut hambatan penghantar,
satuannya adalah ohm (W)
Contoh, Arus listrik sebesar 2 A mengalir dalam
rangkaian yang memiliki hambatan sebesar 2 ohm, hitunglah besarnya beda
potensial antara ujung-ujung hambatan tersebut.
Diketahui:
I = 2 A
R = 2 ohm
V = ?
Jawab:
V = I x R
V = 2 A x 2 ohm
V = 4 volt
Jika dalam hambatan R mengalir arus listrik I, maka
antara ujung-ujung hambatan timbul beda potensial
V.
V = IR
Jika diantara ujung-ujung hambatan R terdapat beda
potensial V, maka dalam hambatan pasti mengalir arus listrik I
I = V/R
Jika arus listrik I mengalir dalam suatu penghantar
dan antara ujung-ujung penghantar muncul beda potensial V, maka dalam
penghantar tersebut terdapat hambatan.
R = V/I
Komentar
Posting Komentar