MATERI LENGKAP ARUS LISTRIK SEARAH

Listrik Arus Searah (Direct Current atau DC) adalah aliran elektron dari suatu titik yang energi potensialnya tinggi ke titik yang lebih rendah. Pada umumnya sumber arus listrik searah adalah baterai seperti aki dan elemen volta dan juga panel surya. Selain dari aki sumber arus searah didapat juga melalui arus bolak balik yang yang dirubah menjadi arus searah yaitu dengan menggunakan penyearah (Rectifier).
Arus searah biasanya mengalir pada sebuah konduktor. Dahulunya arus listrik searah dianggap sebagai arus positif yang mengalir dari ujung sumber positif ke ujung sumber negatif. Pengamatan-pengamatan yang lebih baru menemukan bahwa sebenarnya arus searah merupakan arus negatif (elektron) yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Aliran elektron ini menyebabkan terjadinya lubang-lubang bermuatan positif, yang “tampak” mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Arus listrik searah banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga, hal ini karena komponen elelktonika sebagian besar adalah menggunakan arus searah.

PEMBAHASAN

  1. Besaran – Besaran Listrik Arus Searah
  2. Arus Listrik
Dalam tinjauan mikroskopik, sebuah benda dikatakan brmuatan listrik jika benda tersebut kelebihan atau kekurangan elektron. Benda yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif, sedangkan benda yang kekurangan elektron akan bermuatan positif.
Ketika dua benda yang berbeda jumlah muatannya ( positif dan negative ) dihubungkan dengan sebuah konduktor, sebagian muatan (positif dan negatif ) salah satu dari kedua benda akan saling mengalir menuju benda lainnya melalui konduktorsehingga dicapai keadaan seimbang yakni muatan listrik kedua benda menjadi sama. Terjadinya aliran arus listrik karena perbedaan potensial listrik yang mendorong muatan positif mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Aliran muatan listrik positif in disebut arus listrik. Arus listrik mengalir secara spontan dari potensial tinggi ke potensial rendah melalui konduktor, tetapi tidak dalam arah sebaliknya. Aliran muatan ini dapat dianalogikan dengan aliran air dari tempat ( potensial gravitasi ) tinggi ke tempat ( potensial gravitasi) rendah.
2.    Kuat Arus LIstrik
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir pada suatu penghantar tiap satuan waktu. Simbol kuat arus listrik adalah I.
Secara sistematis kuat arus listrik dituliskan dengan persamaan sebagai berikut.

Ket : I = kuat arus listrik (A)
q = muatan listrik (C)
t = waktu (s)
Banyaknya muatan yang mengalir pada konduktor besarnya sama dengan kelipatan besar muatan sebuah electron – 1,6. C Jika pada konduktor mengalir n buah , maka total muatan yang mengalir memenuhi persamaan sebagai berikut.
Rapat arus (J) adalah besar kuat arus listrik per satuan luas penampang. Satuan rapat arus dalam system SI adalah ampere / atau A.
Contoh :
Sebuah kawat penghantar mempunyai penampang berbentuk lingkaran dengan diameternya 2 mm, dialiri arus sebesar 2 A selama 2 menit. Hitunglah jumlah muatan yang mengalir melewati, suatu penampang tertentu dan besar rapat arusnya ?
Penyelesaian :
Diketahui : I = 2 A
T = 2 menit
d = 2mm = 2.
Ditanya : a. q ?
b. J ?
Jawab :
  1. q = I . t
= 2 . 120 = 240 C
  1. J
= =
Jadi jumlah muatan yang mengalir adalah 240 C dan besar rapat muatannyaadalah
3.    Potensial Listrik
Arus Listrik dapat mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah menggunakan sumber energy, mislanya baterai. Potensial listrik ini yang akan menimbulkan perbedaan tegangan antara kedua kutub positif dan negative pada suatu penghantar listrik.
Beda Potensial adalah besarnya energy yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari suatu titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah. Beda potensial listrik ( tegangan ) timbul karena dua benda yang memiliki potensial listrik berbeda dihuungkan oleh suatu penghantar. Beda potensialini berfungsi untuk mengaliran muatan dari satu titik ke titik lainnya dalam suatu penghantar listrik. Besarnya beda potensial dapat dirumuskan sebagai berikut.
 Ket :    V = beda potensial ( volt )
W = usaha ( joule )
q = muatan listrik ( coulomb )

4.    Hambatan Listrik
Hambatan listrik dapat berupa resistor tetap dan variable. Resistor tetap dibuat dari karbo atau kawat nikrom tipis. Sedangkan resistor variable dapat dibedakan menjadi resistor variable tipe berputar dan tipe bergeser. Hambatan listrik erat kaitannya dengan hokum Ohm, yaitu hokum yang menyatakan hubungan antara tegangan, arus , danhambatan listrik pada sebuah penghantar listrik ( konduktor ).

  1. Hukum Ohm
Arus Listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Dari hasil percobaan George Simon Ohm ( 1787 – 1854 ) beliau menyimpulkan bahwa “Besarnya beda potensial listrik ujung – ujung penghantar yang berhambatan tetap sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir melalui penghantar tersebut selama suhu penghantar tersebut dijaga tetap”. Karena beda potensial sebanding dengan kuat arus, maka perbandingan tegangan dengan kuat arus adalah konstan.
Dari percobaan lebih lanjut dengan menggunakan penghantar yang berhambatan R, ternyata diperoleh huungan sebagai berikut.
Ket : V = beda potensial ( volt )
I = kuat arus ( ampere )
R = hambatan kawat penghantar ( Ω )

  1. Hambatan pada kawat penghantar
Kuat arus listrik akan kecil ketika melalui konduktor yang luas penampangnya kecil, hambatan jenisnya besar,dan panjang. Sebaliknya, kuat arus listrik akan besar ketika melewati konduktor yang luas penampangangnya kecil, hambatan jenisnya besar dan sebaliknya, ketika kuat arusnya besar, berarti hambatan konduktornya kecil. Apabila hambatan dapat berupa sebuah kawat penghantar yang lurus.
Penghantar ( , luas penampang kawat penghantar (A), dan penghantar jenis penghantar ( ). Besarnya hambatan sebanding dengan panjang kawat dan berbanding terbalik dengan luas penampang kawat, sehingga dapat dituliskan dalam persamaan :

Ket : R = hambatan ( Ω )
= panjang kawat ( m )
= hambatan jenis kawat ( Ω.m )
A = luas penampang kawat ()

Hambatan jenis konduktor bergantung pada suhunya. Semakin tinggi suhunya, semakin tinggi hambatan jenis konduktor dan semakin tinggi pula hambatan konduktor tersebut. Pengaruh suhu terhadap hambatan konduktor dapat dituliskan dalam persamaan berikut.
Ket : R = hambatan konduktor pada suhu C (
= hambatan konduktor pada suhu  ( Ω )
α = koefisien suhu hambatan jenis (/)
= t – selisih suhu (

  1. Rangkaian hambatan listrik
Secara umum rangkaian hambatan dikelompokkan menjadi rangkaian hambatan seri, hambatan paralel, maupun gabungan keduanya. Untuk membuat rangkaian hambatan seri maupun paralel minimal diperlukan dua hambatan. Adapun, untuk membuat rangkaian hambatan kombinasi seri-paralel minimal diperlukan tiga hambatan. Jenis-jenis rangkaian hambatan tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Oleh karena itu, jenis rangkaian hambatan yang dipilih bergantung pada tujuannya.
Hambatan seri
Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berurutan disebut hambatan seri. Hambatan yang disusun seri akan membentuk rangkaian listrik tak bercabang. Kuat arus yang mengalir di setiap titik besarnya sama. Tujuan rangkaian hambatan seri untuk memperbesar nilai hambatan listrik dan membagi beda potensial dari sumber tegangan. Rangkaian hambatan seri dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti seri (Rs).
(Image From: yourdictionary.com)

Tiga buah lampu masing-masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun seri dihubungkan dengan baterai yang tegangannya V menyebabkan arus listrik yang mengalir I. Tegangan sebesar V dibagikan ke tiga hambatan masing-masing V1, V2, dan V3, sehingga berlaku:
V = V1 + V2 + V3
Berdasarkan Hukum I Kirchoff pada rangkaian seri (tak bercabang) berlaku:
I = I1 = I2 = I3
Hambatan Paralel
Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berdampingan disebut hambatan paralel. Hambatan yang disusun paralel akan membentuk rangkaian listrik bercabang dan memiliki lebih dari satu jalur arus listrik. Susunan hambatan paralel dapat diganti dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti paralel (Rp). 
Rangkaian hambatan paralel berfungsi untuk membagi arus listrik. Tiga buah lampu masing masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun paralel dihubungkan dengan baterai yang tegangannya V menyebabkan arus listrik yang mengalir I. Besar kuat arus I1, I2, dan I3 yang mengalir pada masingmasing lampu yang hambatannya masing-masing R1, R2, dan R3. sesuai Hukum Ohm dirumuskan:
I1 = V/R1       I2 = V/R2    I3 = V/R3
Ujung-ujung hambatan R1, R2, R3 dan baterai masing masing bertemu pada satu titik percabangan. Besar beda potensial (tegangan) seluruhnya sama, sehingga berlaku:
V = V1 = V2 = V3
Besar kuat arus I dihitung dengan rumus:
I = V/Rp
rumus hambatan pengganti paralel:
1/Rp = 1/R1 + 1/R2  + 1/R3

  1. Hukum Kirchhoff
Rangkaian sederhana dapat terdiri dari lampu, sakelar, dan baterai yang satu sama lain terhubung oleh kawat / kabel. Ketika sakelar masih terbuka, arus listrik b`elum mengalir shingga lampu menjadi padam. Sebaliknya ketika sakelar dismbungkan, arus mengalir dari kutub positif baterai ke kutub negative baterai melalui kabel dan lampu sehingga lampu menyala. Sebelum sakelar dihubungkan, rangkaian listrik disebut rangkaian listrik terbuka, sedangkan setelah dihubungkan dengan sakelar, disebut rangkaian listrik tertutup. Rangkaianseperti ini secara umum disebut rangkaian listrik arus searah.Rangkaian listrik arus searah yang terdiri dari sebuah baterai dan beban disebut rangkaian listrik sederhana.
  1. GGL, hambatan dalam dan tegangan jepit
Beda potensial dari sumber tegangan dapat diketahui jika dihubungkan dengan hambatan, misalnya lampu dan alat elektronik lainnya.Baterai merupakan sumber enegri arus searah.Selain baterai, sumber energi listrik lainnya adalah generator.Alat yang dapat mengubah suatu bentuk energy lain menjadi energy listrik disebut sumber gerak gaya listrik (GGL). GGL adalah beda potensial antarterminal sumber tegangan
( baterai atau generator ) ketika tidak ada arus yang mengalir pada rangkaian luar.Simbol GGL adalah E.
  1. Hukum I Kirchhoff
Kuat arus listrik dalam suatu rangkain tak bercabang, besarnya selalu sama. Lampu – Lampu dirumah kita pada umumnya terpasang secara pararel.Rangkaian listrik biasanya terdiri banyak hubugan sehingga akan terdapat banya cabang atau lebih. Hukum I Kirchhoff menyatakan bahwa jumlah arus yang masuk pada titik percbangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. Ilustrasi hokum I Kirchhoff seperti pada gambar berikut ini.
Secara sistematis, hokum Kirchhoff dituliskan dengan persamaan sebagai berikut.
+ =
  1. Hukum II Kirchhoff
Menjelaskan tentang beda potensial mengitari suatu rangkaian tertutup. Hukum II Kirhhoff menyatakan di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik ( E ) dengan penurunan tegangan ( I.R ) sama dengan 0.Secara sistematis, hokum II Kirchhoff memenuhi persamaan :
Beberapa langkah untuk menganalisis rangkaian tertutup dengan loop tungal sesuai hukum II kirchhoff menggunakan ketentuan – ketentuan sebagai berikut.
  1. Pilih rmasing rangkaian untuk msing-masing lintasan tertutup dengan arah tertentu.pemilihan loop bebas,talpi jika memungkinkan di usahakan searah dengan arah arus listrik ,
  2. Jika lpada suatu cabang,arah loop sama dengan arah arus,maka penurunan tegangan (IR) betanda positif,sedangkan bila arah loop brlawanan arah dengan arah arus,maka penurunan tegangan (I, R) bertanda negatif
  3. Bila saat mengikuti arah loop, kutulp sumber tegangan yang lllebih dahulu di jumpai adalah kutup positif ,maka gaya gerak listrik bertanda positif,sebalik nya bila kutup negatif.maka penurunan tegangan (I , R) bertanda negatif,

  1. Energi Listrik
Besarnya energy listrik adalah besar muatan ( dalam coulomb ) dikalikan bedapotensial yang dialaminya. Satuan energy listrik dalam SI adalah joule ( J ). Energi listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut.
Ket :
W = energy listrik (J)
V = beda potensial listrik (V)
q = muatan listrik (C)
I = arus listrik (A)
R = hambatan (Ω)
t = waktu arus mengalir (s)
  1. Daya Listrik
Daya Listrik adalah energy yang dihasilkan atau diperlukan per satuan waktu. Daya listrik dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :
P = daya listrik (watt)
W = energy yang dibebaskan (joule)
t = selang waktu (sekon)
I = arus yang mengalir (A)


Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

HUKUM TERMODINAMIKA,KAPASITAS PANAS GAS IDEAL DAN PROSES TERMODINAMIKA

Gambar
HUKUM TERMODINAMIKA Apakah termodinamika itu? Termodinamika adalah suatu cabang dari ilmu fisika yang mempelajari hubungan antara usaha (energi) dan panas (kalor). Sedangkan menurut bahasa, termodinamika adalah perubahan panas, berasal dari bahasa yunani, thermos = panas dan dynamic = perubahan. Termodinamika ditemukan seiring ditemukannya mesin uap praktis pada dekade 1800-an oleh James Watt. Terdapat empat Hukum Dasar yang berlaku di dalam sistem termodinamika, yaitu: A. Hukum Awal (Zeroth Law/Hukum ke-0) Bunyi Hukum Termodinamika 0 : "Jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain" B. Hukum Pertama 1. Bunyi Hukum Termodinamika 1 : "Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja." 2. Rumus/Persamaan 1 Termodinamika: Q  =  W  + ∆ U Q = kalor/panas yang diterima/dilepas (J) W =  energi/usaha (J) ∆U = perubahan e...
Baca selengkapnya

Soal Dan Jawaban Bab Hukum Kelistrikan Bolak-Balik

Gambar
Piliihan ganda 1.        Sebuah dinamo menghasilkan tegangan efektif 220 V pada frekuensi 60 Hz. Persamaan tegangan sesaat yang dihasilkan dinamo tersebut adalah …. A.        V = 220 sin 60πt B.        V = 220 √2sin 60t C.         V = 220 sin 60t D.        V = 220 √2sin 120πt E.         V = 220 √2sin 60πt 2.        Hukum-hukum berikut ini berhubungan dengan kelistrikan dan kemagnetan. 1. Hukum Faraday 2. Hukum Coloumb 3. Hukum Lenz 4. Hukum Ohm Dari hukum-hukum di atas, yang berhubungan erat dengan prinsip kerja dinamo adalah …. A.        1, 2, 3, dan 4 B.        1 dan 3 saja C.         2 dan 4 saja D.       1, 2, dan 3 E. ...
Baca selengkapnya

HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN, HAMBATAN,DAN KUAT ARUS LISTRIK PADA RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH

HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN, HAMBATAN,DAN KUAT ARUS LISTRIK PADA RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN, HAMBATAN,DAN KUAT ARUS LISTRIK PADA RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH Arus Listrik   Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam rangkaian tiap satuan waktu. Arus listrik disimbolkan dengan huruf "I" dan satuannya adalah  Coulomb/detik  atau  Ampere (A) .                                                                I = Q / t     Selain itu besarnya arus listrik adalah proporsional dengan tegangan yang diberikan dan juga besarnya tahanan pada penghantar.      ...
Baca selengkapnya