A. LISTRIK DINAMIS
1. Hantaran Listrik ( R )
Dilihat dari kemampuan dalam menghantarkan arus listrik Benda-benda di alam dapat
digolongkan menjadi 3:
a. Konduktor
Adalah benda-benda yang dapat dengan mudah menghatarkan arus listrik. Cotohnya :
tembaga, alumunium, besi, dll,
b. Isolator
Adalah benda-benda yang tidak dapat menghantarkan arus listrik
Contoh : Plastik, Kayu kering, dll
c. Semikonduktor
Adalah benda-benda yang dalam suhu rendah hingga suhu normal bersifat isolator
tetapi jika suhunya naik sampai batas tertentu akan berubah menjadi konduktor.
Contoh : Germanium (Ge), Arsen (As), Silikon ( Si), Boron (B) dll
2. Arus Listrik ( I )
Kuat Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik ( elektron ) yang mengalir setiap satuan
waktu. Dapat dirumuskan :
Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah, sedangkan elektron
mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi.
Besarnya kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tertutup dapat diukur
menggunakan Ampere Meter yang dipasang secara seri.
I = kuat arus listrik ( ampere = A )
Q = Jml Muatan listrik yang mengalir ( coulomb = C )
‘t = Waktu selama muatan listrik mengalir ( secon = s )
50 A, 100A = batas Ukur
0,6,8,10 = skala Ampere meter
10 = skala maximum
8 = skala yang ditunjuk
E = ggl Induksi ( volt )
r = hambatan dalam ( ohm )
10 Ohm = hambatan luar ( R )
Cara membaca ampere meter adalah sbb:
Nilai yang terukur dalam pengukuran tersebut diatas adalah :
I = ( 8 / 10 ) x 100 A
I = 80 A
3. Tegangan listrik / Beda Potensial Listrik ( V )
Tegangan listrik adalah beda potensial listrik antara dua titik dalam suatu rangkaian listrik.
Tegangan listrik dilambangkan dengan huruf “ V “ dengan satuannya volt (v)
Alat yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik dalam suatu rangkaian tertutup
adalah Voltmeter yang dipasang secara paralel
Pembacaan volt meter Sbb:
50 A, 100A = batas Ukur
0,6,8,10 = skala Ampere meter
10 = skala maximum
8 = skala yang ditunjuk
50 V, 100V = batas Ukur
0,6,8,10 = skala volt meter
10 = skala maximum
8 = skala yang ditunjuk
E = ggl Induksi ( volt )
r = hambatan dalam ( ohm )
10 Ohm = Hambatan luar ( R )
Beda potensial / tegangan yang terukur oleh voltmeter pada rangkaian diatas adalah sbb:
V = ( 8 / 10 ) X 100 V
V = 80 V
4. Hambatan listrik dan Hukum Ohm
Hambatan listrik (resistor ) dilambangkan R dan di simbulkan dalam rangkaian
atau
serta memiliki satuan ohm ( Ώ )
Dalam rangkaian listrik, resistor berfungsi untuk menghambat jalannya arus listrik.
Menurut Ohm dalam teorinya yang disebut dengan hukum OHM dinyatakan : besarnya kuat arus
listrik yang mengalir pada kawat penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung
kawat penghantar tersebut dan berbanding terbalik dengan hambatan listriknya.
Secara matematis dapat ditulis :
I = Kuat arus listrik (A)
V= tegangan listrik / beda potensial listrik ( V)
R= hambatan listrik ( ohm atau ( Ώ ) )
Besarnya hambatan listrik yang terdapat pada penghantar ( konduktor ) dipengaruhi oleh beberapa
faktor diantaranya : ukuran penghantar (panjang dan luas penampang ), jenis bahan penghantar.
Dapat dirumuskan
5. Hukum I Kirchoff
Jumlah arus listrik yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus listrik
yang keluar dari titik percabangan itu.
Secara matematis dituliskan
Ʃ I masuk = Ʃ I keluar
50 V, 100V = batas Ukur
0,6,8,10 = skala volt meter
10 = skala maximum
8 = skala yang ditunjuk
R= Hambatan ( Ohm )
ρ = Hambat jenis bahan ( Ohm. Meter )
L = Panjang penghantar ( meter )
A = Luas penampang penghantar ( m2
)
I1 + I4 + I5 = I2 + I3
6. Rangkaian sumber tegangan seri dan paralel
a. Rangkaian sumber tegangan secara seri
Beberapa sumber tegangan yang dirangkai secara seri dapat diganti dengan sebuah
sumber tegangan pengganti, seperti sbb:
Gambar sumber tegangan yg dipasang seri
Gambar sumber tegangan dan hambatan dalam pengganti
Keterangan
E= sumber tegangan (GGL)
Etot = n.E
rtot = n. r
n = Jml sumber tegangan (GGL) yang dipasang seri
b. Rangkaian sumber tegangan secara paralel
Beberapa sumber tegangan yang dipasang secara paralel dapat diganti dengan sebuah
sumber tegangan pengganti seperti berikut:
Gambar sumber tegangan yg dipasang paralel
Gambar sumber tegangan dan hambatan dalam pengganti
Keterangan
E= sumber tegangan (GGL)
Etot = E
rtot = r/n
n = jml sumber tegangan (GGL) yang dipasang paralel
7. Rangkaian hambatan
a. Rangkaian hambatan secara seri
Beberapa hambatan yang dirangkai secara seri dapat diganti dengan sebuah hambatan
pengganti sbb:
Gambar beberapa hambatan yg dipasang seri
Gambar hambatan pengganti
Keterangan RAB RBC RAC
RAC = RAB + RBC
I = E / (RAC + r)
VAC = VAB + VBC
I.RAC = I.RAB + I.RBC
b. Rangkaian hambatan secara paralel
Beberapa hambatan yang dirangkai secara paralel dapat diganti dengan sebuah
hambatan pengganti sbb:
Gambar beberapa hambatan yg dipasang paralel
Gambar hambatan pengganti
Keterangan Rp= RAB
(1/RAB ) = (1/R1 + 1/R2 )
I = E / (RAB + r)
VAB = I . RAB
I1 = VAB / R1
I2 = VAB / R2
c. Rangkaian hambatan gabungan seri-paralel
Beberapa hambatan yang dirangkai secara seri-paralel dapat diganti dengan sebuah
hambatan pengganti sbb:
Dapat diganti dengan sebuah sumber tegangan dan sebuah hambatan pengganti sbb:
Untuk mencari besarnya kuat arus yang melewati rangkaian tersebut dapat dirumuskan
8. Rangkaian Listrik
Sebuah rangkaian listrik yang kompleks dapat disederhanakan menjadi sebuah sumber
tegangan pengganti dan sebuah hambatan luar pengganti sehingga dapat dihitung besarnya
kuat arus listrik yang mengalir dalam rangkaian tersebut. sbb:
Dapat diganti dengan sebuah hambatan pengganti ( Rtot ) dan sebuah sumber tegangan
pengganti ( E tot )
B. ENERGI DAN DAYA LISTRIK
1. Pengertian Energi Dan Daya Listrik
Energi listrik (W) adalah banyaknya energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan
listrik dari satu titik ke titik yang lain dalam rangkaian listrik tertutup. Jika dalam rangkaian
listrik diberi tegangan listrik ( beda potensial listrik ) sebesar V sehingga mengalirkan muatan
listrik sebanyak Q maka besarnya energi listrik (W) yang digunakan untuk memindahkan
muatan tersebut adalah
W = Q.V ( dari rumusan kuat arus listrik I = Q/t akan diperoleh bahwa Q=I.t.) sehingga
Energi listrik yang digunakankan adalah sebesar W = I.t.V jika mengingat hukum Ohm bahwa
I = V/R maka energi listrik dapat dirumuskan W= V.t.V/R atau W = V2
.t /R . jika V=I.R
maka W = I.R.I.R.t/R = I.R.I.t.
atau
Keterangan: W=energi listrik (joule),V=beda potensial listrik(volt), I=kuat arus listrik
(ampere), R=hambatan listrik(Ohm), t=waktu(second),Q=muatan listrik(coulomb)
Sedangkan Daya listrik ( P ) adalah banyaknya energi listrik yang digunakan setiap satuan
waktu.
Daya listrik dirumuskan
R AD merupakan R tot = hambatan pengganti ( Ώ )
I = kuat arus dalam rangkaian ( A )
r tot = hambatan dalam total ( Ohm ) = Ώ
Daya listrik memiliki satuan joule/detik atau watt.
Sebuah lampu memiliki spesifikasi 10W,220V artinya lampu tersebut jika dipasang pada
sumber tegangan 220 V akan menggunakan energi listrik 10 joule setiap detiknya untuk
diubah menjadi cahaya dan kalor.
Selain menggunakan satuan joule satuan energi listrik juga dapat menggunakan satuan wh (
watt jam )
2. Perubahan energi listrik menjadi energi bentuk lain
Menurut hukum kekekalan energi” energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat
dimusnahkan tetapi energi dapat berubah bentuk menjadi energi bentuk lain.
Energi listrik merupakan energi yang sangat mudah diubah menjadi bentuk energi lain.
Sebagai contoh menjadi energi kalor ( alat yang digunakan soldir listrik, seterika listrik,
rice cooker. Dll), menjadi energi cahaya (alat yang digunakan lampu, TV,dll )
Menjadi energi gerak ( alat yang digunakan kipas angin, blender, mixer, dll ) menjadi
energi bunyi ( alat yang digunakan radio, TV, Hp dll )
Dalam bab ini yang akan dibahas adalah perubahan energi listrik menjadi energi kalor.
Jika energi listrik diubah menjadi kalor maka mengikuti rumusan:
ENERGI LISTRIK = ENERGI KALOR
W = Q
P.t = m. c . ΔT