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 (Ī¼A)
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
di mana I adalah arus listrik, Q adalah muatan listrik, dan t adalah
waktu (time).
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
Sumber:
http://www.e-dukasi.net/index.php?mod=script&cmd=Bahan%20Belajar/Materi%20Pokok/view&id=507&uniq=all
Tidak ada komentar:
Posting Komentar