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
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
0 comments:
Post a Comment