APSiswaNavbarV2

redesain-navbar Portlet

BelajarPintarV3

Peta Belajar Bersama

Sobat, ini nih ada Peta Belajar Bersama Fisika untuk bab pertama.

Yuk, mulai belajar bersama!

Kuat Arus Listrik

Nah, listrik yang kita gunakan sehari-hari namanya adalah listrik dinamis. Ditinjau dari gerak muatannya, listrik dinamis adalah listrik dengan muatan bergerak. Muatan bergerak menyebabkan munculnya arus listrik.

Arus listrik didefinisikan sebagai aliran muatan listrik melalui sebuah konduktor. Arus ini bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah, dari kutub positif ke kutub negatif, dari anoda ke katoda. Arah arus listrik ini berlawanan arah dengan arus elektron. Muatan listrik dapat berpindah apabila terjadi beda potensial. Beda potensial dapat dihasilkan oleh sumber tegangan yang mengakibatkan arus listrik mengalir dalam rangkaian.

Jadi, kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir dalam suatu penghantar tiap satuan waktu. Arus listrik ini bisa dihitung loh. Kuat arus listrik dapat dihitung dengan rumus:

Keterangan:
I   = kuat arus listrik (A)
Q = jumlah muatan listrik (Coulomb)
t  = selang waktu (s)

Beda Potensial

Beda potensial adalah banyaknya energi untuk memindahkan muatan listrik dari satu titik ke titik lain. Suatu benda dikatakan mempunyai potensial listrik lebih tinggi daripada benda lain, jika benda tersebut memiliki muatan positif lebih banyak daripada muatan positif benda lain.

Satuan beda potensial adalah volt (V). Secara matematis beda potensial dapat dituliskan sebagai berikut.

Keterangan:
V = beda potensial (Volt)
W = energi (Joule)
Q = muatan (Coulomb)

Pengukurannya

Kalo kamu mau tau nilai kuat arus listrik dapat diukur dengan alat amperemeter, sedangkan beda potensial listrik dapat diukur dengan alat voltmeter, atau bisa menggunakan multimeter untuk bisa mengukur tiga besaran sekaligus yaitu kuat arus, beda potensial dan hambatan listrik.

Sobat pintar, perhatikan contoh membaca hasil ukur dengan amperemeter dan voltmeter berikut.

a. Pengukuran dengan Amperemeter

b. Pengukuran dengan Voltmeter

Hukum Ohm

Hukum ohm pertama kali diperkenalkan oleh seorang fisikawan asal Jerman bernama Georg Simon Ohm. Seperti ini bunyi hukum ohm: “Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar akan berbanding lurus dengan tegangan/beda potensial (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya R”

Nah, berdasarkan bunyi hukum ohm, maka bisa dituliskan rumus hukum ohm sebagai berikut:

V = I R

Keterangan:
V = beda potensial (Volt)
I  = kuat arus listrik (A)
R = hambatan listrik (ohm)

Syarat Agar Listrik Dapat Mengalir

Sobat pintar, agar listrik dapat mengalir diperlukan beberapa syarat sebagai berikut:

  1. Terdapat beda potensial antara kedua ujung konduktor
  2. Terjadi dalam rangkaian tertutup (seluruh elemen terhubung)

Gambar 1a menunjukkan rangkaian listrik sederhana. Rangkaian listrik tersebut merupakan susunan alat-alat listrik yang terdiri dari sumber arus, kawat penghantar, lampu atau alat listrik, dan saklar. Pada gambar 1a saklar dalam keadaan terbuka dan rangkaian tersebut disebut rangkaian terbuka. Pada rangkaian terbuka maka arus listrik tidak dapat mengalir sehingga lampu tidak menyala.

Pada gambar 1b saklar dalam keadaan tertutup dan rangkaian tersebut disebut rangkaian tertutup. Pada rangkaian tertutup 1b maka arus listrik mengalir melalui rangkaian sehingga lampu menyala

Hambatan Listrik

Hambatan atau resistor merupakan komponen yang menghambat arus untuk mengalir. Hambatan dari sebuah kawat penghantar dipengaruhi oleh jenis bahan kawat, panjang kawat, dan luas penampang kawat. Hambatan disimbolkan dengan R, dengan satuan ohm, mempunyai rumus:

Sobat pintar, pada konten sebelumnya, kalian sudah memelajari bahwa dalam rangkaian terdapat tegangan, arus dan hambatan. Kali ini kita akan membahas terkait rangkaian pada hambatan.

Secara umum rangkaian hambatan dikelompokkan menjadi rangkaian hambatan seri, hambatan paralel, maupun gabungan keduanya.

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).

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).

Besar kuat arus I1, I2, dan I3 yang mengalir pada masing masing lampu yang hambatannya masing-masing R1, R2, dan R3. sesuai Hukum Ohm dirumuskan:

Besar beda potensial (tegangan) seluruhnya sama, sehingga berlaku:

V = V1 = V2 = V3

Besar kuat arus I dihitung dengan rumus:

Rumus hambatan pengganti paralel:

Latihan 1

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Buah resistor masing-masing memiliki hambatan 2 ohm dan 2 ohm yang dirangkai secara seri. Selanjutnya, kedua hambatan dirangkai dengan tegangan baterai yang nilainya 6 volt. Berapa nilai kuat arus listrik yang mengalir pada kedua hambatan tersebut?

A. 1,0 A

B. 1,5 A

C. 2,0 A

D. 2,5 A

E. 3,0 A

Latihan 2

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Diketahui besarnya R1 = 6 Ohm, R2 = 6 Ohm, dan R3 = 6 Ohm. Jika tegangan totalnya 14 Volt, tentukan tentukan besarnya arus yang mengalir pada R3!

A. 1,5 A

B. 2,3 A

C. 3,2 A

D. 4,1 A

E. 5,0 A

Latihan 3

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Hubungan antara kuat arus (I) dan tegangan (V) pada ujung-ujung resistor diperlihatkan pada gambar di bawah.

Berapakah beda potensial ujung-ujung resistor jika dilalui arus 0,08 A?

A. 3 V

B. 4 V

C. 7 V

D. 9 V

E. 12 V

Latihan 4

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Jarak voltmeter AC menunjukkan angka 80. Apabila batas ukur 300 volt,tegangan pada saat pengukuran sebesar ....

A. 100 V

B. 150 V

C. 200 V

D. 250 V

E. 275 V

Latihan 5

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Diantara faktor – faktor berikut ini:

  1. Panjang penghantar
  2. Luas penampang penghantar
  3. Hambatan jenis
  4. Massa jenis

Yang mempengaruhi hambatan penghantar adalah…

A. (1), (2), dan (3)

B. (1), (2), (3), dan (4)

C. (1), dan (3)

D. (2) dan (4)

E. (4) saja

Hukum Kirchoff

Hukum Kirchoff ditemukan oleh Gustav Robert Kirchhoff yang merupakan ahli fisika asal Jerman. Kirchhoff menjelaskan hukumnya tentang kelistrikan ke dalam dua bagian, yaitu Hukum I Kirchhoff dan Hukum II Kirchhoff.

Agar lebih jelas, yuk kita simak penjelasan Hukum I dan II Kirchoff berikut!

Hukum I Kirchoff itu membahas tentang arus yang ada di percabangan pada suatu rangkaian tertutup. Landasan dari bunyi hukum ini adalah “Hukum Kekekalan Muatan” yang berbunyi “Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik cabang akan sama dengan  jumlah kuat arus listrik yang meninggalkan titik itu”.

Hukum I Kirchhoff biasa disebut Hukum Arus Kirchoff atau Kirchhoff's Current Law (KCL).

Berdasarkan gambar di atas, besar kuat arus total yang melewati titik percabangan adalah I1 = I2 + I3.

Nah, kalau Hukum II Kirchoff ini membahas tentang loop. Tujuan dari hukum ini adalah untuk menganalisis beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian tertutup. Bunyi Hukum II Kirchoff adalah: “Jumlah aljabar GGL dan jumlah penurunan tegangan (IR) sama dengan nol”.

Hukum II Kirchhoff biasa disebut Hukum Tegangan Kirchoff atau Kirchhoff’s Voltage Law (KVL).

Berdasarkan gambar di atas, total tegangan pada rangkaian adalah Vab + Vbc + Vcd + Vda = 0.

Selain itu, ada juga beberapa aturan yang harus sobat perhatikan. Sobat mesti nentuin dulu arah dari loopnya, lalu nerapin hal-hal berikut:

  1. Jika arah loop bertemu dengan kutub positif (+), maka ggl bertanda (+)
  2. Jika arah loop bertemu dengan kutub negatif (-) terlebih dahulu, maka ggl bertanda (-)
  3. Jika arah arus listrik searah dengan arah loop, maka tanda arus listrik adalah positif (+)
  4. Jika arah arus listrik berlawanan dengan arah loop, maka tanda arus listrik adalah negatif (-)

Energi Dan Daya Listrik

Pernahkah terbesit di pikiran sobat pintar saat menggunakan barang-barang elektronik seperti setrika?

Lalu bagaimana barang tersebut bisa bekerja?

Yuk! simak pembahasan berikut ini.

Energi listrik dapat diubah menjadi energi panas atau cahaya pada alat-alat listrik tersebut, karena arus biasanya agak besar, dan terjadi banyak tumbukan antara elektron dan atom pada kawat. Pada setiap tumbukan, terjadi transfer energi dari elektron ke atom yang ditumbuknya, sehingga energi kinetik atom bertambah dan menyebabkan suhu elemen kawat semakin tinggi.

Daya yang diubah oleh peralatan listrik merupakan energi yang diubah bila muatan Q bergerak melintasi beda potensial sebesar V.

Daya listrik merupakan kecepatan perubahan energi yang diubah tiap satuan waktu, dirumuskan:

Muatan yang mengalir tiap satuan waktu Q/t merupakan arus listrik (I), sehingga didapatkan:

P = I V

Persamaan diatas menunjukkan bahwa daya yang dihasilkan dapat diubah oleh suatu perangkat untuk nilai arus I yang melewatinya dan beda potensial V di antara ujung-ujung penghantar. Satuan daya listrik dalam SI adalah watt (1 W = 1 J/s). Daya atau laju perubahan energi pada hambatan R dapat dituliskan berdasarkan Hukum Ohm sebagai berikut:

P = I2. R

Keterangan:
P = daya listrik (watt)
I  = kuat arus listrik (A)
R = hambatan kawat penghantar
V = beda potensial listrik (V)

Energi listrik pada suatu sumber arus listrik dengan beda potensial selama selang waktu tertentu dinyatakan oleh:

W = V  I  t

Karena P = I  V, maka: W = P  t

Jadi daya listrik juga didefinisikan sebagai banyaknya energi listrik tiap satuan waktu. Sedangkan energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha.

Satuan energi listrik adalah joule (J). Energi listrik yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari oleh pelanggan listrik diukur dengan satuan kWh (kilowatt-hour). 1 kWh = 3,6x106 J.

Semakin banyak nilai Kwh yang ditampilkan Kwh meter maka semakin besar biaya penggunaan listrik, oleh karena itu kita harus bijak dalam menggunakan daya listrik dirumah ya sobat pintar!

Latihan 1

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Dua buah bola lampu masing-masing tertulis 60 watt, 120 volt dan 40 watt, 120 volt. Jika kedua bola lampu tersebut dihubungkan seri pada tegangan 120 volt maka jumlah daya pada kedua bola lampu tersebut adalah ….

A. 100 W

B. 50 W

C. 24 W

D. 20 W

E. 18 W

Latihan 2

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Hukum II Kirchhoff biasa disebut hukum …

A. Hukum Arus Kirchoff

B. Kirchhoff’s Voltage Law (KVL)

C. Kirchhoff's Current Law (KCL)

D. Hukum Energi Kirchoff

E. Hukum Hambatan Kirchoff

Latihan 3

Perhatikan gambar rangkaian berikut!

Besar kuat arus yang mengalir pada rangkain tersebut adalah…

A. 0,6 A

B. 1,2 A

C. 1,6 A

D. 2,0 A

E. 2,5 A

Latihan 4

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Banyaknya energi listrik tiap satuan waktu disebut …

A. Daya listrik

B. Energi listrik

C. Hukum I Kirchoff

D. Hukum II Kirchoff

E. Hukum ohm

Latihan 5

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Sebuah hambatan 20 ohm dihubungkan pada baterai yang bertegangan 6 volt. Tentukan daya yang diserap hambatan dan energi yang diserap hambatan selama setengah menit!

A. 1,8 watt dan 54 joule

B. 1,2 watt dan 52 joule

C. 1,8 watt dan 52 joule

D. 1,2 watt dan 50 joule

E. 1,2 watt dan 54 joule

redesain-navbar Portlet