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:
Tidak ada komentar:
Posting Komentar