LISTRIK DINAMIS

KELAS  IX

BAB V

LISTRIK DINAMIS (ELEKTRODINAMIKA)

(Listrik yang  mengalir)

Membahas listrik mengalir sebenarnya adalah membahas tentang listrik yang mengalir dari satu titik ke titik lain dalam sebuah penghantar. 

Listrik dapat mengalir dari titik berpotensi lebih tinggi ke titik berpotensi lebih rendah apabila kedua titik tersebut terhubung dalam suatu rangkaian tertutup

Adapun yang mengalir sebenarnya adalah elektron-elektron.

 A. ARUS LISTRIK

Yaitu aliran muatan-muatan listrik melalui suatu penghantar yang terhubung dalam suatu rangkaian tertutup.

Arus listrik mengalir dari tempat berpotensial tinggi ke tempat berpotensial rendah sedangkan arus elektron mengalir dari tempat berpotensial rendah ke tempat berpotensial tinggi

Muatan positif mempunyai potensial lebih tinggi dari muatan negatif.

Misal:

Keterangan gambar:

a.   Gambar 1.

Air mengalir dari A ke B karena A mempunyai potensial (kemampuan) lebih tinggi dari B. Perbedaan potensial antara A dan B sebesar ∆h yang menyebabkan air mengalir dari A ke B. Jika permukaan A dan B sama atau potensial A dab B sama maka air berhenti mengalir. Jadi adanya perbedaan potensial merupakan syarat agar air dapat mengalir. Selain itu pipa penghubung bejana A dan B juga syarat yang harus dipenuhi.

b.   Gambar 2.

Dari gambar diketahui bahwa rangkaian dalam keadaan baik sehingga lampu menyala sebagai pertanda bahwa pada rangkaian mengalir arus listrik. Terlihat pada gambar bahwa arus listrik mengalir dari A ke B (ditunjukkan anak panah). Dengan demikian jelas bahwa potensial titik A (yang bermuatan positif) lebih tinggi dari titik B (yang bermuatan negatif).

c.   Gambar 3.

Merupakan penggambaran keadaan titik A dan B pada gambar 2. Titik A adalah bermuatan positif (kekurangan elektron), sedangkan titik B bermuatan negatif (kelebihan elektron). Ketika kedua titik dihubungkan maka elektron akan bergerak bari B ke A (menuju ke muatan positif atau bergerak dari tempat berpotensial rendah ke potensial tinggi) dan disebut sebagai “arus elektron”  dan selanjutnya dibuat perjanjian bahwa arus listrik mengalir berlawanan dengan arah elektron, yaitu  dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah.

 

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa agar arus listrik dapat mengalir dari satu titik ke titik lain harus memenuhi syarat:

1.  Ada beda potensial

2.  Ada penghantar/konduktor/kabel

A.     KUAT ARUS LISTRIK

    Perhatikan gambar berikut!

Pada penghantar 1 muatan listrik yang mengalir lebih banyak dari pada penghantar 2. Sehingga dapat dikatakan arus listrik pada penghantar 1 lebih kuat dari penghantar 2.

Dari penjelasan di atas kuat arus dapat didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar tiap-tiap satu detik.

Secara matematis dapat dinyatakan

    Keterangan:

Q       =   muatan listrik ( Coulomb = C )

t         =   waktu (sekon)

i         =   kuat arus listrik (C/s = ampere (A))

Satuan lain yang lebih kecil dari ampere:

1.  mA dibaca miliampere. 1 mA =  A = 0,001 A = 10^-3 A

2.  µA dibaca mikroampere. 1 µA =  A = 0,000001A = 10^-6A

Contoh Soal:

Muatan listrik 30 C mengalir selama ½ menit melalui seutas kawat penghantar. Hitunglah kuat arusnya!

Diketahui:  Q = 30 C

                   t  = 1/2 menit  =30 sekon

Ditanyakan: i = ...?

Jawab:

   

Soal:

1. Dalam waktu ¼ menit mengalir muatan listrik sebanyak 7,5  melalui suatu pengantar. Berapakah kuat arusnya?
2. Muatan listrik sebanyak 360 C mengalir melalui  sehingga menimbulkan arus listrik 0,4 A. Berapa menit waktu yang dibutuhkan?

C.  BEDA POTENSIAL (Tegangan, Voltase)

Yaitu energi yang digunakan untuk memindahkan tiap satu coulomb muatan listrik dari satu titik ke titik lain.

Secara matematis pernyataan tersebut dapat ditulis:

Keterangan:                    

W    =    Energi listrik (Joule)

Q    =    Muatan Listrik (Coulomb)

V    =    Beda Potensial (J/C = volt (V))

Satuan lain yang lebih besar:

1.  kV   =  kilo volt ;  1 kV = 1000 volt =  1 x 10³ volt

2.  MV  =  Mega Volt ;  1 MV = 1000.000 volt = 1 x 10⁶ volt

Contoh Soal

Energi sebesar 4200 J dapat memindahkan 700 C muatan dari A ke B. Berapakah beda potensial antara titik A dan B?

 

Diketahui:  W = 4200 J

                   Q  = 700 C

Ditanyakan: V = ...?

Jawab:

Soal:

1. Berapakah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan 1200 C muatan dari X ke Y jika beda potensial kedua titik tersebut 0,4 V ?
2. Dalam waktu 10 sekon mengalir muatan listrik 0,4 A melalui sebuah penghantar. Jika energi yang digunakan untuk memindahkan muatan sebesar  3600 J berapa beda potensial antara ujung-ujung penghantar yang digunakan?
3. Perhatikan gambar berikut!

      Berdasarkan gambar :
      a. Berapakah beda potensial kedua titik tersebut?
      b. Kemanakah kemungkinan arus listrik mengalir?

A.    HAMBATAN ( tahanan, resistor )

Hambatan dapat dikatakan sebagai komponen listrik atau elektronika yang berfungsi untuk mengatur arus listrik.

Hambatan listrik dilambangkan dengan :

 

                                           R = resistor

Besarnya hambatan dalam suatu bahan disebut juga resistansi

Besarnya hambatan dinyatakan dalam satuan Ohm atau Ω (omega)

Satuan hambatan lain yang lebih besar:

1.   KΩ dibaca kilo Ohm  dimana  1 KΩ  =  1000 Ω   =  10³ Ω

2.   MΩ  dibaca mega Ohm  dimana 1 MΩ = 1.000.000 Ω = 10⁶ Ω

Contoh Soal:

Berapa ohm nilai hambatan berikut ?

Soal:

Berapa ohm nilai hambatan berikut?

1. 2.

23K 4K5

3. 4.

K31 12M

5. 6.

3M2 M25

A.     HUKUM OHM

       Perhatikan gambar!

   Dalam suatu rangkaian listrik:

a.  Untuk hambatan (R) tetap

Jika beda potensial/tegangan diperbesar, kuat arusnya menjadi besar,  artinya kuat arus sebanding dengan beda potensial

b.  Untuk beda potensial (V) tetap

Jika hambatan diperbesar, kuat arusnya menjadi kecil,  artinya  kuat arus berbanding terbalik dengan hambatan

Jadi menurut Hukum Ohm “Besarnya kuat arus pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial dan berbanding terbalik dengan hambatannya” 

Pernyataan tersebut dapat dinyatakan dalam persamaan:

       Keterangan:

V     =   beda potensial/tegangang (volt)

R    =   hambatan (Ω)

i      =   kuat arus listrik (A)

      Contoh Soal:

Pada seutas kawat penghantar terdapat hambatan 48 Ω. Jika beda potensial antara ujung-ujung kawat penghantar 12 V, berapa ampere arus yang mengalir pada pnghantar tersebut?

Soal:

Perhatikan gambar berikut!

1.  

Tentukan kuar arus (i) yang mengalir!

2. 

Tentukan besarnya hambatan (R) pada rangkaian di samping!

Materi selengkapnya pelajari berikut ini!

Setelah mempelajari materi, kerjakan soal berikut ini:

Link soal kelas 9A

Link soal kelas 9B

Link soal kelas 9C

Link soal kelas 9D