KUAT ARUS LISTRIK

MARI BELAJAR TENTANG LISTRIK !!!!!






Kuat Arus Listrik
Pernahkah Saudara mendengar kata kuat arus listrik? Coba diingat! Di rumah Saudara lampu menyala disebabkan oleh aliran listrik dalam rangkaian arus bolak-balik. Jika Saudara menghubungkan lampu listrik kecil dan baterai dengan kabel, apa yang terjadi? Lampu akan menyala, yang disebabkan oleh aliran listrik dalam rangkaian arus searah. Aliran listrik ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak di dalam suatu penghantar. Arah arus listrik (I) yang timbul pada penghantar berlawanan arah dengan arah gerak elektron. Muatan listrik dalam jumlah tertentu yang menembus suatu penampang dari suatu penghantar dalam satuan waktu tertentu disebut sebagai kuat arus listrik. Jadi kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir dalam kawat penghantar tiap satuan waktu.
Gambar.2.1 Segmen dari sebuah kawat penghantar berarus
Jika dalam waktu t mengalir muatan listrik sebesar Q, maka kuat arus listrik I adalah:
I = Q/t
I : kuat arus listrik (coulomb /sekon = ampere, A)
I = Q : muatan listrik (coulomb)
t : waktu (sekon)
Makin banyak jumlah muatan listrik yang bergerak, makin besar pula kuat arusnya.
Contoh soal:
Jika sebuah kawat penghantar listrik dialiri muatan listrik sebesar 360 coulomb dalam waktu 1 menit, kita dapat menentukan kuat arus listrik yang melintasi kawat penghantar tersebut. Caranya seperti berikut:
Diketahui:
Q = 360 coulomb
t = 1 menit = 60 sekon
Maka kuat arus listrik (I) adalah ….
I = Q/t
= 360/60
I = 6 A.
Jadi kuat arus listrik (I) itu adalah 6 A.
Beda Potensial atau Tegangan Listrik (V)
Setelah Saudara mempelajari kuat arus listrik, selanjutnya kita akan mempelajari beda potensial atau tegangan listrik. Untuk mempelajari beda potensial atau tegangan listrik, coba kita perhatikan sebuah baterai; yang Saudara pasti sudah tahu, pada baterai itu terdapat 2 (dua) kutub, yaitu kutub positif dan kutub negatif. Bila kutub positif dan kutub negatif kita hubungkan dengan kawat penghantar listrik, maka akan mengalir electron dari kutub negatif melalui penghubung ke kutub positif.
Para ahli telah melakukan perjanjian bahwa arah arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Jadi arah arus listrik berlawanan dengan arah aliran elektron.
Seandainya Saudara ingin lebih jelas lagi, perhatikan gambar di bawah ini.
Keterangan:
kutub positif (+)
kutub negatif (–)
arah arus listrik
arah gerak elektron
Gambar2.2 Perjanjian arah arus listrik
Terjadinya arus listrik dari kutub positif ke kutub negatif dan aliran elektron dari kutub negatif ke kutub positif, disebabkan oleh adanya beda potensial antara kutub positif dengan kutub negatif, dimana kutub positif mempunyai potensial yang lebih tinggi dibandingkan kutub negatif.
Jadi arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah, sedangkan aliran elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi. Beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif dalam keadaan terbuka disebut gaya gerak listrik dan dalam keadaan tertutup disebut tegangan jepit.
Hubungan antara Tegangan Listrik (V) dan Kuat Arus Listrik (I)
Hubungan antara V dan I pertama kali ditemukan oleh seorang guru Fisika berasal dari Jerman yang bernama George Simon Ohm. Dan lebih dikenal sebagai hukum Ohm yang berbunyi: Besar kuat arus listrik dalam suatu penghantar berbanding langsung dengan beda potensial (V) antara ujung-ujung penghantar asalkan suhu penghantar tetap.
Hasil bagi antara beda potensial (V) dengan kuat arus (I) dinamakan hambatan listrik atau resistansi (R) dengan satuan ohm (Ω).
Hambatan dalam rangkaian listrik diberi simbol:
atau gambar sebenarnya adalah
Maka persamaannya dapat ditulis:
Keterangan:
R = hambatan listrik (ohm = Ω)
V = beda potensial atau tegangan (volt = V)
I = kuat arus listrik (ampere = A)
Contoh Soal:
Arus listrik 400 mA mengalir pada suatu penghantar. Jika beda potensial antara ujung kawat 40 V, carilah hambatan listrik kawat tersebut!
Diketahui:
I = 400 mA = 0,4 A
V = 40 V
Ditanyakan: R = ….
Jawaban:
R = I V = 0,4 40
R = 100 Ω
Sebelum Saudara mengerjakan latihannya, Saudara bisa melakukan percobaan ke-2 bersama teman-teman. Percobaan ini dapat dilakukan di sekolah, atau bersama rekan guru di MGMP.
Percobaan 1: Hubungan Antara Tegangan (V) dan Kuat Arus (I)
Alat dan bahan:
3 buah baterai masing-masing 1,5 V
3 buah lampu pijar kecil
kawat nikrom secukupnya
ampere meter
Cara melakukan kegiatan:
Susunlah tiga macam rangkaian seperti pada gambar di bawah ini!
Gambar 2.3.macam-macam rangkaian listrik
Catatlah hasil yang ditunjukkan ampere meter pada setiap percobaan (a), (b) dan (c).
Buat grafik V – I
Buat kesimpulan, dan faktor yang mempengaruhi hasil percobaan. Selamat mencobanya!
Apakah Saudara sudah memahami bahasan di atas? Bila Saudara telah memahaminya dengan baik, Saudara bisa melanjutkan latihan-2 di bawah ini. Berarti Saudara termasuk siswa yang cerdas. Tetapi bila Saudara belum memahami, Saudara harus mengulanginya lagi.
Penerapan Hukum Ohm dalam Kehidupan Sehari-hari
Coba Saudara perhatikan bola lampu di rumah! Bila bola lampu diberi tegangan (V), apa yang terjadi? Yang terjadi adalah arus mengalir melalui filamen, sehingga bola lampu menyala. Tegangan yang diberikan pada suatu alat listrik seperti bola lampu harus disesuaikan dengan tegangan yang seharusnya diperuntukkan bagi alat tersebut.
Jika lampu 220 V diberi tegangan 110 V, filamen lampu akan dialiri oleh arus yang lebih kecil dari yang seharusnya sehingga lampu 220 V tersebut, menyala redup. Sebaliknya jika lampu 110 V diberi tegangan 220 V, filamen lampu akan dialiri oleh arus yang terlalu besar dari yang seharusnya sehingga lampu 110 V filamennya terbakar.
Jadi Saudara harus memahami, bila Saudara mempunyai sesuatu alat listrik harus dengan tegangan yang ada di rumah dan tegangan yang tercantum di alat listrik tersebut.
Hubungan antara Hambatan Kawat dengan Jenis Kawat dan Ukuran Kawat
Hambatan atau resistansi berguna untuk mengatur besarnya kuat arus listrik yang mengalir melalui suatu rangkaian listrik. Dalam radio dan televisi, resistansi berguna untuk menjaga kuat arus dan tegangan pada nilai tertentu dengan tujuan agar komponen-komponen listrik lainnya dapat berfungsi dengan baik. Untuk berbagai jenis kawat, panjang kawat dan penampang berbeda terdapat hubungan sebagai berikut:
dengan ketentuan:
R = hambatan (Ω)
ρ = hambatan jenis penghantar (Ω m)
l = panjang penghantar (m)
A = Ω r2 = luas penampang penghantar (m2) untuk kawat berbentuk lingkaran
r = jari-jari lingkaran kawat.
Untuk mempermudah Saudara mengenal berbagai macam jenis logam dan hambatan jenisnya, Saudara perhatikan tabel di bawah ini!
Tabel 4.3 hambatan Jenis beberapa bahan
Bahan Hambatan Jenis pada 200C (Ωm)
Konduktor
aluminium 2,82 x 10-8
Tembaga 1,72 x 10-8
Emas 2,44 x 10-8
Besi 9,71 x 10-8
Nikhrom 100 x 10-8
Platina 10,6 x 10-8
Perak 1,59 x 10-8
Tungsten 5,65 x 10-8
Semikonduktor
Karbon 3,5 x 10-5
Germanium 5 x 10-1
Silicon 6,4 x 102
Isolator
Kaca 1010 – 1014
Kuarsa 7,5 x 1017
Contoh soal:
Seutas kawat besi panjangnya 20 meter dan luas penampangnya 1 mm2, mempunyai hambatan jenis 10-7 ohmmeter. Jika antara ujung-ujung kawat dipasang beda potensial 60 volt, tentukan kuat arus yang mengalir dalam kawat!
Diketahui:
l = 20 m
A = 1 mm2 = 1 x 10–6 m2
V = 60 V
ρ = 10–7 ohm-meter
Ditanyakan: I = .…
Jawaban:
Langkah pertama, selidiki dahulu nilai hambatannya.
R = ρ A I
= 10–7 . 1 x 10 6 20
R = 2 ohm
Berdasarkan hukum Ohm:
I = R/V = 2. 60
I = 30 A
Rangkaian Komponen Listrik
Bentuk/jenis rangkaian komponen listrik bergantung pada susunan hambatan/tahanan, maka untuk menentukan rangkaian komponen listrik dilihat dahulu bagaimana hambatan/tahanan disusun. Beberapa hambatan/tahanan dapat disusun secara:
Seri
Paralel
Kombinasi seri dan paralel