Contoh dan Pembahasan soal Hambatan Pengganti

Contoh 1
Perhatikan rangkaian di bawah ini.

Tentukan:
Hambatan penggantinya?
Beda potensial sumbernya?
Kuat arus totalnya?

Penyelesaian:
Diketahui:
I₁ =  0,5 A
R₁ = 12 Ω
R₂ = 10 Ω
R₃ = 10 Ω

Ditanya: a. V
Jawab:
a.  Gunakan Rumus Hambatan Penganti untuk rangkaian paralel



b.  V = V₁ = V₂ = V₃ = I₁ × R₁ = 0,5 × 12 = 6 V
c.   I = V/R_p = 6/3,5 = 1,7 A



Contoh 2
Berdasarkan gambar berikut,

tentukan:
a. hambatan pengganti paralel,
b. arus listrik yang mengalir dalam rangkaian,
c. arus listrik yang mengalir pada setiap hambatan R

Penyelesaian:
Diketahui:
I₁ =  0,5 A
R₁ = 12 Ω
R₂ = 10 Ω
R₃ = 10 Ω

Ditanya: a. V
a.  R_p = ... ?
b.  I
c.  I₁, I₂, dan I₃


Jawab:






Contoh 3
Perhatikan gambar berikut.

Jika kuat arus pada hambatan R₁ sebesar 0,4 A, tentukan:
a. beda potensial pada ujung-ujung hambatan,
b. kuat arus pada hambatan R₂ dan R₃.
c. tegangan yang dihasilkan oleh baterai, dan
d. kuat arus yang dihasilkan baterai.

Penyelesaian:
Diketahui:
  I₁ = 0,4 A
  R₁ = 45 Ω
  R₂ = 9 Ω
  R₃ = 15 Ω


Ditanya:

  a. V₁ = ... ?
  b. I₂ = ... ? dan I₃ = …..?
  c. V = ... ?
  d. I = ... ?

Jawab:
  a.   V₁ = V₂ = V₃ = I × R₁ = 0,4 × 45 = 18 V
  b.   I₂ = V₂/R₂ = 18/9 = 2 A
        I₃ = V₃/R₃ = 18/15 = 1,2 A

  c.   V = I × R₁
            = 0,4 × 45 = 18 V
        V = V₁ = V₂ = V₃ = 18 V

  d.    I = I₁ + I₂ + I₃
            = 0,4 + 2 + 1,2 = 3,6 A




Latihan Soal:

1. Nilai hambatan pengganti pada rangkaian di bawah ini adalah ....
   
   
   
   
2. Perhatikan gambar rangkaian berikut.
   
   Besar kuat arus I₂ adalah ...
   
   
   
3. Perhatikan gambar di bawah ini.
   
   Jika I_A = I_D = 0,4 A dan I_B = I_C, maka I_B = ....
   
   
   
4. Tiga hambatan disusun seperti gambar berikut.
   
   Jika beda potensial antara ujung-ujung PQ 6 volt, kuat arus yang mengalir melalui penghantar PQ adalah ….
   
   
   
5. Perhatikan gambar berikut.
   
   Hitunglah:
   a. hambatan pengganti,
   b. kuat arus yang mengalir,
   c. kuat arus pada R₁ dan R₂,
   d. tegangan pada ujung-ujung BC, dan
   e. tegangan pada ujung-ujung AB.
   
   

Read More

Rangkaian campuran seri dan paralel

Setelah sebelumnya kita telah mempelajari tentang Hambatan pengganti dalam rangkaian seri dan Hambatan pengganti dalam rangkaian paralel,  kali ini kita akan mempelajari Cara menghitung dan menentukan Hambatan pengganti pada Rangkaian gabungan seri dan paralel.

Dalam rangkaian yang kompleks, seperti rangkaian pada perangkat elektronik, dijumpai rangkaian yang terdiri dari gabungan rangkaian seri dan paralel.

Perhatikan rangkaian pada gambar berikut.


Untuk menghitung hambatan penggantinya, harus dicari dulu hambatan pengganti dari R₁, R₂ dan R₃ yang terangkai secara paralel. Rangkaian selanjutnya dapat disederhanakan menjadi Gambar (b), yang tidak lain adalah rangkaian seri.


Contoh Soal:
Perhatikan gambar di bawah ini.
*
Berapa kuat arus I pada rangkaian tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui :
hambatan R₁ = R₂ = R₃ = 2 Ω, rangkaian campuran seri dan paralel
beda potensial sumber, V = 3 V
Ditanya : kuat arus, I?
Jawab
Strategi: cari dulu R penggantinya
R₂ dan R₃ terangkai secara paralel:

   R_p = 1 Ω

Rangkaian menjadi:

Sehingga R penggantinya dapat dihitung dengan cara berikut.
R = R₁ + R_p = 2 Ω + 1 Ω = 3 Ω
Sehingga kuat arus dalam rangkaian dapat dihitung dengan cara.
I = V/R = 3/3 = 1 A


Masih penasaran dan ingin latihan soal lebih banyak? Baca dan pelajari Contoh dan Pembahasan Soal untuk Menentukan Hambatan pengganti pada Rangkaian Listrik

Read More

Hambatan Pengganti dalam Rangkaian Paralel

Setelah kemarin mempelajari Hambatan pengganti dalam rangkaian seri, kini saatnya mempelajari lebih jauh tentang Rangkaian paralel. Rangkaian parallel terdiri atas beberapa cabang arus.


Perhatikan rangkaian paralel pada Gambar di atas. Arus listrik terpisah menjadi tiga, mengalir pada tiap cabang. Jika kuat arus pada tiap cabang dijumlahkan, maka besarnya sama dengan kuat arus sebelum memasuki cabang. Ini merupakan bunyi dari Hukum I Khirrchoff, persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.

I_masuk = I₁ + I₂ + I₃ = I_keluar

Rumus Hambatan Pengganti pada Rangkaian Paralel.

        Seperti halnya rangkaian seri, beberapa hambatan yang dirangkaikan secara paralel juga dapat diganti dengan satu hambatan pengganti. Berapa besar hambatan pengganti dalam rangkaian paralel?
Perhatikan tiga hambatan yang dirangkaikan paralel pada Gambar di atas.

Dalam rangkaian tersebut berlaku hubungan kuat arus sebagai berikut.
I = I₁ + I₂ + I₃
Sesuai dengan hukum Ohm, yaitu I = V/R, persamaan di atas dapat ditulis:

Karena beda potensial antara ujung-ujung hambatan pada rangkaian paralel besarnya sama dengan beda potensial sumber, atau V = V_AB = V_CD = V_EF. Akibatnya persamaan di atas dapat ditulis:

   atau


Secara umum, jika terdapat n buah hambatan yang besarnya R₁, R₂ , R₃, ... R_n yang dirangkaikan paralel, maka hambatan penggantinya adalah:

Dengan
Rp = hambatan pengganti paralel ........................ Ω



Contoh Soal:
Dua buah lampu, masing-masing berhambatan 12 ohm dan 6 ohm dirangkaikan paralel dengan sumber tegangan 12 volt.
a. Berapa hambatan penggantinya?
b. Berapa kuat arus yang mengalir pada masing-masing lampu?
c. Berapa kuat arus total dalam rangkaian?

Penyelesaian :
Gambar rangkaian listrik yang terjadi


Diketahui : 
hambatan R₁ = 12 ohm, R₂ = 6 ohm, dirangkai paralel
sumber tegangan, V = 12 volt
Ditanya : 
a. hambatan pengganti, Rp
b. kuat arus pada R₁ dan R₂, yaitu I₁ dan I₂
c. kuat arus total, I?

Jawab:

       Sehingga R_p = 12/3 = 4 Ω


       Selain dengan rumus I = V/R_p, I total juga dapat dihitung dengan
       menjumlahkan I₁ dan I₂
       I = I₁ + I₂ = 1 + 2 = 3 A



Masih penasaran dan ingin latihan soal lebih banyak? Baca dan pelajari Contoh dan Pembahasan Soal untuk Menentukan Hambatan pengganti pada Rangkaian Listrik

Read More

Hambatan Pengganti dalam Rangkaian Seri

Pada kesempatan yang lalu telah disebutkan bahwa ada beberapa jenis rangkaian listrik yaitu rangkaian seri, paralel dan ada pula rangkaian hambatan kombinasi seri-paralel atau rangkaian gabungan.

Kita dapat mengganti beberapa hambatan yang dirangkai secara seri dengan sebuah hambatan yang disebut hambatan pengganti seri (R_s). Sebagai contoh R₁, R₂, dan R₃ dalam Gambar di atas. dapat diganti dengan R_s.
Kita akan mencari besar R_s.



Karena hanya ada satu lintasan arus, maka berlaku Hukum I Kirchoff pada rangkaian seri (tak bercabang), yaitu:
I = I₁ = I₂ = I₃
dengan kata lain, kuat arus pada rangkaian seri di mana-mana besarnya sama.


Perlu diketahui bahwa jumlah beda potensial pada tiap-tiap hambatan sama dengan beda potensial sumber tegangan. Sesuai Gambar di atas, maka:

V_AB = V_AX + V_XY + V_YB

Sesuai dengan hukum Ohm, yaitu V = I × R, persamaan di atas dapat ditulis:

I × R_s = I × R₁ + I × R₂ + I × R₃

Karena I di mana-mana besarnya sama, maka:

R_s = R₁ + R₂ + R₃

Secara umum, jika terdapat rangkaian seri dengan n buah hambatan yang besarnya R₁, R₂ , R₃, ... R_n, maka hambatan penggantinya adalah:

R_s = R₁ + R₂ + R₃ + ... + R_n

Contoh Soal:
Tiga buah hambatan, masing-masing sebesar 30 ohm, 40 ohm, dan 50 ohm dirangkai seri dengan sumber tegangan 60 volt.
a. Berapa hambatan penggantinya?
b. Berapa kuat arus pada rangkaian tersebut?

Penyelesaian :

Diketahui : 
hambatan R₁ = 30 ohm, R₂ = 40 ohm, R₃ = 50 ohm dirangkai seri
sumber tegangan, V = 60 volt
Ditanya : 
a. hambatan pengganti, Rs
b. kuat arus, I?

Jawab:

a. R_s = R₁ + R₂ + R₃
         = 30 W + 40 W + 50 W
    Rs = 120 W
Jadi, besar hambatan penggantinya adalah 120 W.

b. I = V/R
    I = 60/125
    I = 0,5 A
Jadi, kuat arus pada rangkaian tersebut sebesar 0,5 A.

Read More

Hukum 1 Kirchoff dan Hukum Tegangan Kirchoff

Hukum 1 Kirchoff

        Muatan listrik yang mengalir melalui rangkaian listrik bersifat kekal artinya muatan listrik yang mengalir ke titik percabangan dalam suatu rangkaian besarnya sama dengan muatan listrik yang keluar dari titik percabangan itu.

Perhatikan Gambar berikut.

        Muatan Q₁, Q₂, dan Q₅ menuju titik percabangan P sedangkan muatan Q₃ dan Q₄ keluar dari titik percabangan P. Secara umum muatan listrik bersifat kekal, maka jumlah muatan listrik yang masuk percabangan P sama dengan jumlah muatan listrik yang keluar dari titik percabangan P.
Dalam hal ini berlaku persamaan:

Q_masuk = Q_keluar
Q₁ + Q₂ + Q₅ = Q₃ + Q₄

Jika muatan mengalir selama selang waktu t, kuat arus yang terjadi:

        Persamaan tersebut pertama kali dikemukakan oleh Robert Gustav Kirchoff seorang fisikawan berkebangsaan Jerman (1824 –1887) yang dikenal dengan Hukum I Kirchoff.
Hukum I Kirchoff yang membahas kuat arus yang mengalir pada rangkaian listrik dapat diterapkan pada rangkaian listrik tak bercabang (seri) maupun rangkaian listrik bercabang (paralel). Hukum kirchoff tentang arus biasa disebut KCL (Kirchoff Current Law).

Hukum I Kirchoff berbunyi “jumlah kuat arus listrik yang masuk titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar dari titik percabangan”.

I_masuk = I_keluar

Contoh soal:
Perhatikanlah titik simpul A dari suatu rangkaian listrik seperti tampak pada gambar!

Kuat arus I₁ = 10 A, I₂ = 5 A dan I₃= 3 A arah menuju titik simpul. Kuat arus I₅ = 6 A arah keluar dari titik. Berapakah besar kuat arus I₄?


Penyelesaian :
menurut Hukum I Kirchhoff :
I _masuk = I _keluar
I₁ + I₂ + I₃ = I₄ + I₅
10 + 5 + 3 = I₄ + 6 ampere
18 = I₄ + 6 ampere
I₄ = 18 - 6 A
I₄ =12 A

Hukum Tegangan Kirchoff

        Hukum kirchoff tentang tegangan biasa disebut KVL (Kirchoff Voltage Law).
Hukum tegangan kirchoff berbunyi:
“ Jumlah tegangan tiap komponen pada sebuah loop sama dengan nol”



SOAL DAN PEMBAHASAN FISIKA HUKUM KIRCHOFF
Contoh Soal:
Diberikan sebuah rangkaian yang terdiri dari dua buah loop dengan data sebagai berikut :
E1 = 6 volt
E2 = 9 volt
E3 = 12 volt

Tentukan :
a) Kuat arus yang melalui R1 , R2 dan R3
b) Beda potensial antara titik B dan C
c) Beda potensial antara titik B dan D
d) Daya pada hambatan R1

Penyelesaian:

a) Kuat arus yang melalui R1 , R2 dan R3

Langkah-langkah standar :
- menentukan arah arus
- menentukan arah loop
- masukkan hukum kirchoff arus
- masukkan hukum kirchoff tegangan
- menyelesaikan persamaan yang ada
Misalkan arah arus dan arah loop seperti gambar berikut :

Hukum Kirchoff Arus dan Tegangan :
I₃ = I₁ + I₂

Loop 1
ΣE + ΣIR = 0
-E₁ + E₂ + I₁R₁ + I₃R₃ = 0
-E₁ + E₂ + 2I₁ + 3I₃ = 0
-6 + 9 + 2I₁ + 3I₁ + 3I₂ = 0
 3I₂  = –5I₁ – 3

(Persamaan I)

Loop II
ΣE + ΣIR = 0
-E₃ + E₂ + I₂R₂ + I₃R₃ = 0
-E₃ + E₂ + 6I₂ + 3I₃ = 0
-12 + 9 + 6I₂ + 3I₁ + 3I₂ = 0
3I₁ + 9I₂ – 3 = 0  (dibagi  3)
I₁ + 3I₂ – 1 = 0
(Persamaan II)

Subtitusikan persamaan I ke persamaan II :
I₁ + 3I₂ – 1 = 0
I₁ + (–5I₁ – 3) – 1 = 0
–4I₁ – 4 = 0
I₁  = – 4/4 = – 1 A

Subtitusikan nilai I₁  = – 1 ke salah satu persamaan, misalkan ke persamaan I.
 3I₂  = –5I₁ – 3
 3I₂  = –5(– 1) – 3
3I₂  = 2
I₂  = 2/3 A

Subtitusikan nilai I₁ dan I₂ ke persamaan I₃ = I₁ + I₂
I₃ = I₁ + I₂ = (– 1) + 2/3 = – 1/3 A


b) Beda potensial antara titik B dan C
V_BC = ΣE + ΣIR (yang melalui BC)
V_BC = E₂ + I₃R₃ = 9 + (– 1/3)(3) = 9 – 1= 8 Volt

c) Beda potensial antara titik B dan D
V_BD = ΣE + ΣIR (yang melalui BD)
V_BD = E₃ + (–I₂)R₂ = 12 + (–2/3)(6) = 12 – 4 = 8 Volt


d) Daya pada hambatan R₁
P = I²R
karena yg dicari adalah hambatan pada R₁ maka
P = I₁² . R₁ = (1)².(2) = 2 watt

Read More

Rangkaian Listrik

        Amati berbagai peralatan listrik di sekitarmu. Lampu, kulkas, dan seterika listrik dihubungkan dengan sumber tegangan listrik, membentuk rangkaian listrik.


        Ada dua jenis rangkaian listrik. Rangkaian tersebut adalah rangkaian seri dan paralel. Selain itu ada pula rangkaian hambatan kombinasi seri-paralel yang biasa disebut rangkaian gabungan. Jenis rangkaian tersebut bergantung pada bagaimana bagian-bagian rangkaian (sumber tegangan, kawat penghubung, dan hambatan-hambatan) disusun.

1. Rangkaian seri
        Mungkin kamu pernah memasang lampu dekorasi untuk penjor peringatan hari kemerdekaan. Jika salah satu lampu tersebut putus, semua lampu mati, dan biasanya akan sulit mencari lampu mana yang putus. Lampu-lampu tersebut dirangkai secara seri.
        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 (R_s)
        Pada rangkaian seri, hanya terdapat satu lintasan arus listrik. Bagian rangkaian dipasang secara berurutan, tanpa ada percabangan. Perhatikan diagram rangkaian seri pada Gambar berikut.

Untuk lebih memahami rangkaian seri dengan lebih mendetail baca juga materi Hambatan Pengganti pada rangkaian seri.

2. Rangkaian paralel
        Apa yang terjadi jika lampu-lampu di rumahmu dirangkaikan seri? Begitu salah satu lampu mati, maka lampu yang lain juga akan padam. Untungnya berbagai peralatan listrik di rumahmu terhubung secara paralel.

        Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berdampingan disebut hambatan paralel.
Rangkaian paralel terdiri atas beberapa cabang arus. 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 (R_p).
Rangkaian hambatan paralel berfungsi untuk membagi arus listrik.



Perhatikan rangkaian yang ditunjukkan pada gambar rangkaian listrik di atas. Pada rangkaian tersebut, arus listrik dari baterai dapat melalui setiap lampu. Suatu rangkaian, dimana ada beberapa jalan berbeda yang dapat dialiri arus disebut rangkaian paralel.



Perhatikan rangkaian paralel pada Gambar di bawah.

        Pada Gambar, tiga buah resistor disusun secara paralel dan ujung-ujung ketiga resistor dihubungkan secara bersama-sama ke sumber tegangan, sehingga arus memiliki tiga jalan yang berbeda untuk melewati tiap-tiap resistor. Arus listrik terpisah menjadi tiga, mengalir pada tiap cabang. Jika kuat arus pada tiap cabang dijumlahkan, maka besarnya sama dengan kuat arus sebelum memasuki cabang. Ini merupakan bunyi dari Hukum I Khirrchoff, persamaannya dapat dituliskan sebagai berikut.
I_masuk = I₁ + I₂ + I₃ = I_keluar
        Jika persamaan di atas diperluas untuk setiap cabang dalam rangkaian, maka akan berlaku kuat arus yang memasuki titik cabang sama dengan kuat arus yang meninggalkan titik cabang. Jika kenyataan ini diterapkan pada titik cabang, maka akan berlaku seperti berikut.

I _{masuk ke titik cabang} = I _{keluar dari titik cabang}
atau
I = I₁ + I₂ + I₃

Untuk lebih memahami rangkaian paralel dengan lebih mendetail baca juga materi Hambatan Pengganti pada rangkaian paralel.

Read More

Konduktor, Isolator dan semikonduktor

Pada postingan sebelumnya kita telah mempelajari hambatan jenis. Hambatan jenis setiap bahan berbeda-beda. Bahan yang mempunyai hambatan jenis besar memiliki hambatan yang besar pula, sehingga sulit menghantarkan arus listrik.

Berdasarkan daya hantar listriknya (konduktivitas listrik), bahan dibedakan menjadi tiga, yaitu konduktor, isolator, dan semikonduktor.



Konduktor
Konduktor merupakan suatu bahan yang memungkinkan elektron-elektron bergerak dengan mudah melalui bahan tersebut. Dengan demikian Konduktor adalah bahan yang mudah menghantarkan arus listrik. Bahan konduktor memiliki hambatan kecil karena hambatan jenisnya kecil. Bahan konduktor memiliki elektron pada kulit atom terluar yang gaya tariknya terhadap inti atom lemah. Dengan demikian, apabila ujung-ujung konduktor dihubungkan dengan tegangan kecil saja elektron akan bergerak bebas sehingga mendukung terjadinya aliran elektron (arus listrik) melalui konduktor.
Contohnya: tembaga, perak, dan aluminium.
Logam seperti tembaga dan perak terbuat dari atom-atom yang tidak memegang secara kuat elektron-elektronnya, sehingga elektron-elektron bergerak dengan mudah melalui bahan yang terbuat dari jenis bahan ini. Oleh karena alasan tersebut, kawat listrik yang pada umumnya terbuat dari tembaga merupakan konduktor yang baik. Perak juga menghantarkan listrik amat baik, namun perak jauh lebih mahal daripada tembaga.

Isolator adalah bahan yang tidak memungkinkan elektron-elektron mengalir dengan mudah melalui bahan tersebut, sehingga sulit menghantarkan arus listrik. Singkatnya Isolator merupakan bahan yang sulit menghantarkan arus listrik. Bahan isolator memiliki hambatan besar karena hambatan jenisnya besar. Bahan isolator memiliki elektron-elektron pada kulit atom terluar yang gaya tariknya dengan inti atom sangat kuat. Apabila ujung-ujung isolator dihubungkan dengan tegangan kecil, elektron terluarnya tidak sanggup melepaskan gaya ikat inti. Oleh karena itu, tidak ada elektron yang mengalir dalam isolator, sehingga tidak ada arus listrik yang mengalir melalui isolator. Plastik, kaca, kayu, karet busa termasuk isolator.

Semikonduktor adalah bahan yang daya hantar listriknya berada di antara konduktor dan isolator. Semikonduktor memiliki elektron-elektron pada kulit terluar terikat kuat oleh gaya inti atom. Namun tidak sekuat seperti pada isolator. Bahan yang termasuk semikonduktor adalah karbon, silikon dan germanium. Karbon digunakan untuk membuat komponen elektronika, seperti resistor. Silikon dan germanium digunakan untuk membuat komponen elektronika, seperti diode, transistor, dan IC (integrated circuit).

Read More

Hukum Ohm Pada Rangkaian Listrik

         Hukum Ohm menjelaskan bagaimana beda potensial atau tegangan dari sebuah sumber arus, kuat arus listrik, dan resistansi suatu rangkaian saling terkait.
         Arus listrik dapat mengalir pada rangkaian listrik apabila dalam rangkaian itu terdapat beda potensial dan rangkaiannya tertutup. Hubungan antara kuat arus listrik dengan beda potensial listrik pertama kali diteliti oleh ahli Fisika dari Jerman bernama George Simon Ohm (1789–1854). Hasil penelitiannya dikenal dengan nama Hukum Ohm.
         Hubungan antara beda potensial (V) dengan kuat arus (I) dapat dinyatakan dengan grafik, seperti pada Gambar berikut.


         Garis kemiringan merupakan perbandingan antara ordinat dengan absis yang besarnya selalu tetap. Jika nilai perbandingan yang besarnya tetap itu didefinisikan sebagai hambatan listrik (disimbolkan dengan huruf R) maka dapat dinyatakan dengan rumus.


Dengan:
V = tegangan listrik satuan volt (V)
I = kuat arus listrik satuan ampere (A)
R = hambatan listrik satuan ohm (Ω)

         Rumus di atas dikenal dengan nama Hukum Ohm yang menyatakan bahwa, besar kuat arus listrik yang mengalir sebanding dengan beda potensial listrik dan berbanding terbalik dengan hambatan.
         Dengan kata lain, jika tegangan pada suatu rangkaian dinaikkan, arus dalam rangkaian akan naik; dan jika tegangan diturunkan, arus akan turun. Contoh, jika tegangan dikalikan dua, maka arus juga akan menjadi dua kali.
         Dan jika tegangan dijaga konstan, resistansi penghantar (R) yang lebih kecil akan menghasilkan arus yang lebih besar dan resistansi rangkaian yang lebih besar akan menghasilkan arus yang lebih kecil.




Untuk lebih memahami Hukum Ohm perhatikan contoh soal berikut.

Contoh Soal:
1. Kawat penghantar kedua ujungnya memiliki beda potensial 6 volt, menyebabkan arus listrik mengalir pada kawat itu 2 A. Berapakah hambatan kawat itu?
Penyelesaian:
Diketahui:
V = 6 volt
I = 2 A
Ditanya: R = ... ?
Jawab:
R = V/I
    = 6/2
    = 3 Ω

Jadi, hambatan kawat itu sebesar 3 Ω


2. Konduktor berhambatan 400Ω dihubungkan dengan sumber tegangan, sehingga mengalir arus listrik 500 mA. Berapakah beda potensial ujung-ujung konduktor tersebut?

Penyelesaian:
Diketahui: R = 400 Ω
I = 500 mA = 0,5 A
Ditanya: V = ... ?
Jawab:
V = I × R
    = 0,5 × 400
    = 200 V
Jadi, beda potensial pada kedua ujung konduktor adalah 200 V

Read More

Membuat Benda Bermuatan Listik - Listrik Statis

MEMBUAT BENDA BERMUATAN LISTRIK
Atom ada yang bermuatan listrik dan ada yang netral. Demikian pula dengan benda. Benda netral dapat dibuat menjadi bermuatan listrik dengan cara menggosok benta tersebut.
Penggaris plastik yang semula dalam keadaan netral (tidak bermuatan listrik), sehingga tidak mampu menarik serpihan kertas kecil. Ketika penggaris plastik digosok kain wol berarti memberikan energi kepada elektron untuk berpindah. Perpindahan elektron terjadi pada kain wol menuju penggaris plastik. Penggaris plastik akan bermuatan negatif karena mendapat sejumlah elektron dari kain wol. Pindahnya elektron pada kain wol mengakibatkan kain wol kekurangan elektron sehingga kain wol bermuatan positif. Penggaris plastik yang telah bermuatan listrik dapat menarik serpihan kertas kecil.

Benda bermuatan positif maupun negatif dapat menarik benda netral. Benda yang bermuatan listrik berusaha mempengaruhi muatan yang tidak sejenis pada benda netral dan berupaya menarik ke arahnya. Akibatnya pada benda netral tersebut terjadi pemisahan muatan. Peristiwa pemisahan muatan listrik pada benda netral akibat benda bermuatan listrik didekatkan disebut induksi listrik. Induksi (pengaruh) listrik ini dapat digunakan untuk membuat benda netral menjadi bermuatan listrik. Benda bermuatan negatif jika didekatkan benda netral akan menarik semua muatan positif benda netral ke salah satu ujung, akibatnya ujung yang lain bermuatan negatif. Jika muatan negatif dihubungkan dengan bumi kemudian diputus, benda netral tadi akan berubah menjadi benda bermuatan positif.

Penggaris plastik yang digosok dengan kain wol dapat menarik kertas-kertas kecil. Serpihan kertas kecil dapat ditarik penggaris plastik yang telah bermuatan listrik negatif, karena kertas kecil yang netral itu terinduksi oleh muatan negatif dari mistar plastik.
Elektron pada ujung kertas yang dekat dengan mistar akan ditolak dan pindah ke bagian ujung lainnya. Adapun, muatan positif kertas kecil akan ditarik dan berkumpul mendekati bagian ujung kertas yang dekat dengan penggaris. Akibat perbedaan jenis muatan tersebut, terjadilah tarik-menarik antara kertas dengan penggaris. Karena penggaris memiliki jumlah muatan yang lebih banyak, maka penggaris dapat menarik kertas kecil.
Kejadian yang sama terjadi pada batang kaca dan kain sutra yang mula-mula merupakan dua benda netral. Jika batang kaca digosok dengan kain sutra, elektron-elektron dari kaca akan berpindah menuju kain sutra. Kaca menjadi bermuatan positif, karena kekurangan elektron. Kain sutra yang mendapat tambahan elektron akan bermuatan negatif.


Jenis muatan yang dihasilkan bergantung jenis benda yang digosok dan jenis benda yang digunakan untuk menggosok. Kain wol dapat bermuatan positif jika digunakan untuk menggosok penggaris plastik. Namun, kain sutra dapat bermuatan negatif jika digunakan untuk menggosok kaca.
Kaca dan kain sutra mula-mula termasuk benda netral. Jika batang kaca digosok dengan kain sutra, akan terjadi perpindahan elektron dari kaca menuju kain sutra. Kaca akan kekurangan elektron sehingga bermuatan positif.

Read More

Sumber-sumber Arus Listrik

Arus searah (bahasa Inggris direct current atau DC) adalah aliran elektron dari suatu titik yang energi potensialnya tinggi ke titik lain yang energi potensialnya lebih rendah. Sumber arus listrik searah biasanya adalah baterai (termasuk aki dan Elemen Volta) dan panel surya. Arus searah biasanya mengalir pada sebuah konduktor, walaupun mungkin saja arus searah mengalir pada semi-konduktor, isolator, dan ruang hampa udara
Arus searah dulu dianggap sebagai arus positif yang mengalir dari ujung positif sumber arus listrik ke ujung negatifnya. Pengamatan-pengamatan yang lebih baru menemukan bahwa sebenarnya arus searah merupakan arus negatif (elektron) yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Aliran elektron ini menyebabkan terjadinya lubang-lubang bermuatan positif, yang "tampak" mengalir dari kutub positif ke kutub negatif.
Penyaluran tenaga listrik komersil yang pertama (yang dibuat oleh Thomas Edison di akhir abad ke 19) menggunakan listrik arus searah. Karena listrik arus bolak-balik lebih mudah digunakan dibandingkan dengan listrik arus searah untuk transmisi (penyaluran) dan pembagian tenaga listrik, pada zaman sekarang hampir semua transmisi tenaga listrik menggunakan listrik arus bolak-balik.

Sumber arus listrik terdiri dari:

1. Sumber arus listrik bolak balik (AC) yaitu arus listrik dapat dibolak – balik, contohnya generator dan dynamo sepeda.
2. Sumber arus listrik searah (DC) yaitu arus listrik yang mengaliir satu arah. Contohnya:
   1. Elemen kering seperti: baterai
   2. Elemen basah seperti: elemen volta dan akumulator
   3. Elemen primer seperti: baterai
   4. Elemen sekunder seperti: elemen volta dan akumulator
   

Elemen primer adalah sumber arus listrik yang menggunakan zat kimia yang jika sudah habis tidak dapat digunakan kembali (sekali pakai). Contohnya baterai dan elemen volta. Elemen basah adalah sumber arus listrik yang menggunakan zat kimia dalam bentuk cair atau basah. Contohnya: elemen volta dan akumulator.

Baterai kering atau elemen kering

Elemen kering adalah sumber arus listrik yang menggunakan zat kimia dalam bentuk kering. Contohnya baterai.
A = bejana seng
B = karton pelapis bagian dalam A
C = pasta campuran salmiak, serbuk arang da batu kawi
D = batang karbon
E = penutup kuningan
Batang arang mempunyai potensial lebih tinggi daripada seng sebesar: ± 1,5 volt.

Pada baterai, energy kimia diubah menjadi energy listrik. Arus listik pada baterai terjadi akibatt adanya reaksi oksidasi reduksi yang menyangkut perpindahan elektron. Oksidasi adalah proses pelepasan/pengurangan elektron, sedangkan reduksi adalah proses penambahan elektron.
Pada saat baterai atau elemen ini dipakai, yaitu kutub positif dan negatifnya dihubungkan oleh rangkaian luar, maka reaksi kimia berlangsung. Pereaksi beerfungsi sebagai sumber arus mengeluarkan elektron secara terus-menerus, hingga akhirnya pereaksi ini harus diperbaharui dengan cara mengganti pereaksi tadi. Ada juga elemen yang dapat diisi kembali tanpa harus mengganti pereaksinya.

Adapun, reaksi kimia pada batu baterai adalah sebagai berikut.

• Pada larutan elektrolit terjadi reaksi Zn + 2NH₄Cl —–>  Zn₂⁺ + 2Cl + 2NH₃ + H₂ (ditangkap dispolarisasi)
• Pada dispolarisator terjadi reaksi H₂ + 2MnO₂ —– > Mn₂ O₃ + H₂O

Reaksi kimia pada batu baterai akan menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen (H2). Gas hidrogen akan ditangkap dan bereaksi dengan dispolarisator yang berupa mangan dioksida (MnO₂) menghasilkan air (H₂O), sehingga pada batu baterai tidak terjadi polarisasi gas hidrogen yang mengganggu jalannya arus listrik. Bahan yang dapat menghilangkan polarisasi gas hydrogen disebut dispolarisator. Adanya bahan dispolarisator pada batu baterai, menyebabkan arus listrik yang mengalir lebih lama.

Kelebihan dan kelemahan Baterai kering
Kelebihan :
-Hemat dan Efisien
-Mudah dibawa kemana-mana
Kekurangan :
-Susah di uraikan
-tidak bisa diisi ulang
-Apabila dibuang sembarangan, Merkuriumnya akan lepas ke lingkungan

Elemen volta

Elemen ini menggunakan dua electrode, Zn (seng) sebagai katode dan Cu (tembaga) sebagai anode, yang dicelupkan ke dalam larutan elektrolit (H₂SO₄). Jika kedua electrode dihubungkan dengan lampu arus akan mengalir dari anode ke katode, dan lampu menyala. Setelah arus mengalir beberapa lam, akan timbul gelembung –gelembung gaas yang melekat pada lempeng tembaga (anode). Agar arus terus – menerus setiap gelembung muncul harus langsung dihilangkan.

Elemen volta terdiri atas tabung kaca yang berisi larutan asam sulfat (H₂SO₄ ) dan sebagai anoda adalah logam Cu (tembaga) sedangkan kutub negatif adalah Zn (seng). Jika elektroda-elektroda seng dan tembaga dimasukkan ke dalam larutan asam sulfat, akan terjadi reaksi kimia yang menyebabkan lempeng tembaga bermuatan listrik positif dan lempeng seng bermuatan listrik negatif. Hal ini menunjukkan bahwa lempeng tembaga memiliki potensial lebih tinggi daripada potensial lempeng seng. Elektron akan mengalir dari lempeng seng menuju lempeng tembaga. Jika kedua lempeng ini dirangkaikan dengan lampu, arus akan mengalir dari lempeng tembaga ke lempeng seng sehingga lampu akan menyala. Namun, aliran arus listrik ini tidak berlangsung lama sehingga lampu akan padam. Hal ini dikarenakan gelembung-gelembung gas hidrogen yang dihasilkan oleh asam sulfat (H₂SO₄ ) akan menempel pada lempeng tembaga. Gelembung gas hidrogen ini akan menghambat aliran elektron. Kamu telah mengetahui bahwa arus listrik adalah aliran elektron-elektron sehingga jika aliran elektron ini terhambat, tidak akan ada arus yang mengalir. Peristiwa ini disebut polarisasi. Dengan kata lain, polarisasi adalah peristiwa tertutupnya elektroda elemen oleh hasil reaksi yang mengendap pada elektroda tersebut. Namun demikian, ide Volta inilah yang menjadi prinsip dalam pembuatan baterai dan aki.

Adapun, reaksi kimia pada elemen Volta adalah sebagai berikut.
• Pada larutan elektrolit terjadi reaksi H₂SO₄ —– > 2H⁺ + SO₂ ^–4
• Pada kutub positif terjadi reaksi Cu + 2H⁺ —– > polarisasi H₂
• Pada kutub negatif terjadi reaksi Zn + SO₄ —– > ZnSO₄+ 2e
Reaksi kimia pada elemen Volta akan menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen (H₂). Gas hidrogen tidak dapat bereaksi dengan tembaga, sehingga gas hidrogen hanya menempel dan menutupi lempeng tembaga yang bersifat isolator listrik. Hal ini menyebabkan terhalangnya aliran elektron dari seng menuju tembaga maupun arus listrik dari tembaga menuju seng. Peristiwa tertutupnya lempeng tembaga oleh gelembung-gelembung gas hidrogen disebut polarisasi. Adanya polarisasi gas hidrogen pada lempeng tembaga menyebabkan elemen Volta mampu mengalirkan arus listrik hanya sebentar. Tegangan yang dihasilkan setiap elemen Volta sekitar 1,1 volt. Penggunaan larutan elektrolit yang berupa cairan merupakan kelemahan elemen Volta karena dapat membasahi peralatan lainnya.

Kelebihan dan kelemahan elemen volta
Kelebihan :
Mempunyai arus yang cukup besar
Kekurangan :
Penggunaan elektrolit yang berupa cairan dapat membasahi peralatan lainnya.

Akumulator (aki):

Akumulator sering disebut aki. Elektrode akumulator baik anode dan katode terbuat dari timbal (Cu) berpori. Bagian utama akumulator, yaitu
a. kutup positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbO₂),
b. kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (Pb),
c. larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H₂SO₄) dengan kepekatan 30%.

Lempeng timbal dioksida dan timbal murni disusun saling bersisipan akan membentuk satu pasang sel akumulator yang saling berdekatan dan dipisahkan oleh bahan penyekat berupa isolator. Beda potensial yang dihasilkan setiap satu sel akumulator 2 volt. Dalam kehidupan sehari-hari, ada akumulator 12 volt yang digunakan untuk menghidupkan starter mobil atau untuk menghidupkan lampu sein depan dan belakang mobil. Akumulator 12 volt tersusun dari 6 pasang sel akumulator yang disusun seri. Kemampuan akumulator dalam mengalirkan arus listrik disebut kapasitas akumulator yang dinyatakan dengan satuan Ampere Hour (AH). Kapasitas akumulator 50 AH artinya akumulator mampu mengalirkan arus listrik 1 ampere yang dapat bertahan selama 50 jam tanpa pengisian kembali.

- Pada waktu aki mengalirkan arus, energy kimia berubah menjadi energy listrik, dan waktu mengisi energy listrik diubah menjadi energy kimia.

Kelebihan dan kelemahan Akumulator (aki):
Kelebihannya :
– dapat diisi ulang
– arus listriknya cukup besar
Kekurangan :
–Tidak fleksibel
– Menggunakan larutan cair asam sulfat yang bersifat korosif

Dynamo

Timbulnya arus listrik pada dynamo karena berputarnya kumparan dalam medan magnet. Jadi dalam hal ini, energy mekanik (energy gerak) diubah menjadi energy listrik. Elemen sekunder adalah elemen arus listrik yang zat kimianya dapat diisi kembali sehingga dapat digunakan kembali. Contohnya akumulator dan baterai handphone.

Read More

Pengertian Arus Listrik dan Pengukurannya

Pengertian Arus Listrik

Arus listrik dapat didefinisikan sebagai banyaknya elektron yang berpindah dalam waktu tertentu. Arah arus listrik berasal dari tempat berpotensial tinggi ke tempat yang berpotensial lebih rendah. Arus listrik terjadi jika ada perpindahan elektron.

Dua benda bermuatan, jika dihubungkan melalui kabel akan menghasilkan arus listrik yang besarnya dapat ditulis dalam rumus:



Dengan:
I = besar kuat arus, satuannya ampere (A)
Q = besar muatan listrik, satuannya coulomb (C)
t = waktu tempuh, satuannya sekon (s)

Untuk muatan 1 coulomb yang mengalir pada kawat penghantar selama 1 sekon, akan memberikan kuat arus sebesar 1 ampere. Jadi 1 ampere sama dengan 1 coulomb/sekon.
Besar muatan sebuah elektron adalah
1 e = 1,6 × 10^–19 Coulomb
Sehingga


              atau


Perlu diingat bahwa:

• Arah arus listrik berlawanan dengan arah aliran elektron
• Arus listrik mengalir dari potensial tinggi menuju ke potensial rendah
• Penyebab arus listrik dapat mengalir pada dua benda yang bermuatan listrik adalah adanya beda potensial antara kedua benda
• 1 A = 10³ mA = 10⁶ μA
• mA adalah miliampere dan µA adalah mikroampere

Contoh Soal:
Kuat arus listrik yang mengalir pada lampu 250 mA. Jika lampu menyala selama 10 jam, berapakah
a. muatan listrik yang mengalir pada lampu
b. banyaknya elektron yang mengalir pada lampu (1 elektron = 1,6 × 10^–19 C)

Penyelesaian:
Diketahui:
I = 250 mA = 0,25 A
t = 10 jam = 36.000 s

Ditanyakan:
a. Q = ... ?
b. n_e = .. ?

Jawab:
a. Q = I × t
= 0,25 A × 36.000 s
= 9.000 C
Jadi, muatan yang mengalir pada lampu sebesar 9.000 C.

b. Karena 1 elektron (e) mempunyai muatan 1,6 × 10^–19 C maka untuk muatan sebesar 9.000 C mempunyai elektron sebanyak

Jadi, pada lampu itu elektron yang mengalir sebanyak 1,5 × 10¹⁶ elektron

Mengukur Kuat Arus Listrik

Kuat arus listrik yang mengalir dalam penghantar atau rangkaian listrik dapat diukur besarnya dengan menggunakan amperemeter atau ammeter. Amperemeter ada dua jenis, yaitu amperemeter digital dan amperemeter jarum. Ciri sebuah amperemeter jarum adalah adanya huruf A pada permukaan skala.

Cara Menggunakan Amperemeter
Dalam suatu rangkaian, amperemeter dipasang secara seri. Maksudnya, terminal positif amperemeter dihubungkan ke kutub negatif sumber arus. Adapun terminal negatif amperemeter dihubungkan ke kutub positif sumber arus.
Amperemeter ada yang mempunyai batas ukur dan skala terbatas. Misalnya sebuah amperemeter batas ukurnya 5A dengan skala 1–10. Jika saat digunakan jarum menunjukkan angka 4 pada skala, besar kuat arus listrik yang terukur adalah sebagai berikut.


Dengan demikian, arus listrik yang terukur sebesar 2 A.

Read More