FISIKA KELAS 9 LISTRIK DINAMIS

ARUS LISTRIK

Arus listrik merupakan muatan yang mengalir pada suatu kawat konduktor.

Arus listrik dapat mengalir jika

a. Terdapat perbedaan potensial

Arus listrik mengalir seperti aliran air, dari potensial yang tinggi ke potensial yang rendah.

Aliran elektron dari potensial rendah ke potensial tinggi.

Muatan positif memiliki potensial lebih besar dari muatan negatif.

b. Terdapat kawat penghantar

c. Rangkaian listrik harus tertutup

KUAT ARUS LISTRIK

Kuat arus listrik adalah besarnya muatan $ \left ( Q \right )$ yang mengalir per detik melalui kawat penghantar.

Besar kuat arus listrik diukur dengan ampermeter. Pada penyusunan rangkaian listrik ampermeter dipasang secara seri.

Kuat arus listrik dapat dirumuskan

$I=\frac{Q}{t}$

I = kuat arus listrik $ \left ( Ampere \right )$

Q = muatan listrik $ \left ( Coulomb \right )$

t = waktu $ \left ( sekon \right )$

Hubungan jumlah elektron yang mengalir pada penghantar dengan muatan kuat arus listrik dapat dirumuskan :

$Q=n\times e$ atau $I=\frac{n\times e}{t}$

Q = mustan listrik $ \left ( Coulomb \right )$

I = kuat arus listrik $ \left ( Ampere \right )$

n = banyaknya elektron

e = $-1,6\times 10^{-19}$ C

Alat ukur kuat arus listrik adalah Amper meter

Contoh pengukuran kuat arus listrik dengan amper meter

LATIHAN 1

Nomor 1

Muatan sebesar 30 $\mu C$ mengalir pada kawat penghantar selama 1 menit. Tentukan besarnya kuat arus listrik yang mengalir pada penghantar tersebut!

Nomor 2

Banyak muatan yang mengalir pada kawat penghantar yang dialiri arus listrik sebesar 100 mA selama 10 menit adalah ?

Nomor 3

Selama 4 sekon arus listrik sebesar 800 mA mengalir pada suatu konduktor. Hitunglah banyak elektron pada konduktor tersebut!

Nomor 4

Muatan listrik 120 C berpindah melalui penghantar menghubungkan kedua kutup sumber tegangan selama 5 menit. Tentukan kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut!

Nomor 5

Pada sebuah penghantar mengalir arus listrik sebesar 0,2 A selama 2 menit. Tentukan besar muatan yang dipindahkan penghantar tersebut!

HUKUM OHM

Bunyi Hukum Ohm

Arus listrik $\left ( I \right )$ yang mengalir dalam suatu penghantar berbanding lurus dengan beda potensial $\left ( V \right )$, dan berbanding terbalik dengan hambatannya $\left ( R \right )$

$I=\frac{V}{R}$

I = kuat arus listrik $ \left ( Ampere \right )$

V = beda potensial $ \left ( Volt \right )$

R = Hambatan $\left ( \Omega \right )$

Alternatif menghafal rumus hukum Ohm

Viva Republik Indonesia : $V=R\times I$

HAMBATAN LISTRIK

Arus listrik dapat mengalir karena melewati suatu penghantar.

Kawat Konduktor atau kabel ini memiliki hambatan

R = Hambatan kawat $\left ( \Omega \right )$

L = panjang kawat $\left ( m \right )$

$\rho $ = hambatan jenis kawat $\left ( \Omega m \right )$

A = luas penampang kawat $\left ( m^{2} \right )$

Berdasarkan kemampuannya dalam menghantarkan listrik, bahan dibagi menjadi 3 jenis, yaitu :

Konduktor adalah bahan yang sangat baik dalam menghantarkan listrik, contoh : emas, besi, tembaga, perak dan logam pada umumnya
Isolator adalah bahan yang kurang bagus dalam menghantar arus listrik, contoh : karet, kayu, kertas
Semikonduktor adalah bahan yang bersifat konduktor pada suhu tinggi dan bersifat isolator pada suhu rendah, contoh : silikon dan germanium

LATIHAN 2

Nomor 1

Pada suatu penghantar mengalir arus listrik sebesar 100 mA selama 1 menit. Jika hambatan penghantar 200 $\Omega $ . Tentukan :

a. Besar beda potensial

b. Banyak muatan

Nomor 2

Dalam sebuah rangkaian listrik, jika tegangan tetap dan resistensi meningkat, apa yang terjadi terhadap arus?

Nomor 3

Sebuah kawat memiliki hambatan 20 $\Omega $. Jika arus listrik yang mengalir melaluinya 5 A. Tentukan tegangan yang diterapkan pada kawat tersebut!

Nomor 4

Sebuah lampu memiliki resistensi 50 $\Omega $ . Jika tegangan 220 V. tentukan besar kuat arus yang mengalir melalui lampu tersebut!

Nomor 5

Sebuah kawat penghantar memiliki panjang 100 cm, luas penampangnya 0,01 mm. Jika kawat penhantar terbuat dari tembaga yang hambatan jenisnya $1,68\times 10^{-8}\Omega m$. Tentukan besar hambatan kawat tersebut!

Nomor 6

Sebuah kawat penghantar memiliki panjang 10 m dihubungkan dengan sumber arus 6 V sehingga mengalir arus 3 A. tentukan hambatan jenis kawat penghantar tersebut jika luas penampangnya 40 $mm^{2}$

Nomor 7

Dua kawat penghantar terbuat dari bahan dan luas yang sama. kawat pertama panjangnya L dan kawat kedua panjangyna 3 L. Jika hambatan kawat pertama 20 ohm, maka nilai hambatan kedua adalah?

HUKUM KIRCHOFF

Apabila arus lisrik melewati rangkaian bercabang atau pararel maka arus tersebut akan terbagi. Menurut Kirkhoff jumlah arus listrik yang masuk pada suatu cabang besarnya sama dengan jumlah arus yang keluar

$ \sum I_{masuk}=\sum I_{keluar}$

LATIHAN 3

Nomor 1

Perhaikan gambar beriku!

Tentukan besar $ I_{3}$

Nomor 2

Perhatikan gambar berikut!

Nomor 3

Arus listrik mengalir pada rangkaian seperi pada gambar

Jika $ I_{1}$ = 5 A, $ I_{2}$ = 4 A, $ I_{4}$ = 4 A dan $ I_{5}$ = 8 A, Tenukan nilai dari $ I_{3}$

Nomor 4

Perhatikan rangkaian berikut!

Jika nilai $ I_{1}$ = 16 A, $ I_{2}$ = 4 A, $ I_{4}$ = 7 A maka tentukan nilai $ I_{3}$, $ I_{5}$ dan $ I_{6}$

Nomor 5

Perhatikan rangkaian berikut!

tentukan arus pada $ I_{5}$!

Nomor 6

Perhatikan rangkaian berikut!

tentukan arus pada $ I_{5}$!

RANGKAIAN HAMBATAN

Dalam rangkaian listrik, hambatan $\left ( R \right )$ memiliki simbol :

A. RANGKAIAN SERI

Ciri - Ciri rangkaian seri :

Tidak ada percabangan sehingga arus listrik yang melalui masing-masing hambatan besarnya sama.

$I=I_{1}=I_{2}=I_{3}$

Beda potensial atau tegangan total adalah jumlah total tegangan di masing-masing hambatan.

$V=V_{1}+V_{2}+V_{3}$

Hambatan total seri $\left ( R_{S} \right )$ dirumuskan

$R_{S}=R_{1}+R_{2}+R_{3}+...+R_{n}$

Bentuk-bentuk rangkain seri :

B. RANGKAIAN PARALEL

disebut juga rangkaian becabang.

Ciri - Ciri rangkaian paralel :

Beda potensial yang melewati hambatan besarnya sama..

$V=V_{1}=V_{2}=V_{3}$

Arus lisrtik total adalah jumlah arus listrik di masing-masing hambatan.

$I=I_{1}+I_{2}+I_{3}$

Hambatan pengganti rangkaian paralel dirumuskan :

$ \frac{1}{R_{P}}=\frac{1}{R_{1}}+\frac{1}{R_{2}}+\frac{1}{R_{3}}+...+\frac{1}{R_{n}}$

C. RANGKAIAN SERI - PARAREL

Merupakan rangkaian gabungan dari seri dan paralel

Contoh

Tentukan hambatan pengganti dari rangkaian berikut!

Jawab

Sehingga hambatan pengganti total adalah 20 ohm.

LATIHAN 4

Nomor 1

Perhatikan gambar

Tentukan hambatan pengganti dari rangkaian di atas!

Nomor 2

Perhatikan gambar berikut!

Jika $ R_{1}$ = 4 ohm, $ R_{2}$ = 6 ohm dan $ R_{3}$ = 12 ohm, maka berapakah nilai hambatan penggantinya?

Nomor 3

Perhatikan gambar berikut!

Jika Jika $ R_{1}$ = 5 0m dan Jika $ R_{2}$ = Jika $ R_{3}$ = 8 ohm, maka berapakah hambatan pengganti totalnya?

Nomor 4

Perhatikan gambar

Hambatan pengganti dari rangkaian di atas adalah?

Nomor 5

Hambatan pengganti dari rangkaian di atas adalah?

Nomor 6

Hambatan pengganti dari rangkaian di atas adalah ...

Nomor 7

Hambatan pengganti dari rangkaian di atas adalah ...

Nomor 8

Hambatan pengganti dari rangkaian di atas adalah ...

RANGKAIAN TERTUTUP

Ada beberapa rumus yang harus dipahami saat mengerjakan soal-soal rangkaian tertutup antara la9in :

1. Hukum Om

$I=\frac{V}{R}$

I = kuat arus listrik $ \left ( Ampere \right )$

V = beda potensial $ \left ( Volt \right )$

R = Hambatan $\left ( \Omega \right )$

2. Konsep Rangkaian Seri

3. Konsep Rangkaian paralel

Contoh 1

Perhatikan gambar di bawah ini!

Hitunglah besar juat arus pada rangkaian di atas!

Jawab

$I=\frac{V}{R}$

$=\frac{12}{10}$

$=1,2 A$

Contoh 2

Jika $R_{1}=2\,\Omega $, $R_{2}=3\,\Omega $ dan $R_{3}=1\,\Omega $ serta $V = 12 V$

Hitunglah :

a. Kuat arus

b. Tegangan pada masing-masing hambatan

Jawab

Rangkain tersusun seri sehingga arus yang mengalir pada masing-masing hambatan besar nya sama yaitu 1,2 A, sehungga tegangan atau beda potensial masing-masing hambatan dapat diperoleh :