CATATAN FISIKA KELAS 12 : LISTRIK ARUS SEARAH

Sumber : www.canva.com

Listrik Arus Searah merupakan aliran elektron dari titik yang potensialnya lebih tinggi ke titik yang potensialnya lebih rendah. Arus listrik searah hanya mengalir ke satu arah ( Direct Current) sehingga arus searah disebut juga arus DC.

A. Kuat Arus Listrik

Kuat Arus listrik didefenisikan sebagai banyak muatan yang mengalir per detik pada suatu penghantar. Muatan yang mengalir adalah elektron. Muatan elektron (e) = -1,6 x 10-19 C. Jika sejumlah n elektron mengalir maka jumlah muatan yang mengalir pada konduktor :

Hukum I Kirchoff : Jumlah arus yang masuk pada suatu titik sama dengan jumlah arus yang keluar

HUKUM OHM : V = I R

Contoh 1
Perhatikan grafik di bawah ini
Grafik dibawah ini menunjukkan kuat arus yang mengalir pada suatu hambatan R sebagai fungsi waktu

Banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam hambatan tersebut dalam waktu 8 sekon pertama adalah…
jawab :

Contoh 2
Jumlah muatan q yang melewati suatu konduktor berubah sebagai fungsi waktu yaitu :

(t dalam sekon). Kuat arus yang mengalir pada konduktor selama 1 sekon adalah ...
jawab :

B. Hambatan Kawat Penghantar

Arus listrik mengalir melalui kawat konduktor. Besarnya hambatan pada kawat konduktor dapat dirumuskan :

Hambatan kawat dipengaruhi oleh jenis bahan (𝜌), panjang kawat (L) dan luas penampang (A) kawat. Hambatan kawat juga dipengaruhi oleh suhu. Hubungan suhu dengan hambatan dirumuskan :

Ro =hambatan pada suhu acuan ( biasanya 0⁰C atau 20⁰C )
R = hambatan kawat pada suhu yang lebih tinggi
∆T = perubahan suhu

C. Kawat berongga
Untuk kawat berongga luas kawat akan berubah.

Contoh 3

Sepotong kawat memiliki panjang 2,5 m dan jari-jari 0,65 mm memiliki hambatan 2 ohm. Jika panjang kawat dan jari-jarinya dijadikan dua kali semula hambatan menjadi …

Jawab :

Contoh 4

Luas penampang suatu konduktor yang pejal adalah A, sedangkan hambatannya sebesar R (gbr 1). Pada gambar (2), kawat diberi lubang sepanjang sumbunya, hambatannya menjadi 4R. Luas penampang lubang pada kawat itu adalah …

D. Rangkaian Hambatan
(1) rangkaian seri

Hambatan total seri dirumukan :

Karena rangkaian tidak ada cabang maka arus listrik yang melalui masing-masing hambatan besarnya sama.

(2) rangkaian paralel

Hambatan total paralel :

Pada rangkaian paralel berlaku :

(3) rangkaian campuran

Merupakan rangkaian gabungan seri dan paralel. Pada rangkaian campuran diperlukan ketelitian dalam memilah mana rangkaian seri dan mana rangkaian paralel. Gunakan persamaan Hukum Ohm untuk menghitung kuat arus :

contoh soal :
Gambar di bawah menunjukkan aliran arus pada 3 hambatan. Jika potensial di D adalah 12 V, maka potensial di A, B dan C adalah …

Jawab :

VD =12 V
Gunakan hukum Ohm V = I R
Arus 3 A mengalir dari D ke A, sehingga potensial di D > dari potensial A

Karena jumlah arus masuk = jumlah arus keluar maka :

IBD = IDA + IDC

7 = 3 + IDC

Sehingga IDC = 4 A

E. Energi dan Daya Listrik
Apabila sebuah penghantar dengan hambatan R dihubungkan dengan sumber tegangan V, maka penghantar tersebut akan mengalirkan energi selama t detik.

Besar energi listrik pada penghantar selama t detik adalah :

Daya (P) yang didisipasikan ke dalam resistor adalah :

contoh soal :

Sebuah filamen mendisipasikan daya listrik 300 W. Beda potensial filamen tersebut adalah 120 V, maka besar arus listrik yang mengalir pada filamen dan tahanan filamen tersebut adalah …

Jawab
Diketahui :
P = 300 W , V = 120 V
Ditanya : I dan R =…?