Listrik Dinamis I

1. Kuat Arus Listrik

besar lengan berkuasa arus listrik yakni jumlah muatan listrik yang mengalir dalam kawat penghantar tiap satuan waktu. Arah arus listrik (I) yang timbul pada penghantar berlawanan arah dengan arah gerak elektron.

I   = Kuat arus listrik yang mengalir (A)
Q = Muatan listrik (C)
t   = Waktu (s)

Contoh soal :

Jika sebuah kawat penghantar listrik dialiri muatan listrik sebesar 360 C dalam waktu 1 menit, maka berapa besarnya arus yang mengalir ?

Diketahui: Q = 360 C
                        t = 1 menit = 60 s
Maka besar lengan berkuasa arus listrik ( I ) yakni ….

Hubungan Muatan Listrik dengan Muatan Elektron

Muatan juga sanggup mengatakan banyaknya elektron yang mengalir, muatan elektron ini sering disebut sebagai "e". Besarnya e = - 1,6 . 10^-19 C, sehingga banyaknya elektron (n) sanggup dirumuskan :

Tambahan :
 bila diketahui grafik arus terhadap waktu ( I-t ) maka besar muatan = luas bidang di bawah grafik.

Kuat arus ( I ) juga sanggup didefinisikan sebagai jumlah muatan  yang lewat penampang dalam satu satuan waktu :

Keterangan :

I   = arus listrik (A)

A = luas penampang (m²)

v  = kecepatan elektron (m/s)

Q = muatan listrik (C)

n = banyaknya elektron/partikel per satuan volume (m^-1)

e  = muatan elektron (C) = - 1,6 . 10^-19 C (hafalan)

contohnya :
Dalam suatu berkas elektron, terdapat 5.10⁶ elektron per sentimeter kubik. Misalkan energi kinetik masing-masing elektron sebesar 10 keV dan berkas berbentuk silinder dengan diameter 1 mm.
(a). berapakah kecepatan elektron?,
(b). carilah arus berkas elektron?

Diketahui :

 Ek = 10 keV = 10 kilo x 1,6 . 10^-19   = 10⁴.1,6 . 10^-19 =  1,6 . 10^-15 V
 massa elektron = 9,1 x 10^-31 kg (hafalan)

 


A   =  luas penampang lingkaran  

r = diameter/2 =  1 mm/2 = 0,5 mm =   5.10^-5

maka A = 3,14.(5.10^-5)² = 78,5 . 10^-10
n   =   5 . 10⁶ cm³  =   5 m³

Jawab :

2. Beda Potensial atau Tegangan Listrik (V)

Keterangan  :

V   =  beda potensial (V)
I     =  besar lengan berkuasa arus (A)
R    =  halangan (ohm)


3. Hambatan Listrik

dari persamaan beda potensial kita sanggup mencari besarnya halangan listrik :

 Hambatan Jenis

Besarnya skor halangan suatu penghantar berbeda-beda tergantung pada jenis materi yang digunakan, selain itu besarnya halangan juga dipengaruhi oleh panjang penghantar dan luas penampangnya.

Keterangan :

l     = panjang penghantar (m)
A    = luas penampang (m²)

pada umumnya penampang kawat berbentuk bulat sehingga :

Perbandingan halangan dua kawat penghantar

dalam perbandingan, yang kita bandingkan yakni bab yang berbeda saja. coba perhatikan rumus perbandingan di bawah ini :

Coba kalian perhatikan perbandingan rumus di atas.....panjang penghantar (l) berbanding lurus dengan halangan maka bentuk perbandingannnya = l1/L2 sedangkan luas (A) berbainding terbalik dengan  halangan maka bentuk perbandingannya A2/A1.

dari rumus perbandingan di atas jika kawat penghantar dibentuk dari materi yang sama maka halangan jenisnya pun sama, sehingga rumus perbandingannya menjadi :

 Kadang-kadang perbedaan luas tidak diketahui secara langsung, namun diketahui perbedaan jari-jarinya (dengan perkiraan penampang penghantar berbentuk lingkaran) maka rumus perbandingannya menjadi (pada jenis kawat yang sama) :

sangat PENTING untuk difahami....  : dalam luas lingkaran, jari-jarinya dikuadratkan.....sehingga jika perbandungan luas kita ganti menjadi perbandingan jari-jari bentuk kuadratnya juga ikut dalam perbandingan.

Pengaruh suhu terhadap halangan  :

 bila suhu suatu halangan dalam penghantar meningkat maka besarnya akan berubah.

keterangan :

Ro          = halangan mula-mula sebelum kenaikan suhu

      = koefisien suhu halangan jenis

= perubahan suhu = suhu selesai - suhu awal


4. Susunan Rangkaian Listrik


a. Susunan Seri

Hambatan Seri (Rs)

Kuat Arus dalam Rangkaian Seri

Beda Potensial dalam Hambatan Seri

Beda potensial Total dalam Rangkaian Seri

b. Susunan Paralel

Hambatan Paralel (Rp)




Kuat Arus Total dalam Rangkaian Paralel







Kuat Arus dalam Percabangan Rangkaian Paralel

Beda Potensial dalam Percabangan Rangkaian Paralel

Beda Potensial Total dalam Rangkaian Paralel






Pada Prinsipnya dalam rangkaian seri :

• halangan total merupakan hasil penjumlahan tiap-tiap halangan serinya, 
• kuat arus dalam tiap-tiap halangannya tetap dan besar besar lengan berkuasa arus setiap halangan sama dengan besar lengan berkuasa arus totalnya, 
• beda potensial/tegangan tiap-tiap halangannya berbeda-beda dan hasil penjumlahan tegangan tiap-tiap halangannya sama dengan tegangan totalnya.

Pada Prinsipnya dalam rangkaian paralel :

• seper halangan paralel merupakan hasil penjumlahan seper tiap-tiap halangan paralelnya
• kuat arus dalam percabangannya berbeda-beda dan perbandingan besar lengan berkuasa arus tiap-tiap percabangan berbanding terbalik dengan perbandingan halangan tiap-tiap percabangannya serta hasil penjumlahan besar lengan berkuasa arus tiap-tiap percabangannya sama dengan besar lengan berkuasa arus totalnya.
• beda potensial/tegangan tiap-tiap percabangannya tetap dan besar tegangan setiap percabangan sama dengan tegangan totalnya.

Advertisement