LISTRIK ARUS SEARAH - MATERI FISIKA UNTUK SMK KELAS XII ( 12 )

LISTRIK ARUS SEARAH

A. Pengertian Arus Listrik Dan Beda Potensial

Ada beberapa asas penting yang perlu di ingat dan di pahami kembali yaitu:

· Terdapat dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif ( + ) dan muatan negative ( - )

· Muatan positif ada pada inti atom, sedangkan muatan negative ada pada electron

· Electron dapat berpindah dari satu atom ke atom lain, sedangkan inti tidak dapat pindah

· Atom-atom penghantar (konduktor) memiliki electron-elektron bebas yang sangat mudah berpindah dari satu tempat ke tempat lain di dalam penghantar itu.

· Muatan listrik dapat bergerak (mengalir) jika ada beberapa potensial (tegangan)

Dari beberapa asas tersebut, kita dapat menyimpulkan bahwa arus listrik ditimbulkan oleh muatan listrik yang berpindah atau muatan listrik yang bergerak. Bila dalam suatu penghantar terus menerus terjadi perpindahan muatan atau electron, maka berarti dalam penghantar itu terjadi arus listrik.

Agar terjadi arus listrik pada suatu penghantar maka ujung-ujung kawat penghantar itu harus di buat berbeda potensialnya, ujung yang satu potensialnya harus lebih tinggi daripada ujung yang lain. Beda potensial yang menyebabkan terjadinya arus listrik, sering di sebut dengan tegangan lisrik.

1. Kuat Arus Listrik

Kuat arus listrik didefinisikan sebagai jumlah muatan yang mengalir melalui penampang suatu kawat penghantat per satuan waktu. Jadi, bila sejumlah muatan q mengalir melalui penampang penghantar dalam waktu t, maka kuat arus i yang mengalir besarnya adalah:

2. Hukum Ohm Dan Hambatan Listrik

Pada tahun 1827, seorang ahli fisika bangsa Jerman bernama George Simon Ohm ( 1789-1854 ) menemukan hubungan antara arus dan tegangan listrik. Kuat arus yang mengalir pada suatu kawat penghantar sebanding dengan tegangan yang menimbulkannya. Pernyataan ini disebut hukum ohm. Dalam bentuk persamaan , hukum ini di tulis :

Dalam persamaan tersebut, R dapat dianggap sebagai tetapan kesebandingan. Tetapan ini selanjutnya disebut hambatan listrik (resistor ).

Dari persamaan hukum ohm ini, dapat disimpulakn sebagai berikut :

Kuat arus yang mengalir dalam suatu kawat penghantar ( yang tidak mengalami perubahan suhu ) besaranya :

· Sebanding dengan tegangan yang menimbulkannya

· Berbanding terbalik dengan hambatan kawat penghantar

Hambatan Listrik

Besar hambatan listrik pada suatu penghantar di pengaruhi oleh jenis bahan dari penghantar tersebut. Besarnya hambatan listrik tersebut dapat di rumuskan :

Percoban-percobaan yang teliti mununjukan bahwa hambatan suatu penghantar besarnya:

· Sebanding dengan panjang penghantar (L). artinya, semakin panjang kawat maka hambatannya semakin besar.

· Berbanding terbalik dengan dengan luas penampang penghantar (A). artinya, semakin luas penmapang penghantar maka hambatnnya semakin kecil

· Sebanding dengan hambatan jenis dari bahan kawat (ρ). Artinya. Jika bahan kawat penghantar memiliki hambatan jenis yang besar maka hambatan jenis yang besar maka hambatan penghantar dari bahan itu besar.

Pengaruh Suhu Terhadap Hambatan Jenis

Besarnya hambatan listrik pada suatu bahan penghantar juga dipengaruhi leh suhu badan tersebut, persamaan matemaisnya adalah :

3. Hukum Kirchof

Menurut hukum kirchof 1, jumlah arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari ttik percabangan itu.

B. Alat Ukur Listrik

Alat ukur yang biasa digunakan dalam dalam pengukuran besar-besaran lisrik yaitu, ampere meter, voltmeter, meter dasar, multitester dan osiloskop.

· Ampere meter digunakan untuk mengukur kuat arus listrik , sedangkan voltmeter digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan listrik. Pada masa sekarang kedua alat tersebut sudah di rangkum dalam satu alat yang disebut dengan meter dasar (basic meter). Jadi, meter dasar dapat berfungsi sebagai ampere meter dan voltmeter.

· Multitester, yang sering disebut juga multimeter atau avo-meter adalah alat ukur yang berfungsi sekaligus sebagai ampere meter . voltmeter, ohmmeter (pengukur hambatan listrik). Di sampping itu, multimeter dapat digunakan dalam pengukuran arus listrik searah maupun arus listrik bolak-balik

C. Rangkaian Listrik Arus Searah

Arus listrik yang mengalir hanya ke satu arah disebut arus searah (direct current, disingkat DC). Arus listrik yang lebih banyak dipakai orang ialah arus bolak – balik (alternating current, disingkat AC ).

1. Rangkaian Hambatan Seri Dan Paralel

Komponen-komponen listrik seperti lampu, radio, TV, setrika dan sebagainya, dapat di rangkai (disusun) seri, parallel, atau gabungan seri dan parallel

a. Rangkaianseri

Pada rangkaian seri di atas , berlaku :

b. Rangkaianparallel

D. Sumber Arus Searah

Sumber arus searah adalah sumber energy listrik yang dapat menimbulkan arus listrik yang besar arahnya selalu tetap (konstan). Sumber arus searah ini dapat berasal dari hasil proses kimia atau dari proses lainnya. Sumber-sumber arus searah yang berasal dari proses kimia disebut elemen-elemen elektrokimia.

1. Elemen-Elemen Elektrokimia

Prinsip dasar dari suatu elemen elektrokimia ialah dua lempeng logam berbeda jenis dicelupkan ke dalam larutan elektrolit dan lempeng yang satu tidak bersentuhan dengan lempeng lainnya. Suatu reaksi kimia menyebabkan kedua logam melepaskan electron-elektron ke larutan. Salah satu lempeng melepaskan electron lebih banyak daripada lempeng lain, sehingga lempeng itu potensialnya menjadi lebih rendah dari pada lempeng lain tadi. Beda potensial antara kedua lempeng tersebut dapat menimbulkan arus listrik dalam suatu rangkaian.

Elemen elektrokimia dapat di golongkan menjadi dua golongan yaitu, elemen primer dan elemen sekunder.

a. Elemen primer

Pada elemen primer, reaksi kimianya tidak dapat di balikan, sehingga elemen jenis ini hanya dapat dipakai selama reaksi di dalamnya berlangsung. Jika reaksi kimia selesai, maka bahan kimia di dalamnya tidak dapat di kembalikan menjadi bahan kimia semula. Contoh sumber arus yang termasuk elemen primer yaitu, elemen volta, elemen leclance, elemen kering, elemin alkalin dan elemen raksa.

b. Elemen sekunder

Dalam kehidupan sehari-hari, elemen sekunder ini dikenal dengan sebutan akumulator atau aki. Akumulator merupakan elemen elektrokimia bahan-bahan pereaksinya dapat diperbaharui kembali. Artinya, apabila bahan-bahan pereaksinya sudah tidak berfungsi lagi maka dapat diperbaharui kembali dengan cara mengalirkan arus listrik dari sumber luar yang arahnya berlawanan dengan arus yang dihasilkan akumulator.

2. Generator Arus Searah

Selain diperoleh dari elemen-elemen elektrokimia, sumber arus searah dpaat juga didapat dari generator arus searah. Generator adalah alat yang dapat mengubah energy mekanik (gerak) menjadi energy listrik. Energy listrik pada generator timbul karena adanya peristiwa induksi.

Generator ada yang menghasilkan arus bolak-bali (AC) dan ada yang menghasilkan arus searah (DC). Perinsip kerja dari kedua jenis generator ini pada dasarnya sama. Perbedaannya terletak pada bentuk komutatornya. Generator AC memiliki dua cincin yang terpisah, sedangkan generator DC memiliki satu cincin yang terbelah dua

E. Daya Dan Energy Listrik

1. Daya Listrik

Daya listrik yaitu kemampuan suatu perangkat listrik untuk menerima dan memanfaatkan energy listrik. Besarnya daya listrik dapat ditentukan dengan persamaan.