apa itu listrik dinamis ?
Jika dilihat dari istilah katanya, listrik dinamis (electrodinamic) berasal dari perpaduan kata listrik dan dinamis. Listrik ya listrik, sedang dinamis artinya berubah-ubah atau bergerak. Jadi bisa disimpulkan listrik dinamis adalah listrik yang bergerak atau mengalir atau sering disebut dengan arus listrik. Arus listrik ini berasal dari aliran elektron yang berlangsung secara terus-menerus dari kutub negatif ke kutub positif, dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah dari sumber tegangan (beda potensial). Arus listrik itu sendiri terbagi menjadi dua jenis, yaitu arus bolak-balik (AC) dan arus searah (DC). Sedangkan, jumlah arus listrik yang mengalir dalam waktu tertentu disebut dengan kuat arus listrik (I).
arus listrik
http://jumali-fisika.blogspot.co.id
gambar 1. aliran elektron
|
Pengertian Arus Listrik
Arus listrik dapat didefinisikan sebagai aliran muatan positif dari potensial tinggi ke potensial rendah. Arus listrik terjadi apabila ada perbedaan potensial. Bagaimana bila dua titik yang dihubungkan mempunyai potensial yang sama? Tentu saja tidak ada aliran muatan listrik positif atau tidak terjadi arus listrik. |
Pada perkembangan selanjutnya, setelah elektron ditemukan oleh ilmuwan fisika J.J. Thompson (1856–1940), ternyata muatan yang mengalir pada suatu penghantar bukanlah muatan listrik positif, melainkan muatan listrik negatif yang disebut elektron (gambar 1).
Arah aliran elektron dari potensial rendah ke potensial tinggi (berlawanan dengan arah aliran muatan positif). Namun hal ini tidak menjadikan masalah, karena banyaknya elektron yang mengalir dalam suatu penghantar sama dengan banyaknya muatan listrik positif yang mengalir, hanya arahnya yang berlawanan. Jadi, arus listrik tetap didefinisikan berdasarkan aliran muatan positif yang disebut arus konvensional.
Arah aliran elektron dari potensial rendah ke potensial tinggi (berlawanan dengan arah aliran muatan positif). Namun hal ini tidak menjadikan masalah, karena banyaknya elektron yang mengalir dalam suatu penghantar sama dengan banyaknya muatan listrik positif yang mengalir, hanya arahnya yang berlawanan. Jadi, arus listrik tetap didefinisikan berdasarkan aliran muatan positif yang disebut arus konvensional.
keterangan :
i = kuat arus listrik (A)
Q = muatan listrik yang mengalir (C)
t = waktu yang diperlukan (s)
n = jumlah elektron
e = muatan elektron ( -1,6 × 10^-19 C )
i = kuat arus listrik (A)
Q = muatan listrik yang mengalir (C)
t = waktu yang diperlukan (s)
n = jumlah elektron
e = muatan elektron ( -1,6 × 10^-19 C )
Hukum OHm
Sebelum membahas tentang apa itu hukum OHM dan bisa lebih paham, adek-adek bisa mencoba dengan menggunkan virtual lab dibawah ini dengan menggerakan nilai Voltage (V) dan resistance (R)
Dalam rangkaian tertutup, arus yang mengalir ditimbulkan oleh sumber tegangan. Semakin besar sumber tegangan, semakin besar kuat arus listrik yang mengalir. Hubungan tegangan arus listrik dan kuat arus listrik tersebut pertama kali diselidiki oleh seorang ahli fisika dari jerman George Simon Ohm (1787 – 1854) dan dirumuskan sebagai hukum Ohm, yaitu; "Besar kuat arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar berbanding lurus dengan beda potensial ujung-ujung penghantar tersebut".
Secara matematis ditulis sebagai berikut :
Secara matematis ditulis sebagai berikut :
hambatan kawat penghantar
Sebelum membahas mengenai hambatan listrik (resistensi) mari kita mulai dengan menggunakan virtual lab dibawah ini
Besar hambatan suatu kawat penghantar 1. Sebanding dengan panjang kawat penghantar. artinya makin panjang penghantar, makin besar hambatannya, 2. Bergantung pada jenis bahan kawat (sebanding dengan hambatan jenis kawat), dan 3. berbanding terbalik dengan luas penampang kawat, artinya makin kecil luas penampang, makin besar hambatannya. Jika panjang kawat dilambangkan ℓ, hambatan jenis ρ, dan luas penampang kawat A. Secara matematis, besar hambatan kawat dapat ditulis :
hukum kirchoff
Seorang ahli fisika Gustav Kichoff (1824 – 1887) mengemukakan aturan yang berkaitan dengan cara menghitung kuat arus, beda potensial dua titik dalam rangkaian listrik. Aturan yang dikemukakan kirchoff tersebut dikenal dengan hukum Kirchoff.
1. Hukum I Kirchoff
Hukum I Kirchoff, yang menyatakan;
"Dalam suatu rangkaian bercabang, jumlah kuat arus yang masuk titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang meninggalkan titik cabang tersebut".
Bila P adalah cabangnya, maka :
I masuk = I keluar
i1 + i2 + i3 = i4 + i5 + i6
1. Hukum I Kirchoff
Hukum I Kirchoff, yang menyatakan;
"Dalam suatu rangkaian bercabang, jumlah kuat arus yang masuk titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang meninggalkan titik cabang tersebut".
Bila P adalah cabangnya, maka :
I masuk = I keluar
i1 + i2 + i3 = i4 + i5 + i6
2. Hukum II Kirchoff
Gambar di atas adalah rangkaian tertutup yang disusun oleh beberapa sumber tegangan dan hambatan listrik. Pada rangkaian tersebut dapat kita buat satu loop. Untuk rangkaian tertutup dengan beberapa sumber tegangan dan hambatan, maka berlaku hukum II Kirchoff, yaitu :
Pada rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (GGL) dengan jumlah aljabar dari penurunan tegangan (hasil kali kuat arus dan hambatan) adalah sama dengan nol. Bisa juga dinyatakan dalam persamaan yaitu :
Pada rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (GGL) dengan jumlah aljabar dari penurunan tegangan (hasil kali kuat arus dan hambatan) adalah sama dengan nol. Bisa juga dinyatakan dalam persamaan yaitu :
Rangkaian dengan Dua Loop atau Lebih.
Rangkaian yang memiliki dua loop atau lebih disebut juga rangkaian majernuk. Langkah-langkah dalam menyelesaikan rangkaian majemuk adalah sebagai berikut.
a. Gambarlah rangkaian listrik majemuk tersebut.
b. Tetapkan arah kuat arus untuk setiap cabang,
c. Tulislah persaman-persarmaan arus untuk tiap titik cabang menggunakan Hukum I Kirchhoff
d. Tetapkan loop beserta arahnva pada setiap rangkaian tertutup.
e. Tulislah persarnaan-persamaan untuk setiap loop menggunakan Hukurn II Kirchhoff
f. Hitung besaran-besaran yang ditanyakan menggunakan persarnaan-persamaan pada langkah e.
Rangkaian yang memiliki dua loop atau lebih disebut juga rangkaian majernuk. Langkah-langkah dalam menyelesaikan rangkaian majemuk adalah sebagai berikut.
a. Gambarlah rangkaian listrik majemuk tersebut.
b. Tetapkan arah kuat arus untuk setiap cabang,
c. Tulislah persaman-persarmaan arus untuk tiap titik cabang menggunakan Hukum I Kirchhoff
d. Tetapkan loop beserta arahnva pada setiap rangkaian tertutup.
e. Tulislah persarnaan-persamaan untuk setiap loop menggunakan Hukurn II Kirchhoff
f. Hitung besaran-besaran yang ditanyakan menggunakan persarnaan-persamaan pada langkah e.
rangkaian seri dan paralel
rangkaian seri
gambar rangkaian seri
|
Rangkaian seri adalah suatu rangkaian yang semua bagian-bagiannya dihubungkan berurutan, sehingga setiap bagian dialiri oleh arus listrik yang sama. Rangkaian ini disebut juga dengan rangkaian tunggal, membiarkan listrik mengalir keluar dari sumber tegangan, melalui setiap bagian, dan kembali lagi ke sumber tegangan. Kuat arus yang mengalir selalu sama di setiap titik sepanjang rangkaian. Hambatan yang dirangkai secara seri akan semakin besar nilai hambatannya. Sedangkan, lampu yang dirangkai secara seri nyalanya menjadi semakin redup. Apabila satu lampu mati, maka lampu yang lain juga akan mati.
Semuanya dapat ditulis dalam bentuk rumus matematis: |
rangkaian paralel
Rangkaian paralel diartikan sebagai rangkaian listrik yang semua bagian-bagiannya dihubungkan secara bersusun. Rangkaian paralel adalah semua komponen listrik terpasang secara bersusun atau sejajar. Pada rangkaian paralel arus yang mengalir pada setiap cabang berbeda besarnya. Setiap komponen terhubung dengan kutub positif dan kutub negatif dari sumber tegangan, artinya semua komponen mendapat tegangan yang sama besar. Sedangkan, hambatan totalnya menjadi lebih kecil dari hambatan tiap-tiap komponen listriknya.
Semuanya dapat ditulis dalam bentuk rumus matematis: |
energi dan daya listrik
1. Energi listrik (W = joule) : usaha listrik untuk memindahkan muatan Q melintasi beda potensial V.
2. Daya listrik (P) : energi listrik yang terpakai dalam selang waktu tertentu.
Referensi :
- Halliday dan Resnick, 1991, Fisika Jilid I (Terjemahan), Jakarta: Penerbit Erlangga.
- Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika. Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta: Penerbit Erlangga
- Tipler, P. A., 1998, Fisika untuk Sains dan Teknik Jilid I (Terjemahan), Jakarta: Penerbit Erlangga Jilid I.