Alat Ukur Listrik

DEFINISI 

Ada dua alat ukur listrik yang dapat kita gunakan sehari-hari yaitu, Voltmeter dan Amperemeter. Kedua alat ukur listrik ini memiliki fungsi yang berbeda namun, pada postingan kali ini, kita akan lebih membahas tentang Amperemeter. 

Amperemeter merupakan alat ukur yang digunakan untuk mengukur besarnya kuat arus listrik yang melewati suatu rangkaian. Ada dua jenis amperemeter yaitu amperemeter analog dan amperemeter digital. 

Amperemeter

Amperemeter ideal adalah amperemeter yang memiliki hambatan dalam yang sangat kecil, sehingga kuat arus listrik yang terukur sama dengan kuat arus listrik yang melewati rangkaian. 

RUMUS 

Rumus pengukuran arus listrik menggunakan amperemeter

 

CONTOH SOAL 

1. Sebuah lampu X dihubungkan dengan sumber tegangan searah seperti pada gambar berikut. Kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah... 

 

Penyelesaian 

ANDRE MARIE AMPERE

Andre Marie Ampere merupaja ilmuwan prancis yang pertama mengembangkan alar untuk mengamati bahwa dua batang konduktor yang diletakkan berdampingan dan keduanya mengalirkan listrik searah akan saling tarik menarik dan tolak menolak. Ia lahir tanggal 20 Januari 1775 dan meninggal pada 10 Juni 1836. 

http://blog.unnes.ac.id/antosupri/ampere-meter-definisi-dan-fungsinya/

https://www.pelajaran.co.id/2016/11/amperemeter-dan-voltmeter-pengertian-desain-rumus-dan-contoh-soal.html

http://soaldanjawabanfisika.blogspot.com/2016/10/soal-dan-jawaban-listrik-dinamis.html

http://biografitokohteladan.blogspot.com/2015/06/biografi-andre-marie-ampere.html

Hukum Kirchoff

DEFINISI 

Hukum I Kirchoff

Titik percabangan hukum kirchoff I

Hukum ini berlaku pada rangkaian bercabang yang berkaitan dengan arah arus saat melewati titik percabangan. Hukum I Kirchoff berbunyi: "Kuat arus total yang masuk melalui titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik sama dengan kuat arus total yang keluar dari titik percabangan" 

Hukum II Kirchoff 

Ilustrasi Hukum II Kirchoff 

Hukum ini berlaku pada rangkaian yang tidak bercabang yang digunakan untuk menganalisis beda potensial suatu rangkaian tertutup. Hukum II Kirchoff berbunyi: "Total beda potensial yang pada suatu rangkaian tertutup adalah nol." Hukum Kirchoff II menjelaskan bahwa tidak ada energi listrik yang hilang dalam rangkaian/semua energi diserap dan digunakan. 

RUMUS

Rumus Hukum I Kirchoff

Dimana: 

I = Arus Listrik (A) 

ΣI = Jumlah Arus Listrik (A) 

Σε = Jumlah GGL sumber arus (V) 

ΣIR = Jumlah penurunan tegangan 

   R = Hambatan (Ω) 

Rumus Hukum II Kirchoff

Persyaratan tanda untuk tegangan GGL

Jika arah kuat arus listrik bertemu dengan kutub (+) V maka tanda tegangan GGL positif.

ε (+)

Sebaliknya, apabila arah kuat arus listrik bertemu dengan kutub (-) V maka tanda tegangan GGL negatif.

ε (-)

CONTOH SOAL 

1. Suatu rangkaian listrik ditunjukkan seperti gambar berikut ini. 

Dengan menggunakan hukum Kirchoff I, besar kust arus listrik yang mengalir dalam rangkaian tersebut adalah... 

Penyelesaian

Dik: 

ε₁= 6V

ε₂ = 12V

R₁ = 2Ω

R₂ = 6Ω

R₃ = 4Ω

Dit: I=...?

Jawab: 

2. Perhatikan gambar rangkaian listrik dibawah ini!

Jika diketahui ε₁= 16V, ε₂ = 8V, ε₃= 10V, R₁= 12ohm, R₂= 6ohm, dan R₃ = 6ohm. Besar kuat arus listrik I adalah... 

Penyelesaian

Loop I (Atas):

Loop II (bawah): 

Eliminasi:

GUSTAV ROBERT KIRCHOFF 

Gustav Kirchoff

Gustav Robert Kirchoff lahir pada tanggal 2 Maret 1824 di Königsberg, Prusia Timur dan wafat pada 17 Oktober 1887. Ia merupakan seorang fisikawan Jerman yang berkonstribusi pada pemahaman konsep dasar teori rangkaian listrik, spektroskopi, dan emisi radiasi benda hitam yang dihasilkan oleh benda-benda yang dipanaskan. Ia merupakan lulusan dari Universitas Albertus Königsberg. Ia pindah bersama istrinya ke Berlin, dimana ia menerima gelar profesor di Breslau. Kirchoff merumuskan hukum rangkaian yang sekarang digunakan pada rekayasa listrik saat ia masih mahasiswa pada tahun 1845. Hukum rangkaian tersebut dikenal sebagai hukum Kirchoff. 

Daftar Pustaka 

https://www.studiobelajar.com/hukum-kirchhoff/

https://www.pelajaran.co.id/2016/27/pengertian-rumus-dan-bunyi-kirchhof-1-dan-2-lengkap.html

https://fineartamerica.com/featured/1-gustav-kirchhoff-emilio-segre-visual-archives-brittle-books-collectionamerican-institute-of-physics.html?product=poster

https://blog.ruangguru.com/penjelasan-hukum-i-dan-ii-kirchoff

Hambatan Listrik

DEFINISI 

Hambatan listrik atau juga bisa disebut dengan resistor, adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur besarnya arus listrik yang mengalir melalui rangkaian. Besaran resistor disebut dengan resistansi. 

Setiap bahan memiliki nilai resistansi yang berbeda berdasarkan sifatnya yang dapat dibagi menjadi 3 yaitu konduktor, isolator, semikonduktor. 

RUMUS

Rumus hambatan dan hambatan jenis

Dimana:

R = hambatan (Ω ohm) 

V = potensial listrik (volt)

I = arus listrik (A)

ρ = hambatan jenis (Ωm)

A = luas penampang (m²) 

L = panjang (m) 

RUMUS HAMBATAN PADA RANGKAIAN LISTRIK 

Rumus hambatan pada rangkaian paralel

Rumus hambatan pada rangkaian seri 

CONTOH SOAL 

Perhatikan gambar rangkaian berikut. Kuat arus listrik total yang mengalir pada rangkaian adalah...

Penyelesaian 

GEORG SIMON OHM  

Georg Ohm lahir di Erlangen, Branden-Bayreuth pada 16 Maret 1799. Ia merupakan seorang ahli fisika dan matematika Jerman yang mengemukakan teori mengenai hubungan antara aliran listrik, tegangan, dan tahanan konduktor di dalam sirkuit, yang umumnya disebut hukum Ohm. Ketika sel elektrokimia baru ditemukan oleh Alessandro Volta, Ohm menggunkannya untuk eksperimen yand menghasilkan hukum Ohm. Ohm mengemukakan bahwa arus listrik yang mengalir melalui kawat sebanding dengan luas penampang dan berbanding terbalik dengan panjang kawat tersebut. 

Sumber

https://www.studiobelajar.com/listrik-dinamis/

http://fisikastudycenter.com/fisika-x-sma/4-hambatan-listrik

https://blogpenemu.blogspot.com/2014/05/biografi-georg-ohm-penemu-hukum-ohm.html

Listrik Dinamis dan Arus listrik

DEFINISI

Listrik dinamis merupakan aliran partikel bermuatan dalam bentuk arus listrik yang dapat menghasilkan energi listrik. Listrik dapat mengalir dari titik berpotensial lebih tinggi ke titik berpotensial lebih rendah apabila terhubung dalam suatu rangkaian tertutup.

Dalam listrik dinamis, ada komponen-komponen rangkaian yang perlu diperhatikan seperti Arus listrik dan sumbernya, tahanan, susunan rangkaian dan hukum-hukum yang berlaku pada rangkaian tersebut. 

Arus Listrik merupakan sebuah aliran yang terjadi akibat jumlah muatan listrik yang mengalir dari suatu titik ke titik lain dalam suatu rangkaian tiap satuan waktu. Arus listrik terjadi akibat adanya beda potensial atau tegangan pada media penghantar antara dua titik. 

Arus listrik mengalir dari muatan positif ke muatan negatif.

Arus listrik mengalir dari muatan positif menuju muatan negatif.

Aliran arus listrik dibagi menjadi dua kategori yaitu: 

- Arus searah (Direct Current) yang mengalir dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah.

-  Arus Bolak-Balik (Alternating Current) yang mengalir secara berubah-ubah mengikuti garis waktu. 

RUMUS 

Rumus arus listrik

Dimana: 

I = kuat arus listrik (A)

q = muatan listrik yang mengalir (C)

t = waktu yang diperlukan (s) 

Untuk contoh soal arus listrik, akan dibahas pada postingan berikut tentang hambatan listrik karena saling berhubungan :) 

ALESSANDRO VOLTA 

Alessandro Volta

 Conte Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta merupakan fisikawan lahir pada 18 Februari 1745 di Como, Lombardi (Italia). Pada usia 29 tahun, ia menjadi profesor fisika di Royal School of Como. Volta memiliki ketertarikan pada bidang listrik sehingga ketertarikan tersebut membawanya pada penemuan-penemuan besar dan salah satunya adalah penemuan baterai volta. Pada 1792, volta melakukan pendetektian aliran listrik yang lemah antara lempengan logam yang berbeda dengan meletakannya dilidah. Ia pun berpendapat bahwa jaringan makhluk hidup tidak dibutuhkan untuk menghasilkan arus listrik hingga pada tahun 1800, Volta mengumumkan sebuah baterai listrik yang membuktikan pendapatnya tentang listrik logam. Baterai listrik ciptaan volta terdiri dari lempengan cakram seng dan perak yang disusun berselang-seling dengan dipisahkan kertas atau kain yang telah direndam air natrium hidroksida. Volta pensiun pada tahun 1819 dan memilih untuk menetap di Camnago, Como, Italia. Ia pun meninggal pada 5 Maret 1827 dan dimakamkan di Camnago.

Daftar Pustaka

https://www.studiobelajar.com/listrik-dinamis/

gurupendidikan.co.id/arus-listrik/

https://internasional.kompas.com/read/2019/03/05/23450671/biografi-tokoh-dunia-alessandro-volta-fisikawan-italia-penemu-baterai?page=all

http://www.satuenergi.com/2014/10/tokoh-tokoh-penemu-listrik.html

Energi Kapsitor dan Rangkaian Kapasitor

ENERGI KAPASITOR

 

DEFINISI

Kapasitor yang terhubung dengan tegangan listrik akan menyimpan energi dalam bentuk medan listrik. Besarnya energi listrik yang teresimpan dalam kapasitor sama dengan usaha yang dilakukan untuk memindahkan muatan listrik dari sumber tegangan ke dalam kapasitor tersebut. 

RUMUS

Rumus energi kapasitor

Dimana: 

W = Energi dalam kapasitor (Joule)

C = Kapasitas kapasitor (F)

V = Beda potensial antara kedua keping kapasitor (v) 

RANGKAIAN KAPASITOR 

1. Rangakaian Paralel

Rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih kapasitor yang disusun secara paralel. Pada rangkaian paralel, nilai muatan berbeda sedangkan tegangan sama sehingga mendapat rumus: 

Rumus rangkaian paralel kapasitor

Dimana:
Vtotal = V₁ = V₂ = V₃ = ...

qtotal = q₁ + q₂ + Q₃ + ...

2. Rangkaian Seri 

Rangkaian yang terdiri dari 2 buah atau lebih kapasitor yang disusun secara sejajar. Rangkaian seri merupakan kebalikan dari paralel dimana nilai muatan sama sedangkan tegangan berbeda sehingga mendapat rumus: 

Dimana: 

qtotal = q₁ = q₂ = Q₃ = ...

Vtotal = V₁ + V₂ + V₃ + ...

CONTOH SOAL 

Contoh soal Energi kapasitor dalam rangkaian

Perhatikan gambar disampin ini. Besar energi listrik pada rangkaian tersebut adalah... 

Dik: 

C₁ = 3μF

C₂ = 6μF

C₃ = 1μF

C₄ = 1μF 

V = 6 volt

Dit:

W=...

Jwb:

Daftar Pustaka 

https://fisikazone.com/kapasitor/

https://teknikelektronika.com/rangkaian-seri-dan-paralel-kapasitor-serta-cara-menghitung-nilainya/

https://teorifisikadasar.blogspot.com/2016/09/contoh-soal-rangkaian-kapasitor-dan.html

Kapasitor

DEFINISI 

Kapasitor merupakan komponen listrik yang dapat menyimpan listrik. Kapasitor memiliki dua pelat konduktor yang dipasang berdekatan namun tidak bersentuhan. Kegunaan dari kapasitor dapat ditemukan pada lampu flash di kamera, papan sirkuit elektrik pada komputer maupun pada berbagai perlatan elektronik. 

Kapasitor listrik

Kapasitas merupakan kemampuan/ukuran jumlah muatan listrik yang disimpan untuk sebuah potensial listrik yang telah ditentukan.

RUMUS

Rumus kapasitor

Dimana: 

C = kapasitas kapasitor (F)

q = muatan (C) 

V = potensial listrik (v) 

A = Area (m²)

d = distance (m)

ε₀ = permitivitas (8,5 x 10￣¹² C²/Nm²)

k = konstanta dielektrik 

CONTOH SOAL 

Sebuah kapasitor keping sejajar memiliki kapasitas 1200μF jika luas penampang keping dijadikan  2 kali semula dan jarak antar keping dijadikan 1,5 kali semula, tentukan nilai kapasitasnya yang baru. 

Penyelesaian

Dik: 

C = 1200μF

A₂ = 2A₁ 

d₂= 1,5d₁

Dit: C₂ = ...?

Jwb: 

EDWARD GEORG VON KLEIST 

Kapasitor pertama kali diperkenalkan oleh Ewald Georg von Kleist, seorang ahli fukum dan fisikawan Jerman. Pada 11 Oktober 1745 ia menemukan jar Kleistian yang bisa menyimpan listrik dalam jumlah besar. Penemuan tersebut sekarang dikenal sebagai botol leyden.Edward Georg von Kleist menemukan kemampuan penyimpanan besar dari botol Leyden saat mempelajari teori listrik yang melihat listri sebagai cairan, dan berharap botol kaca yang penuh dengan alkohol akan "menangkap" cairan ini. 

Tahun 1744 Von kleist menciba mengumpulkan listrik dalam sebuah botol obat kecil yang diisi dengan alkohol dan paku yang dimasukkan ke dalam gabus. Kleist yakin bahwa muatan listrik ysng cukup besar dapat dikumpulkan dan diadakan dalam gelas yang ia tahu akan memberi hambatan bagi cairan. 

Potensial Listrik

DEFINISI

Potensial listrik didefinisikan sebagai usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan positif sebesar 1 satuan dari tempat tak terhingga ke suatu titik tertentu. Potensial listrik juga dapat diartikan sebagai besarnya energi potensial listrik pada 1 muatan.

RUMUS 

Rumus Potensial Listrik

Dimana: 

V= potensial listrik (Volt) 

q= Muatan yang merasakan (C)

Q= Muatan yang menyebabkan(C)

EP= energi potensial (Joule)

k= Konstanta = 9 x 10⁹ N m²C²

r= jarak titik ke muatan q 

CONTOH SOAL 

1. Berapa besar potensial listrik pada jarak 2,40x10¯¹⁰m  dari inti sebuah atom hidrogen (inti mengandung sebuah proton)?

Penyelesaian

Dik: 

muatan proton = 1,60x10¯¹⁹ C

r = 2,40x10¯¹⁰

k = 9 x 10⁹ N m²C²

Dit: V=..?

Jawab: 

Energi Potensial Listrik

DEFINISI 

Sebelum membahas energi potensial listrik, perlu diketahui terlebih dahulu apa itu energi potensial. Energi potensial merupakan energi yang dimiliki suatu benda karena ketinggian/kedudukan terhadap suatu acuan. 

Energi Potensial Listrik merupakan energi potensial yang dihasilkan dari gaya-gaya coulom konservatif dan diasosiakan dengan konfigurasi sejumlah muatan-muatan titik dalam sebuah sistem yang didefinisikan. 

Energi potensial, memindahkan +q ke titik lain

Pada gambar diatas, energi potensial listrik merupakan usaha yang dilakukan gaya coulomb untuk memindahkan muatan '+q' dari satu titik ke titik lainnya.

RUMUS 

Rumus energi potensial listrik

Dimana: 

EP = Energi potensial listrik (Joule) 
K = Konstanta (9x10⁹Nm₂)
r = Jarak (m)
q = Muatan sumber 
q' = Muatan uji (Coulomb)

CONTOH SOAL 

Titik A berjarak 1 m dari muatan +8μC, 2 m terhadap muatan -6μC, dan 3 m terhadap muatan -10μC. Tentukan energi potensial pada muatan -2μC yang diletakkan di titik A. 

Penyelesaian

Dik: 
Q₁ = +8 μC = +8x10−6
Q₂ = -6 μC = -6x10−6
Q₃ = -10 μC = -10x10−6
r₁ = 1 m 
r₂ = 2 m
r₃ = 3 m

Dit: EpA =...? 

Jawab: 

EpA = Ep₁ + Ep₂ + Ep₃ )

EpA= kq(Q1r1+Q2r2+Q3r3)

EpA= (9×109)⋅(−2×10−6)⋅(8×10−61+−6×10−62+−10×10−63)

EpA =(−18×103) . (8 x 10−6  - 3x 10−6 - 10/3 x 10−6)

EpA = −30 x 10−3 J

EpA = −0,03 J 

JAMES PRESCOTT JOULE 

James Prescott Joule

Joule lahir di Salford, Lancashire, Inggris pada 24 Desember

1818. Joule adalah seorang ilmuwan yang namanya diabadikan 

menjadi satuan Joule. Ia merumuskan hukum kekekalan 
energi yaitu "Energi tidak dapat  diciptakan ataupun 
dimusnahkan". Saat ia berumur 22 tahun (1840) ia 
mengeluarkan buku tentang panas yang dihasilkan oleh 

listrik. 3 tahun kemudian ia mengeluarkan buku mengenai 

ekuivalen mekanik panas terbit. 

Daftar Pustaka

https://www.temukanpengertian.com/2015/09/pengertian-energi-potensial-listrik.html

https://www.temukanpengertian.com/2014/06/pengertian-energi-potensial.html

https://fokusfisika.com/energi-potensial-dan-potensial-listrik/

https://www.biografiku.com/biografi-james-prescott-joule/