Listrik Dinamis

by

Listrik dinamis adalah ajaran partikel bermuatan dlm bentuk arus listrik yg dapat menciptakan energi listrik. Listrik mampu mengalir dr titik berpotensial lebih tinggi ke titik berpotensial lebih rendah apabila kedua titik tersebut terhubung dlm suatu rangkaian tertutup.

Pada analisis rangkaian listrik dinamis hal yg perlu diperhatikan yakni unsur-bagian rangkaian mirip sumber listrik & tahanan, susunan rangkaian, & hukum-aturan yg berlaku pada rangkaian tersebut.

Lihat pula materi Sosiologiku.com yang lain:

Suhu & Kalor

Momen Inersia

Hambatan Listrik

Hambatan atau resistor (R) yakni unsur yg berfungsi untuk menertibkan besarnya arus listrik yg mengalir lewat rangkaian. Besaran resistor disebut dgn resistansi yg mempunyai satuan Ohm (Ω). Ohm diambil dr nama fisikawan Jerman yaitu Georg Simon Ohm yg menemukan kekerabatan langsung antara beda potensial dgn arus listrik yg dihasilkan. Alat ukur yg digunakan untuk mengukur resistansi ialah ohmmeter.

Setiap bahan mempunyai nilai resistansi yg berlainan-beda. Berdasar sifat resistivitas bahan, suatu bahan dibagi menjadi tiga, yaitu konduktor, isolator, semikonduktor. Konduktor mempunyai kendala yg kecil, sehingga mampu menghantarkan listrik dgn baik. Contohnya material-material logam mirip besi, tembaga, alumunium, & perak.

Isolator mempunyai hambatan yg besar, sehingga tak mampu menghantarkan listrik. Contohnya kayu & plastik. Sedangkan semikonduktor yaitu material yg dapat bersifat selaku konduktor, pula isolator. Contohnya karbon, silikon, & germanium. Pengaturan sifat semikonduktor dilakukan dgn penambahan material lain & perlindungan tegangan listrik.

  Teori Relativitas

Dari sifat-sifat bahan tersebut, yg sering digunakan sebagai kendala penghantar ialah konduktor. Nilai hambatan bahan konduktor sebanding dgn panjang kawat (l), & berbanding terbalik dgn luas penampang kawat (A). Secara matematis, dapat dirumuskan sebagai berikut:

R = \rho L/A

dimana \rho yakni kendala jenis, L adalah panjang penghantar, & A ialah penampang penghantar.

Hukum Ohm

Hukum Ohm ialah aturan yg menyatakan bahwa perbedaan tegangan pada penghantar akan sebanding dgn arus yg melewatinya. Konstata yg menghubungkan proporsionalitas tegangan-arus disebut dgn tahanan. Secara matematis, hukum Ohm dinyatakan selaku berikut:

V = I \cdot R

dimana V ialah beda potensial (Volt), I ialah arus listrik (Ampere), & R adalah besar tahanan (Ohm). Untuk mempermudah mengenang rumus ini, kekerabatan ketiga variabel tersebut dapat digambarkan dgn sebuah segitiga.

listrik dinamis hukum ohm

Hukum Sirkuit Kirchoff

Hukum Sirkuit Kirchoff yakni aturan yg menyatakan fenomena arus & tegangan dlm rangkaian listrik. Hukum Sirkuit Kirchoff 1 berkaitan dgn aliran arus ke titik rangkaian, & Hukum Sirkuit Kirchoff 2 berkaitan dgn perbedaan tegangan.

Hukum Sirkuit Kirchoff 1

Bunyi dr Hukum Sirkuit Kirchoff 1 yaitu “Pada setiap titik percabangan dlm sirkuit listrik, jumlah dr arus yg masuk kedalam titik itu sama dgn jumlah arus yg keluar dr titik tersebut. atau Jumlah total arus pada sebuah titik adalah nol”. Secara matematis aturan Kirchoff 1 dinyatakan dgn persamaan berikut:

\Sigma I = \Sigma I_ masuk + \Sigma I_ keluar = 0

atau

\Sigma I_ masuk = \Sigma I_ keluar

Nilai arus yg keluar diberikan tanda negatif, sedangkan nilai arus masuk diberikan tanda positif.

Gambar di samping memperlihatkan aplikasi Kirchoff 1 pada analisis rangkaian listrik, dimana jumlah arus masuk i2 & i3 akan sama dgn jumlah arus keluar i1 & i­4.

hukum circuit kirchoff 1

Hukum Sirkuit Kirchoff 2

Bunyi dr Hukum Sirkuit Kirchoff 2 adalah “Jumlah terarah (melihat orientasi tanda positif & negatif) dr beda potensial listrik (tegangan) di sekitar sirkuit tertutup sama dgn nol, atau dengan-cara lebih sederhana, jumlah dr gaya gerak listrik dlm bundar tertutup ekivalen dgn jumlah turunnya potensial pada bundar itu.” Secara matematis Hukum Kirchoff 2 dinyatakan dgn persamaan berikut:

  Hukum Newton

\Sigma V = 0 atau \Sigma \varepsilon = \Sigma IR

Analisis Rangkaian Listrik Dinamis

Pada analisis rangkaian listrik dinamis, terdapat beberapa terminologi penting yg harus diperhatikan.

  • Loop

Loop ialah siklus tertutup yg mempunyai titik awal & titik final di komponen yg sama.  Pada satu loop cuma ada satu arus listrik yg mengalir, & nilai beda potensial yg ada di bagian-komponen listrik loop tersebut mampu berbeda.

  • Junction

Junction atau node adalah titik temu antara dua atau lebih komponen listrik. Node menjadi tempat bertemunya arus-arus listrik yg berlainan besaran & pada setiap node akan berlaku Hukum Kirchoff 1.

Analisis rangkaian listrik dimulai mengidentifikasi loop & junction yg ada pada rangkaian tersebut. Untuk menganalisis loop mampu dipakai Hukum Kirchoff 2, & untuk menganalisis junction atau node digunakan Hukum Kirchoff 1.

Arah loop dapat ditentukan dengan-cara bebas, tetapi lazimnya arah loop searah dgn arah arus dr sumber tegangan paling mayoritas di rangkaian. Arus bertanda positif jikalau searah dgn loop & bertanda negatif jika bertentangan dgn arah loop. Pada komponen dgn GGL, GGL bertanda positif jika kutub positifnya lebih dulu ditemui loop & sebaliknya GGL negatif kalau kutub negatifnya lebih dulu dijumpai loop.

Contoh analisis rangkaian listrik mampu dijalankan dgn gambar dibawah.

contoh analisis rangkaian listrik dinamis

Sumber gambar: i.stack.imgur.com/a3XNu.gif

Catatan : I3 yaitu arus dr titik A ke B

  • Loop 1

    • Terdapat sumber tegangan 10V (V1) yg memiliki GGL negatif alasannya adalah kutub negatif terlebih dahulu ditemui

    • Terdapat Arus I1 yg searah dgn Loop, & arus I3 yg searah dgn Loop

    • Terdapat komponen R1 yg dialiri arus I1

    • Terdapat komponen R2 yg dialiri arus I3

    • Persamaan Kirchoff 2 di Loop 1: \Sigma V = -V_1 + I_1 \cdot R_1 + I_3 \cdot R_2 = 0

  • Loop 2

    • Terdapat sumber tegangan 5V (V2) yg mempunyai GGL positif alasannya kutub positif apalagi dahulu ditemui

    • Terdapat Arus I2 yg searah dgn Loop, & arus I3 yg berlawanan dgn loop

    • Terdapat unsur R2 yg dialiri arus I3

    • Terdapat unsur R3 yg dialiri arus I2

    • Persamaan Kirchoff 2 di Loop 2: \Sigma V = V_2 + I_2 \cdot R_3 - I_3 \cdot R_2 = 0

  • Node A

    • Terdapat arus masuk I1

    • Terdapat keluar I2 & I3

    • Persamaan Kirchoff 1 di Node A: \Sigma I = \Sigma I_ masuk + \Sigma I_ keluar = I_1 - I_2 - I_3 = 0

Contoh Soal Listrik Dinamis & Pembahasan

Soal Listrik Dinamis 1

Daya yg terdisipasi pada masing-masing lampu pada gambar di bawah ini adalah sama besar. Perbandingan hambatan R1 : R2 : R3 ialah …. (SNMPTN 2012)

contoh soal listrik dinamis

Jawab

Diketahui:

P1 = P2 = P3

Ditanyakan: R1 : R2 : R3?

P = V^2 / R = I^2 R

V_1 = V_2

P_1 = P_2 \Rightarrow \frac V_1^2 R_1 = \frac V_2^2 R_2

\Rightarrow R_1 = R_2 = x

R1 & R2 digabungkan menjadi satu resistor Rp, dgn arus mengalir melewatinya Ip.

\frac 1 R_p = \frac 1 R_1 + \frac 1 R_2 \Rightarrow R_p.

R_p = \frac R_1R_2 R_1 + R_2 = \frac x^2 2x = \frac x 2

I_p = I_3

P_p = P_3 \Rightarrow I_p^2 R_p = I_3^2 R_3

\Rightarrow R_p = R_3 = \frac x 2

R_1 : R_2 : R_3 = x : x : x/2 = 1 : 1 : 0.5

Soal Listrik Dinamis 2

Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut!

gambar rangkaian listrik

Kuat arus listrik total yg mengalir pada rangkaian yakni …. (UN 2014)

Jawab

Diketahui:

pembahasan soal rangkaian

Ditanyakan: I?

  • Gabungkan R3 & R4 menjadi Rc1

    R_ c1 = R_3 + R_4 = 6 \Omega

  • Gabungkan Rc1 & R2 menjadi Rc2

    R_ c2 = \frac R_ c1 \cdot R_2 R_ c1 +R_2 = \frac 36 12 = 3 \Omega

  • Gabungkan Rc2 & R1 menjadi Rt

    R_t = R_ c2 + R_1 = 3 + 2 = 5 \Omega

  • Hitung Arus dgn persamaan Kirchoff 2

\Sigma \varepsilon = I \cdot R_t

6 - 12 = I \cdot 5

I = \frac -6 5 = -1,2 A

Nilai negatif menunjukan arah arus bertentangan dgn anggapan awal.

Artikel: Listrik Dinamis

Kontributor: Muhammad Adi Nugroho, S.T.

Alumni Teknik Elektro UI

Materi Sosiologiku.com yang lain:

  1. Tata Surya

  2. Hukum Newton 1 2 3

  3. Elastisitas Fisika