ARUS LISTRIK

Overview

t

Q

I t

Q

I

A

IJ A

IJ

EJ EJ

Vl

AI Vl

AI

Hukum II Ohm

Hukum I Ohm

Rapat Arus

Arus Listrik

0i

I

Hukum I Kirchhoff

IRE

Hukum II Kirchhoff

Hambatan

Hambatan

IA

lV

Gerak elektron sebagai pembawa arus listrik dalam bahan mendapat hambatan karena adanya interaksi dengan bagian kristal bahan, misalnya ion ion positif. l (panjang), konduktivitas listrik), A (luas penampang) adalah konstan untuk komponen tertentu.

A

lR

Hambat listrik R: resistivitas

A

lR

Beda potensial sebanding dengan arus dengan konstanta pembanding adalah hambat listrik R

RIV RVI /

Hukum II Ohm

Bagaimana menguji berlakunya hukum Ohm?

V

+

R

A

V

I Hambat Ohmic

V

I Bukan hambat Ohmic

RANGKAIAN HAMBATANRangkaian Seri

A

lR 2

2 A

lR 1

1

+

V

R2

A

R1

A

2l

1l

21

2121 )(

RRR

RRIIRIRIRV

A

lR

A

ll 21

A

l

A

l 21 21 RR

Hambat ekivalen:

l = l1 +l2

Ditinjau dari beda potensial:

Rangkaian paralel

+

V R2

A2

R1

A1

A

lR

l

A

R

1

l

A

l

A

21

21

11

RR

l

AA

21

Hambat ekivalen:

Ditinjau dari beda potensial:

21

21

21

2211

111

RRR

R

V

R

V

R

V

III

RIRIIRV

Daya terdisipasi

V Q U

Energi potensial = Muatan x Potensial

t

V Q

Vt

Q

V I t

UP

V I P

R I P2

Daya adalah perubahan energi per satuan waktu: Satuan daya: Joule / sekon (J/s) atau Watt (W)

Dengan menggunakan hukum Ohm:

IR V R V P/

2

Arus listrik: tinjauan mikroskopik

Laju hanyutan (Drift Speed)

Arus listrik dibawa oleh “pembawa muatan” Jenis jenis pembawa muatan: Elektron bebas (konduktor); Hole (semikonduktor); Polaron (polimer)

Pada logam, misalnya 1 atau 2 elektron per atom, elektron tsb bergerak pada jarak singkat dengan laju sangat tinggi, sekitar 106 ms-1 secara acak

Apakah laju hanyutan itu ?

Contoh: setiap lebah bergerak secara acak dengan laju sangat tinggi. Tetapi ‘kerumunan’ lebah akan bergerak dengan laju ‘hanyutan’ yang lebih kecil dari laju masing masing lebah!

drift

Laju hanyutan elektron: 14drift ms10 v

Laju hanyutan

A

vdrift

l

Jumlah muatan yang melalui permukaan A dalam selang waktu dalam selang waktu dt:

Avdrift t = Al :volume yang melewati An: jumlah pembawa muatan per satuan vol.q: muatan yang dibawa oleh satu pembawa muatan

A

vdrift

l

nqtAvQ drift )(

driftqnAvt

QI

Pembawa muatan lebih dari satu jenis* Medan listrik menghasilkan gaya listrik pada muatan. * Gaya listrik pada muatan negatif berlawanan arah dengan pada muatan positif sehingga arah aliran muatan akan berlawanan* Arah arus listrik searah dengan arah aliran muatan positif*Aliran muatan positif dan negatif berkontribusi pada arah arus listrik yang sama

)( ii

iii

vnqAt

QI

Hukum Kirchhoff

Hukum I: Kekekalan muatan

I1

I2

I3

Pada dasarnya, arus adalah aliran muatan.

Karena muatan adalah kekal, maka jumlah arus yang masuk kesuatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya.I1 = I2 + I3

Hukum II Kirchhoff:Kekekalan Energi

Pada baterei, tegangan di kutub positif selalu lebih tinggi dari tegangan di kutub negatif.

Arus di luar baterei mengalir dari kutub positif ke kutub negatif

Di dalam baterei, arus mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Aliran muatan ini menggunakan energi kimiawi baterei

Jadi arus luar akan mengambil daya dari baterei

I

A B

+ A B

I

Arus I yang melalui hambat R akan memberikan DAYA pada

hambat sebesar P = IR

Arus listrik pada rangkaian mengalir dari potensial tinggi ke

potensial rendah, jadi VAB = VA – VB >0

VAB = IR

Di luar baterei, arus mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah dan baterei memberikan DAYA pada rangkaian sebesar P = EI dimana E = VAB= VA – VB >0

POTONGAN RANGKAIAN

RANGKAIAN LISTRIK

Pada potongan rangkaian AD, arus mengalir dari A menuju D, jadi VAD >0

Arus I mengambil daya dari baterei ε2 , memberi daya

dari baterei ε1 dan R

VAD = VAB + VBC + VCD

VAD = -ε1 +ε2+IR

VAD = IR – (ε1 +ε2)

I

A

B

C D ε1 ε2

VAD = IR - ε

E positif jika arah hitungan dari – ke +

Hk Kirchhoff untuk Loop

I

ε1 ε2

R1

R2

R3

R4

VAA = IR - ε

VAA = 0

IR - ε = 0

IR = ε

Hukum kekekalan muatan tetap berlaku I di titik cabang = 0