8/14/20078/14/2007
Fisika Umum (MA 301)
TopikTopik harihari iniini
Kelistrikan
PendahuluanPendahuluan
PengetahuanPengetahuan kelistrikankelistrikan sudahsudah diamatidiamati padapada zamanzaman
yunaniyunani kunokuno (700 SM).(700 SM).
DimulaiDimulai dengandengan pengamatanpengamatan bahwabahwa batubatu amber (amber (fosilfosil) )
ketikaketika digosokdigosok dengandengan kapaskapas akanakan menarikmenarik bendabenda--bendabenda
kecilkecil sepertiseperti jeramijerami atauatau bulubulu..
FenomenaFenomena iniini ternyataternyata tidaktidak terbatasterbatas padapada amber/amber/kapaskapas
tetapitetapi dapatdapat jugajuga terjaditerjadi ketikaketika bahanbahan bukanbukan penghantarpenghantar
salingsaling digosokdigosok..
SifatSifat MuatanMuatan ListrikListrikPenemuanPenemuan
PengamatanPengamatan padapada ListrikListrik StatisStatis DuaDua batangbatang plastikplastik yang yang telahtelah digosokkandigosokkan padapada rambutrambut ketikaketika
didekatkandidekatkan akanakan salingsaling tolaktolak--menolakmenolak..
DuaDua batangbatang gelasgelas yang yang telahtelah digosokkandigosokkan padapada kainkain sutra sutra ketikaketikadidekatkandidekatkan akanakan salingsaling tolaktolak menolakmenolak..
BatangBatang plastikplastik dandan batangbatang gelasgelas ketikaketika didekatkandidekatkan akanakan salingsalingtariktarik--menarikmenarik
TermuatiTermuati BatangBatang plastikplastik atauatau batangbatang gelasgelas setelahsetelah digosokdigosok masingmasing--
masingmasing padapada rambutrambut dandan kainkain menjadimenjadi bermuatanbermuatan..
DuaDua JenisJenis MuatanMuatan DinamaiDinamai oleholeh Benjamin Franklin (1706Benjamin Franklin (1706--1790) 1790) sebagaisebagai positifpositif
dandan negatifnegatif..
MuatanMuatan yang yang samasama salingsaling tolaktolak--menolakmenolak dandan muatanmuatanyang yang berlawananberlawanan salingsaling tariktarik--menarikmenarik ((adaada gayagayalistriklistrik))
SifatSifat MuatanMuatan ListrikListrik ((lanjutanlanjutan))
AsalAsal daridari muatanmuatan munculmuncul padapada tingkattingkat atomikatomik.. NukleusNukleus : “: “tetap”,tetap”,positifpositif..
ElektronElektron : : gerakgerak, , negatifnegatif..
KeadaanKeadaan atom atom biasanyabiasanya adalahadalah netralnetral..
MuatanMuatan mempunyaimempunyai sifatsifat cenderungcenderung untukuntuk berpindahberpindahdiantaradiantara material yang material yang berbedaberbeda..
MuatanMuatan listriklistrik adalahadalah kekalkekal dalamdalam setiapsetiap prosesproses.. MuatanMuatan tidaktidak bisabisa diciptakandiciptakan..
BiasanyaBiasanya, , muatanmuatan negatifnegatif ditransferditransfer daridari bendabenda yang yang satusatu kekebendabenda yang lain.yang lain.
SifatSifat MuatanMuatan ListrikListrik ((lanjutanlanjutan))KuantisasiKuantisasi
PadaPada tahuntahun 1909 Robert 1909 Robert MillikanMillikan menemukanmenemukan bahwabahwa bendabenda
bermuatanbermuatan hanyahanya dapatdapat memilikimemiliki kelipatankelipatan bulatbulat daridari satuansatuan muatanmuatan
fundamental.fundamental.
MuatanMuatan adalahadalah terkuantisasiterkuantisasi..
SebuahSebuah bendabenda dapatdapat memilikimemiliki muatanmuatan ±±e, e, atauatau ±± 2e, 2e, atauatau ±± 3e, 3e, dstdst
tetapitetapi tidaktidak dapatdapat ±± 1.5e.1.5e.
Proton Proton memilikimemiliki muatanmuatan +1e+1e..
ElektronElektron memilikimemiliki muatanmuatan ––1e1e..
BeberapaBeberapa partikelpartikel sepertiseperti neutronneutron tidaktidak memilikimemiliki muatanjmuatanj..
SebuahSebuah atom yang atom yang netralnetral memilikimemiliki muatanmuatan positifpositif sebanyaksebanyak muatanmuatan
negatifnegatif..
SatuanSatuan
SI, coulomb ( C).SI, coulomb ( C).
NilaiNilai daridari ||e| = 1.602 19 x 10e| = 1.602 19 x 10--1919 CC..
HukumHukum CoulombCoulombObservasiObservasi
TahunTahun 1785, Charles Coulomb 1785, Charles Coulomb menemukanmenemukan hukumhukum fundamental fundamental
tentangtentang gayagaya listriklistrik antaraantara duadua partikelpartikel statisstatis yang yang bermuatanbermuatan..
GayaGaya listriklistrik yang yang munculmuncul mempunyaimempunyai sifatsifat--sifatsifat berikutberikut::
BerbandingBerbanding terbalikterbalik dengandengan kuadratkuadrat jarakjarak antaraantara partikelpartikel bermuatanbermuatan
tersebuttersebut..
BerbandingBerbanding luruslurus dengandengan perkalianperkalian besarnyabesarnya muatanmuatan partikelpartikel tersebuttersebut, ,
misalnyamisalnya |q|q11| | dandan |q|q22|. |.
TarikTarik menarikmenarik jikajika muatanmuatan partikelpartikel berlawananberlawanan dandan tolaktolak menolakmenolak jikajika
muatanmuatan partikelpartikel samasama..
q1 q2
r
HukumHukum CoulombCoulombFormulasiFormulasi MatematikMatematik
kkee dikenaldikenal sebagaisebagai konstantakonstanta Coulomb.Coulomb.
NilaiNilai kkee bergantungbergantung padapada pemilihanpemilihan satuansatuan..
SatuanSatuan SI SI
GayaGaya : Newton (N): Newton (N)
MuatanMuatan : coulomb ( C).: coulomb ( C).
ArusArus : ampere (A =1 C/s).: ampere (A =1 C/s).
JarakJarak : meter (m).: meter (m).
PengukuranPengukuran secarasecara eksperimeneksperimen: : kkee = 8.9875= 8.9875××101099 NmNm22/C/C22..
NilaiNilai pendekatanpendekatan yang yang digunakandigunakan: : kkee = 8.99= 8.99××101099 NmNm22/C/C22..
1 2
2e
q qF k
r=
MuatanMuatan dandan massamassa daridari ElektronElektron, ,
Proton Proton dandan NeutronNeutron..
1.67 1.67 ××××××××1010+27+2700NeutronNeutron
1.67 1.67 ××××××××1010+27+27+1.60 +1.60 ××××××××1010+19+19ProtonProton
9.11 9.11 ××××××××1010+31+31--1.60 1.60 ××××××××1010+19+19ElektronElektron
MassaMassa (kg)(kg)MuatanMuatan ( C)( C)PartikelPartikel
PertanyaanPertanyaan::ElektronElektron dandan proton proton padapada sebuahsebuah atom atom hidrogenhidrogen berjarakberjarak sekitarsekitar 5.3x105.3x10--1111 m. m.
CariCari besarnyabesarnya gayagaya listriklistrik antarantar proton proton dandan elektronelektron tersebuttersebut..
ObservasiObservasi::
qq11 ==--1.60x101.60x10--1919 CC
qq22 =1.60x10=1.60x10--1919 CC
r = 5.3x10r = 5.3x10--1111 mm
SolusiSolusi::
( )
( )
2
2
22 19
9 8
2211
1.6 108.99 10 8.2 10
5.3 10
Nme e C
CeF k N
r m
−
−
−
×= = × = ×
×
GayaGaya tariktarik menarikmenarik dengandengan besarbesar 8.2x108.2x10--88 N.N.
IsulatorIsulator, , KonduktorKonduktor dandan SemikonduktorSemikonduktorKlasifikasiKlasifikasi MaterialMaterial
Material/Material/bahanbahan dapatdapat diklasifikasikandiklasifikasikan menurutmenurutkapasitasnyakapasitasnya membawamembawa muatanmuatan listriklistrik
KonduktorKonduktor adalahadalah material material dimanadimana muatanmuatan listriklistrik dapatdapatbergerakbergerak bebasbebas..
IsulatorIsulator adalahadalah material material dimanadimana muatanmuatan listriklistrik tidaktidakdapatdapat bergerakbergerak bebasbebas.. GelasGelas dandan KaretKaret adalahadalah isulatorisulator yang yang baikbaik..
Baja, aluminum, Baja, aluminum, dandan perakperak adalahadalah konduktorkonduktor yang yang baikbaik..
SemikonduktorSemikonduktor adalahadalah material material kelaskelas ketigaketiga yang yang sifatsifatlistriknyalistriknya antarantar konduktorkonduktor dandan isulatorisulator.. SilikonSilikon dandan germanium germanium adalahadalah semikonduktorsemikonduktor yang yang biasabiasa
digunakandigunakan sebagaisebagai divaisdivais elektronikelektronik ((diodadioda, transistor , transistor dlldll).).
ProsesProses PemuatanPemuatan
TinjauTinjau batangbatang yang yang bermuatanbermuatan negatifnegatif, , kemudiankemudian kontakkontak
dengandengan bola bola konduktorkonduktor netralnetral
BeberapaBeberapa elektronelektron padapada batangbatang akanakan bergerakbergerak menujumenuju bolabola
PindahkanPindahkan batangbatang yang yang bermuatanbermuatan negatifnegatif tersebuttersebut
Bola Bola menjadimenjadi bermuatanbermuatan negatifnegatif
ProsesProses sepertiseperti iniini dinamakandinamakan prosesproses pemuatanpemuatan secarasecara
konduksikonduksi ((kontakkontak))
PemuatanPemuatan SecaraSecara KonduksiKonduksi
PemuatanPemuatan SecaraSecara InduksiInduksi
TinjauTinjau batangbatang bermuatanbermuatan negatifnegatif didekatkandidekatkanpadapada bola bola konduktorkonduktor netralnetral..
GayaGaya tolaktolak antarantar elektronelektron mengakibatkanmengakibatkanredistribusiredistribusi muatanmuatan padapada bola.bola.
ElektronElektron--elektronelektron padapada bola bola akanakan menjauhimenjauhibatangbatang akibatnyaakibatnya muatanmuatan--muatanmuatan positifpositifberadaberada dekatdekat batangbatang. .
HubungkanHubungkan bola bola dengandengan bumibumi misalnyamisalnya oleholehsebuahsebuah kawatkawat..
GayaGaya tolaktolak antarantar elektronelektron mengakibatjkanmengakibatjkanelektronelektron--elektronelektron bergerakbergerak daridari bola bola menujumenujubumibumi..
PutuskanPutuskan kawatkawat..
SekarangSekarang, bola , bola menjadimenjadi bermuatanbermuatan positifpositif..
ProsesProses sepertiseperti iniini dinamakandinamakan pemuatanpemuatansecarasecara induksiinduksi..
PemuatanPemuatan secarasecara induksiinduksi tidaktidakmembutuhkanmembutuhkan kontakkontak dengandengan bendabenda yang yang terinduksiterinduksi..
PolarisasiPolarisasi
PolarisasiPolarisasi adalahadalah pengelompokanpengelompokan muatanmuatan yang yang
terjaditerjadi dalamdalam tiaptiap molekulmolekul..
MenghasilkanMenghasilkan muatanmuatan induksiinduksi padapada permukaanpermukaan
isulatorisulator..
TesTes konsepkonsep 11
SebuahSebuah bola bola muatanmuatan positifpositif digantungkandigantungkan padapada sebuahsebuah benangbenang dandankemudiankemudian didekatkandidekatkan padapada bola lain yang bola lain yang bukanbukan penghantarpenghantar. Bola . Bola bukanbukan penghantarpenghantar tersebuttersebut tertariktertarik oleholeh bola yang bola yang bermuatanbermuatan positifpositif. . JelaskanJelaskan kemungkinankemungkinan jenisjenis muatanmuatan yang yang dimilikidimiliki bola yang bola yang bukanbukanpenghantarpenghantar tersebuttersebut! !
? +
MedanMedan ListrikListrikPenemuanPenemuan
GayaGaya listriklistrik munculmuncul dalamdalam ruangruang meskipunmeskipun tidaktidak adaada
kontakkontak fisikfisik..
DidugaDiduga adanyaadanya medanmedan listriklistrik ((dikenalkandikenalkan pertamapertama kali kali
oleholeh Michael Faraday (1791Michael Faraday (1791--1867)).1867)).
MedanMedan listriklistrik munculmuncul dalamdalam ruangruang disekitardisekitar bendabenda
bermuatanbermuatan..
JikaJika muatanmuatan lain lain memasukimemasuki wilayahwilayah yang yang terdapatterdapat
medanmedan listriklistrik, , makamaka muatanmuatan tersebuttersebut akanakan mengalamimengalami
gayagaya listriklistrik
MedanMedan : : SecaraSecara umumumum berubahberubah terhadapterhadap posisiposisi ((lokasilokasi))
KuantitasKuantitas vektorvektor : : besarbesar dan dan araharah..
BesarnyaBesarnya padapada suatusuatu daerahdaerah
DinyatakaDinyataka sebagaisebagai fungsifungsi daridari gayagaya yang yang diberikandiberikan oleholeh medanmedan
padapada sebuahsebuah muatanmuatan ujiuji..
MedanMedan ListrikListrikDefinisiDefinisi KuantitatifKuantitatif (1)(1)
o
FE
q=
ArahnyaArahnya didefinisikandidefinisikan sebagaisebagai araharah gayagaya listriklistrik yang yang dialamidialami oleholeh sebuahsebuah muatanmuatan positifpositif yang yang ditempatkanditempatkanpadapada daerahdaerah tersebuttersebut. .
- -
- - -
- - - -
- - -
- -
E
+ +
+ + ++ + + +
+ + +
+ +
E
+
+ +
+ + + +
+ + ++ +
MedanMedan ListrikListrikDefinisiDefinisi KuantitatifKuantitatif (2)(2)
DiberikanDiberikan
MakaMaka
2
o
e
q qF k
r=
2e
qE k
r=
MedanMedan ListrikListrikMedanMedan ListrikListrik oleholeh SebuahSebuah MuatanMuatan qq
+
r
qqo
E
r
-
qqoE
• Jika q>0, medan pada suatu titik berarah radial menjauh
dari q.
• Jika q<0, medan pada suatu titik berarah radial menuju q.
GarisGaris MedanMedan ListrikListrik (1)(1)
SebuahSebuah caracara yang yang tepattepat untukuntuk memvisualisasikanmemvisualisasikan polapolamedanmedan adalahadalah dengandengan menggambarmenggambar garisgaris yang yang berarahberarah sesuaisesuai dengandengan araharah medanmedan listriklistrik..
GarisGaris--garisgaris tersebuttersebut dinamakandinamakan garisgaris medanmedan..
CatatanCatatan::1.1. VektorVektor medanmedan listriklistrik, E, , E, adalahadalah menyinggungmenyinggung garisgaris medanmedan listriklistrik
padapada tiaptiap titiktitik dalamdalam ruangruang..
2.2. JumlahJumlah garisgaris medanmedan tiaptiap satuansatuan luasluas yang yang melaluimelalui permukaanpermukaansecarasecara tegaktegak luruslurus berbandingberbanding luruslurus dengandengan kekuatankekuatan medanmedanlistriklistrik didi wilayahwilayah tersebuttersebut..
E E kuatkuat ketikaketika garisgaris--garisgaris medannyamedannya rapatrapat dan dan lemahlemah ketikaketikagarisgaris--garisgaris medannyamedannya renggangrenggang..
GarisGaris medanmedan listriklistrik daridari muatanmuatan positifpositif tunggaltunggal (a) dan (a) dan
muatanmuatan negatifnegatif tunggaltunggal (b)(b)
+ q
a)
- q
b)
GarisGaris MedanMedan ListrikListrik (2)(2)
AturanAturan untukuntuk menggambarkanmenggambarkan garisgaris medanmedan listriklistrik daridari
distribusidistribusi muatanmuatan..
1.1. GarisGaris harusharus dimulaidimulai padapada muatanmuatan positifpositif ((atauatau padapada taktak hinggahingga) )
dan dan berakhirberakhir padapada muatanmuatan negatifnegatif ((atauatau padapada taktak hinggahingga).).
2.2. JumlahJumlah garisgaris medanmedan yang yang meninggalkanmeninggalkan muatanmuatan positifpositif atauatau
yang yang menujumenuju muatanmuatan negatifnegatif berbandingberbanding luruslurus dengandengan besarnyabesarnya
muatanmuatan..
3.3. TidakTidak adaada duadua garisgaris medanmedan yang yang salingsaling berpotonganberpotongan..
GarisGaris MedanMedan ListrikListrik (3)(3)
GarisGaris medanmedan listriklistrik daridari sebuahsebuah dipoldipol..
+ -
GarisGaris MedanMedan ListrikListrik (4)(4)
TesTes konsepkonsep 22
MisalkanMisalkan sebuahsebuah muatanmuatan positifpositif +Q +Q beradaberada dalamdalam ruangruang hampahampa. .
KemudianKemudian dengandengan suatusuatu caracara tertentutertentu, , muatanmuatan positifpositif tersebuttersebut
ditempatkanditempatkan padapada pusatpusat suatusuatu bola bola konduktorkonduktor beronggaberongga. . ApaApa yang yang
terjaditerjadi padapada garisgaris medanmedan daridari muatanmuatan positifpositif tersebuttersebut??
+ q +
?
TesTes konsepkonsep 33
ApakahApakah amanaman untukuntuk beradaberada dalamdalam sebuahsebuah mobilmobil ketikaketika
terjaditerjadi badaibadai yang yang disertaidisertai petirpetir!!
EnergiEnergi PotensialPotensial ListrikListrik
EnergiEnergi yang yang dimilikidimiliki oleholeh bendabenda karenakarena posisinyaposisinya
dinamakandinamakan energienergi potensialpotensial
EnergiEnergi potensialpotensial gravitasigravitasi adalahadalah energienergi yang yang dimilikidimiliki
bendabenda bermassabermassa karenakarena posisinyaposisinya dalamdalam medanmedan
gravitasigravitasi
EnergiEnergi potensialpotensial listriklistrik adalahadalah energienergi yang yang dimilikidimiliki bendabenda
bermuatanbermuatan karenakarena posisinyaposisinya dalamdalam medanmedan listriklistrik
+
+
+
+++
+
+
++ +
+ F+
b a
PotensialPotensial ListrikListrik
PotensialPotensial listriklistrik adalahadalah energienergi potensialpotensial listriklistrik persatuanpersatuanmuatanmuatan
BedaBeda potensialpotensial antaraantara titiktitik A A dandan B , VB , VBB--VVAA, , didefinisikandidefinisikansebagaisebagai perubahanperubahan energienergi potensialpotensial ((akhirakhir kurangkurang awalawal) ) daridari sebuahsebuah muatanmuatan q, yang q, yang bergerakbergerak daridari A A keke B, B, dibagidibagioleholeh muatanmuatan tersebuttersebut
PotensialPotensial listriklistrik adalahadalah kuantitaskuantitas skalarskalar
BedaBeda potensialpotensial listriklistrik adalahadalah ukuranukuran energienergi listriklistrik tiaptiapsatuansatuan muatanmuatan
PotensialPotensial biasanyabiasanya disebutdisebut sebagaisebagai tegangantegangan listriklistrik
B A
PEV V V
q
∆∆ = − =
PotensialPotensial ListrikListrikSatuanSatuan
SatuanSatuan SI SI untukuntuk potensialpotensial listriklistrik
ArtinyaArtinya, , kerjakerja sebesarsebesar 1 Joule 1 Joule dibutuhkandibutuhkan untukuntuk
menggerakanmenggerakan muatanmuatan sebesarsebesar 1 coulomb 1 coulomb diantaradiantara duadua
titiktitik yang yang berbedaberbeda potensialpotensial sebesarsebesar 1 volt1 volt
1 1V J C=
ElektronElektron VoltVolt
SatuanSatuan energienergi yang yang biasabiasa digunakandigunakan dalamdalam fisikafisika atomikatomik, ,
intiinti dandan partikelpartikel adalahadalah elektronelektron volt (volt (eVeV))
SatuSatu elektronelektron volt volt didefinisikandidefinisikan sebagaisebagai energienergi yang yang
dibutuhkandibutuhkan oleholeh sebuahsebuah elektronelektron atauatau sebuahsebuah proton proton untukuntuk
melewatimelewati daerahdaerah dengandengan bedabeda potensialpotensial satusatu volt volt
Vab=1 V
HubunganHubungan dengandengan SI:SI:
1 1 eVeV = 1.60´10= 1.60´10--19 C·V = 1.60´1019 C·V = 1.60´10--19 J19 J
a
+Qb
-Q
DefinisiDefinisi KapasitansiKapasitansi
Kapasitor: Dua konduktor berlawanan muatan yang dipisahkan oleh vakum atau bahan isulator
Kapasitansi, C, dari sebuah kapasitor didefinisikansebagai perbandingan besarnya muatan pada tiap
konduktor dengan beda potensial pada kedua konduktor
QC
V=
∆
PenyimpanPenyimpan EnergiEnergi ListrikListrik
1. Sebuah kapasitor dasarnya adalahdua konduktor yang dipisahkan olehbahan isulator. Kapasitor tidak harusterlihat seperti keping logam.
2. Ketika sebuah kapasitordihubungkan dengan beda potensialluar, muatan mengalir padakepingan dan menghasilkan bedapotensial antara plat.
+ -
- -3. Simbol kapasitor dalam
rangkaian listrik
SatuanSatuan KapasitansiKapasitansi
Satuan dari C adalah farad (F), tetapi kebanyakankapasitor memiliki nilai C dalam rentang picofarad kemicrofarad (pF ke µF).
Recall, micro ⇒10-6, nano⇒10-9, pico ⇒10-12
Jika potensial luar diputus, muatan akan berada dalamplat, sehingga kapasitorsangat baik digunakan untukmenyimpan muatan (danenergi)
1 1F C V=
1
2U QV=
EnergiEnergi DisimpanDisimpan dalamdalam KapsitorKapsitor
Tinjau sebuah batrei yang dihubungkandengan kapasitor
Batrei herus melakukan kerja untukmenggerakan elektron dari satu plat ke plat yang lain. Kerja yang dilakukan untuk
memindahkan muatan kecil ∆q melalui bedapotensial V adalah ∆W = V ∆q.
Ketika muatan meningkat, V meningkat juga
sehingga kerja untuk membawa ∆q jugameningkat. Dengan bantuan kalkulus kitaakan menemukan bahwa energi (U) yang disimpan dalam kapasitor adalah
V
V
q
221
2 2
QCV
C= =
Q
ArusArus ListrikListrik
KetikaKetika muatanmuatan--muatanmuatan bertandabertanda samasama bergerakbergerak dalamdalamaraharah tertentutertentu, , sebuahsebuah arusarus dikatakandikatakan hadirhadir..
TinjauTinjau muatanmuatan--muatanmuatan yang yang bergerakbergerak melaluimelalui sebuahsebuahpermukaanpermukaan seluasseluas A A secarasecara tegaklurustegaklurus..
DefinisiDefinisi: : ArusArus adalahadalah lajulaju muatanmuatan ––muatanmuatan yang yang mengalirmengalir melaluimelalui suatusuatu permukaanpermukaan..
A
+
+
+
+
+
I
ArusArus ListrikListrikDefinisiDefinisi
DikatahuiDikatahui sejumlahsejumlah muatanmuatan, , ∆∆Q, Q, bergerakbergerak melewatimelewati luasluas
permukaanpermukaan A A dalamdalam selangselang waktuwaktu ∆∆t, t, arusarus adalahadalah perbandinganperbandingan
muatanmuatan terhadapterhadap selangselang waktuwaktu..
A
+
+
+
+
+
I
QI
t
∆=
∆
ArusArus ListrikListrikSatuanSatuan
SatuanSatuan SI SI daridari arusarus adalahadalah ampere (A)ampere (A)..
1 A = 1 C/s1 A = 1 C/s
1 A 1 A arusarus ekivalenekivalen dengandengan 1 C 1 C muatanmuatan yang yang melaluimelalui suatusuatu
permukaanpermukaan dalamdalam selangselang waktuwaktu 1 s.1 s.
ArusArus ListrikListrik ((tambahantambahan))
ArusArus dapatdapat dikatakandikatakan sebagaisebagai gerakgerak daridari muatanmuatan--muatanmuatan
positifpositif atauatau negatifnegatif ..
PerjanjianPerjanjian, , araharah arusarus searahsearah dengandengan araharah aliranaliran
muatanmuatan positifpositif..
DalamDalam sebuahsebuah konduktorkonduktor, , sepertiseperti tembagatembaga, , arusarus adalahadalah
gerakgerak daridari elektronelektron ((muatanmuatan negatifnegatif). ).
ArahArah arusarus dalamdalam tembagatembaga adalahadalah berlawananberlawanan dengandengan araharah
gerakgerak elektronelektron..
--
-- v
I
HambatanHambatan dandan HukumHukum OhmOhmPendahuluanPendahuluan
KetikaKetika bedabeda potensialpotensial didi kenakankenakan padapada ujungujung--ujungujung
sebuahsebuah konduktorkonduktor, , nilainilai arusarus yang yang munculmuncul berbandingberbanding
luruslurus dengandengan bedabeda potensialpotensial yang yang dikenakandikenakan..
I V∝ ∆∆V
I
HambatanHambatanDefinisiDefinisi
DalamDalam keadaankeadaan dimanadimana kesebandingankesebandingan arusarus dandan
tegangantegangan sangatsangat akuratakurat, , dapatdapat dituliskandituliskan
Konstanta kesebandingan R dinamakan hambatan dari
konduktor.
Hambatan didefinisikan sebagai perbandingan antara:
V IR∆ =
VR
I
∆=
DalamDalam SI, SI, hambatanhambatan dinyatakandinyatakan dalamdalam volt per ampere.volt per ampere.
SebuahSebuah penamaanpenamaan khususkhusus diberikandiberikan: : ohms (ohms (ΩΩ).).
ContohContoh: : jikajika bedabeda potensialpotensial 10 V 10 V diberikandiberikan padapada sebuahsebuah
konduktorkonduktor memberikanmemberikan arusarus 0.2 A, 0.2 A, makamaka kitakita dapatdapat
menyimpulkanmenyimpulkan bahwabahwa konduktorkonduktor tersebuttersebut mempunyaimempunyai
hambatanhambatan sebesarsebesar 10 V/0.2 A = 10 V/0.2 A = 50 50 ΩΩ..
HambatanHambatanSatuanSatuan
HukumHukum OhmOhm
HambatanHambatan dalamdalam sebuahsebuah konduktorkonduktor munculmuncul karenakarena adanyaadanya
tumbukantumbukan antaraantara elektronelektron--elektronelektron dandan muatanmuatan yang yang tetaptetap
dalamdalam suatusuatu material.material.
DalamDalam kebanyakankebanyakan material, material, hambatanhambatan yang yang dimilikidimiliki adalahadalah
konstankonstan terhadapterhadap bedabeda potensialpotensial yang yang diberikandiberikan
IniIni adalahadalah pernyataanpernyataan daridari hukumhukum Ohm.Ohm.
George Simon Ohm
(1787-1854)
I
∆V
I
∆V
Linier atau Material Ohmik Non-Linier atau
Material Non-Ohmik
Semikonduktor
contoh diodaKebanyakan logam
V IR∆ =
Hukum Ohm
R tidak bergantung pada nilai ∆V
ContohContoh--ContohContoh ResistorResistor
EnergiEnergi ListrikListrik
DalamDalam rangkaianrangkaian tertentutertentu, , batreibatrei digunakandigunakan untukuntuk
membengkitkanmembengkitkan arusarus listriklistrik
energienergi kimiakimia daridari batreibatrei ditransferditransfer menjadimenjadi energienergi kinetikkinetik daridari
pembawapembawa muatanmuatan bergerakbergerak ((energienergi listriklistrik meningkatmeningkat))
PadaPada alatalat--alatalat tertentutertentu yang yang mempunyaimempunyai hambatanhambatan
(resistor) (resistor) dandan hadirhadir dalamdalam rangkaianrangkaian listriklistrik, , akanakan
mentransfermentransfer energienergi listriklistrik menjadimenjadi panaspanas
EnergiEnergi kinetikkinetik daridari pembawapembawa muatanmuatan ditransferditransfer menjadimenjadi panaspanas
melaluimelalui tumbukantumbukan dengandengan atomatom--atom atom dalamdalam sebuahsebuah konduktorkonduktor
((energienergi listriklistrik berkurangberkurang))
DayaDaya
MenghitungMenghitung lajulaju kehilangankehilangan energienergi ((dayadaya disipasidisipasi padapadaresistor)resistor)
GunakanGunakan hukumhukum OhmOhm
SatuanSatuan dayadaya (SI): Watt (SI): Watt
energienergi yang yang tersalurkantersalurkan: kilowatt: kilowatt--hours (kWh) hours (kWh)
E QP V I V
t t
∆ ∆= = ∆ = ∆
∆ ∆
( )2
2V
P I V I RR
∆= ∆ = =
( )( )3 61 kWh 10 3600 3.60 10W s J= = ×
Tes konsep 4
Sebuah bola lampu yang dibeli
di toko memiliki spesifikasi
60 Watt – 220 Volt.
Apa artinya!
SumberSumber TeganganTegangan
ContohContoh : : BatreiBatrei dandan generator generator listriklistrik
SetiapSetiap batreibatrei mempunyaimempunyai hambatanhambatan
internal internal
BedaBeda potensialpotensial AB: AB:
PotensialPotensial naiknaik oleholeh E E sebagaisebagai sumbersumber
GGL, GGL, kemudiankemudian menurunmenurun oleholeh IrIr
((karenakarena hambatanhambatan internal)internal)
JadiJadi, , bedabeda potensialpotensial terminal terminal padapada
batreibatrei ∆∆V V adalahadalah
CatatanCatatan: E : E adalahadalah sebagaisebagai tegangantegangan
terminal terminal ketikaketika arusarus padapada rangkaianrangkaian
nolnol))
r
R
A
B C
D
V Ir∆ = −E
Voltmeter mengukur beda potensial (atau tegangan) dari sebuah
divais dengan menempatkannya secara paralel dengan divais
tersebut.V
Ammeter mengukur arus listrik yang melalui sebuah divais dengan
menempatkannya secara seri dengan divais tersebut.
A
PengukuranPengukuran dalamdalam RangkaianRangkaian ListrikListrik
ab eq
abeq
V IR
VR
I
=
≡
Req
I
a
b
RangkaianRangkaian ListrikListrik DCDC
Dua prinsip dasar:
- Kekekalan muatan
- Kekekalan energi
Ekivalensi hambatan
1 21 2
eq
eq
V IR
IR IRVR R R
I I
∆ =
+∆≡ = = +
HambatanHambatan SeriSeri
1 2I I I= =
1. Kekealan muatan, akibatnya
1 2V IR IR∆ = +
2. Kekekalan energi, akibatnya
1 2eqR R R= +
R2
R1
v2
v1
+ +
+
_
_
_
v i1
A B
C
I
1 2
1 2 1 2
eq
eq
VI
R
V VV V VI
R R R R R
=
= = + = +
HambatanHambatan ParalelParalel
1 2V V V= =
1. Beda potensial yang melewati R1 and R2
sama,
1 2I I I= +
2. Kekekalan muatan, akibatnya
1 2
1 1 1
eqR R R
= +
I
I2 I1
R2 R1
V
+
_
I
ReqV
+
_
A
atau 1 2
1 2eq
R RR
R R=
+
Tes konsep 5
1. Jelaskan mengapa seekor burung tidak tersengatarus listrik (kesetrum) ketika bertengger di sebuah
kabel telanjang bertegangan tinggi?
2. Apa fungsi sikring?
Top Related