Download Hambatan Kawat Penghantar

LISTRIK ARUS SEARAH
BY SYAMSUL ARIFIN
SMKN 1 KALIANGET
Daftar isi
KUAT ARUS LISTRIK
HAMBATAN LISTRIK
Hambatan kawat penghantar
HUKUM KIRCHOFF
KOMPONEN DALAM RANGKAIAN LISTRIK
RANGKAIAN JEMBATAN WHETSTONE
SUMBER TEGANGAN LISTRIK
RANGKAIAN ARUS LISTRIK SEARAH
1. KUAT ARUS LISTRIK
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik positif
( Q ) yang mengalir melalui penampang seutas kawat
penghantar per satuan waktu ( t ) .
I=
Q
t
I = kuat arus listrik ( ampere atau A)
Q = muatan listrik ( coulomb atau C )
t = selang waktu ( sekon atau s )
Terjadinya Arus Listrik
.
arus listrik dapat mengalir bila:
1.
Rangkaian listrik harus
tertutup
2.
Harus ada beda potensial
didalam rangkaian.
3. Terdapat sumber arus
listrik
Contoh soal
Kuat arus sebesar 0,067 A mengalir dalam suatu
penghantar selama 2 menit. Tentukan muatan listrik
yang mengalir dalam penghantar tersebut. !
Penyelesaian :
Diketahui : I = 0,067 A
t = 2 menit = 120s
Ditanya : Q = ...….
Jawab
:Q = I . t
= 0,067 .120 = 8,04 C
HAMBATAN LISTRIK
Hambatan listrik adalah bilangan atau
konstanta yangmenyatakan hasil bagi antara
beda potensial ujung ujung penghantar dan
kuat arus yang melalui penghantar tersebut.
Hukum Ohm : Pada suatu penghantar listrik,
kuat arus listrik sebanding beda potensial
antara ujung ujungnya , dan berbanding
terbalik dengan besarnya hambatan
penghantar tersebut.
Hukum Ohm
1A
2V
Hk. Ohm
V
2
4
6
8
10
I
1
2
3
4
5
K
2
2
2
2
2

V
I =K
Tegangan sebanding dengan kuat arus
Bila tegangan naik maka kuat arus juga naik
Hasil bagi tegangan dengan kuat arus adalah
tetap
( Hk. Ohm)
Persamaan Hk. Ohm
V
I
= R
atau
V=I.R
V = tegangan ( V )
I = Kuat arus (A)
R = Hambatan (Ω)
Contoh
Arus listrik 2A mengalir melalui seutas kawat penghantar ketika beda
potensial 12 V diberikan pada ujung-ujungnya. Tentukan hambatan
listrik pada kawat tersebut
Diketahui:
I=2A
V = 12 V
Ditanya:
R=…
Jawab:
V=I.R
12 = 2 . R
R=6Ω
Latihan.
1. Beda potensial 15 V harus diberikan pada
ujung-ujung seutas kawat agar arus 2,5 A
mengalir melalui kawat tersebut. Berapa
hambatan listrik kawat?
2. Arus listrik 4 A mengalir melalui sebuah
resistor 10 ohm. Berapa tegangan listrik yang
dibaca oleh voltmeter yang dihubungkan pada
ujung-ujung resistor?
3. Berapa kuat arus listrik yang mengalir
melalui seutas kawat yang memili hambatan
0,4 ohm jika ujung-ujungnya diberi tegangan
200 V?
4. Total muatan yang mengitari suatu rangkaian
selama 3 menit adalah 90 C. Hitunglah kuat
arus listriknya !
5. Uah lampu dialiri arus listrik sebesar 1A.
Berapa jumlah elektron yang mengalir pada
lampu dalam satu jam .
6. Sebuah lampu dialiri arus sebesar o,8 A.
Tentukan jumlah elektron yang mengalir
pada lampu selama satu jam.
Hambatan Kawat Penghantar
Tahukah anda apakah kawat penghantar itu?
Kawat penghantar adalah kawat yang biasa kita
gunakan untuk menghantarkan listrik yang biasa
kita sebut kabel
Mana yang lebih baik, tembaga, besi atau
perak sebagai kawat penghantar?
Yang paling baik sebagai kawat penghantar
adalah perak karena memiliki hambatan paling
kecil.
Mengapa Tembaga?
Mengapa kabel sebagai kawat
penghantar listrik terbuat dari
tembaga?
Tembaga banyak diginakan sebagai kawat
penghantar karena memiliki hambatan yang sangat
kecil dan harganya murah daripada perak atau
emas.
Apakah jadinya jika kabel listrik terbuat
dari emas atau perak?
Hambatan kawat penghantar
Apa sajakah yang mempengaruhi besarnya hambatan suatu kawat
penghantar?
Bila kita naik mobil, manakah yang lebih banyak hambatannya,
berjalan sejauh 1 Km atau 10 Km?
Tentu saja yang 10 Km, Semakin panjang perjalanan kita maka
makin besar hambatan yang kita alami.
Begitu juga dengan pejalanan listrik, semakin panjang kawat
penghantar yang dilaluinya makin besar hambatan yang ia alami.
Jadi, semakin panjang kawat penghantar
semakin besar hambatannya
Panjang kawat dan Hambatannya
Bila kita naik mobil, manakah yang lebih banyak
hambatannya, berjalan sejauh 1 Km atau 10 Km?
Tentu saja yang 10 Km, Semakin panjang perjalanan
kita maka makin besar hambatan yang kita alami.
Begitu juga dengan pejalanan listrik, semakin panjang
kawat penghantar yang dilaluinya makin besar
hambatan yang ia alami.
Jadi, semakin panjang kawat penghantar
semakin besar hambatannya
Tebal Kawat dan Hambatannya
Lebih enak manakah, berkendaraan di jalan lebar atau
di jalan yang sempit?
Tentu saja jalan yang lebih lebar, karena semakin lebar
jalan maka hambatannya semakin sedikit.
Begitu juga dengan listrik yang melalui kawat
penghantar, semakin besar kawat penghantar yang ia
lalui, semakin kecil hambatan yang ia alami.
Jadi, semakin besar kawat penghantar
maka makin kecil hambatannya
Jenis Kawat dan Hambatannya
Lebih lancar manakah, berkendaraan di jalan pasar,
jalan pemukiman atau jalan tol?
Tentu saja di jalan tol, karena bebas hambatan, jalan
pemukiman kurang lancar karena ada hambatan, sedang
jalan pasar sangat banyak hambatannya.
Hambatan pada jalan tergantung dari jenis jalannya.
Begitu juga dengan kawat penghantar, hambatannya
tergantung dari bahan penyusunnya.
Jadi, hambatan kawat tergantung dari
jenis kawatnya.
Hambatan kawat penghantar
Dari pernyataan tersebut, dapat disimpilkan bahwa
hambatan kawat penghantar sebanding dengan
panjang kawat, berbanding terbalik dengan luas
penampang kawat dan tergantung dari jenis kawat
penghantar.
Sehingga dapat dibuat persamaan:
L
R=ρ
A
R = hambatan kawat (Ω)
ρ = hambatan jenis kawat (Ωm)
L = panjang kawat (m)
A = luas penampang kawat (m²)
Contoh
Kawat yang hambat jenisnya 0,000 001 Ωm dan luas
penampangnya 0,000 000 25 m² digunakan untuk membuat
elemen pembakar listrik 1kW yang harus memiliki hambatan
listrik 57,6 ohm. Berapa panjang kawat yang diperlukan?
Diketahui
ρ = 0,000 001 Ωm
A = 0,000 000 25 m²
R = 57,6 Ω
Ditanya
L=…
Jawab
R=ρ
L
A
L
57,6 = 0.000 001 . ____________
0,000 000 25
L
57,6 = ________
0,25
L = 57,6 . 0,25
L = 14,4 m
Latihan
1. Seutas kawat memiliki panjang 110 m, diameternya 7
mm, dan hambat jenis 0,000 000 049 Ωm. Tentukan
hambatan listrik kawat tersebut?
2. Sepotong kawat tembaga mula-mula memiliki
hambatan = R. Kemudian Kawat tersebut dipotong
menjadi empat bagian yang sama panjang. Berapa
hambatan masing-masing potongan tembaga
tersebut?
3. Seutas kawat memiliki hambatan 40 ohm.
Jika kawat tersebut ditarik sehingga
panjangnya menjadi 1,5 kali panjang semula,
berapa hambatan kawat itu sekarang?
Pengaruh suhu terhadap hambatan
jenis
Harga dari hambatan jenis adalah nol
sampai takterhingga
a. ρ = 0 disebut sebagai penghantar
sempurna (konduktor ideal )
b. ρ =~ disebut sebagai penghantar
jelek (isolator ideal )
Selain bergantung padea jenis dan
ukuran benda,hambatan suatu
penghantar juga bergantung pada
SUHU, pada umumnya hambatan
listrik suatu penghantar naik jika
suhunya naik
.
.
ρ1 = ρ0 (1 + α. ∆T)
atau ∆ρ = ρ0 α. ∆T
ρ1 = hambatan jeis pada suhu tºC
ρ0 = hambatan jeis pada suhu 0ºC
∆T = perubahan suhu (ºC )
α = koefisien suhu hambatan jenis (/ºC )
∆ρ = perubahan hambatan jenis
Karena hambatan listrik R sebanding dengan
hambatan jenis C, maka akan diperoleh
persamaan :
R1 = R0 (1 + α. ∆T)
atau
∆R = R0 α. ∆T
R1 = hambatan pada suhu tº C
R0 = hambatan pada suhu 0º C
∆R = perubahan hambatan listrik
Contoh soal
Hambatan kawat pijar pada suhu
0ºC adalah 6Ω .berapa hambatan
pada suhu 1000ºC, jika koefisien
suhunya 0,004 ?
Penyelesaian
Diketahui : R0 = 6 ohm
∆T = T1 – T2 =1.000ºC
T0 = OºC
α = 0,004
T1 = 1.000ºC
Ditanya : R = ……..?
Jawab :
R1 = R0 ( 1 + α . ∆T )
= 6 ohm.(1+ 0.004/ºC. 1000ºC)
= 6 ohm ( 1 + 5 )
R1 = 30 ohm
Jadi,hambatan kawat pada suhu 1.000ºC =30 0hm
Super Konduktor
Selain konduktor dan isolator, ada penghantar yang
sangat baik dalam menghantarkan listrik yaitu Super
konduktor
Super konduktor penghantar tanpa hambatan. Kondisi
ini tercapai pada suhu 0 mutlak (-273 °C).
Semi Konduktor
Selain
.
itu ada juga penghantar bukan
konduktao maupun isolator, yaitu Semi
konduktor
Semi konduktor adalah bahan yang
dapat dibuat sebagai konduktor maupun
isolator, contohnya silikon dan
germanium
Hukum Kirchoff
I
Pada rangkaian tak bercabang, kuat arus di
titik manapun dalam rangkaian adalah
besar
(Hk. Kirchoff 1)
sama
Hukum Kirchoff
I1
Pada rangkaian bercabang kuat
I
I2
arus
I3
yang masuk ke titik percabangan sama
dengan jumlah kuat arus yang keluar
dari titik percabangan tersebut. (Hk.
Kirchoff I)
contoh
40 mA
Dari gambar disamping
tentukan kuat arus
pada I1, I2 dan I3.
100 mA
P
I1
20 mA
I2
Q
I3
R
Jawab
Cabang P
Cabang Q
Cabang R
100 = 40 + I1 + 20
I1 + 20 = I2
I2 + 40 = I3
100 = 60 + I1
40 + 20 = I2
40 + 60 = I3
I1 = 40 mA
I2 = 60 mA
I3 = 100 mA
Rangkaian seri
Rangkaian Seri

Beberapa hambatan bila disusun seri akan
memiliki hambatan lebih besar namun
tegangan pada masing-masing hambatan
menjadi lebih kecil.
Hambatan Pengganti
Beberapa hambatan yang disusun seri dapat
diganti dengan hambatan sebesar jumlah
semua hambatan tersebut
R1
R2
R
R = R1 + R2 + R3
R3
Contoh
R1
R2
R3
Bila R1 = 30 Ohm, R2 = 40 ohm dan R3= 10 ohm,
berapakah hambatan pengganti dari rangkaian di atas?
Jawab :
Karena rangkaian seri, maka
R = R1 + R2 + R3
R = 30 + 40 + 10
R = 80 ohm
Tegangan pada rangkaian seri
V1
V2
V3
V
V = V1 + V2 + V3
Kuat arus pada rangkaian seri
I1
I2
I
I = I1 = I2 = I3
I3
Sifat rangkaian seri
Rangkaian Paralel
Rangkaian Paralel

Bila beberapa hambatan disusun secara
paralel maka hambatan totalnya menjadi
lebihkecil
dari masing-masing
hambatan, tetapi
tegangannya tetap
Hambatan pengganti pada rangkaian
paralel
R1
R2
R3
R
1
1
1
1
R = R1 + R2 + R3
Contoh
R1
Jika R1 = 10 ohm, R2 = 15 ohm
dan R3 = 30 ohm, berapakah
hambatan pengganti dari rangkaian
diatas?
R2
R3
Jawab
Karena rangkaiannya adalah paralel maka:
1
1
1
1
R = R1 + R2 + R3
R = 30
6
1
= 1 + 1 + 1
R
10
15
30
R = 5 ohm
1
3+2+1
R =
30
= 6
30
Tegangan pada rangkaian paralel
V1
V2
V3
V
V = V1 = V2 = V3
Kuat arus pada rangkaian paralel
I1
I2
I
I3
I = I1 + I2 + I3
Sifat rangkaian paralel
Sifat Rangkaian Paralel
Rangkaian campuran
30 Ω
5Ω
10 Ω
15 Ω
10 Ω
Rp
Berapakah hambatan total dari
rangkaian di samping?
jawab
1
1
1
Rp = 30 + 15
5Ω
1+2
30
= 3
30
=
R = 10 + Rp + 5
R= 10 + 10 + 5
R = 25 Ω
30
3
Rp = 10Ω
Rp =
Berapakah hambatan
total dari rangkaian di
samping?
8Ω
7Ω
10 Ω
20 Ω
Rs1
Rs2 = 30 ohm
1
= 1 + 1
R Rs1 Rs2
=
=
Jawab
Rs2
Rs1 = 8 + 7
Rs1 = 15 ohm
Rs2 = 20 + 10
1
1
+
15 30
2 + 1
30
3
= 30
30
R=
3
R = 10 ohm
Latihan
Bila semua resistor dalam rangkaian dibawah ini identik dan masing-masing
memiliki hambatan 90 ohm, berapakah hambatan total pada masing-masing
rangkaian?
1.
3.
2.
4.
Penghantar listrik
Pernahkah anda kesetrum listrik?
Mengapa ketika kita menyentuh kabel
yang tidak terlindung kita kesetrum?
Itu karena kabel terbuat
dari konduktor dan
dilindungi oleh isolator
Apakah kaonduktor dan
isolator itu?
Penghantar listrik
Berdasarkan daya hantarnya, zat digolongkan menjadi:
1. Konduktor
2.Isolator
Konduktor : Penghantar Listrik yang
Baik
Contoh: tembaga, besi,
perak dan karbon
Semua jenis logam dan
karbon adalah
konduktor
Isolator : Penghantar Listrik yang
Buruk
Contoh: kayu, plastik,
karet dan kaca
Semua jenis non logam,
kecuali karbon, adalah
isolator
Pada tegangan yang
sangat tinggi, isolator
dapat menghantarkan
listrik dengan baik
Isolator
Super Konduktor
Selain konduktor dan isolator, ada penghantar yang
sangat baik dalam menghantarkan listrik yaitu Super
konduktor
Super konduktor penghantar tanpa hambatan. Kondisi
ini tercapai pada suhu 0 mutlak (-273 °C).
Semi Konduktor
Selain itu ada juga penghantar
bukan konduktao maupun
isolator, yaitu Semi
konduktor
Semi konduktor adalah bahan
yang dapat dibuat sebagai
konduktor maupun isolator,
contohnya silikon dan germanium