Listrik Dinamis

Oleh Diposting pada

Listrik Dinamis – Pengertian, Makalah, Rumus, Contoh & Manfaat– DosenPendidikan.Com – Dalam hal ini pernahkan terbesit di pikiran bahwa saat kalian menggunakan barang-barang elektronik seperti setrika atau mainan mobil seperti tamiya bagaimana barang tersebut bisa bekerja ??

Hal demikian merupakan salah satu pemanfaatan listrik dinamis dalam kehidupan sehari-hari, apakah listrik dinamis itu?? bagaimana cara kerjanya?? nah mari kita bahas selengkapnya dibawah ini.

Pengertian Listrik Dinamis

Baca Cepat tampilkan

Listrik dinamis adalah listrik yang dapat bergerak. Cara mengukur kuat arus pada listrik dinamis adalah muatan listrik dibagai waktu dengan satuan muatan listrik adalah coulumb dan satuan waktu adalah detik. Kuat arus pada rangkaian bercabang sama dengan kuat arus yang masuk sama dengan kuat arus yang keluar, sedangkan pada rangkaian seri kuat arus tetap sama disetiap ujung-ujung hambatan.

Sebaliknya tegangan berbeda pada hambatan, pada rangkaian seri tegangan sangat tergantung pada hambatan, tetapi pada rangkaian bercabang tegangan tidak berpengaruh pada hambatan. Semua itu telah dikemukakan oleh Hukum Kirchoff yang berbunyi “jumlah kuat arus listrik yang masuk sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar”. Berdasarkan Hukum Ohm dapat disimpulkan cara mengukur tegangan listrik adalah kuat arus × hambatan. Hambatan nilainya selalu sama karena tegangan sebanding dengan kuat arus, tegangan memiliki satuan volt(V) dan kuat arus adalah ampere (A) serta hambatan adalah ohm.

Hukum Ohm

Aliran arus listrik dalam suatu rangkaian tidak berakhir pada alat listrik. tetapi melingkar kernbali ke sumber arus. Pada dasarnya alat listrik bersifat menghambat alus listrik. Hubungan antara arus listrik, tegangan, dan hambatan dapat diibaratkan seperti air yang mengalir pada suatu saluran. Orang yang pertama kali meneliti hubungan antara arus listrik, tegangan. dan hambatan adalah Georg Simon Ohm (1787-1854) seorang ahli fisika Jerman. Hubungan tersebut lebih dikenal dengan sebutan hukum Ohm.

Kuat Arus Listrik (I)

Aliran listrik ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak di dalam suatu penghantar. Arah arus listrik (I) yang timbul pada penghantar berlawanan arah dengan arah gerak elektron.

Muatan listrik dalam jumlah tertentu yang menembus suatu penampang dari suatu penghantar dalam satuan waktu tertentu disebut sebagai kuat arus listrik. Jadi kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir dalam kawat penghantar tiap satuan waktu. Jika dalam waktu t mengalir muatan listrik sebesar Q, maka kuat arus listrik I adalah:

Kuat Arus Listrik

Beda Potensial atau Tegangan Listrik (V)

Terjadinya arus listrik dari kutub positif ke kutub negatif dan aliran elektron dari kutub negatif ke kutub positif, disebabkan oleh adanya beda potensial antara kutub positif dengan kutub negatif, dimana kutub positif mempunyai potensial yang lebih tinggi dibandingkan kutub negatif.

Beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif dalam keadaan terbuka disebut gaya gerak listrik dan dalam keadaan tertutup disebut tegangan jepit.

  • Hubungan antara kuat arus listrik (I) dan tegangan listrik (V)

Hubungan antara V dan I pertama kali ditemukan oleh seorang guru Fisika berasal dari Jerman yang bernama George Simon Ohm. Dan lebih dikenal sebagai hukum Ohm yang berbunyi:
Besar kuat arus listrik dalam suatu penghantar berbanding langsung dengan beda potensial (V) antara ujung-ujung penghantar asalkan suhu penghantar tetap.

Hasil bagi antara beda potensial (V) dengan kuat arus (I) dinamakan hambatan listrik atau resistansi (R) dengan satuan ohm.

Hubungan antara kuat arus listrik

  • Hubungan antara hambatan kawat dengan jenis kawat dan ukuran kawat

Hambatan atau resistansi berguna untuk mengatur besarnya kuat arus listrik yang mengalir melalui suatu rangkaian listrik. Dalam radio dan televisi, resistansi berguna untuk menjaga kuat arus dan tegangan pada nilai tertentu dengan tujuan agar komponen-komponen listrik lainnya dapat berfungsi dengan baik.

Untuk berbagai jenis kawat, panjang kawat dan penampang berbeda terdapat hubungan sebagai berikut:

Hubungan antara hambatan kawat dengan jenis kawat dan ukuran kawat

Komponen yang khusus dibuat untuk menghambat arus listrik disebut resistor (pengharnbat). Sebuah resistor dapat dibuat agar mempunyai nilai hambatan tertentu. Jika dipasang pada rangkaian sederhana, resistor berfungsi untuk mengurangi kuat arus. Namun, jika dipasang pada rangkaian yang rumit, seperti radio, televisi, dan komputer, resistor dapat berfungsi sebagai pengatur kuat arus. Dengan demikian, komponen-komponen dalam rangkaian itu dapat berfungsi dengan baik.

Resistor sederhana dapat dibuat dari bahan nikrom (campuran antara nikel, besi. krom, dan karbon). Selain itu, resistor juga dapat dibuat dari bahan karbon. Nilai hambatan suatu resistor dapat diukur secara langsung dengan ohmmeter. Biasanya, ohmmeter dipasang bersama-sama dengan amperemeter dan voltmeter dalam satu perangkat yang disebut multimeter. Selain dengan ohmmeter, nilai hambatan resistor dapat diukur secara tidak langsung dengan metode amperemeter voltmeter.

  • Hambatan Kawat Penghantar

Berdasarkan keterangan di atas. dapat disimpulkan bahwa besar hambatan suatu kawat penghantar:

  1. Sebanding dengan panjang kawat penghantar. artinya makin panjang penghantar, makin besar hambatannya,
  2. Bergantung pada jenis bahan kawat (sebanding dengan hambatan jenis kawat), dan
  3. Berbanding terbalik dengan luas penampang kawat, artinya makin kecil luas penampang, makin besar hambatannya.

Hambatan Kawat Penghantar

Hukum Kirchoff

  • Hukum I Kirchoff

Dalam alirannya, arus listrik juga mengalami cabang-cabang. Ketika arus listrik melalui percabangan tersebut, arus listrik terbagi pada setiap percabangan dan besarnya tergantung ada tidaknya hambatan pada cabang tersebut. Bila hambatan pada cabang tersebut besar maka akibatnya arus listrik yang melalui cabang tersebut juga mengecil dan sebaliknya bila pada cabang, hambatannya kecil maka arus listrik yang melalui cabang tersebut arus listriknya besar.

  • Hukum I Kirchoff berbunyi:
  1. Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik simpul sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar dari titik simpul tersebut.
  2. Hukum I Kirchhoff tersebut sebenarnya tidak lain sebutannya dengan hukum kekekalan muatan listrik.
  3. Hukum I Kirchhoff secara matematis dapat dituliskan sebagai:

Hukum I Kirchoff

Rangkaian Hambatan

  • Rangkaian Seri
  • Rangakaian Paralel
  • Rangkaian Seri

Berdasarkan hukum Ohm: V = IR, pada hambatan R1 terdapat teganganV1 =IR1 dan pada hambatan R2 terdapat tegangan V2 = IR 2. Karena arus listrik mengalir melalui hambatan R1 dan hambatan R2, tegangan totalnya adalah

VAC = IR1 + IR2.

Mengingat VAC merupakan tegangan total dan kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian seperti di atas (rangkaian tak bercabang) di setiap titik sama maka

VAC=IR1+IR2
IR1=I(R1+R2)
R1=R1+R2 ; R1 = hambatan total

Rangkaian seperti di atas disebut rangkaian seri. Selanjutnya, R1 ditulis Rs (R seri) sehingga Rs = R1 + R2 +…+Rn, dengan n = jumlah resistor. Jadi, jika beberapa buah hambatan dirangkai secara seri, nilai hambatannya bertambah besar. Akibatnya, kuat arus yang mengalir makin kecil. Hal inilah yang menyebabkan nyala lampu menjadi kurang terang (agak redup) jika dirangkai secara seri. Makin banyak lampu yang dirangkai secara seri, nyalanya makin redup. Jika satu lampu mati (putus), lampu yang lain padam.

  • Rangakaian Paralel

Mengingat hukum Ohm: I = V/R dan I = I1+ I2, maka

Rangakaian Paralel

Pada rangkaian seperti di atas (rangkaian bercabang), V AB =V1 = V2 = V. Dengan demikian, diperoleh persamaan

rangkaian bercabang

Rangkaian yang menghasilkan persamaan seperti di atas disebut rangkaian paralel. Oleh karena itu, selanjutnya Rt ditulis Rp (Rp = R paralel). Dengan demikian, diperoleh persamaan

rangkaian paralel

Berdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa dalam rangkaian paralel, nilai hambatan total (Rp) lebih kecil dari pada nilai masing-masing hambatan penyusunnya (R1 dan R2). Oleh karena itu, beberapa lampu yang disusun secara paralel sama terangnya dengan lampu pada intensitas normal (tidak mengalami penurunan). Jika salah satu lampu mati (putus), lampu yang lain tetap menyala.

Baca Juga : Perpindahan Kalor

  • Hukum II Kirchoff

Pemakaian Hukum II Kirchhoff pada rangkaian tertutup yaitu karena ada rangkaian yang tidak dapat disederhanakan menggunakan kombinasi seri dan paralel. Umumnya ini terjadi jika dua atau lebih ggl di dalam rangkaian yang dihubungkan dengan cara rumit sehingga penyederhanaan rangkaian seperti ini memerlukan teknik khusus untuk dapat menjelaskan atau mengoperasikan rangkaian tersebut. Jadi Hukum II Kirchhoff merupakan solusi bagi rangkaian-rangkaian tersebut yang berbunyi:

Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (ε) dengan penurunan tegangan (IR) sama dengan nol.

Hukum Kirchoff II dirumuskan sebagai berikut:

Hukum Kirchoff II

Energi Listrik

Energi Listrik
Baterai membangkitkan energi pada hambatan R

Karena q = I . t, dimana I adalah kuat arus listrik dan t waktu, maka besar usaha

yang dilakukan adalah:

W = V . I . t

Karena V = I . R, maka besar usaha W yang sama dengan energi listrik adalah

besar usaha W yang sama dengan energi listrik

Daya Listrik

Besar Daya listrik (P) pada suatu alat listrik adalah merupakan besar energi listrik (W) yang muncul tiap satuan waktu (t), kita tuliskan.

Daya Listrik

Alat-Alat Ukur Pada Listrik Dinamis

Ampermeter

Ampermeter adalah alat untuk mengukur arus listrik. Bagian terpenting dari Ampermeter adalah galvanometer. Galvanometer bekerja dengan prinsip gaya antara medan magnet dan kumparan berarus.

Galvanometer dapat digunakan langsung untuk mengukur kuat arus searah yang kecil. Semakin besar arus yang melewati kumparan semakin besar simpangan pada galvanometer.

Baca Juga : Kalorimeter

Ampermeter terdiri dari galvanometer yang dihubungkan paralel dengan resistor yang mempunyai hambatan rendah. Tujuannya adalah untuk menaikan batas ukur ampermeter. Hasil pengukuran akan dapat terbaca pada skala yang ada pada ampermeter.

Bagaimana cara menggunakan Ampermeter?

Misalkan Anda akan mengukur kuat arus yang melewati rangkaian pada gambar

Misalkan R adalah lampu, maka:

R adalah lampu
(a). gambar rangkaian sederhana dengan sumber arus dc(b). rangkaian sebenarnya

Anda harus memasang secara seri ampermeter dengan lampu. Sehingga harus memutus salah satu ujung (lampu menjadi padam). Selanjutnya hubungkan kedua ujung dengan kabel pada ampermeter, seperti gambar 2.

seri ampermeter dengan lampu
Multimeter yang dapat digunakan sebagai Ampermeter

Baca Juga : Siklus Carnot

Hati-hati saat Anda membaca skala yang digunakan, karena Anda harus memperhatikan batas ukur yang digunakan. Misalnya Anda menggunakan batas ukur 1A, pada skala tertulis angka dari 0 sampai dengan 10. Ini berarti saat jarum ampermeter menunjuk angka 10 kuat arus yang mengalir hanya 1 A. Jika menunjukkan angka 5 berarti kuat arus yang mengalir 0,5 A. Secara umum hasil pengamatan pada pembacaan ampermeter dapat dituliskan:

hasil pengamatan pada pembacaan ampermeter

Bagaimana jika saat Anda mengukur kuat arus jarum menyimpang melewati batas ukur maksimal? Ini berarti kuat arus yang Anda ukur lebih besar dari batas ukur alat. Anda harus memperbesar batas ukur dengan menggeser batas ukur jika masih memungkinkan. Jika tidak Anda harus memasang hambatan shunt secara paralel pada Ampermeter seperti pada gambar 4 berikut ini.

paralel pada Ampermeter
Rangkaian hambatan Shunt (Rsh) Ampermeter untuk memperbesar batas ukurnya.

Besar hambatan shunt yang dipasang pada Ampermeter tersebut adalah:

Besar hambatan shunt yang dipasang pada Ampermeter

Voltmeter

Voltmeter adalah alat untuk mengukur tegangan listrik atau beda potensialantara dua titik. Voltmeter juga menggunakan galvanometer yang dihubungkan seri dengan resistor. Coba Anda bedakan dengan Ampermeter!
Beda antara Voltmeter dengan Ampermeter adalah sebagai berikut:

  1. Ampermeter merupakan galvanometer yang dirangkai dengan hambatan
    shunt secara seri, Voltmeter secara paralel.
  2. Hambatan Shunt yang dipasang pada Ampermeter nilainya kecil sedangkan pada Voltmeter sangat besar.

Bagaimana menggunakan Voltmeter?

Menggunakan Voltmeter berbeda dengan menggunakan Ampermeter, dalam menggunakan Voltmeter harus dipasang paralel pada kedua ujung yang akan dicari beda tegangannya. Misalkan Anda kan mengukur beda tegangan antara ujung-ujung lampu pada gambar 5.

Bagaimana menggunakan Voltmeter
Rangkaian dengan sumber arus dc.

Baca Juga : Bagian Bagian Mikroskop

Anda cukup mengatur batas ukur pada alat dan langsung hubungkan dua kabel dari voltmeter ke ujung-ujung lampu seperti pada gambar 6.

Mengukur tegangan.
Mengukur tegangan.

hasil pengamatan

Seperti pada saat Anda menggunakan Ampermeter, jika jarum pada voltmeter melewati batas skala maksimal, berarti beda potensial yang Anda ukur lebih besar dari kemampuan alat ukur. Sehingga Anda harus memperbesar batas ukur. Caranya dengan memasang resistor (hambatan muka) secara seri pada voltmeter. Seperti gambar 7.

Rangkaian hambatan muka (Rm) pada Voltmeter untuk memperbesar batas ukurnya.

Besar hambatan muka yang dipasang pada Voltmeter tersebut adalah:

Rm = (n – 1) Rv

Dengan, Rm = hambatan muka ( )

n =  kelipatan batas ukur Voltmeter

Vv = batas ukur Voltmeter sebelum dipasang hambatan muka (Volt)

V = batas ukur Voltmeter setelah dipasang hambatan muka (Volt)

Rv = hambatan dalam Voltmeter ( Ω )

Baca Juga : Siklus Batuan

Penerapan Listrik Dinamis Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Coba perhatikan bola lampu di rumah! Bila bola lampu diberi tegangan (V), apa yang terjadi? Yang terjadi adalah arus mengalir melalui filamen, sehingga bola lampu menyala.

Tegangan yang diberikan pada suatu alat listrik seperti bola lampu harus disesuaikan dengan tegangan yang seharusnya diperuntukkan bagi alat tersebut. Jika lampu 220 V diberi tegangan 110 V, filamen lampu akan dialiri oleh arus yang lebih kecil dari yang seharusnya sehingga lampu 220 V tersebut, menyala redup. Sebaliknya jika lampu 110 V diberi tegangan 220 V, filamen lampu akan dialiri oleh arus yang terlalu besar dari yang seharusnya sehingga lampu 110 V filamennya terbakar.

Jadi Anda harus memahami, bila Anda mempunyai sesuatu alat listrik harus dengan tegangan yang ada di rumah dan tegangan yang tercantum di alat listrik
tersebut.

Benda dengan muatan listrik positif lebih banyak mempunyai potensial yang lebih tinggi, sedangkan benda dengan muatan negatif lebih banyak mempunyai potensial lebih rendah. Nah dua tempat yang memiliki beda potensial bisa menyebabkan munculnya arus listrik, dengan catatan keduanya dihubungkanb dengan suatu penghantar, beda potensial biasa ditanyakan sebagai tegangan.

  • Arus listrik terbagai menjadi 2 jenis yaitu arus AC “bolak-balik” dan DC “searah” umumnya arus listrik melewati kawat penghantar tiap satuan waktu, untuk jumlah arus listrik yang mengalir dalam waktu tertentu disebut kuat arus listrik “i”.

Kuat arus yang masuk pada rangkaian bercabang akan sama dengan kuat arus yang keluar, sedangkan di rangkaian seri kuat arus akan terus sama di setiap ujung hambatan, semua itu sesuai dengan Hukum Kirchoff.

Baca Juga : Sublimasi Adalah

Semakin besar sumber tegangan semakin besar pula arus yang akan mengalir, sedangkan jika hambatan diperbesar, itu akan membuat aliran arus berkurang, seperti yang dijelaskan di Hukum Ohm.

"Listrik Dinamis" Pengertian & ( Rumus - Contoh )

Gambar diatas dikatakan A lebih berpotensial lebih tinggi dari pada B, arus listrik terjadi berasal dari A menuju ke B terjadi karena adanya usaha penyeimbangan potensial antara A dan B, arus listrik seakan-akan berupa arus muatan positif, dari potensial tinggi ke rendah. Faktanya muatan listrik positif tidak bisa berpindah, melainkan negatif “elektron” yang bisa, berikut ini rumus listrik dinamis.

Rumus Listrik Dinamis

Adapun rumus listrik dinamis yang diantaranya yaitu:

Rumus Kuat Arus Listrik “I”

Arus listrik terjadi jika ada perpindahan elektron seperti uraian diatas, kedua benda bermuatan, jika dihubungkan dengan penghantar akan menghasilkan arus listrik, kuat arus listrik disimbolkan dengan huruf /, memiliki satuan Ampere “A”, rumusnya:

/ = Q / t

Ket:

  • I = Kuat arus listrik “A”
  • Q = Jumlah muatan listrik “Coulumb”
  • t = Selang waktu “s”

Rumus Beda Potensial Atau Sumber Tegangan “V”

Berdasarkan uraian diatas, arus listrik mempunyai definisi banyaknya elektron yang berpindah dalam waktu tertentu. Perbedaan potensial akan menyebabkan perpindahan elektron, banyaknya energi listrik yang dibutuhkan untuk mengalirkan setiap muatan listrik dari ujung penghantar disebut tegangan listrik atau beda potensial.

Bac Juga : Kromatografi Adalah

Sumber tegangan atau beda potensial mempunyai simbol V dengan satuan Volt, secara matematik mempunyai rumus:

V = W / Q

Ket:

  • V = beda potensia atau sumber tegangan listrik “Volt”
  • W = energi “Joule”
  • Q = muatan “Coulomb”

Rumus Hambatan Listrik “R”

Hambatan atau resistor disimbolkan dengan R, dengan satuan ohm, mempunyai rumus:

R = ρ . l / A

Ket:

  • R = Hambatan listrik “ohm”
  • ρ = Hambatan jenis “ohm.mm2/m”
  • A = Luas penampang kawat “m2”

Rumus Hukum Ohm

Hukum ohm merupakan hukum yang menghubungkan antara kuat arus listrik, beda potensial dan hambatan, dengan rumus:

I = V / R atau R = V / I, atau V = I . R

Untuk keterangan simbolnya baca pada keterangan simbil rumus yang sebelumnya.

Contoh Soal

  • Kuat arus didalam sepotong kawat penghatar ialah 10 A, berapa menit waktu yang diperlukan oleh muatan sebesar 9.600 C untuk mengalir melalui penampang tersebut ?

Diketahui:

I = 10 A
Q = 9.600 C

Ditanya:

t … ??

Jawaban:

I = Q / t
t = Q / I = 9.600 C / 10 A = 960 s atau 16 menit.

  • B) Sepotong kawat dihubungkan pada beda potensial 12 V, jika kuat arus yang melalui kawat tersebut 4 A, berapakah hambatan kawat tersebut ?

Dik:

V = 12 Volt
I = 4 A

Ditanya:

R … ??

Jawaban:

I = V / R
R = V / I = 12 V / 4 A = 3 Ohm

Demikianlah pembahasan mengenai Listrik Dinamis – Pengertian, Makalah, Rumus, Contoh & Manfaat semoga dengan adanya ulasan tersebut dapat menambah wawasan dan pengetahuan kalian semua,, terima kasih banyak atas kunjungannya.