Pembelajaran sma bab 1 listrik dimanis

1. RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH

2. Arus Listrik
Arus listrik adalah gerakan muatan-muatan listrik
berupa gerakan elektron dalam suatu rangkaian
listrik dalam waktu tertentu karena adanya
tegangan listrik.
Arus listrik termasuk ke dalam besaran pokok dengan
satuan Ampere (A).
Tegangan listrik atau beda potensial listrik adalah
perbedaan jumlah muatan yang terdapat pada dua
titik yang berbeda dalam suatu rangkaian listrik.
Arus listrik bergerak dari potensial tinggi ke potensial
rendah, sedangkan aliran elektron bergerak dari
potensial rendah ke potensial tinggi.

3. Kuat arus listrik
Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan yang
mengalir melalui suatu penampang persatuan waktu.
Arus listrik dapat dirumuskan:
I =
𝒏 𝒆
𝒕
atau I =
𝑸
𝒕
I = kuat arus listrik (A)
Q = jumlah muatan listrik (C)
t = waktu (s)
e = muatan electron (-1,6 x 10−19
C)

4. Contoh soal
Tentukanlah jumlah elektron (e = -1,6 × 10−19
C) yang
melintasi penampang kawat penghantar selama satu
jam jika kawat tersebut dialiri arus listrik sebesar 0,8 A
.

5. PENGUKURAN KUAT ARUS LISTRIK
Amperemeter adalah alat yang digunakan untuk
mengukur kuat arus listrik
Pemasangan Amperemeter dalam rangkaian
listrik disusun secara seri ( tidak bercabang )

6. Nilai yang terukur =
CARA MEMBACA AMPEREMETER
skala maksimum
skala yang ditunjuk jarum
skala batas ukur
Nilai yang ditunjuk jarum
Nilai maksimum
34
100
X 1 = 0,34 A
x Batas ukur

7. Definisi Beda potensial listrik
Energi yang diperlukan untuk memindah muatan listrik
tiap satuan muatan
Q
W
V 
V = Beda Potensial ( Volt )
W = Energi ( Joule )
Q = Muatan ( Coulomb )
1 Volt = 1 J/C
Satu volt didefinisikan untuk memindah muatan listrik sebesar
1 Coulumb memerlukan energi sebesar 1 Joule.

8. PENGUKURAN BEDA POTENSIAL
Voltmeter adalah alat
yang digunakan
untuk mengukur
beda potensial listrik
(tegangan )
Pemasangan voltmeter
dalam rangkaian
listrik disusun secara
parallel seperti
gambar.
Klik

9. CARA MEMBACA VOLTMETER
Skala yang ditunjuk jarum
Skala maksimum
Batas ukur
Nilai yang terukur = ….

10. Cara membaca skala hasil ukur voltmeter

11. HUKUM OHM
Jml
Baterai
V I
1
2
3
1,2
0,20 2,6
0,40 4,0
0,54
Dari tabel data dapat kita
ketahui jika beda potensial
diperbesar maka kuat arus
listriknya juga turut
membesar.
Hubungan apa yang
didapatkan antara beda
potensial dengan kuat
arus listrik?
Buatlah grafik hubungan
antara beda potensial
dengan kuat arus listrik.
H

12. GRAFIK HUBUNGAN
BEDA POTENSAIL (V)
TERHADAP KUAT ARUS
LISTRIK ( I ) V I
1,2 0,2
2,6 0,4
4,0 0,54
0,1
I( A)
V(volt)
0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
V I
~
V I R
=
V
I
R
= Beda potensial ( volt )
= Kuat arus listrik ( A )
= Hambatan ( Ω )
Data

13. GRAFIK HUBUNGAN HAMBATAN
(R) TERHADAP KUAT ARUS
LISTRIK ( I )
0,25
I( A)
R(Ω)
0,50 0,75 1,0 1,5
10
20
30
40
50
Data
R 10 20 30 40
I 1,0 0,5 0,3 0,25
Jika V dibuat tetap = 10 V
I1 =
V
R
I1 =
10
10
I1 = 1,0 A
I2 =
V
R
I2 =
10
20
I2 = 0,5 A
I3 =
V
R
I3 =
10
30
I3 = 0,3 A
I4 =
V
R
I4 =
10
40
I4 = 0,25 A
R
V
=
I

14. TUJUAN : MENYELIDIKI FAKTOR YANG
MEMPENGARUHI BESAR HAMBATAN KAWAT
Semakin panjang kawat maka hambatan kawat semakin
besar
1
Variabel manipulasi : panjang kawat
Variabel respon : hambatan kawat
Variabel kontrol : jenis kawat, luas penampang kawat
A
B
IA > IB
RA < RB
lA < lB R ~ ℓ
Hambatan kawat sebanding dengan panjang kawat.

15. Variabel manipulasi : jenis kawat
Variabel respon : Hambatan
Variabel kontrol : panjang, luas penampang kawat
2
IA < IB
RA > RB
rAℓ > rCu
Semakin besar hambatan jenis kawat maka hambatan kawat semakin
besar
Hambatan kawat sebanding dengan hambatan jenis kawat.
R r
~
A B
Tembaga
Alluminium

16. 3
Variabel manipulasi : luas penampang kawat
Variabel respon : hambatan kawat
Variabel kontrol : jenis kawat, panjang kawat
IA < IB
RA > RB
AA < AB
Semakin besar luas penampang kawat maka hambatan kawat semakin
kecil
Hambatan kawat berbanding terbalik dengan luas penampang kawat.
R 1
A
~
A B

17. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI BESAR
HAMBATAN PADA KAWAT ADALAH :
1. PANJANG KAWAT ( L )
2. LUAS PENAMPANG KAWAT ( A )
3. HAMBATAN JENIS KAWAT ( R )
A
ρ
R


R = Hambatan (Ω )
l = Panjang kawat ( m )
A  Luas penampang kawat ( m2 )
r = Hambatan jenis kawat ( Ω m )

18. KONDUKTOR DAN ISOLATOR
kayu
plastik
alluminium
besi
tembaga
Kayu isolator
Plastik isolator
Alluminium konduktor
Besi konduktor
Tembaga konduktor
Klik
Klik
Klik

19. Resistor
Resistor merupakan benda elektronik yang berfungsi khusus
sebagai hambatan. Resistor dapat berupa resistor tetap dan
resistor variabel (tidak tetap)
• Resistor tetap adalah resistor yang nilai hambatannya bersifat
tetap dan tidak dapat diubah atau diatur.

20. Resistor variabel adalah resistor yang nilai resistansinya bisa
diubah dan diatur

21. HUKUM KIRCHOFF
Pada rangkaian tidak bercabang ( seri ) kuat arus listrik
dimana-mana sama
L1 L2
Rangkaian seri
Berapakah kuat arus yang mengalir pada lampu 1 dan lampu 2

23. Pada rangkaian seri berlaku hal berikut:
• Tegangan total rangkaian adalah penjumlahan dari
tegangan seluruh resistor
V = 𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 + …
 Kuat arus listrik rangkaian di seluruh bagian rangkaian
sama.
I = 𝐼1 = 𝐼2 = 𝐼3 =…
• Tahanan resistor pengganti rangkaian sama dengan
penjumlahan dari nilai tahanan resistor rangkaian.
𝑅𝑆= 𝑅1+𝑅2+ 𝑅+…
Jika salah satu komponen dari rangkaian seri diputus,
maka arus listrik akan berhenti.

24. Contoh Soal:
1. Tiga buah hambatan listrik disusun seri seperti
pada gambar di bawah ini
Tentukan:
a. Besar hambatan pengganti atau hambatan total;
b. Besar arus pada rangkaian;
c. Beda potensial pada ujung-ujung hambatan satu,
hambatan dua, dan hambatan 3;
d. Beda potensial antara titik A dan titik B !

25. Pada rangkaian bercabang (Paralel) Jumlah kuat
arus listrik yang masuk pada titik cabang sama
dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik
cabang
L1
L2
Rangkaian Paralel
Apakah ketiga amperemeter menunjukkan angka yang sama ?

26. Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik yang
komponennya disusun bertingkat

27. Pada rangkaian paralel berlaku hal berikut:
Tegangan di seluruh resistor adalah sama.
V = 𝑽𝟏 = 𝑽𝟐 = 𝑽𝟑= …
Kuat arus listrik total rangkaian adalah
penjumlahan dari arus listrik yang mengalir ke
masing-masing resistor.
I = 𝑰𝟏+𝑰𝟐+ 𝑰𝟑+…
Kebalikan nilai tahanan resistor pengganti
rangkaian sama dengan jumlah kebalikan nilai
tahanan seluruh resistor.
𝟏
𝑹𝒑
=
𝟏
𝑹𝟏
+
𝟏
𝑹𝟐
+
𝟏
𝑹𝟑
+ …
Jika salah satu komponen pada rangkaian diputus,
maka arus listrik masih dapat mengalir ke bagian
yang tidak terputus.

28. Contoh Soal:
2. Tiga buah hambatan listrik disusun secara paralel seperti
pada gambar di bawah ini
Tentukan :
a.Besar hambatan total atau hambatan pengganti;
b.Besar arus total;
c.Besar arus yang melewati hambatan pertama,
hambatan kedua, dan hambatan ketiga !

29. Contoh Soal:
3. Hitunglah besar hambatan pengganti antara titik A
dan B.

31. Hukum Kirchoff
Hukum Kirchhoff menjelaskan kuat arus listrik dan
tegangan listrik.
Hukum Kirchhoff I adalah hukum arus listrik Kirchhoff:
“Jumlah kuat arus yang masuk ke suatu titik
percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang
keluar dari titik tersebut.”
dapat dirumuskan:
ΣImasuk = ΣIkeluar
𝑰𝟏 + 𝑰𝟐 = 𝑰𝟑 + 𝑰𝟒

32. Berapakah 𝐼4?
Contoh Soal

33. Jawab:
Dari gambar rangkaian yang diberikan diatas, belum
diketahui apakah arus 𝐼4 adalah arus masuk atau
keluar. Oleh karena itu, kita perlu membuat asumsi
awal, misalnya kita mengasumsikan arus pada I
𝐼4 adalah arus keluar.
Jadi arus yang masuk adalah : 𝐼1 + 𝐼3
Arus yang keluar adalah :𝐼1 + 𝐼4
𝐼1 + 𝐼3 = 5 + 𝐼4
3 = 5 + 𝐼4
𝐼4 = 3 – 5 𝐼4 = -2 A
Karena nilai yang didapatkan adalah nilai negatif,
ini berbeda dengan asumsi kita sebelumnya, berarti
arus 𝐼4 yang sebenarnya adalah arus masuk

34. Hukum Kirchhoff II adalah hukum tegangan listrik
Kirchhoff:
“Jumlah aljabar gaya gerak listrik (ggl) dan beda
potensial pada rangkaian listrik tertutup/loop sama
dengan nol.”
dapat dirumuskan:
ΣI(R+r) + Σε = 0
E = gaya gerak listrik pada sumber tegangan (V)
I = kuat arus listrik (A)
R = hambatan luar (Ω)
r = hambatan dalam (Ω)

35. Aturan loop antara lain:
• Jika arah loop searah dengan arus, maka tegangan
resistornya bernilai positif.
• Jika arah loop berlawanan arah dengan arus,
maka tegangan resistornya bernilai negatif.
• Jika pada suatu tegangan loop melewati kutub
positif terlebih dahulu, maka ggl bernilai positif.
• Jika pada suatu tegangan loop melewati kutub
negatif terlebih dahulu, maka nilai ggl adalah
negatif.

36. Contoh Soal
Suatu rangkaian tertutup memiliki 2 resistor dan 2
sumber tegangan seperti gambar di bawah.
Asumsikan tidak ada hambatan dalam baterai.
Tentukan kuat arus listrik yang mengalir dalam
rangkaian tersebut!

37. Jawab:
Yang pertama kita lakukan adalah membuat arah loop
dalam rangkaian seperti gambar berikut ini.

38. Selanjutnya, kita mulai perjalanan dari titik a ke kanan mengikuti arah
loop
sampai berakhir di titik a lagi, sambil mengisi persamaan Hukum
Kirchoff 2.
∑V+∑(I⋅R)=0
(−ε1+ε2)+I(R1+R2)=0
−6+12+I(8+10)=0
6+18I=0
I=−0,3 3 Ampere
Berdasarkan hasil perhitungan, nilai kuat arus listrik adalah 0,33 A.
Tanda
negatif pada nilai arus listrik hanya menunjukkan bahwa permisalan
loop

39. Contoh Soal:
Diberikan sebuah rangkaian yang terdiri dari dua
buah loop dengan
data sebagai berikut :
E1 = 6 volt
E2 = 9 volt
E3 = 12 volt
Tentukan :
a) Kuat arus yang melalui R1 , R2 dan R3
b) Beda potensial antara titik B dan C
c) Beda potensial antara titik B dan D
d) Daya pada hambatan R1

40. Pembahasan
a) Kuat arus yang melalui R1 , R2 dan R3
Langkah-langkah standar :
- menentukan arah arus
- menentukan arah loop
- masukkan hukum kirchoff arus
- masukkan hukum kirchoff tegangan
- menyelesaikan persamaan yang ada
Misalkan arah arus dan arah loop sepert gambar di atas

43. Peralatan Listrik Searah dan Konsumsi Energi
Listrik
Setiap peralatan listrik memerlukan energi untuk
beroperasi.
Energi listrik dirumuskan:
W = V.I.t atau W = 𝑰𝟐. 𝐑. 𝐭 atau 𝐖 =
𝑽𝟐
𝑹
t
Keterangan:
W = energi Listrik (Joule atau kWh)
V = tegangan listrik (V)
I = arus litrik (A)
t = waktu pemakaian (sekon atau Jam
R = hambatan listrik (ohm)

44. Pada pealatan listrik, energi listrik yang diserap alat
dinyatakan dalam daya
listrik, yaitu :
P =
𝑾
𝒕
; W = V.I.t sehingga
P = v.I atau P = 𝑰𝟐. 𝐑 atau P =
𝑽𝟐
𝑹
Dengan P = daya listrik (W)

45. Sumber listrik dinamis dibagi menjadi elemen primer
dan elemen sekunder
Elemen primer adalah sumber listrik DC yang tidak
dapat diperbaharui, contoh batu baterai.
Elemen sekunder adalah sumber listrik DC yang
dapat
diperbaharui, contoh aki

46. Contoh soal
Sebuah lampu memiliki spesifikasi 18 watt,
150 Volt.
Lampu dipasang pada tegangan 150 volt.
Tentukan:
a) Energi yang digunakan lampu selama
pemakaian 12 jam
b) Hambatan lampu
c) Kuat arus yang mengalir pada lampu

47. Pembahasan
Data lampu:
Daya P = 18 watt
Tegangan V = 150 voltt
Waktu t = 12 jam = 12 x 3600 sekon = 43200 s
a) Energi yang digunakan lampu selama
pemakaian 12 jam
Dari rumus energi listrik jika telah diketahui
dayanya (P) dan waktu (t)
W = Pt
W = 18 watt x 432000 s = 777600 joule = 777,6
kilojoule

48. b) Hambatan lampu
Dari spesifikasi pada lampu dan rumus
hambatan hubungannya dengan daya listrik:
Sehingga hambatan lampu adalah
c) Kuat arus yang mengalir pada lampu:
I = V/R
I = 150/1250
I = 0,12 ampere