Makalah ini membahas tentang rangkaian arus searah, meliputi konsep dasar arus listrik, kuat arus, hukum Ohm, hambatan listrik, hukum Kirchhoff, rangkaian seri dan paralel, serta sumber arus listrik seperti baterai dan akumulator.

1. MAKALAH
RANGKAIAN ARUS SEARAH
NAMA : 1.CINTIAAGTASIAPUTRI (4201412030)
2.NURUL FAIZAH (4201412040)
KELOMPOK : 06
MATERI : RANGKAIANARUSSEARAH

2. A. Konsep Dasar Arus Listrik
Dalam pembahasan listrik statik dipelajari tentang partikel yang bermuatan listrik
di dalam atom, yaitu elektron dan proton. Elektron adalah pembawa muatan listrik
negatif yang dapat digunakan untuk menjelaskan terjadinya arus listrik dan proton
pembawa muatan positif. Listrik dinamis adalah ilmu yang mempelajari tentang listrik
yang mengalir. Pada listrik statik, muatan listrik yang telah dipelajari itu pada umumnya
tidak mengalir sama sekali atau kalau ada juga aliran, maka aliran tersebut berlangsung
sangat singkat dan sangat kecil sehingga tak dapat ditunjukkan dengan alat pengukur
arus. Seperti yang telah kita ketahui bahwa elektron-elektron itu adalah pambawa muatan
negatif. Di dalam suatu penghantar elektron-elektron dapat berpindah dengan mudah,
sedangkan di dalam suatu isolator elektron-elektron tersebut sukar berpindah.
1. Arus Listrik
Arus listrik adalah aliran muatan listrik atau muatan listrik yang mengalir tiap
satuan waktu. Arah arus listrik dari arah dari potensial yang tinggi ke potensial rendah,
jadi berlawanan dengan arah aliran electron. Seandainya muatan-muatan positif di dalam
suatu penghantar dapat mengalir, maka arah alirannya sama dengan arah arus listrik,
yaitu dari potensial tinggi ke potensial rendah. Perhatikan gambar di bawah ini !
Dua buah benda bermuatan masing-masing A dan B dihubungkan dengan sebuah
penghantar.
Bila potensial A lebih tinggi dari pada potensial B, maka arus akan mengalir dari
A ke B. Arus ini mengalir dalam waktu yang sangat singkat. Setelah potensial A sama
dengan potensial B maka arus berhenti mengalir.

3. Supaya arus listrik tetap mengalir dari A ke B, maka muatan positif yang telah
sampai di B harus dipindahkan kembali ke A. Dengan demikian maka potensial A selalu
lebih tinggi daripada B. Jadi dapat disimpulkan bahwa supaya arus listrik dapat mengalir
dalam kawat penghantar, maka antara kedua ujung kawat tersebut harus ada beda
potensial.
2. Kuat Arus Listrik
Kuat arus listrik ialah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap detik melalui
suatu penghantar. Simbol kuat arus adalah I.
Satuan kuat arus listrik ialah Ampere yang diambil dari nama seorang ilmuwan
Perancis yaitu : Andrey Marie Ampere (1775– 1836). Misalkan bahwa dalam waktu t
detik mengalir muatan listrik sebesar q coulomb dalam suatu penghantar berpenampang
A, maka dirumuskan:
Satuan I =
𝐶
𝑆
= Ampere (A). Satuan lain untuk kuat arus misalnya miliampere (mA)
dan mikroampere (μA), dengan konversi 1 mA = 10−3
A dan 1μA = 10−6
A
Sedangkan kuat arus untuk setiap satuan luas penampang dinamakan kerapatan
arus. Rapat arus dinyatakan dengan :
J =
𝐼
𝐴
dengan satuan A/m² .
Jumlah muatan adalah n x electron-elektron yang berpindah.

4. Atau q = n. e
Sehingga berlaku pula
n .e = I .t
Perhatikan lagi gambar 2, memperlihatkan muatan yang bergerak pada
penghantar dengan penampang A (𝑚2
), dan muatan-muatan itu bergerak dengan
kecepatan v (m/s). Misalkan dalam setiap satuan volume ada n electron yang bergerak,
dan setiap elektron itu memiliki muatan e = 1,6 x 10−19
C, maka dalam setiap selang
waktu t elektron-elektron itu menempuh jarak:
s = v . t dengan satuan meter.
Sehingga jumlah elektron-elektron itu dalam volume silinder (V = s.A)
penghantar berjumlah
q = n .e .s .A
q = n.e.v.t. A dalam coulomb.
Kuat arus listriknya sebesar
I =
𝑛.𝑒.𝑣.𝑡.𝐴
𝑡
I = n.e.v.A dalam ampere.
Sedangkan rapat arusnya adalah
J =
𝐼
𝐴
=
𝑛.𝑒.𝑣.𝐴
𝐴
dalam A/𝑚2
3. Hukum Ohm Dan Hambatan Listrik
Seorang guru fisika dari Jerman bernama George Simon Ohm (1789-1854)
berhasil mendapatkan hubungan antara besarnya beda potensial dengan besarnya arus

5. yang mengalir. Ia menyimpulkan penemuannya ini ke dalam suatu hukum yang dikenal
dengan nama Hukum Ohm. Bunyi Hukum Ohm sebagai berikut.
“Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda
potensial antara ujung-ujung penghantar itu, asalkan suhu penghantar itu tetap” Secara
ringkasnya hukum ini dapat ditulis sebagai berikut;
V ~I (V sebanding dengan I)
𝑉
𝐼
= R
Dalam persamaan ini, R merupakan suatu faktor perbandingan yang besarnya
tetap untuk suatu penghantar tertentu dan pada suhu tertentu pula. Faktor tetap R ini
disebut hambatan listrik.
Definisi hambatan suatu penghantar adalah hasil bagi beda potensial antara ujung-
ujung penghantar itu dengan kuat arus dalam penghantar itu.
Satuan hambatan listrik =
𝑣𝑜𝑙𝑡
𝑎𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒
= Ohm. Simbolnya dalam huruf yunani Ω
(omega)
Satuan lainnya kilo ohm (KΩ) = 1000 Ω, mega ohm (MΩ) = 106
Ω
Sebuah penghantar disebut mempunyai hambatan sebesar satu ohm bila beda
potensial sebesar satu ampere melalui penghantar itu.
Penghambat/resistor adalah komponen yang diproduksi pabrik dan memiliki nilai
hambatan tetap dengan toleransi tertentu.

6. 4. Hukum Kirchhoff
a. Hukum 1 Kirchhoff
Pada rangkaian listrik tidak bercabang, kuat arus yang melalui tiap komponen
adalah sama besar. Pada rangkaian listrik bercabang, arus listrik terbagi pada setiap
percabangan dan besarnya tergantung ada tidaknya hambatan pada cabang tersebut.
Besarnya arus listrik pada masing-masing cabang dikenal dengan hukum
Kirchhoff I yang berbunyi: “pada rangkaian listrik yang bercabang, jumlah kuat arus
yang masuk pada suatu titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik
cabang itu”.
Hukum ini merupakan penerapan hukum kekekalan muatan pada rangkaian
listrik yang menyatakan bahwa jumlah muatan listrik pada suatu rangkaian listrik selalu
tetap.
b. Hukum 2 Kirchhoff
Hukum II Kirchhoff tentang tegangan menyatakan bahwa “ jumlah aljabar
perubahan tegangan yang mengelilingi suatu rangkaian tertutup (loop) sama dengan nol”.
Rangkaian tertutup (loop) dalam suatu rangkaian listrik adalah rangkaian keliling yang
berasal dari suatu titik dan akhirnya kembali lagi ke titik tersebut.

7. Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah gaya gerak listrik (��) dengan
penurunan tegangan (I.R) sama dengan nol.
Untuk menggunakan persamaan tersebut dalam satu atau dua loop, harus
memperhatikan hal-hal berikut :
1. Kuat arus bertanda positif jika searah dengan loop dan bertanda negatif jika
berlawanan dengan arah loop.
2. GGL bertanda positif jika kutub positifnya lebih dulu dijumpai loop dan sebaliknya
GGL negatif jika kutub negatifnya lebih dulu dijumpai loop.
a. Rangkaian Seri

8. Penyusunan hambatan listrik secara seri berfungsi untuk memperbesar hambatan
dan pembagi tegangan. Arus listrik adalah muatan listrik yang mengalir. Pada rangkaian
hambatan seri, muatan-muatan itu akan mengalir melalui semua hambatannya secara
bergantian. Berarti muatan yang melalui R1, R2 dan R3 akan sama dan kuat arusnya
secara otomatis harus sama. Karena I sama, maka sesuai hukum Ohm, dapat diketahui
bahwa beda potensial ujung-ujung hambatan akan sebanding dengan besarnya hambatan
R.
b. Rangkaian Paralel

9. Penyusunan hambatan listrik secara paralel berfungsi untuk membagi-bagi arus dan
memperkecil hambatan listrik.
Besar hambatan total pengganti pada rangkaian listrik paralel adalah kebalikan
hambatan penggantinya sama dengan jumlah kebalikan hambatan dari tiap-tiap
penghambatnya.
Kuat arus yang melalui hambatan pengganti paralel sama dengan jumlah kuat arus
yang melalui tiap-tiap komponen.
Tegangan pada ujung-ujung tiap komponen sama, yaitu sama dengan tegangan
pada ujung-ujung hambatan pengganti paralelnya.
Kuat arus yang melalui tiap-tiap komponen sebanding dengan kebalikan
hambatannya.

10. 5. Sumber Arus Listrik
Sumber arus listrik adalah benda-benda yang dapat menghasilkan arus listrik,
contohnya baterai, akumulator, elemen Volta, elemen Daniell, dan elemen Weston.
Mobil-mobilan dapat bergerak karena memperoleh energi listrik dari baterai, lampu
senter dapat digunakan setelah dipasang baterai ke dalamnya.
1. Gaya Gerak Listrik
Semua sumber arus listrik memiliki kemampuan memberikan gaya pada elektron
sehingga elektron dari sebuah atom materi dapat bergerak. Gaya dari sumber baterai yang
demikian disebut sebagai gaya gerak listrik (ggl).
Gaya gerak listrik sering juga disebut tegangan. Satuan gaya gerak listrik adalah
volt (V). Ggl diberi lambang E. Misal pada kulit luar baterai tercantum label 1,5 V, ini
menunjukkan besarnya ggl yang dibangkitkan oleh baterai tersebut. Jadi, ggl merupakan
beda potensial antara kutub-kutub sebuah sumber listrik (baterai) saat sumber tidak
mengalirkan listrik (saklar terbuka).
2. Elemen Primer
Berdasarkan kemampuannya memberikan gaya gerak listrik, sumber arus listrik
dibedakan menjadi elemen primer dan elemen sekunder. Baterai yang digunakan oleh
jam dinding merupakan elemen primer.

11. Elemen primer merupakan sebuah sumber arus listrik. Elemen primer merupakan
sumber arus listrik yang bersifat sekali pakai. Artinya jika sumber arus tersebut sudah
habis energinya, kamu tidak dapat mengisi elemen primer. Kamu harus mengganti
sumber arus listrik tersebut dengan sumber arus yang baru.
a. Baterai
Baterai disebut juga elemen kering karena tidak menggunakan larutan kimia
cair. Larutan elektrolitnya adalah ammonium klorida. Baterai menggunakan larutan
tambahan yaitu mangan dioksida kering yang dicampuir dengan serbuk karbon. Larutan
ini berfungsi sebagai depolarisator, yaitu melindungi larutan ammonium klorida supaya
arus listrik yang dihasilkan dapat bertahan lama. Barterai tersusun dari batang karbon (C)
sebagai anode dan seng (Zn) sebagai katode, baterai akan mengubah energy kimia
menjadi energi listrik.
Larutan elektrolit dalam baterai berfungsi sebagai sumber arus untuk
mengeluarkan electron secara terus menerus hingga akhirnya electron bebas di dalam
larutan habis sehingga baterai tidak dapat digunakan lagi. Dewasa ini ada juga elemen
kering yang dapat diisi kembali, tanpa harus membuang baterai tersebut. Pada baterai,
electron mengalir dari elektroda negative (seng) ke elektroda positif (karbon). Sebaliknya
arus listrik mengalir dari batang karbon ke plat seng.

12. b. Elemen Volta
Elemen volta adalah sumber tegangan listrik yang ditemukan oleh Alessandro Volta.
Elemen volta menggunakan pelat tembaga (Cu) sebagai electrode positif dan pelat
seng (Zn) sebagai electrode negatif. Elektrode positif disebut anode dan elektrodenegatif
disebut katode. Elemen ini menggunakan asam sulfat encer (H)sebagai larutan
elektrolitnyanya. Elemen volta mengubah energy kimia menjadi energy listrik.
Sebuah lampu pijar yang dihubungkan dengan elemen volta tidak mampu
menyala dalam waktu yang sama. Haal ini disebabkan gelembung-gelembung gas
hydrogen hasil reaksi kimia di dalam asam sulfat akan menutupi lapisan permukaan plat
tembag, disebut polarisasi.
Arus listrik menjadi terhambat. Ele3men volta tidak dapat dimanfaatkan sebagai
sumber arus listrik yang permanen.
c. Elemen Daniell
Cara kerja elemen daniell pada dasarnya sama dengan cara kerja elemen volta.
Namun pada elemen daniell ditambahkan larutan tembaga sulfat (CuSO4) untuk mencegah
terjadi polarisasi, yang dinamakan depolarisator sehingga usia elemen dapat lebih lama.
Perhatikan diagram sel daniell pada gambar di bawah ini.

13. 3. Elemen Sekunder
Tidak seperti elemen primer, elemen sekunder bersifat dapat diperbaharui.
Artinya tegangan yang berasal dari elemen sekunder suatu saat akan habis, tetapi kamu
masih dapat mengisi elemen tersebut. Contoh elemen sekunder adalah akumulator.
Akumulator banyak digunakan dalam kendaraan bermotor seperti sepeda motor dan
mobil.
Aki mempunyai larutan elektrolit yang dapat diperbaharui. Hal ini berbeda
dengan baterai yang bila pereaksinya habis maka baterai tidak dapat dipakai lagi. Aki
terdiri dari anode yang terbuat dari batang dari batang timbal dioksida (PbO2) dan
electrode batang timbale (Pb). Larutan elektrolitnya adalah asam sulfat encer (H2SO4).
Aki seruing juga disebut baterai basah, karena larutan kimianya menggunakan
larutan cair. Pada saat pengisian, aki mengubah energy listrik menjadi energi kimia. Pada
saat aki dipakai terjadi perubahan energy kimia menjadi energy listrik.
Elemen yang dapat diperbaharui pereaksinya seperti aki disebut dengan elemen
sekunder, sedangkan elemen volta dan baterai yang larutan kimianya tidak dapat
diperbaharui lagi disebut elemen primer.

14. Proses pengisian kembali arus listrik ke dalam akumulator adalah, sebagai berikut:
Tegangan listrik yang dihasilkan oleh setiap sel di dalam sebuah aki adalah 2
volt, sehingga pada aki 6 volt terdapat tiga buah sel. Karena aki berfungsi sebagai
penyimpanan muatan atau energy listrik, maka kapasitas penyiompanan sebuah aki dapat
terlihat berupa angka-angka pada aki. Contoh, pada aki tertulis 12 V, 40 AH. Artinya, aki
mempunyai ggl 12 volt dan dapat mengalirkan arus listrik 40 ampere selama 1 jam.
4. Tegangan Listrik
Tegangan listrik adalah beda potensial antara dua buah kutub sumber tegangan.
Alat untuk mengukur tegangan disebut voltmeter. Selain tegangan antara kutub-kutub
sumber tegangan, setiap alat listrik dalam sebuah rangkaian tertutup akan mempunyai
tegangan yang dapat diukur dengan voltmeter.
Tegangan ini disebut tegangan jepit. Jadi tegangan jepit merupakan beda potensial
antara kutub-kutub sebuah sumber arus listrik ketika sumber mengalirkan arus listrik.
Misalkan sebuah sumber 12 V digunakan untuk menyalakan sebuah lampu, ukurlah
potensial listrik lampu tersebut dengan cara memasangkan voltmeter secara paralel
dengan lampu. Tegangan yang terbaca pada voltmeter ini merupakan tegangan jepit atau
tegangan terpakai oleh alat. Nilai tegangan jepit tergantung pada nilai hambatan
bebannya. Makin besar nilai hambatan bahan makin kecil nilai tegangan jepitnya.

15. B. Energi Listrik
Dalam kehidupan sehari-hari, energi listrik dapat diubah menjadi energi kalor,
energi cahaya, dan energi gerak. Nah, agar kamu lebih memahami bagaimana perubahan
bentuk energi listrik dan alat-alat yang memanfaatkan energi listrik.
1. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Kalor
Perubahan energi listrik menjadi energi kalor dapat diamati pada alat-alat seperti
setrika listrik, kompor listrik, solder, dan teko listrik.
Alat-alat tersebut dapat menghasilkan kalor karena memiliki elemen pemanas.
Elemen pemanas merupakan sejenis hambatan listrik. Ketika
elemen pemanas dialiri arus listrik selama waktu tertentu, maka sebagian arus listrik ini
akan berubah menjadi energi kalor. Adanya energi kalor menyebabkan benda-benda yang
berhubungan dengan konduktor elemen pemanas, seperti pakaian pada setrika listrik,
bahan makanan pada kompor listrik, timah pada solder, dan air pada teko listrik, akan
mengalami kenaikan suhu.
Elemen pemanas biasanya terbuat dari kawat nikrom yang dililitkan pada
lempeng isolator tahan panas, seperti asbes mika. Seluruh bagian lilitan ini ditutupi lagi
dengan bahan isolator yang tahan panas, seperti keramik. Alat-alat listrik tersebut aman
untuk disentuh karena bagian elemen pemanas telah disekat dengan isolator tahan panas.
Besarnya kalor yang dihasilkan elemen pemanas tergantung pada panjang kawat, luas
penampang kawat, dan jenis kawat.
2. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Cahaya
Alat yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya adalah lampu.
Saat ini ada dua jenis lampu yang banyak digunakan, yaitu lampu pijar dan lampu neon
atau lampu tabung.
Filamen pada lampu pijar terbuat dari kawat tungsten yang sangat tipis dan
digulung menjadi spiral rangkap. Ketika dialiri arus listrik, filamen lampu ini berpijar

16. sampai berwarna putih sehingga lampu memancarkan cahaya. Selain memancarkan
cahaya, sebagian energi listrik yang mengalir melalui filamen lampu ini diubah menjadi
kalor. Hal ini menyebabkan lampu pijar terasa panas saat kamu sentuh.
Tungsten dipilih sebagai filamen karena bahan ini tahan panas, titik leburnya
mencapai 3.400° C, sehingga tungsten dapat berpijar tanpa melebur. Oleh karena filamen
lampu mudah terbakar di udara, maka di dalam bola kaca lampu pijar diisi gas argon dan
gas nitrogen. Gas ini tidak bereaksi dengan logam panas sehingga filamen tidak terbakar.
Lampu TL (tube luminescent) memiliki cara kerja yang berbeda dengan lampu
pijar. Di dalam lampu TL tidak terdapat filamen, seperti pada lampu pijar. Lampu TL
terdiri atas tabung kaca yang hampir hampa udara dan berisi uap raksa. Di ujungujung
lampu TL terdapat elektroda yang diberi beda potensial yang cukup tinggi. Perbedaan
beda potensial ini menghasilkan loncatan bunga api listrik di antara kedua elektroda
sehingga gas yang ada di dalam lampu TL memancarkan cahaya. Cahaya
tersebut mengenai lapisan fosfor yang ada dalam tabung lampu TL sehingga lapisan
fosfor memendar dan lampu terlihat mengeluarkan cahaya.
Lampu TL merupakan lampu yang hemat energi. Karena lampu TL dapat
mengubah 60% energi listrik menjadi energi cahaya dan 40% lainnya menjadi energi
kalor. Hal ini berbeda dengan lampu pijar yang hanya mengubah 10% energi listrik
menjadi energi cahaya.
3. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Gerak
Alat-alat yang mengubah energi listrik menjadi energi gerak, di antaranya kipas
angin, bor listrik, gergaji listrik, dan mesin jahit listrik. Bagaimana alat-alat tersebut dapat
mengubah energi listrik menjadi energi gerak? Alat-alat tersebut dapat mengubah energi
listrik menjadi energi gerak dengan bantuan motor listrik. Perubahan energi listrik
menjadi energi gerak pada motor listrik dimulai dengan perubahan energi listrik menjadi
induksi magnet. Induksi magnet inilah yang menyebabkan poros atau as pada alat-alat
listrik bergerak.

17. 4. Hubungan Tegangan, Kuat Arus, dan Energi Listrik
Ketika lampu 3 volt dihubungkan dengan sumber tegangan sebesar 6 volt, lampu
tersebut akan menyala sangat terang. Sebaliknya, jika lampu tersebut dihubungkan
dengan sumber tegangan 1,5 volt, lampu akan menyala redup. Berdasarkan uraian
tersebut, besarnya energi listrik sangat bergantung pada tegangan listrik.
Energi listrik sebanding dengan tegangan listrik (V), kuat arus listrik (I), dan
waktu (t). Secara matematis pernyataan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut.
W=V.I.t
Kamu telah mempelajari Hukum Ohm yang menyatakan bahwa:
I=V/R atau V=I.R
Sehingga dapat ditulis menjadi:
5. Penghematan Energi
Energi listrik yang kita nikmati sehari-hari pada umumnya berasal dari bahan bakar fosil, seperti
gas, batubara, dan minyak bumi. Ketersediaan bahan bakar fosil tersebut pada umumnya sangat
terbatas. Artinya, suatu saat kita akan kehabisan bahan bakar fosil. Hal penting yang harus
dilakukan adalah mulai dengan segera melakukan penghematan energi, termasuk di antaranya
penghematan energi listrik.

18. Hal-hal yang dapat kita lakukan untuk menghemat energi listrik di rumahmu adalah
sebagai berikut.
1. Tidak menyalakan lampu di siang hari.
2. Mematikan televisi jika tidak ditonton.
3. Mematikan alat-alat listrik setelah selesai dipakai.
4. Menggunakan lampu hemat energi seperti lampu neon.
5. Memakai alat-alat listrik yang mempunyai daya rendah.
C. Daya Listrik
Watt merupakan satuan daya listrik. Daya listrik adalah banyaknya energi listrik yang
terpakai setiap sekonnya. Satuan daya listrik adalah watt, 1 watt = 1 joule/sekon. Secara
matematis, persamaan daya listrik dinyatakan sebagai berikut.

19. PLN menggunakan kWh meter untuk mengukur penggunaan energi listrik oleh konsumen dalam
satuan kilowatt jam (kWh = kilowatt hour). Satu kWh adalah besarnya energi listrik yang
digunakan selama 1 jam dengan daya listrik sebesar 1.000 watt.

20. DAFTAR PUSTAKA
Aline Chew, O-Level Classifield Physics, WEB Publications Pte Ltd., 1996
Andrew Lambert, Physics Question for GCSE, Blackie
Bernard Abrams, Physics Questions for GCSE, Stanley Thornes Ltd.,1995
Foster,Bob. 1994. Seribu Pena Fisika SLTP Kelas 3. Erlangga : Jakarta.
Widodo, Tri. 2009. Fisika untuk SMA/MA Kelas X. MEFI CARAKA : Jakarta.