2. Arus listrik dan gerak muatan ( tinj. Mikroskopis)
Besarnya muatan listrik terkuantisasi dalam kelipatan bulat
muatan elektron.
Arus listrik adalah gerakan muatan–muatan listrik yang
mengalir dgn kecepatan hanyut (drift velocity) dlm konduktor
2
3. Arus listrik pada kawat didefinisikan sebagai
jumlah total muatan yang melewatinya tiap satuan
waktu pada suatu titik.
Arus listrik rata-rata didefinisikan sebagai
∆Q Coulomb
I= , satuan = Ampere
∆t detik
muatan listrik mengalir karena ada beda potensial
4. Soal-soal latihan
1. Arus tetap sebesar 2,5 A mengalir pada
kawat selama 4 menit.
a.Berapa besar muatan yang mengalir melalui
suatu titik pada kawat tersebut?
b. Berapa jumlah elektron yang mengalir ?
2. Sebuah bengkel memuati baterai dengan
menggunakan arus 5,7 A selama 7 jam.
Berapa muatan yang lewat pada baterai?
5. Resistansi dan Hukum Ohm
Arus dalam suatu segmen kawat sebanding
dengan beda potensial yang melintasi segmen
1 V
I = (Va − Vb ) atau I=
R R
Konstanta kesebandingan ditulis 1/R, dimana R
adalah resistansi
5
6. Hukum Ohm dan Hukum Poiseuile
Hukum Ohm untuk aliran listrik dan Hukum Poiseuille
untuk aliran fluida laminer mempunyai bentuk yang sama
6
7. Laju aliran volume dalam liter/menit,
m3/s
Pipa yang sangat panjang dengan
hambatan yang kecil sebagaimana
Hk. Poiseuille
Laju aliran listrik dalam Coulomb /detik =
C/ s = Ampere
Kabel dengan resistansi yang kecil
mengalirkan muatan sebagaimana
Hk. Ohm.
7
8. Arus listrik dan laju aliran
Analogi Untai DC dengan aliran air
8
14. Analogi Grounding dengan reservoar
Fungsi kawat ground dalam rangkaian listrik sama
dengan fungsi reservoar pada rangkaian aliran air.
14
15. Basic DC Circuit Relationships
Ohm's law I = V/R
Power relationship = VI
P
DC circuits
can be The net voltage change is
equal to zero around any
completely Voltage Law closed loop. (This is an
analyzed with application of the principle of
these four conservation of energy.)
relationships.
The electric current in =
electric current out of any
Current Law
junction. (Conservation of
charge)
15
16. Will the bird on the high voltage wire be shocked?
Aliran arus listrik sebanding
dengan beda potensial sesuai Hk
Ohm.
Kedua kaki burung berada pada
potensial yang sama. Arus listrik
yang mengalir menimbulkan
sengatan listrik..
Burung berada dalam keadaan aman selama kedua
kakinya tidak secara bersamaan menyentuh dua
kabel yang mempunyai beda potensial
16
17. Soal-soal latihan
1. Sebuah bola lampu senter kecil menarik 300
mA dari baterai 1,5 V.
b.Berapa hambatan bola lampu senter tersebut?
c.Jika tegangan turun sampai 1,2 V, bagaimana
arus akan berubah ?
2. Baterai 9 V dihubungkan dengan bola lampu
yang hambatannya 1,6 Ω. Berapa elektron
yang meninggalkan baterai per menit ?
18. Resistivitas (ρ) dan konduktivitas (σ)
Hambatan listrik pada kawat akan semakin
besar bila kawat semakin panjang, berkurang
jika tampang lintangnya semakin besar serta
tergantung pada jenis bahan kawat.
Konduktivitas listrik , σ = 1/ρ
18
18
19. 3. Seekor burung berdiri pada jalur transmisi listrik
yang membawa 2500 A. Jalur memiliki
hambatan 2,5 x 10-5 Ω permeter dan kaki-kaki
burung berjarak 4 cm. Berapa tegangan yang
dirasakan oleh burung tersebut?
4. Sebuah kawat tembaga memiliki hambatan 10
Ω. Pada titik mana kawat harus dipotong
sehingga hambatan satu potongannya 7 kali lipat
dari yang lainnya?
19
20. Kombinasi Resistor
Aturan kombinasi beberapa hambatan baik secara
seri maupun paralel dapat diturunkan dari hukum
Ohm. Hukum beda potensial dan Hukum Arus
20
21. Energi dalam rangkaian listrik DC
Daya listrik berkaitan dengan komponen rangkaian
yang menggambarkan besarnya laju energi yang
diubah dari energi listrik yang menggerakkan muatan
ke bentuk lain, misalnya energi panas, mekanik atau
energi yang tersimpan dalam medan listrik atau
medan magnet.
Untuk resistor dalam rangkaian DC, daya dinyatakan
oleh :
P=VI
Power = Voltage x Current 21
22. Disipasi daya pada resistor dapat ditentukan
dari Hk. Ohm
Hubungan ini berlaku juga untuk aplikasi pd
rangkaian AC, jika V dan I dinyatakan dalam nilai
efektif atai nilai rms-nya .
22
41. Mula-mula, pada saat t = 0, q = 0
I pada saat t = 0
Ketika kapasitor dimuati hingga mencapai Q maks,
tidak ada lagi arus yang mengalir dalam rangkaian, V
pada ujung-ujung kapasitor sama dengan ε
41
42. Untuk mengetahui besarnya muatan sebagai
fungsi waktu saat pengisian
Suku yang mengandung
q dikumpulkan
42
43. Ke dua suku diintegralkan dengan batas q = 0 pada
saat t =0
Pengisian muatan
Penurunan arus pada
resistor 43
45. Energi yang dikeluarkan baterai hingga kapasitor penuh
berisi muatan
E = Qε = C ε 2
Energi yang disimpan oleh kapasitor penuh berisi
muatan
U= 1/2 Qε = ½ C ε 2
45
