2. MINGGU INI
• Membahas mengenai muatan yang dalam keadaan
ekuilibrium, statis, tidak bergerak. Elektrostatik.
• Minggu ini kita akan membahas mengenai muatan
bergerak atau yang tidak ekuilibrium.
• Kita akan mengenal aliran muatan atau arus dan
hambatan atau resistivitas
• Kita akan membahas aliran muatan melalui bahan
3. ARUS LISTRIK
• Aliran muatan tergantung pada bahan dan beda potensial.
• Kita bisa membayangkan aliran listrik seperti aliran air di
dalam pipa atau di sungai
• Secara analogi arus listrik sama dengan aliran panas pada
konduksi termal yang tergantung pada bahan dan beda
suhu.
4. ARUS LISTRIK
• Bayangkan ada muatan yang melalui sebuah bidang yang
tegak lurus dengan arah gerak.
5. DEFINISI ARUS LISTRIK
• Arus listrik adalah laju muatan mengalir melalui bidang.
Besarnya arus = jumlah muatan melewati bidang per
satuan waktu.
Arus rata-rata:
Arus sesaat:
6. SATUAN ARUS LISTRIK
• Arus = Muatan dibagi waktu
• Satuan arus adalah ampere (A)
• Satu ampere adalah laju di mana satu coulomb muatan mengalir
dalam satu detik
7. ARAH ARUS LISTRIK
• Muatan yang mengalir bisa positif atau negatif atau keduanya.
• Konvensi: arah arus positif ke arah aliran muatan positif.
• Arus pada konduktor, aliran listrik dikarenakan adanya gerakan elektron
(muatan negatif). Maka arah arus berlawanan dengan arah aliran
elektron.
• Contoh lain di dalam accelerator, aliran muatan proton positif.
• Contoh di dalam cairan elektrolit terdapat aliran muatan positif dan
negatif.
8. 8
Di dalam konduktor / penghantar terdapat elektron bebas (muatan
negatif) yang bergerak dalam arah sembarang (random motion)
Konduktor terisolasi
Elektron-elektron tersebut tidak
mempunyai gerakan terarah netto
sepanjang konduktor. Artinya jika
kita pasang sebuah bidang hipotetik
sembarang melalui konduktor
tersebut
maka banyaknya elektron
yang melalui bidang tersebut
dari kedua sisi bidang sama besarnya.
9. Kutub positif
Baterai
+
Kutub negatif
Baterai
-
Jika kedua ujung konduktor sepanjang d tersebut dihubungkan ke
sebuah baterai
Eo
maka akan timbul medan listrik di dalamnya
Va Vb
V=Va-Vb
dr
E
V
V
V b
A .
l
E
V
l
V
E
d
10. Kasus dimana medan di dalam konduktor sama dengan nol
terjadi dalam keadaan yang di dalamnya semua gerakan netto
dari muatan telah berhenti elektrostatik
Medan E ini akan bertindak pada elektron-elektron dan akan
memberikan suatu gerak resultan pada elektron-elektron
tersebut di dalam arah E elektrodinamik
11. Gaya resultan pada pembawa muatan inilah yang menyebabkan
terjadinya aliran muatan dalam konduktor.
o
E
q
F .
e
elektron
q
o
E
e
F
E
dengan
berlawanan
F
o
o E
i
E
karena
dan ˆ
o
eE
i
F ˆ
Medan listrik tersebut mengerahkan sebuah gaya pada elektron-
elektron di dalam sebuah konduktor tetapi gaya ini tidak
menghasilkan suatu percepatan netto karena elektron-elektron
terus-menerus bertumbukan dengan atom-atom.
12. -qi +qi
Kutub positif
Baterai
Kutub negatif
Baterai
+ -
Eo
Va Vb
V=Va-Vb
Ei
F Aliran elektron ke kiri
mengisyaratkan pula
adanya aliran muatan
positif ke kanan.
Aliran muatan positip inilah yang kemudian kita definisikan sebagai arus.
I
Muatan-muatan negatif dan positif akan terkumpul di kedua ujung
konduktor yang berbeda Muatan induksi
Terpolarisasinya muatan induksi memunculkan medan induksi Ei
13. Hukum Ohm
Arus yang mengalir dalam penghantar logam besarnya konstan .
Ini berarti rapat arusnya juga konstan.
Dan karena laju gerak pembawa muatan berbanding lurus dengan
rapat arus yang konstan maka lajunya pun konstan.
Ternyata bahwa besarnya laju gerak penyimpangan elektron dalam
penghantar sebanding dengan besarnya medan listrik dalam
penghantar tersebut.
vkonstan ~ E j ~ E
Akhirnya diperoleh :
j = E (Hukum Ohm)
14. Dimana adalah konduktivitas listrik.
Tinjau kembali sebuah penghantar logam berbentuk silinder
sepanjang L:
A B
L
VA – VB = V
L
dl
E
0
.
Untuk E serba sama maka L
V
E
Sehingga
E
J
L
V
A
J
i .
A
L
V
V
L
A
i
A
L
V
jadi i
R
V .
σA
L
R
dimana
(Hukum Ohm)
A
L
R
15. KONDUKTOR & ISOLATOR
• Konduktor adalah zat yang mudah
menghantarkan arus listrik.
Contoh : besi, tembaga, seng
• Isolator adalah zat yang sukar
menghantarkan arus listrik.
Contoh : plastik, karet, kayu
Konduktor
18. HUBUNGAN SERI DAN PEMBAGIAN TEGANGAN
Seri :
Arus sama
Tegangan dibagi-bagi
V
R
R
R
R
I
R
V
V
R
R
R
R
I
R
V
V
R
R
R
R
I
R
V
I
I
I
I
R
R
R
V
R
V
I
R
R
R
R
3
2
1
3
3
3
3
3
2
1
2
2
2
2
3
2
1
1
1
1
1
3
2
1
3
2
1
123
3
2
1
123
I1 I2 I3
R1 R2 R3
I
V
V1 V2 V3
Rgab
I
V
21. R1 R2 R3
I3
I1 I2
V1 V2 V3
I
V
I
R123
V
HUBUNGAN PARALEL DAN PEMBAGIAN ARUS
Tegangan sama dan arus dibagi-bagi
V
V
V
V
I
R
R
R
R
R
R
R
R
R
I
R
V
R
R
R
R
R
R
R
R
R
R
1
R
1
R
1
R
1
3
2
1
2
1
3
1
3
2
3
2
1
123
3
2
1
2
1
3
1
3
2
3
2
1
123
I
R
R
R
R
R
R
R
R
R
I
R
R
V
I
I
R
R
R
R
R
R
R
R
R
I
R
R
V
I
I
R
R
R
R
R
R
R
R
R
I
R
R
V
I
3
2
3
1
2
1
2
1
3
123
3
3
3
2
3
1
2
1
3
1
2
123
2
2
3
2
3
1
2
1
3
2
1
123
1
1
23. Contoh Soal : Tentukan arus yang melalui tahanan-tahanan R1, R3 dan R5.
I1
I3 I5
1
3456
2
2
3 I
R
R
R
I
3
56
4
4
5 I
R
R
R
I
23456
1
1
R
R
100
I
25. Energi yang diubah bila muatan q bergerak melintasi beda potensial
sebesar V adalah qv, maka daya P diberikan oleh :
Muatan yang mengalir per detik, q/t, merupakan arus listrik, i. Dengan
demikian kita dapatkan :
Satuan SI daya listrik yaitu watt ( 1 W = 1 J/det).
t
qV
waktu
diubah
yang
energi
daya
P
IV
P
DAYA LISTRIK
26. Dengan menggunakan hukum ohm (V = ir), akan didapatkan :
R
V
V
R
V
P
R
I
IR
I
P
IV
P
2
2
)
(
Sebuah pemanas listrik menarik 15 A pada jalur 120 V, berapa daya
yang digunakannya dan berapa biaya per bulan (30 hari) jika pemanas
listrik tersebut beroperasi 3,0 jam setiap hari dan perusahaan listrik
menghargai $0,105 per kWh ?
Contoh
