Gaya Gerak Listrik (GGL)

•   Tinjau suatu rangkaian tertutup




•   Sumber GGL mempunyai hambatan dalam r, sehingga
    beda potensial/tegangan antara kutub A dan B dapat
    dituliskan sebagai:

                      ε > VAB
•   Oleh karenanya ε = VAB untuk muatan-muatan melingkari
    rangkaian. Jika r = 0, ggl menjadi ggl ideal
GGL …
 Bayangkan kita bergerak melewati
 baterei dari a ke b dan mengukur
 potensial listrik pada beberapa titik.
 Seiring kita bergerak dari terminal
 positif ke terminal negatif, potensial
 bertambah sejumlah ε. Tetapi begitu
 kita melewati hambatan dalam r,
 potensial berkurang sejumlah Ir,
 dimana I adalah arus dalam
 rangkaian.

      V AB =ε −Ir = IR
      ε = IR +Ir
            ε
       I =
             R +r
RANGKAIAN LISTRIK
                      B   I
              A           C      D
                  ε1 ε2
Pada potongan rangkaian AD, arus mengalir dari A
menuju D, jadi VAD >0
Arus I mengambil daya dari baterei ε1 , memberi daya
dari baterei ε2 dan R

VAD = VAB + VBC + VCD         VAD = ΣIR - Σε

VAD = -ε1 +ε2+IR              E positif jika arah
                              hitungan dari – ke +
VAD = IR – (ε1 +ε2)
Kuat arus dalam suatu rangkaian
• Kuat arus dalam rangkaian tidak bercabang.




              I1 = I 2 = I 3 = I total
Hukum Kirchoff
Hukum I: Kekekalan muatan

                    Pada dasarnya, arus adalah
       I1           aliran muatan.
                    Karena muatan kekal, maka
               I2   jumlah arus yang masuk kesuatu
  I3                titik cabang pada rangkaian
                    sama dengan jumlah arus yang
I1 = I2 + I3        meninggalkannya.
• Kuat arus dalam rangkaian bercabang
                      Hukum I Kirchoff :
  Jumlah kuat arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama
        dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik itu.

                  ΣI masuk = ΣI keluar




  Pada contoh diatas :       Itotal= I1+I2
Hukum II Kirchoff:
             Kekekalan Energi

Pada baterai, tegangan di kutub positif selalu lebih tinggi
dari tegangan di kutub negatif.
Arus di luar baterai mengalir dari kutub positif ke kutub
negatif
Di dalam baterai, arus mengalir dari kutub negatif ke
kutub positif. Aliran muatan ini menggunakan energi
kimiawi baterai
Jadi arus luar akan mengambil daya dari baterai
Hk Kirchoff untuk loop

           I                  VAA = ΣIR - Σε
                    R4
   ε1 ε2                      VAA = 0
  R1                     R3
               R2
                               ΣIR - Σε = 0
                               ΣIR = Σε
Hukum kekekalan
muatan tetap berlaku           ΣI di titik cabang = 0
Arus dalam loop tunggal

             +         i
        ε                          R
             −

Tinjau rangkaian satu loop di atas, yang terdiri dari satu
   sumber ggl ε dan sebuah resistor R. Dalam waktu dt
   sejumlah energi i2Rdt muncul pada resistor sebagai
   energi dalam. Dalam waktu bersamaan suatu muatan
  dq = idt bergerak melewati sumber ggl, dan sumber ini
   melakukan usaha pada muatan ini sebesar:
                 dW = εdq = εidt
Arus dalam loop tunggal…

Dari prinsip kekekalan energi:

               εidt = i Rdt
                      2


Sehingga diperoleh:
                 i=ε /R
Hukum II Kirchhoff
Hukum II Kirchhoff : Jumlah aljabar dari perubahan
  potensial yang dilalui dalam suatu rangkaian
  tertutup adalah nol.
                                   a           Σ ∆V = 0
        ε    +         i
                                    R
             −
Tinjau rangkaian di atas. Mulai dari titik a dengan potensial
   Va, dan bergerak searah dengan arah jarum jam. Dalam
   resistor terdapat perubahan potensial –iR. Tanda minus
   karena bagian atas resistor memiliki potensial lebih
                      ε
   tinggi dibanding bagian bawah. Kemudian bertemu
   dengan baterei dari bawah ke atas dengan potensial
                    + . iR + ε dari
   yang meningkat Va −Jumlah = Va perubahan potensial
   ini ditambah dengan Va haruslah menghasilkan Va juga.
Hukum II Kirchoff
Diperoleh:           Va − iR + ε = Va

                     − iR + ε = 0
Sehingga:
                  (Hukum II Kirchhoff)
Ketentuan dalam menerapkan Hk. II Kirchhoff :
7. Jika resistor dilewati searah dengan arah arus, perubahan potensial
   adalah - iR, sebaliknya adalah + iR.
8. Jika resisitor dilewati dari kutub negatif ke kutub positif, perubahan
                         ε
   potensial adalah + , sebaliknya adalah - . ε


                     1                        2
Kirchhoff’s Law
•There are TWO laws:
    • Kirchhoff’s Current Law
•     1. Kirchhoff’s Current Law (KCL) states that the net
current entering            a node is the same as the net
current leaving that node.                      Therefore,
the algebraic sum of all currents at any node in a
      circuit is equal to zero.

•                          Σ I entering a node = Σ I leaving a node

                      I2              I4
                 I1                        I5
                      I3                    I6
Kirchhoff’s Law
• 2. Kirchhoff’s Voltage Law (KVL) states that the
  algebraic sum of all the voltages around any closed
  path in a circuit is equal to zero. That is, the net sum
  of voltages across active components is the same as
  the net sum of voltages across passive components.
                        R1               R2
                 I
                      + V1 -       + V2 - +
          Vs                             V3    R3
                                          -

                     ΣV in a closed loop = 0
                     Vs – V1 – V2 – V3 = 0
                     Vs = V1 + V2 + V3
The Voltage-Divider Rule
                    R1                R2
              I
                  + VR1 -          + VR2 -
                                              +
      Vs                                     VRN   RN
                                              -
                            - VR3 +

                              R3

                               Vs      R1
           VR1 = Ι R 1 =          R1 =    Vs
                               RT      RT
                               Vs      R2
           VR 2 = Ι R 2 =         R2 =    Vs
                               RT      RT
                               Vs      R3
           VR 3 = Ι R 3 =         R3 =    Vs
                               RT      RT
The Current-Divider Rule
           IT
                           I1                    I2
                     +                    +
                     V1     R1            V2
   Vs                 -                    -




                R2                        R1
        I1 =          ΙT        I2 =            ΙT
             R 1 + R2                  R 1 + R2
Contoh: Rangkaian Listrik

• Tinjau rangkaian berikut
Contoh: Rangkaian Listrik …
Contoh: Rangkaian Listrik…
Contoh soal
Suatu loop tunggal terdiri dari 2 resistor dan 2 baterei
    seperti pada gambar.
b) Hitunglah arus listrik dalam rangkaian.




b) Tentukan daya listrik pada masing-masing resistor.
Contoh soal
Tentukan arus I1, I2 dan I3 dari rankaian berikut.
                       Ada 3 variable yang tidak diketahui.
                        dibutuhkan 3 persamaan
Contoh soal-2…
• Bagi pers. (3) dengan 2 dan kemudian diatur lagi



• Kurangi pers. (4) dengan pers. (5) kemudian eliminasi I2




• Masukkan I1 ke pers. (5) untuk memperoleh I2




• Akhirnya diperoleh I3
Hitung i1, i2 dan i3!

Hukum kirchoff

  • 1.
    Gaya Gerak Listrik(GGL) • Tinjau suatu rangkaian tertutup • Sumber GGL mempunyai hambatan dalam r, sehingga beda potensial/tegangan antara kutub A dan B dapat dituliskan sebagai: ε > VAB • Oleh karenanya ε = VAB untuk muatan-muatan melingkari rangkaian. Jika r = 0, ggl menjadi ggl ideal
  • 2.
    GGL … Bayangkankita bergerak melewati baterei dari a ke b dan mengukur potensial listrik pada beberapa titik. Seiring kita bergerak dari terminal positif ke terminal negatif, potensial bertambah sejumlah ε. Tetapi begitu kita melewati hambatan dalam r, potensial berkurang sejumlah Ir, dimana I adalah arus dalam rangkaian. V AB =ε −Ir = IR ε = IR +Ir ε I = R +r
  • 3.
    RANGKAIAN LISTRIK B I A C D ε1 ε2 Pada potongan rangkaian AD, arus mengalir dari A menuju D, jadi VAD >0 Arus I mengambil daya dari baterei ε1 , memberi daya dari baterei ε2 dan R VAD = VAB + VBC + VCD VAD = ΣIR - Σε VAD = -ε1 +ε2+IR E positif jika arah hitungan dari – ke + VAD = IR – (ε1 +ε2)
  • 4.
    Kuat arus dalamsuatu rangkaian • Kuat arus dalam rangkaian tidak bercabang. I1 = I 2 = I 3 = I total
  • 5.
  • 6.
    Hukum I: Kekekalanmuatan Pada dasarnya, arus adalah I1 aliran muatan. Karena muatan kekal, maka I2 jumlah arus yang masuk kesuatu I3 titik cabang pada rangkaian sama dengan jumlah arus yang I1 = I2 + I3 meninggalkannya.
  • 7.
    • Kuat arusdalam rangkaian bercabang Hukum I Kirchoff : Jumlah kuat arus yang masuk pada suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik itu. ΣI masuk = ΣI keluar Pada contoh diatas : Itotal= I1+I2
  • 8.
    Hukum II Kirchoff: Kekekalan Energi Pada baterai, tegangan di kutub positif selalu lebih tinggi dari tegangan di kutub negatif. Arus di luar baterai mengalir dari kutub positif ke kutub negatif Di dalam baterai, arus mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Aliran muatan ini menggunakan energi kimiawi baterai Jadi arus luar akan mengambil daya dari baterai
  • 9.
    Hk Kirchoff untukloop I VAA = ΣIR - Σε R4 ε1 ε2 VAA = 0 R1 R3 R2 ΣIR - Σε = 0 ΣIR = Σε Hukum kekekalan muatan tetap berlaku ΣI di titik cabang = 0
  • 10.
    Arus dalam looptunggal + i ε R − Tinjau rangkaian satu loop di atas, yang terdiri dari satu sumber ggl ε dan sebuah resistor R. Dalam waktu dt sejumlah energi i2Rdt muncul pada resistor sebagai energi dalam. Dalam waktu bersamaan suatu muatan dq = idt bergerak melewati sumber ggl, dan sumber ini melakukan usaha pada muatan ini sebesar: dW = εdq = εidt
  • 11.
    Arus dalam looptunggal… Dari prinsip kekekalan energi: εidt = i Rdt 2 Sehingga diperoleh: i=ε /R
  • 12.
    Hukum II Kirchhoff HukumII Kirchhoff : Jumlah aljabar dari perubahan potensial yang dilalui dalam suatu rangkaian tertutup adalah nol. a Σ ∆V = 0 ε + i R − Tinjau rangkaian di atas. Mulai dari titik a dengan potensial Va, dan bergerak searah dengan arah jarum jam. Dalam resistor terdapat perubahan potensial –iR. Tanda minus karena bagian atas resistor memiliki potensial lebih ε tinggi dibanding bagian bawah. Kemudian bertemu dengan baterei dari bawah ke atas dengan potensial + . iR + ε dari yang meningkat Va −Jumlah = Va perubahan potensial ini ditambah dengan Va haruslah menghasilkan Va juga.
  • 13.
    Hukum II Kirchoff Diperoleh: Va − iR + ε = Va − iR + ε = 0 Sehingga: (Hukum II Kirchhoff) Ketentuan dalam menerapkan Hk. II Kirchhoff : 7. Jika resistor dilewati searah dengan arah arus, perubahan potensial adalah - iR, sebaliknya adalah + iR. 8. Jika resisitor dilewati dari kutub negatif ke kutub positif, perubahan ε potensial adalah + , sebaliknya adalah - . ε 1 2
  • 14.
    Kirchhoff’s Law •There areTWO laws: • Kirchhoff’s Current Law • 1. Kirchhoff’s Current Law (KCL) states that the net current entering a node is the same as the net current leaving that node. Therefore, the algebraic sum of all currents at any node in a circuit is equal to zero. • Σ I entering a node = Σ I leaving a node I2 I4 I1 I5 I3 I6
  • 15.
    Kirchhoff’s Law • 2.Kirchhoff’s Voltage Law (KVL) states that the algebraic sum of all the voltages around any closed path in a circuit is equal to zero. That is, the net sum of voltages across active components is the same as the net sum of voltages across passive components. R1 R2 I + V1 - + V2 - + Vs V3 R3 - ΣV in a closed loop = 0 Vs – V1 – V2 – V3 = 0 Vs = V1 + V2 + V3
  • 16.
    The Voltage-Divider Rule R1 R2 I + VR1 - + VR2 - + Vs VRN RN - - VR3 + R3 Vs R1 VR1 = Ι R 1 = R1 = Vs RT RT Vs R2 VR 2 = Ι R 2 = R2 = Vs RT RT Vs R3 VR 3 = Ι R 3 = R3 = Vs RT RT
  • 17.
    The Current-Divider Rule IT I1 I2 + + V1 R1 V2 Vs - - R2 R1 I1 = ΙT I2 = ΙT R 1 + R2 R 1 + R2
  • 18.
    Contoh: Rangkaian Listrik •Tinjau rangkaian berikut
  • 19.
  • 20.
  • 21.
    Contoh soal Suatu looptunggal terdiri dari 2 resistor dan 2 baterei seperti pada gambar. b) Hitunglah arus listrik dalam rangkaian. b) Tentukan daya listrik pada masing-masing resistor.
  • 22.
    Contoh soal Tentukan arusI1, I2 dan I3 dari rankaian berikut. Ada 3 variable yang tidak diketahui.  dibutuhkan 3 persamaan
  • 23.
    Contoh soal-2… • Bagipers. (3) dengan 2 dan kemudian diatur lagi • Kurangi pers. (4) dengan pers. (5) kemudian eliminasi I2 • Masukkan I1 ke pers. (5) untuk memperoleh I2 • Akhirnya diperoleh I3
  • 25.