ccv

1. i
LISTRIK DINAMIS
Dosen Pengampu : Dr. Andi Faridah Arsal, S.Si., M.Si.
Disusun oleh:
Restidar Sudarto (1814442007)
PRODI PENDIDIKAN BIOLOGI ICP
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR
2021

2. A. Arus Listrik
Dalam setiap sumber listrik terdapat kutub positif dan kutub negatif. Jika kedua kutub
dihubungkan dengan kabel, maka akan menghasilkan arus listrik. Arus listrik adalah aliran
muatan listrik pada rangkaian tertutup yang mengalir dari tempat yang berpotensial tinggi ke
tempat yang berpotensial rendah. Tempat yang berpotensial tinggi disebut kutub positif dan
tempat berpotensial rendah disebut kutub negatif.
Perbedaan potensial antara kutub negatif dan kutub positif disebut tegangan listrik
atau potensial listrik. Satuan tegangan listrik adalah volt yang diukur menggunakan alat
voltmeter. Alat pengukur yang merupakan penggabungan dari amperemeter, voltmeter, dan
ohmmeter disebut avometer atau multimeter.
Ketika ditindaklanjuti oleh medan listrik, muatan mengalami gaya, dan dengan demikian
bergerak. Salah satu definisi arus yang terkait dengan aliran muatan sebagaimana jumlah
muatan Q yang mengalir melewati suatu titik dalam interval waktu ∆�:
�=
∆�
∆�
Satuan arus seperti ini C/s, yang diberi nama Ampere (A). Dengan konvensi, aliran arus
dalam arah gerakan muatan positif.
Salah satu diantara bahan yang dapat menghubungkan arus I adalah bahan dengan sifat
muatan atom. Misalkan dalam bahan ada muatan n per satuan volume, masing-masing
membawa muatan q. ketika ditindaklanjuti oleh medan listrik muatan ini mulai bergerak,
marilah kita menghubungkan kecepatan aliran rata-rata �d dengan masing-masing muatan
individu.
Listrik dinamis adalah materi pelajaran kelistrikan yang gejalanya banyak ditemukan
dalam kehidupan sehari-hari, namun pada kenyatannya siswa cenderung masih kesulitan
karena materi ini termasuk materi yang abstrak dan memiliki kompleksitas yang tinggi

3. sehingga siswa sering mengalami kesulitan terutama dalam mengaplikasikan pemecahan
masalah listrik dinamis (Andriani, Indrawati & Harijanto 2015).
Pada penelitian milik (Herman 2016) mengatakan bahwa pembelajaran berbasis
keterampilan proses sains dengan menggunakan Lembar Kerja, menunjukkan kinerja
praktikum siswa berada pada kategori cukup, semua siswa merespon positif dan semua
aktivitas yang diharapkan muncul dalam pembelajaran terlaksana seluruhnya. Namun, dalam
penerapan Lembar Kerja berbasis keterampilan proses harus dengan mempertimbangkan
prasyarat yang harus dikuasai oleh siswa seperti kemampuan menggunakan alat ukur basic
meter.
B. Kuat Arus Listrik
Suatu besaran yang menggambarkan jumlah muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu
disebut dengan kuat arus listrik. Kuat arus listrik merupakan salah satu dari tujuh besaran
pokok. Besaran ini mempunyai satuan ampere yang disingkat A.
Secara umum, arus listrik yang timbul jika selama t sekon terjadi perpindahan muatan
listrik sebesar q coulomb adalah sebesar dengan
I = kuat arus listrik (ampere)
q = muatan listrik (coulomb)
t = waktu (sekon)
Jika selama 1 s terjadi aliran muatan listrik sebesar 4 C, kita katakana ada arus listrik
sebesar 4 a. jika selama 10 s terjadi aliran 100 c muatan listrik, kita katakan ada arus listrik
sebesar 10 A.
Contoh:
Dalam suatu kabel tembaga terjadi perpindahan 20 mC muatan selama 4 s. berapakah kuat
arus listrik yang mengalir dalam kabel tersebut?
Jawab:

4. Muatan listrik, q = 20 mC = 0,02 C
Waktu aliran, t = 4 s
Arus yang megalir,
�
� =
�
= 0,005 � = 5��
Jadi, arus listrik yang mengalir adalah 5 mA.
Arah aliran muatan listrik didefinisikan searah dengan arah aliran muatan positif. Dengan
demikian, jika muatan yang mengalir bertanda positif, arah arus listriknya searah dengan arah
aliran muatan. Sebaliknya, jika muatan yang mengalir bertanda negative, arah arus listriknya
berlawanan dengan arah aliran muatan.
Untuk mengukur kuat arus listrik dipergunakan amperemeter (disingkat ammeter). Alat
ini memiliki dua buah kaki penyentuh (probe) yang dipasang di antara kedua titik yang akan
diukur arus listriknya. Besar arus listrik yang terukur dapat dilihat pada penunjukan jarum
(pada ammeter analog) atau angka (pada ammeter digital).
C. Hukum Ohm
George Simon Ohm, yang pada tahun 1827 mempublikasikan sebuah pamphlet yang
memaparkan hasil-hasil dari usahanya mengukur arus dan tegangan serta hubungan
matematika diantara keduanya. Salah satu yang diperolehnya adalah pernyataan relasi
fundamental yang saat ini kita sebut sebagai Hukum Ohm, meskipun sesungguhnya hal ini
telah ditemukan 46 tahun sebelumnya di Inggris oleh Henry Cavendish. Pamphlet yang
dipublikasikan George Simon Ohm banyak menerima kritik yang pantas dan menjadi bahan
tertawaan selama beberapa tahun setelah publikasi pertamanya sebelum akhirnya karya nya itu
diterima beberapa tahun setelahnya.
George Simon Ohm (1789-1854) merumuskan hubungan antara kuat arus listrik (I),
hambatan (R) dan beda potensial (V) yang kemudian dikenal dengan hukum Ohm. Jika suatu

5. kawat diberi beda tegangan pada ujung-ujungnya dan diukur arus yang melewati penghantar
tersebut, maka menurut hukum Ohm akan dipenuhi:
V = I . R
dengan V merupakan beda tegangan kedua ujung kawat, I adalah arus listrik yang lewat pada
penghantar, dan R hambatan penghantar. Persamaan tersebut menunjukkan bahwa Hukum
Ohm berlaku jika hubungan tegangan dan arus adalah linier.
Contoh Soal
Pada ujung-ujung sebuah resistor diberi beda potensial 1,5 volt. Saat diukur kuat arusnya
ternyata sebesar 0,2 A. Jika beda potensial ujung-ujung resistor diubah menjadi 4,5 volt maka
berapakah kuat arus yang terukur?
Penyelesaian:
�1= 1,5 ����
�1 = 0,2 �
�2 = 4,5 ����
Dari keadaan pertama dapat diperoleh nilai hambatan R sebesar:
�1 = �1.� V1
1,5 = 0,2 .�
� = 7,5 Ω
Dari nilai R ini dapat ditentukan �2 sebagai berikut.
�2 = �2.� 4,5 =
�2.7,5
�2 = 0,6 �

6. D. Rangkaian Seri dan Paralel
Pada umumnya rangkaian dalam sebuah alat listrik terdiri dari banyakjenis komponen yang
terangkain secara tidak sederhana, akan tetapi untuk mempermudah mempelajarinya biasanya
jenis rangkaian itu biasa dikelompokkan dalam rangkaian seri dan rangkaian parallel. Beberapa
resistor dirangkai untuk tujuan tertentu seperti untuk membagi arus (memperkecil arus)
ataupun membagi tegangan atau untuk memperoleh nilai hambatan tertentu yang tidak dapat
diperoleh langsung “dipasaran”.
Hambatan (resistor) R merupakan komponen yang selalu dijumpai di setiap untai
elektronik, baik terjadi oleh hambatan murni maupun komponen untai lain. Misalnya, pada
kapasitor, inductor, diode, ataupun juga oleh kawat atau konduktor. Hambatan itu jika bersuhu
tetap nilainya tetap, sehingga memenuhi hukum Ohm. Secara eksperimen untuk dapat
memperoleh R tetap dapat dilakukan dengan mengalirkan arus listrik pada untai pada selang
waktu singkat sehingga kenaikan suhunya kecil sehingga kenaikan R bias diabaikan karena
terlalu kecil.dikenal 4 jenis susunan hambatan, yaitu susunan seri, parallel, campuran dan delta.
a. Rangkaian Seri
Rangkaian seri adalah rangkaian yang tidak memiliki percabangan. Susunan seri digunakan
untuk menghasilkan hambatan ekuivalen lebih besar dari pada setiap tahanan. Rangkaian seri
adalah rangkaian yang tidak memiliki percabangan, seperti pada gambar berikut:
Rangkaian listrik yang tetdiri dari komponen resistor yang disusun berjajar tanpa
percabangan. Pada rangkaian seri, besar arus di tiap titik adalah sama. Hal ini dapat
dirumuskan sebagai berikut.

7. I = I1 = I2
Rangkaian seri memiliki hambatan total yang lebih besar daripada hambatan
penyusunannya. Nilai hambatan pengganti rangkaian seri dapat dirumuskan sebagai berikut.
������ = �1 + �2 = �3
Tegangan atau beda potensial total dari rangkaian seri merupakan hasil penjumlahan
Antara beda tegangan pada tiap resistor.
������ = �1 + �2 + �3 = ��1 + ��2 + ��3
b. Rangkaian Paralel
Rangkaian parallel adalah rangkaian listrik yang komponen
resistornya dipasang bercabang, dan menyebabkan hambatan total
rangkaian inilebih kecil daripada hambatan resistor penyusunnya.
Pada rangkaian parallel, tegangan di setiap titik adalah sama,
sedangkan arusnya di tiap titik berbeda, berdasarkan besar
hambatannya. Hambatan yang kecil memiliki arus yang besar, dan
sebaliknya. Persamaan yang berlaku pada rangkaian parallel ialah:
������ = �1 + �2 + �3
� = �1 = �2
1
������
1
=
�1
1
+
�2
1
+
�3
Hambatan yang disusun parallel berfungsi untuk membagi arus atau memperkecil
hambatan total. Pada susunan parallel, setiap hambatan saling tersambung pada kedua
terminalnya.

8. E. Hukum Kirchoff
Arus listrik searah (direct current = DC) adalah arus listrik yang mengalir pada kawat di
untai karena beda potensial oleh 2 kutub yang polaritasnya tetap. Sumber aruds searah
dilambangkan oleh ┤├ yang sebaliknya adalah arus bolak balik (alternating current = AC),
yang disebabkan oleh sumber arus dengan polaritas kedua kutubnya fungsi waktu (Gambar
15.9) sumber arus bolak balik dilambangkan oleh ~o~
Sumber arus listrik searah dan bolak balik disebut dengan gaya gerak listrik (ggl) atau
tenaga gerak listrik (tgl), dan disebut pula emf (electro motive force). Terdapat keanehan pada
penyebutan ggl sebab bermakna gaya gerak listrik, tetapi bersatuan joule. Tgl DC yang biasa
digunakan dalam kehidupan sehari hari adalah baterai dan accu. Tgl AC lebih banyak
digunakan untuk kehidupan sehari hari sebab lebih praktis karena sudah tersambung dengan
PLN, dan jika ingin mengubah ke DC tinggal memberi penyearah atau adaptor, serta ekonomis
sebab dapat diproduksi secara besar besaran. Misalnya, PLTA umumnya berdaya dalam orde
megawatt .
(b) (a)
Gambar bagan arus listrik dan tegangan searah (a) dan bolak balik (b)
Untuk menjelaskan hubungan antara arus listrik, tgl dan tahanan pada untai tertutup berarus
searah dapat digunkan hukum I Kirchoff dan Hukum II Kirchoff yang di uraikan berikut ini .
a. Hukum I Kirchoff
Hukum ini disebut pula hukum kirchoff tentang arus listrik (Kirchoff Current law = KCL).
hukum ini menyatakan bahwa superposisi semua arus listrik yang menuju ke titik cabang

9. �∶�
adalah nol. Hukum ini dilandasi oleh hukum kekekalan muatan listrik. Pada pristiwa ini
jumlah muatan yang terlibat tidak bertambah ataupun berkurang. Untuk arus listrik di
kawat ke I, yaitu Ii, dari sejumlah N arus yang menuju ke titik cabang maka KCL secara
matematis dapat di tulis :
�
�=� �� = 0; � = 1,2,3, … .,�
Superposisi ini menganut ketentuan bahwa arus listrik yang menuju ke titik cabang ditulis
postif (+) , sedangkan yang meninggalkan titik cabang di tulis negative (-)
Gambar penetapan hukum I kirchoff atau KCL
Maka gambar 15.10 dapat ditulis :
�
∑ �� = 0, ��ℎ����� �1 + �2 − �3 − �4 − �5 = 0
�=�
b. Hukum II Kirchoff
Hukum ini disebut juga hukum kirchoff tentang tegangan (kirchoff voltage law : KVL).
Hukum ini menyatakan bahwa jumlah aljabar beda potensial di untai tertutup adalah nol.
Untuk beda potensial ke I adalah ∆Vi dari N buah kompenen yang memberikan beda
potensial di untai tertutup, secara matematis KVL ditulis :
∑� ∆ �� = 0; � = 1,2,3 … ,… �
∑

10. Pemanfaatan KVL menggunakan perjanjian bahwa arah yang dilalui arus listrik yang
diandaikan disebut kenaikan tegangan (voltage rise), yaitu dari kutub negative (-) sampai
ke kutub yang lebih positif (+) . untuk sebaliknya disebut penurunan tegangan (voltage
drop), bila arah arus perandaian dari kutub + ke - , . selain itu juga terdapat istilah titik dari
untai yang di ketanahkan (grounded), diartikan bahwa di titik itu berpotensial nol,
sedangakn di titik lain pada untaian tertutup itu potensialnya bernilai relative terhadap titik
yang di ketanahkan .
Kelakuan arus searah itu bila di untai terdapat kompenen lain, yaitu kapasitor (C), sehingga
untai disebut untai RC (Gambar 15.12) .
Gambar 15.12 untai RC yang dialiri arus searah .
Saat awal (t = 0 ) C belum termuati , sehingga muatan awal di C adalah
Q(t = 0 ) = 0 digunakan KVL dan diperoleh hubungan E – Ir - � = 0
�
Mengingat i= �� , maka persamaan itu dapat ditulis dalam bentuk :
��
R
�
�
��
+
�
�
− � = 0, jika persamaan itu diintegralkan. Dan memperhatikan syarat awal (t =
0 ) yaitu q = 0, maka :
�
��
∫
−�� + �
0
�
= − ∫
0
��
��

11. akhirnya dapat diramalkan jumlah muatan tersimpan di C pada saat t sebagai :
q (t) = CE [ 1− �−�/�� ]
persamaan (15.25) dapat diambil 2 keadaan khusu, yaitu t = 0 dan t = ∞ . Ketika t = 0, maka
q(0) = CE (1 - �0) = 0, dan pada kondisi t = ∞, diperoleh q(t) = CE sehingga garis q
= CE merupakan garis asimtotis. Grafik hubungan antara muatan di C, yaitu q terhadap
waktu (t) diperlihatkan oleh gambar 15.13 . penampilan gambar ini merupakan
karakteristik dari pengisian muatan di kapasitor pada untai RC .
Gambar 15.13 pengisian muatan di kapasitor pada untai RC .
Sebaliknya, jika system itu tanpa sumber arus (E = 0 ) dan semula di C berisi muatan penuh
(= Q ) , makan setelah terhubung dengan R mengalirlah arus listrik (i) dan selanjutnya
muatan di C semakin berkurang. Sifat ini disebut lucutan muatan di kapasitor (gambar
15.14) yang dikuasai juga oleh KVL sehingga di penuhi :
�� −
�
= 0 ; −�
��
=
�
, sehingga :
� �� �
∫
� ��
= −
1
∫ �� . Akhirnya diperoleh penyelesaian :
� � �� �=0
q(t) += Q����

12. karakteristik sumber arus dinyatakan oleh daya listrik dari sumber itu, untuk sumber arus
berdaya P sehingga mengalirkan arus listrik di untai I dan oleh beda potensial V maka
terdapat hubungan :
P = Iv
Daya listrik itu berubah menjadi panas bila melewati tahanan murni (= tahanan ohm) R,
dan daya listrik yang menjadi panas ini disebut daya listrik terdisipasi (��), yaitu :
��= �2 R
Jika semua daya listrik terdisipasi itu digunakan untuk menaikkan suhu benda yang
bermassa m, berkalor jenis c, sehingga suhunya naik ∆T, maka selama waktu t, tenaga
yang terdisipasi memenuhi hubungan :
� = �� t = �2 Rt = mc∆T
Q tidak lain adalah nilai kalor hasil disipasi tenaga listrik di tahanan, yang bersatuan joule
atau kalori, dimana 1 joule = 0, 24 kalori. Adapun P dan �� bersatuan watt (= joule/sekon)
. sebagai contoh, sebuah batu baterai yang baru dan lama (usang) sama sama memberikan
tegangan keluaran 1,5 V , tetapi baterai baru memiliki tahanan dalam lebih kecil sehingga
mampu memberikan arus listrik keluaran lebih besar .
F. Energi Listrik
Adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan listrik dalam suatu rangkaian
tertutup. Energi listrik dapat diubah menjadi berbagai bentuk energi yang lain. Sumber-sumber
listrik seperti baterai yang dihasilkan oleh perubahan energi kimia dihasilkan energi listrik dan
ada energi mekanik menjadi energi listrik, bahkan energi panas (kalor) menjadi energi listrik.
Sumber-sumber listrik mempunyai kemampuan untuk mempertahankan beda potensial antara
kedua kutubnya.

13. Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus. Energi listrik
dapat diubah menjadi bentuk lain, misalnya :
• Energi listrik menjadi energi kalor / panas, contoh: seterika, solder, dan kompor listrik.
• Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.
• Energi listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor listrik.
• Energi listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian accu, peristiwa
penyepuhan (peristiwa melapisi logam dengan logam lain).
Besarnya energi atau beban listrik yang dipakai ditentukan oleh reaktansi (R), induktansi
(L) dan kapasitansi (C). Besarnya pemakaian energi listrik itu disebabkan karena banyak dan
beraneka ragam peralatan (beban) listrik yang digunakan sedangkan beban listrik yang
digunakan umumnya bersifat induktif dan kapasitif. Di mana beban induktif (positi0
membutuhkan daya reaktif seperti trafo pada rectifier, motor induksi (AC) dan lampu TL,
sedang beban kapasitif (negati0 mengeluarkan daya reahif
Untuk menghitung besarnya energi listrik yang dikeluarkan oleh sumber tegangan, dapat
digunakan konsep beda potensial yaitu dengan persamaan berikut :
Persamaan 1 : V = �
�
Keterangan :
V = Beda potensial dalam satuan volt (V)
W = Energi yang dikeluarkan sumber tegangan dalam satuan joule (J)
Q = Besarnya muatan listrik yang mengalir dalam satuan colomb (C)
Persamaan 1 tersebut dapat juga ditulis sebagai berikut :
Persamaan 2 :
W = � dimana I = � maka Q = 1.t sehingga menjadi
� �
Persamaan 3 : w = V.1.t

14. Keterangan :
W = Energi yang dikeluarkan sumber tegangan (J)
V = Beda potensial (V)
l = kuat arus (A)
t = waktu (s)
Contoh Soal Cara Menghitung Besar Energi Listrik
1. Lampu yang dipasang di ruang tamu rumah Bapak Budi tegangannya 220 V mengalir alur
listrik 2 A selama 5 menit. Tentukan besar energi listrik yang diperlukan lampu untuk
menyala dengan baik!
Penyelesaian :
Diketahui :
V (beda potensial) = 220 V
l (kuat arus) = 2 A
t (waktu) 5 menit = 300 s
Ditanyakan : W?
Jawab :
W = V.l.t
= 220.2.300
= 132.000 J
= 132 Kj

15. 2. Sebuah setrika listrik dipasang pada tegangan 220 volt dan kuat arus 2 ampere. Berapa
energi yang diperlukan selama 5 menit?
Sumber soal: Modifikasi Ebtanas 1997
Pembahasan
Menentukan energi listrik jika diketahui tegangan = 220 volt, kuat arus = 2 ampere, dan
waktunya, 5 menit = 300 detik
W = V x I x t
W = 220 x 2 x 300
W = 132000 joule = 132 kJ
G. Daya Listrik
Pada alat listrik biasanya terdapat tulisan. Misalkan 220 V 60 W. Apa maksud dari tulisan
tersebut?
Jika pada alat-alat listrik kita dapati tulisan , misalnya 220 V 50 W, artinya bahwa alat
tersebut akan dapat bekerja dengan baik jika dipasang pada tegangan 220 V dan daya listrik
yang digunakan adalah 50 watt.
Apakah daya listrik itu? Pada pembahasan sebelumnya telah diketahui bahwa setiap
mengalirkan arus listrik, sumber tegangan mengeluarkan energi listrik sebesar W = V.l.t
Besarnya energi listrik yang dikeluarkan tiap satu sekon disebut Daya Listrik yang dapat
ditulis sebagai berikut :
� =
�
�
Keterangan :
P = Daya listrik (W)

16. W = Energi yang dikeluarkan sumber tegangan (J)
t = Waktu (s)
Contoh Soal Cara Menghitung Besar Daya Listrik
1. Sebuah lampu pijar tertulis 100 watt/100 volt. Jika lampu itu dipasang pada tegangan 80
volt. Diminta menghitung besarnya daya sekarang yang digunakan lampu tersebut?
Penyelesaian :
Diketahui :
P1 = 100 watt
E1 = 100 Volt
E2 = 80 Volt
Ditanyakan = P2?
Jawab :
P1 : P2 = E12 : E22
100 : P2 = (100) 2 : 802
P2 =
80 2 x 100
= 64 Watt
(100)2
2. Pada sebuah alat listrik tertulis 220 V, 500 watt. Jika alat itu dipasang pada tegangan 110
V. Diminta menghitung daya listrik sekarang setelah dihubungkan pada tegangan 110V?
Penyelesaian :
Diketahui :
E1 = 220 V
P1 = 500 watt
E2 = 110 V

17. Ditanyakan : P2?
P1:P2=E12 :E22
500 : P2 = (220) 2 : 110 2
P2 =
110 2 � 500
= 64 Watt
(220)2

19. DAFTAR PUSTAKA
Sulistyanto, Heri dan Edy Wiyono. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam untuk SD/MI Kelas VI. Jakarta:
Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional.
Sutarno. 2013. Fisika untuk Universitas. Yogyakarta: GRAHA ILMU.
Abdullah, Mikrajudin. 2007. IPA Fisika SMP dan MTS jilid 3. Jakarta: Esis
H H William, E Jack, Kemmerly, M Steven & Durbin. 2002. Engineering Sircuit Analysis Sixth
Edition. New York: McGraw Hill. 4
Sartono. 2014. Rangkuman Ilmu Super Lengkap. Jakarta: Panda Media
Saripudin A, R K Dede, Suganda, Adit. 2009. Praktis Belajar Fisika untuk Kelas X SMA/MA.
Jakarta: Visindo Media Persada
Khalim, Abdul. Dkk .2005. Sains Fisika. Jakarta : PT Bumi Aksara
Marsudi, Djiteng. 2006. Operasi Sistem Tenaga Lisrik. Yogyakarta : Graha Ilmu
Subagya, Hari. Dkk. 2007. Sains Fisika 1 SMA/MA. Jakarta : PT Bumi Aksara
Abadi, Prayitno. Dkk. 2008. Fisika dan Kegunaannya. Jakarta : Azka Press
Herman, A. 2016. Pembelajaran fisika berbasis keterampilan proses sains pada topik listrik arus
searah. Jurnal Vidya Karya. 31(2) 111-112
Evin, A., Indrawati,, H Alex., 2015. Remedi miskonsepsi beberapa konsep listrik dinamis pada
siswa sma melalui simulai phet disertai lks. Jurnal Pendidikan Fisika. 3(4) 362
Handayani, S & Damari A. 2009. Fisika untuk SMA & MA kelas X. Jakarta: Pusat Perbukuan
Departemen Pendidikan Nasional
Prasetyo, T & Assafat, L., 2010. Efektifitas pemasangan kapasitor sebagai metode alternatif
penghemat energi listrik. Media Elektrika. 3(2) 24-25