Langkah-langkah penyelesaian:1. Hambatan total rangkaian seri adalah jumlah semua hambatan: RTOTAL = R1 + R2 + R3 + R4 = 2 Ω + 2 Ω + 2 Ω + 2 Ω = 8 Ω2. Hukum Ohm: I = E/RTOTAL = 22 V/8 Ω = 2.75 A3. Arus yang mengalir di R1 dan R2 sama besar dengan arus total: I1 = I2 = 2.75 A 4. Jadi arus

www.ubharajaya.ac.id 1
Mata Kuliah Fisika
Nama Dosen Joni Warta
05
Modul
Fakultas:
Ilmu Komputer
Prodi:
Informatika
Arus listrik
Univesitas Bhayangkara Jakarta Raya

www.ubharajaya.ac.id
Arus listrik
• Definisi: Banyak aliran muatan listrik yang mengalir persatuan
waktu.
• 𝐼 =
𝑑𝑞
𝑑𝑡
(Amp)
• Dimana : 𝑑𝑞= perubahan banyaknya muatan ( Coulomb) ; dt = perubahan selang waktu
• Muatan listrik dapat mengalir dari satu tempat ke tempat lain karena adanya beda potensial.
Tempat yang memiliki potensial tinggi melepaskan muatan ke tempat yang memiliki potensial
rendah.
• Besarnya arus yang mengalir berbanding lurus dengan beda potensial, V, antara dua tempat,
atau
• I ≈ 𝑉
• . Kesebandingan di atas selanjutnya dapat ditulis
• 𝐼 =
1
𝑅
𝑉

• Arus bisa dihasilkan dari berbagai macam sumber, bahkan
ada hewan yang mampu menghasilkan arus listrik. Dalam
elektronika arus bisa ”dihasilkan” dari sumber tegangan
(power supply).
• Arah dari arus listrik berlawanan dengan arah mengalirnya
elektron, ketentuan arah arus ini hanyalah merupakan
sebuah kesepakatan yang dilakukan sebelum diketahui
bahwa penyebab utama timbulnya arus listrik adalah partikel
bermuatan negatif (elektron bebas).
E
R
Arah
elektron
Arah
arus

Berapa cepat arus mengalir?
• Dalam sebuah bahan misalnya tembaga, pada 300 K
memiliki jumlah elektron bebas n = 1029 buah setiap meter
kubiknya.
• Elektron bebas bergerak sangat acak dan bertumbukan satu
sama lain dengan kecepatan rata-rata v = 106 m/s (satu juta
meter tiap detiknya).
• Waktu antar tumbukan satu dengan yang lainnya yang
dialami sebuah elektron  berkisar atara 3x10-14 detik.
Sebuah waktu yang sangat pendek.
• Jika kita memberikan medan listrik pada kawat tembaga
misalnya, maka elektron-elektron sesuai dengan hukum
elektrostatik yang pernah kita bahas, akan mengalami gaya
Coulomb sebesar :
E
q
F e


• Akibatnya elektron akan mengalami percepatan mengikuti
hukum Newton :
• Jika waktu antar tumbukan adalah , maka kecepatan
tumbukan (atau kecepatan drfit) adalah :
• Jika kita substitusikan persamaan tsb , maka dihasilkan :
e
m
F
a 


 a
vd



e
e
d
m
E
q
v
E
q
F e


• Vd merupakan kecepatan arus listrik (drift velocity).
• Kita akan menghitung seberapa besar kecepatan
elektron pada arus listrik ini. Misalkan kita memiliki
kawat tembaga sepanjang l = 10 meter, dan pada
ujung-ujungnya kita berikan beda potensial V sebesar
10 Volt. Dengan demikian medan listriknya dapat kita
hitung melalui :



e
e
d
m
E
q
v
m
/
Volt
1
l
V
E 


• Karena massa elektron sekitar 10-30 kg dan muatannya 1,6
x10-19 C, maka jika hitung vd pada kawat tembaga :
• Kecepatan yang sangat rendah dan tidak diduga
sebelumnya bukan ? mengingat kecepatan elektron sendiri
adalah 106 m/s. Sehingga untuk menelusuri kawat 10 meter,
elektron memerlukan waktu 10/(5x10-3) = 2000 detik atau
sekitar setegah jam !! jauh lebih lambat dari seekor kura-
kura
)
d
( , x ( )
v ( x )
x m / s




 

19
14
30
3
1 6 10 1
3 10
10
5 10

• Ketika “mengalir” dalam suatu kawat konduktor, elektron
berhadapan/mengalami rintangan dari molekul-molekul dan
ion-ion dalam konduktor tersebut, sehingga mengalami
aliran arus listrik mengalami semacam hambatan.
• Seberapa besar hambatan ini dinyatakan dengan resistansi
(hambatan) yang disimbolkan dengan R. Satuan dari
hambatan dalam SI adalah ohm. Besarnya resistansi suatu
bahan atau konduktor dengan luas penampang A dan
panjang l serta hambat-jenis (resistivitas)  adalah :
A
l
ρ
R  A
l
Hambatan (R)

• Resistivitas merupakan sifat dari medium. Zat dengan sifat
konduktivitas yang baik memiliki resistivitas yang sangat
kecil, sedangkan zat yang bersifat isolator sebalikya.
Konduktor Baik 108 10-8 10-2
Cu, Ag, Au
Isolator Baik 10-12-10-16 1012-1016 1020
Kaca, Plastik
Sifat Konduktivitas Konduktivitas  Resistivitas  R
Data beberapa sifat konduktivitas dan resistivitas Bahan

• Resistansi juga merupakan fungsi dari temperatur
(dipengaruhi temperatur) dengan rumusan sebagai berikut :
𝑅 = 𝑅0 + 𝛼 (𝑇 − 𝑇0)
dengan :
• R = resistansi pada temperatur T
• Ro= resistiansi pada temperatur To (temperatur kamar)
•  =koefisien temperatur resistansi
• Bagaimana perubahan resistansi terhadap temperatur dapat
dilihat pada kurva berikut :

• Berikut ini data resistivitas untuk beberapa bahan pada temperatur
kamar (berkisar 20oC) :
Bahan  (m) (1/K)
Alumunium 2,8 x 10-8 3,9 x 10-3
Besi 10 x 10-8 5,0 x 10-3
Belerang 1 x 1015
Kaca 1010-1014
Kayu 108-1014
Karet 1013-1016
Karbon 3,5 x103 -0,5 x 10-3
Perak 1,6 x 10-8 3,8 x 10-3
Tembaga 1,7 x 10-7 3,9 x 10-3
Timah 22 x 10-8 4,3 x 10-3

• Dalam rangkaian listrik komponen yang digunakan sebagai
hambatan adalah resistor yang biasa dilambangkan dengan
garis zigzag
• Besarnya nilai resistansi dalam sebuah resistor biasanya
ditunjukan oleh cincin-cincin warna yang terdapat pada badan
resistor tersebut, pada umumnya sebuah resistor memiliki 4
cincin, meskipun kadang terdapat 5 cincin atau bahkan 6
cincin. Namun di sini kita pakai resistor 4 warna. Warna-warna
tersebut adalah kode-kode yang manunjukan besaran-
besaran tertentu seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut :

Warna Cincin ke-1
(digit pertama)
Cincin ke-2
(digit kedua)
Cincin ke-3
(pengali)
Cincin ke -4
(toleransi)
Hitam 0 0 1
Coklat 1 1 10 1 %
Merah 2 2 100 2 %
Jingga 3 3 1000
Kuning 4 4 10000
Hijau 5 5 100000
Biru 6 6 1000000
Ungu 7 7 -
Abu-abu 8 8 -
Putih 9 9 -
Emas - - 0,1 5 %
Perak - - 0,01 10 %
kosong - - - 20 %

Hukum Ohm
• Kita telah mengenal tiga besaran dalam listrik dinamik, yakni
kuat arus listrik, tegangan, dan hambatan, atau I, V, dan R.
• Bagaimanakah hubungan ketiga besaran tersebut?
• George Simon Ohm (1789-1854) merumuskan hubungan
antara kuat arus listrik (I), hambatan (R) dan beda
potensial (V) yang kemudian dikenal dengan hukum Ohm
yang penurunannya sebagai berikut :

• pandanglah sebuah kawat konduktor dengan panjang l dan
luas penampang A
• Karena berbentuk silinder volume dari dV adalah :
• karena dl adalah jarak yang ditempuh elektron dengan
kecepatan Vd dengan waktu 1 detik maka :
A
l
dl
dV
dl
A
dV 

d
d v
1
v
dl 



• Dengan demikian volume perdetik:
• Sehingga banyaknya muatan yang mengalir pada dV setiap
detik adalah
• jika kita substitusikan persamaan persamaan untuk vd,
maka diperoleh
• yang berada dalam kurung pada persamaan di atas
merupakan sifat bahan dan sering disebut konduktivitas ,
sehingga :
d
v
A
dV 

e
d q
n
v
A
I 



AE
m
n
q
I
e
2
e







 



• karena E=V/l, maka
• karena konduktivitas  merupakan kebalikan dari
resistivitas  (=1/), maka persamaan di atas menjadi
• bagian di dalam kurung dari persamaan di atas kita ketahui
sebagai R (resistansi), sehingga :
AE
I 

l
AV
I







 

A
l
V
I

R
V
I 

Cont.
• Persamaan ini tidak lain
merupakan hukum Ohm.
• Jika digambar dalam grafik,
maka dihasilkan:
R
V
I 
RI
V 
I
V
R= tan

ohmik
Non-ohmik

Perhatikan gambar di bawah
Tentukan
a.Kuat arus total
b.Kuat arus I1 dan I2
c.Tegangan ab dan tegangan bc
R2
1
RP R1
+
=
1 1
RP 6 3
+
=
1 1 1
RP 6
=
1 3
=
RP 2 Ω
Rs = R3 + Rp
Rs = 4 + 2
Rs = 6Ω
a
R
V
I
I 18 volt
6Ω
I 3 A
6Ω
3Ω
a
b c
4Ω
I2
I1
I
V = 18 volt
R1
R2
R3
I1 : I2 =
R1 R2
:
1 1
I1 : I2 =
6 3
:
1 1
x6
I1 : I2 = 1 : 2
I1 =
3
1 x I
I1 =
3
1 x 3
I1 = 1 A
I2 =
3
2 x I
I2 = 2 A
I2 = x 3
3
2
b
c
Vab = I R3
Vab = 3 x 4
Vab = 12 V
Vbc = I1 R1
Vbc = 1 x 6
Vbc = 6 V
atau
Vbc = I2 R2
Vbc = 2 x 3
Vbc = 6 V
Contoh

Rangkaian Seri
• Rangkaian seri adalah rangkaian yang tidak memiliki
percabangan
• Hambatan total/ekivalen/pengganti dari rangkaian seri:
R2 R4
R3 R5
R1
RTOTAL = R1 + R2 + R3 + R4 + R5

R1
R2
R3
3
2
1
TOTAL R
1
R
1
R
1
R
1



.........
R
R
R
R
R
R
.......
R
R
R
R
R
2
1
3
1
3
2
4
3
2
1
TOTAL









Perhatikan sebuah rangkaian berikut :
E
I R1 R2
R3
R4
I1
I2
Jika diketahui R1=R2=2 ohm, R3=R4 = 4 ohm,
hitunglah arus yang mengalir dalam
R2 (I1) dan R3 (I3), serta E = 22 Volt.
Soal

E1 =3V
R1 =2Ω
Hukum II Kirchoff:
Jumlah GGL dan Tegangan Jepit Dalam suatu Rangkaian
Tertutup sama dengan Nol
E2 =6V
E3 =3V
R2 =2Ω
R3 =2Ω
R4 =2Ω
R5 =2Ω
Tentukan besar arus yang melewati tiap-tiap cabang
penghantar!

E1 =3V
R1 =2Ω
E2 =6V
R2 =2Ω
R3 =2Ω
E2 =6V
E3 =3V
R3 =2Ω
R4 =2Ω
R5 =2Ω
Loop I Loop II
E1 – E2 + I1(R1+R2) + I2R3 = 0
E3 – E2 + I3(R4+R5) + I2R3 = 0
3 – 6 + I1(2+2) + I2(2) = 0
3 – 6 + I3(2+2) + I2(2) = 0
4 I1 + 2 I2 = 3
2 I2 + 4 I3 = 3
(1)
(2)
I2 = I1 +
I3
I3 = I2 - I1
2 I2 + 4 I3 = 3
2 I2 + 4 (I2 - I1) = 3
-4 I1 + 6 I2 = 3 (3)
SUBTITUSI (1) DAN (3)
4 I1 + 2 I2 = 3
-4 I1 + 6 I2 = 3 +
8 I2 = 6
I2 = ¾ A
4 I1 + 2 (¾) = 3
I1 = 3/8 A
I3 = I2 - I1
I3 = I2 - I1
I3 = (¾)- (3/8)
I3 = 3/8 A
i2
i1
i2
i3

Energi dan Daya Listrik
a. Energi Listrik
b. Daya Listrik
Contoh :
1. Pada sebuah lampu pijar tertera 100 W, 220 V. Tentukan
hambatan lampu tsb !
2. Lampu pijar dari 60 W, 220 V, dipasang pada tegangan
110 V, tentukan daya yg dapakai lampu tsb !
t
R
V
Rt
I
VIt
W
2
2



R
V
R
I
VI
t
W
P
2
2





• Prinsip sensor suhu (Thermal)
• 𝑅 − 𝑅0 = 𝛼∆𝑇 ∆𝑅 = 𝛼∆𝑇 ∆𝑅 ≈ ∆𝑇
𝑅 = 𝑅0 + 𝛼 (𝑇 − 𝑇0) = 𝑅0 + 𝛼∆𝑇
Didapat bahwa dengan adanya perubahan nilai hambata sebanding denga perubahan temperatur
prinsip kerja sensor suhu adalah:
1. suhu naik – resistansi – sensor sesuai dengan arus listrik.
2. metal – kontak langsung – suhu naik/turun
https://thecityfoundry.com/sensor-suhu/

THANK YOU
Universitas Bhayangkara Jakarta Raya

Langkah-langkah penyelesaian:1. Hambatan total rangkaian seri adalah jumlah semua hambatan: RTOTAL = R1 + R2 + R3 + R4 = 2 Ω + 2 Ω + 2 Ω + 2 Ω = 8 Ω2. Hukum Ohm: I = E/RTOTAL = 22 V/8 Ω = 2.75 A3. Arus yang mengalir di R1 dan R2 sama besar dengan arus total: I1 = I2 = 2.75 A 4. Jadi arus

Recommended

Recommended

More Related Content

Recently uploaded

Recently uploaded (7)

Langkah-langkah penyelesaian:1. Hambatan total rangkaian seri adalah jumlah semua hambatan: RTOTAL = R1 + R2 + R3 + R4 = 2 Ω + 2 Ω + 2 Ω + 2 Ω = 8 Ω2. Hukum Ohm: I = E/RTOTAL = 22 V/8 Ω = 2.75 A3. Arus yang mengalir di R1 dan R2 sama besar dengan arus total: I1 = I2 = 2.75 A 4. Jadi arus