Dokumen ini menjelaskan konsep dasar listrik, termasuk tentang muatan listrik, arus listrik, dan hubungan antara arus, tegangan, dan hambatan. Dikatakan bahwa arus listrik disebabkan oleh pergerakan elektron dan diukur dalam ampere, sementara tegangan diukur dalam volt dan menunjukkan perbedaan potensial. Selain itu, dijelaskan juga tentang sumber listrik searah dan bolak-balik, serta berbagai rumus yang digunakan dalam perhitungan daya, energi, dan resistansi.

1. Pendahuluan
• inti atom memiliki muatan listrik
positif (+) dan elektron memiliki
muatan listrik negatif (-)
• Kedua muatan saling tarik
menarik sehingga atom menjadi
netral
• Lintasan elektron paling banyak 7
• Lintasan pertama max 2 elektron,
lintasan ke 2 maks 8 elektron,
lintasan ke 3 maks 18, lintasan ke
4 maks 32, lintasan ke 5 maks 32,
lintasan ke 6 maks 18 dan
lintasan ke 7 maks 8

2. • Apabila jumlah elektron> proton maka atom akan bersifat negatif
(kelebihan elektron)
• Apabila jumlah elektron< proton maka atom akan bersifat positif
(kelebihan proton)
• Apabila jumlah elektron = proton maka atom bersifat netral
• Elektron paling luar (valensi) dapat terlepas (berpindah) apabila
mendapat pengaruh dari luar seperti kelistrikan, panas, cahaya
• Elektron bisa pindah ke orbit lainnya dan disebut dengan elektron bebas
• Perpindahan elektron bebas tersebut selanjutnya menjadi arus listrik.
Jadi pergerakan elektron bebas ini merupakan aliran arus listrik.
• Obyek yang kelebihan elektron akan memiliki polaritas negatif (-),
sebaliknya obyek yang kekurangan elektron memiliki polaritas positif (+)
• Besarnya muatan listrik ditentukan oleh perbandingan elektron dengan
proton pada suatu obyek yang disebut muatan elektron (Q) dalam
satuanCoulomb

3. Medan Elektrostatik
• Dua obyek yang memiliki muatan akan
memiliki medan elektrostatik
• Obyek yang memiliki muatan yang sama akan
tolak menolak, sedangkan obyek yang
memiliki muatan berlawanan akan saling
tarik menarik.
• Muatan listrik memiliki kemampuan untuk
melakukan kerja akibat tarikan atau tolakan
yang disebut dengan potensial
• Kemampuan kerja (potensial) dikarenakan
ada medan elektrostatik
• Perbedaan muatan antar obyek
menghasilkan beda potensial (gaya gerak
listrik)

4. Arus Listrik
• arus listrik terjadi karena adanya
aliran elektron (gerak) dimana
setiap elektron mempunyai muatan
yang besarnya sama
• Arus listrik adalah banyaknya
muatan listrik yang disebabkan dari
pergerakan elektron-elektron,
mengalir melalui suatu titik dalam
sirkuit listrik tiap satuan waktu
• Perpindahan muatan listrik dikenal
dengan nama arus listrik, besarnya
diukur dalam ampere. Arus dapat
terdiri dari partikel bermuatan
apapun yang berpindah; biasanya
adalah elektron, namun muatan
apapun yang berpindah
menghasilkan arus

5. • Satu amper didefinisikan sebagai satu
coulomb muatan yang melewati
sebarang titik pada suatu konduktor
selama satu detik (1 A= 1 C/det)
• Muatan sebuah elektron, sering
dinyatakan dengan simbul Q dalam
satuan coulomb
1 coulomb = 6,28 x 1018 elektron-
elektron
I = Q/t (Amper)
Q = I x t (colomb)

6. Contoh:
1. Jika arus listrik sebesar 2 A
mengalisr melalui sebuah titik
pada konduktor selama 1 menit,
berapa coulomb muatan yang
melewati konduktor tersebut?
2. Jika muatan pada penghantar
sebesar 220 coulomb
dipindahkan oleh arus sebesar 4
Amper, berapa waktu yang
dibutuhkan?
3. Jika muatan sebesar 300 C
memerlukan waktu 10 menit,
berapa arus yang dibutuhkan
untuk memindahkan muatan
tersebut?
1. Di ket:
I = 2 A
t = 1 menit
Ditanya: Q?
Jawab:
t= 2 menit = 1 x 60 det = 60 detik
Q = 60 det x 2 A = 120 C
2. diket:
Q = 220 C; I = 4 A
Ditanya :t?
I = Q/t
T = Q/I = 220/4 = 55 detik

7. Kuat Medan listrik
• Besarnya interaksi antara muatan yang berbeda
menghasilkan gaya coulomb yang besarnya adalah:
• F=k
𝑞1 |𝑞2|
𝑟2
• K= 9 x 109
Nt𝑚2
/𝑘𝑔2
Gaya dalam besaran vektor karena mempunyai
besaran dan arah
• Kuat medan listrik didefinisikan sebuah besaran vektor
yang menyatakan arah dan dan besar gaya pada suatu
unit muatan
• Besarnya kuat medan listrik (E)=
𝐹
𝑞
atau
E= 9 x 109 𝑄
𝑟2

9. • Contoh:
Sebuah muatan 6uC
menderita gaya 2 mN
pada sumbu x positif.
berapa besar kuat medan
listrik sebelum muatan
ditempatkan sebelumnya?
• Jawab:
• E=
𝐹
𝑞
E =
2 𝑥 10−3
6𝑥10−12 =333 N/C

10. Tegangan Listrik
• Tegangan listrik adalah perbedaan potensial
listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan
dinyatakan dalam satuan volt.
• Tegangan listrik menyebabkan obyek bermuatan
listrik negatif tertarik dari tempat bertegangan
rendah menuju tempat bertegangan lebih tinggi
• Tegangan listrik merupakan ukuran beda
potensial yang mampu membangkitkan medan
listrik sehingga menyebabkan timbulnya arus
listrik dalam sebuah konduktor listrik.
• Tenaga yang menggerakan elektron dalam suatu
penghantar disebut daya elektro motoris (emf)

11. • Tenaga potensial listrik adalah energi sebesar 1
joule untuk membawa muatan sebesar q
Coulomb dari satu titik ke titik sejauh r dalam
medan listrik.
PE= k
𝑄
𝑟2
• Satuan beda potensial adalah joule/coulomb atau
volt (V)
• Sumber Tenaga Listrik: Acumulator, batrey kering,
Generator
• arah arus listrik konvensional (persetujuan
internasional) di dalam suatu konduktor mengalir
dari tegangan tinggi menuju tegangan rendah

12. Hambatan Listrik
• Hambatan adalah ukuran dari kecenderungan
bahan untuk menahan aliran arus listrik
• Disipasi energi pada hambatan dalam bentuk
energi panas
• Pemanfaatan hambatan : penghasil panas,
cahaya, pembagi tegangan/arus
• Resistensi tergantung pada sifat bahan,
ketebalan dan panjangnya, dan suhu

13. Besarnya Resistansi Bahan
• R =ρ
𝑙
𝐴
R= resistansi
ρ = tahanan jenis
l = panjang penghantar
A = luas penampang

14. Hubungan Arus, Tegangan dan Hambatan
• Besarnya Arus listrik yang mengalir pada
rangkaian tertutup dipengaruhi oleh beda
potensial (tegangan) pada ujung-ujung
penghantar dan hambatan listriknya
I = V/R
• Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran
energi listrik dalam rangkaian listrik
P = V x I
• Energi listrik adalah besarnya daya yang
dihasilkan dalam satuan waktu
• Energi yang dihasilkan arus listrik
W = V x I x t (Joule)

15. Jenis Beban Listrik
• Ada 3 Jenis beban listrik yaitu :
1. Resistansi atau R = satuannya ohm Ω
2. Kapasitansi atau Xc =
1
2 𝜋𝑓𝑐
= satuannya ohm
3. Induktansi atau Xl = 2 𝜋𝑓𝑙 = satuannya ohm
4. Jika minimal ada beban resistansi dan
kapasitansi atau induktasi pada sebuah
rangkaian listrik maka disebut dengan impedansi
(Z). Dimana :
Z = 𝑅2 ± (𝑋𝑙2 − 𝑋𝑐2)

16. Sumber Listrik Searah
• Disebut listrik searah dikarenakan sinyal listriknya tidak
berubah-ubah. Sehingga nilai frekuensinya = 0.
• Beban listrik pada rangkaian listrik searah hanya terdapat
resistansi atau R.
• Besarnya daya listrik dapat dihitung dengan rumus P = V x I
atau P = I2 x R dengan satuan Watt (W)
• Besar energi listrik dapat dihitung dengan E = P x t atau
E = V x I x t atau E = 𝐼2 𝑥 𝑅 x t dengan satuan Wh.

17. Sumber Listrik Bolak-Balik
• Disebut listrik bolak-balik dikarenakan sinyal listriknya
berubah-ubah dari positif ke 0 ke negative dan seterusnya.
Sehingga nilai frekuensinya = 0.
• Beban listrik pada rangkaian listrik bolak-balik terdapat
resistansi atau R, induktasi atau L dan Kapasitansi atau C.
Dapat disebut beban listrik pada rangkaian ini adalah
impedansi atau Z.
• Pada rangkaian listrik dengan sumber bolak-balik ini terdapat
3 jenis daya yaitu daya semu (S), daya nyata (P) dan daya
reaktif (Q)

18. Sumber Listrik Bolak-Balik
• Daya Semu (S) = V x I atau S = 𝐼2 𝑥 𝑅
• Daya nyata (P) = V. I x cos phi atau P = 𝐼2 𝑥 𝑅 x cos phi
• Daya reaktif (Q) = V. I x sin phi atau S = 𝐼2 𝑥 𝑅 x sin phi
Hal ini dikarenakan sinyal antara tegangan tidak selalu
beresonansi dengan sinyal arus. Apabila beban induktasi lebih
dominan, maka sinyal tegangan akan leading terhadap sinyal
arus dan apabila beban kapasitansi lebih dominan maka sinyal
tegangan akan lagging terhadap sinyal arus.
Karena sinyal sinyal sumber arus bolak-balik berubah-ubah,
maka untuk menghitung daya, terlebih dahulu dicari nilai
tegangan rms dan nilai arus rms.

19. Sumber Listrik Bolak-Balik
• Karena sinyalnya berubah-ubah maka pada rangkaian listrik
bolak balik dikenal dengan tegangan dan arus puncak (Vp dan
Ip) nilai tegangan tertinggi dari sebuah sinyal listrik.
• Tegangan dan arus rata-rata (Vrata-rata dan Irata-rata) yaitu
nilai rata-rata dari ½ sinyal tegangan atau arus.
Vrata-rata = 2/π . Vp dan Irata-rata = 2/π . Ip
• Tegangan Rms dan arus rms yaitu nilai tegangan dan arus yang
terukur alat ukur listrik jenis volt meter dan amperemeter.
Vrms = 1/ 𝟐 . Vp dan Irms = 1/ 𝟐 . Ip

20. Latihan soal
1. Rangkaian tertutup yang memiliki beda
potensial 12 V dihubungkan dengan beban
yang memiliki resistansi 4 ohm dihubungkan
selama 5 menit. Berapa arus listrik yang
mengalir, daya yang terdisipasi dan energi
yang digunakan.
2. Berapa volt beda potensial yang dibutuhkan
untuk mensuplai resistor 12 ohm, yang
membutuhkan arus listrik sebesar 0,5 A.
Apabila resistor dihubungkan selama 30
menit berapa energi yang diperlukan

21. Latihan soal
• Sebuah setrika listrik dengan elemen pemanas
berpenampang 0,25 cm yang memiliki
panjang 30 m, dihubungkan dengan tegangan
listrik 220 V selama 1 jam. Berapa arus, daya
dan energi setrika listrik tersebut.jika ρ
elemen = 0,00075

22. Tugas Rutin 1
1. Sebuah lampu mobil bekerja pada daya 30 W
dengan suplai tegangan 12 V. Hitung muatan
setiap menit dan berapa resistansi lampu
2. Pulsa listrik menyatakan nilai 220 V dan
0,15A setelah jangka waktu 5 menit. Berapa
daya rata-rata dan energi yang dikeluarkan.