Kumpulan Materi IPA Kelas 9/ Semester I ( Bab VIII )

Listrik Dinamis

A. Rangkaian Listrik di rumah terdiri atas

Pemanfaatan Listrik

1. Sakelar: untuk memutus atau mengalirkan arus listrik

2. Sumber listrik/pembangkit arus listrik: aki, generator, baterai, dynamo.

3. Kabel penghantar: untukpenghantar sumber arus/listrik dan beban

4. Beban: alat yang memanfaatkan arus listrik, misalnya lampu, TV, computer.

5. Sekring: alat pengaman, kawat putus bila melebihi spesifikasi.

B. Perbedaan Rangkaian Listrik terbuka dan tertutup

Rangkaian Listrik Terbuka (A), Rangkaian Listrik Tertutup (B)

1. Rangkaian Terbuka: posisi sakelar mati (off), arus listrik tidak mengalir  => lampu tak menyala.

2. Rangkaian Tertutup:  posisi sakelar hidup, arus listrik mengalir  => lampu menyala.

C. Kemampuan Bahan Menghantarkan Arus Listrik

1. Konduktor: dapat menghantarkan arus listrik: tembaga, aluminium, seng.

2. Semi konduktor: suhu makin tinggi, hambatan jenis bertambah, makin sulit mengalirkan arus listrik, contoh: Si, Ge, As.

3. Isolator: tidak dapat menghantarkan arus listrik, contoh: kayu, plastik , karet, PVC.

D. Perbedaan Rangkaian Listrik Seri dan Paralel

1.Rangkaian Seri: disusun berderet/berurutan, tanpa cabang pada sumber arus listrik

     a. Beda Potensial/tegangan   :  V = V₁ + V₂ + … + Vn    

     b. Kuat Arus                                   :    I  =  I₁ = I₂ = … =  In

     c. Hambatan Listrik             :  Rs = R₁+ R₂+… +  Rn

2.  Rangkaian Paralel: disusun sejajar, terbentuk cabang diantara sumber arus listrik 

     a. Beda Potensial/tegangan   :  V = V₁ = V₂ = … = Vn    

     b. Kuat Arus                                   :    I  =  I₁ + I₂ + … +  In

     c. Hambatan Listrik             :  1/Rp = 1/R₁ + 1/R₂ + … + 1/Rn

E. Perbedaan Arus Listrik dan Arus Elektron

1. Arus Listrik   :  aliran muatan listrik positif (proton), dari potensial tinggi ke potensial rendah.

2. Arus Elektron:  aliran muatan listrik negatif (elektron), dari potensial rendah ke potensial tinggi.

Kuat Arus Listrik (I) =   muatan listrik (q) dibagi selang waktu ( t ).

F. Hukum Ohm

1. Hambatan kawat 1 ohm,  ialah beda potensial 1 volt, menghasilkan arus 1 ampere (1 ohm = 1 volt/ampere )

2. Menghitung Hambatan      : R = V/I         

3. Menghitung Kuat Arus      : I  = V/R                        

4. Menghitung Tegangan      : V = I X R                     

5. Menghitung Hambatan Jenis:  R = ρ l/A 

G. Hukum Kirchoff

1. Hukum Kirchoff 1: kuat arus listrik dalam rangkaian tak bercabang di setiap titik besarnya sama. Persamaan :    I₁ = I₂ = I₃= … = In

2. Hukum Kirchoff 2: jumlah kuat arus yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang itu. Persamaan:    ∑ I_masuk= ∑ I_keluar

H. Keterangan Simbol pada Rangkaian Listrik

 

George Simon Ohm

R = hambatan/ resistansi (ohm)

A= luas penampang kawat (m²)

ρ = hambatan jenis (ohm.m)

V = tegangan/beda potensial (volt)                                                                                    

I =  kuat arus (ampere)

Rs= rangkaian seri

Rp= rangkaian paralel

I. Contoh Soal

1. Seorang montir radio sedang memperbaiki radio yang rusak. Ternyata, kerusakan ada pada hambatan yang nilainya 2 Ohm dan harus diganti. Sementara itu, dia mempunyai 3 hambatan yang nilainya masing-masing 4 Ohm, 6 Ohm, dan 12 Ohm. Apa yang harus dilakukan montir itu agar dapat mengganti hambatan yang rusak ?

Penyelesaian

Diketahui          : R1 = 4 Ohm, R2 = 6 Ohm dan R3 = 12 Ohm

Ditanya : R = ?

Jawab              : Jika ketiga hambatan itu dirangkaiakan seri, maka nilainya adalah

                         Rs = R1 + R2 + R3 = 4 Ohm + 6 Ohm + 12 Ohm = 22 Ohm

                         Jika ketiga hambatan itu dirangkaiakan paralel, maka nilainya adalah

                         1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 = 1/4 Ohm + 1/6 Ohm + 1/12 Ohm 

         = 3/12 Ohm + 2/12 Ohm + 1/12 Ohm     = 6/12 Ohm

  Rp  =  12/6 Ohm = 2 Ohm

Jadi, berdasarkan hitungan di atas, montir itu harus merangkaiakan ketiga hambatan yang ada secara paralel untuk memperoleh hambatan yang nilanya 2 Ohm

2. Arus listrik 2 A mengalir di dalam kawat penghantar ketika beda potensial 10 V diberikan pada ujung-ujungnya. Berapakah hambatan listrik kawat penghantar tersebut ?

Penyelesaian:

Diketahui          : V = 10 V, dan I = 2 A

Ditanya : R = ?

Jawab              : R = V/I =  10V / 2A = 5 Ohm

3. Perhatikan gambar rangkaian listrik berikut !

Bila hambatan dalam baterai diabaikan dan terminal voltmeter (V) dihubungkan pada titik P dan Q, maka besar beda potensial antara P dan Q (V_PQ) adalah....

Pembahasan  :

R _total = 2 ohm + 3 ohm = 5 ohm

 I _induk Data dari gambar :

 I induk: = V/ R _total = 20 v/5 ohm = 4 A

V_pq    = I _induk . R _{( = 2 ohm )}

         = 4 A . 2 ohm = 8 volt

4. Perhatikan gambar di bawah ini!

Hitung besar arus I4!

Diketahui : I1 = 2 A

I2 = 1 A

I3 = 0,5 A

Ditanya : I-4 = . . . ?

Jawab :

Jumlah kuat arus yang masuk = jumlah kuat arus yang keluar

I1 + I2 = I3 + I4

(2 + 1) A = 0,5A + I4

(2 + 1 – 0,5) A = I4

I4 = 2,5 A