HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official
Transcript of HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official
![Page 1: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/1.jpg)
HAMBATAN & ARUS LISTRIK
MINGGU KE-6
2 X PERTEMUAN
![Page 2: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/2.jpg)
Arus: Aliran muatan
Arus rata-rata Iav: Muatan ΔQ yang mengalir melalui luas
A dalam waktu Δt
Arus sesaat :
limit Δt → 0 dari Iav
2
limit Δt → 0 dari Iav
Satuan arus: Coulomb/sekon = Ampere
![Page 3: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/3.jpg)
Arah Arus
Arah arus adalah searah dengan arah aliran muatan positif
3
atau, berlawanan arah dengan arah aliran muatan
negatif
![Page 4: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/4.jpg)
Rapat Arus J
J: arus/satuan luas
4
searah dengan arah arus
![Page 5: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/5.jpg)
Mengapa arus dapat mengalir?
Jika medan listrik diberikan pada suatu konduktor, muatan akan mengalir membentuk
arus yang searah dengan E.
5
Cat: ketika arus mengalir, konduktor tidak lagi sebagai sebuah permukaan equipotensial
(dan E di dalam ≠ 0)!
![Page 6: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/6.jpg)
Arus: Tinjauan Mikroskopik
Animasi 6.1
6
Kecepatan Drift adalah kecepatan alir yang diakibatkan adanya medan listrik.
Besar kecepatan drift: 4x10-5 m/sec, atau 0.04 mm/sekon!
Untuk berpindah sejauh 1 meter dengan kecapatan drift, membutuhkan waktu 10 jam!
![Page 7: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/7.jpg)
Konduktivitas dan Resistivitas
Kemampuan arus untuk mengalir bergantung
pada kerapatan muatan dan rerata hamburan
Dua kuantitas yang mewakili ini:
7
Dua kuantitas yang mewakili ini:
σ: konduktivitas
ρ: resistivitas
![Page 8: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/8.jpg)
Hasil pengukuran menunjukkan bahwa kecepatan terminal :
µ Mobilitas elektron
Misal : dx = elemen kawat
A = luas penampang kawat
n = kerapatan elektron (jumlah elektron persatuan volum)
Volume elemen kawat :
Jumlah elektron dalam elemen volum :
Jumlah muatan elektron dalam elemen volum :
Arus yang mengalir dalam kawat :
Rapat arus :
Konduktivitas listrik
![Page 9: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/9.jpg)
L = panjang kawat
Jika dianggap E dalam kawat konstan, maka EL = beda potensial ujung-ujung kawat
Dengan:
Bandingkan
![Page 10: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/10.jpg)
Hukum Ohm Mikroskopik
10
ρ dan σ hanya bergantung pada sifat mikroskopis bahan, bukan pada bentuk.
![Page 11: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/11.jpg)
Selain meninjau medan listrik, tinjau pula beda potensial pada konduktor
Mengapa arus dapat mengalir?
11
![Page 12: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/12.jpg)
Hukum OhmBagaimana hubungan antara ΔV dan arus?
12
![Page 13: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/13.jpg)
Hukum Ohm
R memiliki satuan Ohm (Ω) = Volt/Amp
Animasi 6.2
![Page 14: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/14.jpg)
Contoh Rangkaian
14
![Page 15: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/15.jpg)
Simbol untuk Elemen Listrik pada
Rangkaian
15
![Page 16: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/16.jpg)
Konvensi Tanda - Batrei
Bergerak dari terminal negatif ke terminal positif dari sebuah batrei:
potensial meningkat
16
![Page 17: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/17.jpg)
Bergerak melalui resistor searah dengan arah arus: potensial menurun
Konvensi Tanda - Resistor
17
![Page 18: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/18.jpg)
Bergerak melalui kapasitor dari plat bermuatan negatif ke plat bermuatan positif:
potensial meningkat
Konvensi Tanda - Kapasitor
18
![Page 19: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/19.jpg)
Seri vs Paralel
19
Series Parallel
![Page 20: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/20.jpg)
Susunan Resistor Seri
Arus yang sama harus melewati kedua resistor
20
Animasi 6.3
![Page 21: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/21.jpg)
Susunan Resistor Paralel
Tegangan pada tiap resistor haruslah sama
Animasi 6.4
![Page 22: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/22.jpg)
Hukum Kirchhoff
22
Hukum Kirchhoff
![Page 23: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/23.jpg)
Hukum Kirchhoff
1. Jumlah arus yang masuk pada suatu persimpangan haruslah sama dengan jumlah arus
yang keluar dari persimpangan.
23
![Page 24: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/24.jpg)
2. Jumlah beda potensial yang terdapat pada semua elemen listrik dalam rangkaian
tertutup harus nol.
Hukum Kirchhoff
24
![Page 25: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/25.jpg)
Hambatan DalamBatrei nyata memiliki hambatan dalam r, yang sangat kecil tetapi tidak nol
Animasi 6.5
Tegangan Terminal:
(Meskipun anda hubung singkatkan ujung-ujungnya, anda tidak akan memperoleh arus
takhingga)
Animasi 6.5
![Page 26: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/26.jpg)
Langkah-langkah Penyelesaian Problem Rangkaian
1. Sederhanakan resistor (bila mungkin)
2. Tentukan loop pada rangkaian (bisa lebih dari satu)
3. Tentukan arah dari tiap loop (sembarang)
4. Tentukan arah arus pada tiap loop (“sembarang”)
5. Tuliskan persamaan Hukum Kirchoff 1 dan 2, aplikasikan pada tiap loop
6. Pecahkan
26
6. Pecahkan
![Page 27: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/27.jpg)
Contoh: Rangkaian Sederhana
Langkah 1
Anda dapat menyederhanakan
resistor!
27
Berapa arus yang melalui
batrei bawah?
![Page 28: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/28.jpg)
Langkah 2, 3 dan 4:
Contoh: Rangkaian Sederhana
Langkah 5:
28
Langkah 6:
Harga I2:
![Page 29: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/29.jpg)
• Tentukan besar arus pada
masing-masing rangkaian!
R
r r
R
r
r
(a) (b)
E E
E
E
![Page 30: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/30.jpg)
Cari nilai amperemeter & voltmeter. All resistors are R, batteries are ε
Problem: Rangkaian
30
Rumit Sederhana
![Page 31: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/31.jpg)
• Daya
31
![Page 32: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/32.jpg)
Daya adalah perubahan energi tiap satuan waktu.
Daya Listrik
32
![Page 33: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/33.jpg)
Bergerak dari terminal negatif ke terminal positif dari sebuah batrei: potensial
meningkat. Jika arus mengalir pada arah tersebut, maka batrei mensuplai daya.
Daya - Batrei
33
![Page 34: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/34.jpg)
Bergerak melalui resistor searah dengan arah arus: potensial menurun. Resistor selalu
mendisipasi daya
Daya - Resistor
34
![Page 35: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/35.jpg)
Bergerak melalui kapasitor dari plat positif ke negatif:
potensial menurun. Jika arus mengalir pada arah tersebut,
maka kapasitor mengabsorpsi daya (menyimpan muatan)
Daya - Kapasitor
35
![Page 36: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/36.jpg)
Keseimbangan Energi
Kalikan dengan I:
36
(daya yang disuplai batrei) = (daya yang didisipasi resistor)
+ (daya yang diabsorpsi kapasitor)
![Page 37: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/37.jpg)
Rangkaian RC
37
![Page 38: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/38.jpg)
Pengisian (Charging) dan
Pengosongan (Discharging) Kapasitor
1. Ketika arah arus mengalir menuju plat positif dari kapasitor,
38
2. Ketika arah arus mengalir keluar dari plat positif kapasitor,
![Page 39: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/39.jpg)
Pengisian Kapasitor
39
Apa yang terjadi ketika saklar S ditutup?
![Page 40: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/40.jpg)
Pengisian Kapasitor
40
Gunakan Hukum Kirchhoff
(berjalan searah arus):
Animasi 6.6
![Page 41: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/41.jpg)
Pengisian Kapasitor
41
RC adalah konstanta waktu, dan memiliki satuan sekon
Solusi persamaan differensial:
![Page 42: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/42.jpg)
Pengisian Kapasitor
42
Animasi 6.7
![Page 43: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/43.jpg)
Pengosongan Kapasitor
43
Apa yang terjadi ketika saklar S ditutup?
![Page 44: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/44.jpg)
Pengosongan Kapasitor
44
![Page 45: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/45.jpg)
Pengosongan Kapasitor
45
Animasi 6.8
![Page 46: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/46.jpg)
• Gambarkan grafik Vc fungsi waktu, ketika saklar S
E
R
RR
1
23
C
S
• Gambarkan grafik Vc fungsi waktu, ketika saklar S
ditutup!
b. carilah potensial yang melewati kapasitor
sebagai fungsi waktu, Vc (t)?
![Page 47: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/47.jpg)
Tugas
1. Buku Halliday Resnick Hal. 248 No. 49
2. Buku Tipler Hal. 207 No. 61
3. Lihat rangkaian di bawah ini,
47
a. Saklar s terbuka sangat lama, berapakah
beda potensial pada kapasitor?
b. Pada t=0 saklar s ditutup, carilah arus yang melewati
saklar sebagai fungsi waktu, I (t)?
![Page 48: HAMBATAN & ARUS LISTRIK - Web UPI Official](https://reader031.fdocuments.net/reader031/viewer/2022012505/618073611e51c36bc5684bef/html5/thumbnails/48.jpg)
TUGAS 5
Buku Halliday Resnick
Hal. 242 No. 25, 27 & 28
48
Hal. 242 No. 25, 27 & 28