Listrik Dinamis (Arus Listrik Dan Rangkaian Listrik)

gammafisblog.blogspot.com - kali ini kata akan membahas tentang rangkaian listrik sederhana yang terdiri dari baterai/tegangan sumber dan resistor dalam berbagai macam kombinasi rangkaian. Rangkaian listrik yang sederhana dapat langsung diselesaikan, tetapi dalam kasus rangkan yang sedikit rumit diperlukan analisi untuk menyederhanakan rangkaian tersebut. Rangkaan listrik dapat disederhanakan dengan mengunakan dua aturan yang dikenal dengan atruran-aturan kirchoff. Aturan ini mengikuti konsep hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan muatan listrik dalam sistem terisolasi.

Catatan Kuliah - Listrik Dinamis 

Arus Listrik.

Arus listrik sering kali dianalogika dengan aliran air. Besarnya arus listrik bergantung pada banyaknya muatan (Q). Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik (Q) yang mengalir pada suatu permukaan tiap satuan waktu (t) atau kelajuan muatan listrik (Q) yang mengalir melalui suatu permukaan.

Jika (delta.Q) adalah banyaknya muatan yang mengalir melalui suatu permukaan pada selang waktu (delta.t) maka arus listrik rata-rata adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui suatu permukaan "A" tiap satuan waktu.

Arus Listrik Rata-rata dan arus listrik sesaat

Jika arus listrik berubah terhadap waktu maka kita dapat menentukan arus listrik sesaat adalah sebagai limit turunan dari arus listrik rata-rata.

Dalam menentukan arah arus biasanya mengunakan sudut pandang muatan positif dimana arah arus adalah sama dengan arah muatan positif. dimana arus mengalir dari potensial tinggi (Muatan Positif) ke potensial rendah (muatan negatif)sehingga dalam sudut pandang ini arah arus berlawanan dengan arah gerak elektron.

Pada beberapa kasus seperti kasus yang berubungan dengan gas dan elektrolit, arah arus adalah searah dengan arah pergerakan elektron.

Model mikrokopis Arus Listrik

Jumlah Rerata arus yang melalui sebuah kawat konduktor berkaitan dengan pergerakan muatan pembawa.

Model mikrokopis Arus Listrik

dimana n adalah rapat muatan pembawa, q adalah besar muata yng dibawa oleh setiap muatan pembawa, Vd adalah kelajuan pembawa muatan atau kelajuan hanyut dan A adalah luas penampang konduktor.

Hambatan

Sebuah konduktor dengan luas penampang tertentu yang membawa arus I, maka rapat arus konduktor adalah besar arus persatuan luas. dimana arus pada konduktor adalah (I = n q Vd)
Maka rapat arus konduktor adalah :

Rapat Arus Pada Konduktor

Untuk sebagian besar materi konduktor (logam), rasio atau perbandingan rapat arus dan medan listrik pada sebuah konduktor adalah konstanta yang sama terhadap medan listrik yang menghasilkan arus.

Konduktivitas Konduktor

Jika medan listrik pada kawat konduktor sepanjang L adalah konstan maka hubungan beda potensial dan medan listrik di ungkapkan dalam.

Hambatan Listrik

Daya Listrik.

Jika terdapat beda potensial pada rangkaian listrik, maka akan timbul daya hantar listrik atau laju energi persatuan waktu dimana besarnya daya hantar listrik sebanding dengan arus dikalikan denga bedan potensial.

Hubungan Daya dan Beda Potensial Listrik

oleh karena besarnya beda potensial suatu hambatan adalah dV = IR maka, dapat kita definisikan daya hantar listrik sebagai hubungan beda potensial dan hambatan :

Hubungan Daya dan Beda Potensial Listrik

1. Gaya Gerak Listik (GGL)

Secara umum, kita akan mengunakan baterai dalam pembahasan kali ini dan dalam diagram rangkaian kita mengunakan baterai sebagi sumber tegangan pada rangkaian.

Gaya Gerak Listrik (GGL) dari sebuah baterai adalah tegangan maksimum yang dihasilkan oleh baterai diantara kutub-kutubnya (positif dan negatif).

Karena baterai terbuat dari materi maka terdapat hambatan bagi muatan listrik yang ada didalamnya, yang disebut sebagai hambatan dalam.

Baterai yang ideal, hamabtan dalam sama dengan Nol, sehingga tegangan bateraia (Teganag jepit) sama dengan ggl-nya.

Gaya Gerak Listik (GGL)

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa beda potensial pada titik ab harus sama dengan beda potensial pada Hambatan R pada titik cd, yang dikenal dengan hambatan Beban. Beda potensial pada hambatan beban adalah IR. sehingga dari kedua persamaan diatas diperoleh :

Arus Listrik Pada Rangkaian Tertutup

2. Rangkaian Seri dan Paralel Pada Resistor

a. Rangkaian Seri

Untuk sebuah rangkaian seri yang tersusun atas dua resistor, arusnya sama besar pada kedua resistor tersebut hal ini dikarenan jumlah muatan yang melalui kedua resistor sama, yaitu jumlah muatan q yang melewati R1 akan mealui R2 dalam selang waktu yang sama.

Rangkaian Seri pada Resistor

Namun, beda potensial pada rangkaian resistor yang terpasang secara seri berbeda pada setiap resistor, hal ini diakibatkan oleh penurunan tegangan karena resistor adalah penguna/pemakai. Dari titik a ke titik b tegangan turun sebesar i.R1 dan dari titik b ke tegangan turun sebesar i.R2, maka penurunan teganagn dari titik a ke c adalah :

Beda Potensial Listrik dan Hambata

Hambatan Ekuivalen dari rangkaian resistor yang disusun secara seri adalah jumlah dari semua resistor yang besarnya selalu lebih besar dari masing masing resistor.

Resistor Pengganti atau Resistor Ekuivalen

b. Rangkaian Paralel

Bayangkan ketika arus air mengalir dengan jumlah tertentu mengalir melalui sebuah pipa dan pada titik tertentu terdapat percabangan, maka arus air tersebut berbagi pada kedua pipa dan jumlah air selalu sama. Sama halnya dengan arus listrik, ketika arus listrik melalui sebuah percabangan maka arus listrik akan terbagi, besarnya arus yang terbagi sama bergantung pada besarnya hambatan dan jumlah muatan listrik kekal, awal sama dengan akhir. Artinya bahwa Arus yang masuk sama dengan jumlah arus yang keluar.

I = I1 + I2

Ketika Resistor-resistor dihubungkan secara paralel, maka beda potensial pada setiap resistor adalah sama.

seper dari hambatan ekuivalen untuk dua atau lebih resistor yang tersusun secara paralel sama denga penjumlahan seper dari masing-masing resistor. Hambatan ekuivalen selalu lebih kecil dari resistor terkecil dari rangkaian tersebut.

Resistor Pengganti atau Resistor Ekuivalen

3. Aturan Kirchhoff

Untuk menganalisis rangkaian yang kompleks agar lebih sederhana, adapat kita gunakan dua truran kirchoff :

a. Atruran Percabangan

Jumlah arus yang masuk pada percabangan, sama dengan jumlah arus yang keluar dari percabangan. "arus masuk sama dengan arus keluar".

Aturan Kirchhoff - Aturan Percabangan pada Arus

Aturan Kirchoff yang pertama merupakan pernyataan tentang hukum kekekalan muatan, jumlah muatan awal sama denga jumlah muatan akhir.

b. Aturan Loop

Jumlah beda potensial pada rangkain tertutup sama dengan Nol

Aturan Kirchhoff - Aturan loop pada rangkaian tertutup

Aturan Kirchoff yang kedua merupakan pernyataan mengenai hukm kekekalan energi.

"Listrik Dinamis (Arus Listrik Dan Rangkaian Listrik)". Semoga artikel ini dapat bermanfaat bagi teman-teman pembaca, amin. Jangan lupa di like, share dan di koment apabila ada kesalahan. Terimakasih telah berkunjung.

Share this post