Listrik Dinamis dan Konsep Dasar Lengkap

gammafisblog.blogspot.com - Pada kesempatan kali ini saya ingin berbagi kepada sahabat gaamafis tentang salah satu materi listik, yaitu Listrik Dinamis. Saat masih SMP kita telah belajar mengenai materi fisika kelas 9 semester 1 disana kita diperkenalkan tetntang kelistrikan, tentunya hanya berupa pengenalan saja. disini saya akan menyajikan materi yang lebih. Baik langsung saja.

Tujuan dari artikel kali ini adalah agar teman teman bisa memahami apa itu listrik dinamis dan apa saja hukum serta besaran-besaran yang terkait dengan listrik dinamis. Baik untuk mempersingkat waktu langsung saja saya mulai.

Materi tentang listrik ini sangatlah mudah untuk dipelajari, disini saya akan berbagai kemudahan itu kepada sahabat gammafis. baik langsung saja kita lihat sekilas mengenai pendahuluan.

1. Pendahuluan

Kehidupan modern tidak dapat dipisahkan dari penggunaan energi. Berbagai peralatan yang sifatnya untuk memudahkan pekerjaan manusia terus dikembangkan. Oleh karena itu, upaya pencarian berbagai energi alternatif terus dikembangkan. Kenyataan yang ada sekarang ini manusia masih lebih banyak mengandalkan pada energi minyak bumi dan energi listrik dalam memenuhi kebutuhan energinya. Energi listrik banyak digunakan oleh manusia untuk berbagai keperluan, karena energi listrik dinilai lebih praktis dan mudah dalam penggunaannya. Energi listrik digunakan untuk berbagai keperluan baik di lingkungan kantor maupun di rumah tangga; misalnya digunakan pada : computer, Mesin ATM, pesawat televisi, radio, kulkas, mesin cuci, rice cooker, hingga berbagai mesin di pabrik-pabrik industri.

Dari tahun ke tahun konsumsi energi listrik untuk setiap Negara cenderung terus meningkat. Saat ini banyaknya konsumsi energy listrik dapat dijadikan sebagai salah satu indikasi untuk menilai kemajuan suatu Negara. Semakin besar penggunaan energi listrik disuatu Negara mengindikasikan semakin majulah pulalah Negara tersebut.

2. Pengertian Listrik Dinamis

Listrik Dinamis, terdiri dari dua kata, yaitu listrik dan dinamis. Listrik kita mempelajari menegnai muatan listrik dan dinamis berarti berpindah-pindah atau bergerak, jadi listrik dinamis adalah suatu ilmu fisika yang mempelajari aliran listrik yang bergerak atau muatan listrik yang bergerak. Mempelajari listrik dinamis seringkali kita ibaratkan dengan aliran air, ketika ada beda ketinggian maka air akan mengalir dari titik tertinggi ketitik terendah. Begitupula dengan listrik, ketika ada beda potensial maka akan timbul arus listrik atau arus listrik akan mengalis dari potensial tinggi (+) ke potensial rendah (-).

3. Besaran Besaran Dalam Listrik Dinamis

Berikut ini kita akan mempelajari besaran apa saja yang terdapat pada listrik dinamis. Untuk mempelajari listrik dinamis maka kita haru mengetahui bersara-bersaran berikut : Arus Listrik (I), Hambatan (R), Potensial (V), Daya (P), Usaha (W) dll.

Baik langsung saja kita mulai

A. Arus Listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik (Q) yangmengalir melelui suatu permukaan persatuan waktu.

Jenis Arus Listrik

Berdasarkan arah alirannya, arus listrik dibedakan menjadi dua jenis yaitu arus searah dan arus bolak-balik. Arus searah sering disebut dengan DC yang merupakan singkatan dari Direct Current. Sedangkan arus bolak-balik sering disebut dengan AC singkatan dari Alternating Current.

Arus Searah (DC)
Arus searah mengalir secara searah dari titik yang memiliki potensial tinggi ke titik yang memiliki potensial lebih rendah. Meskipun sebenarnya yang mengalir adalah elektron (muatan negatif) namun disepakati bahwa yang mengalir adalah arus positif, dari kutub positif ke kutub negatif. Jika dilihat bentuk gelombangnya dengan oscilloscope, arus searah terlihat sebagai garis lurus.

Arus Bolak-balik (AC)
Sedangkan arus bolak-balik memiliki aliran arus yang berubah-ubah arahnya. Perubahan arah arus bolak-balik ini mengikuti garis waktu sehingga jika dilihat dengan oscilloscope, arus bolak-balik membentuk sebuah gelombang dengan frekuensi tertentu. Bentuk gelombang arus bolak-balik ada yang beraturan dan tidak beraturan. Contoh bentuk gelombang arus bolak-balik yang beraturan adalah sinus, kotak dan gigi gergaji.

Contoh soal - Arus Listrik:

1. Suatu kawat dialiri muatan listrik sebesar 360 Coulomb dalam waktu 1 menit. berapa besar arus listrik yang menalir pada kawat tersebut?
Jawab :

Kita tahu bahwa arus listrik adalah banyaknya muatan listrik (Q) yangmengalir melelui suatu permukaan persatuan waktu.

2. Jika suatu penghantar dialiri muatan listrik sebesar 30 Coulomb dalam waktu 2 detik. berapa besar arus listrik yang menalir pada kawat tersebut?

Jawab :

Mudah bukan ?

Jadi tidak ada alasan lagi buat sahabat gammafisblog untuk tidak bisa fisika.

Harus Bisa !

Contoh Soal - Muatan Listrik (Coulomb)

1. Suatu alat ukur arus listrik atau yang disebut Amperameter digunakan untuk mengukur besarnya arus listrik yang mengalir pada sebuah resistor. Diperoleh bahwa arus yang mengalir pada sebuah resistor adalah 2 A. Berapa muatan yang mengalir pada resistor tersebut dalam waktu satu menit ?

Jawab :

B. Hambatan (Resistansi)

Dalam suatu rangkaian listrik tentu terdapat hambatan. Hambatan/resistansi merupakan karakteristik umum dari suatu rangkaian. Berikut akan dijelaskan secara lebih detail karakteristik hambatan komponen-komponen dalam rangkaian listrik.

Hambatan listrik (electric resistance) merupakan sifat suatu benda atau bahan untuk menahan atau menentang aliran arus listrik. Hambatan listrik (R) sangat menentukan besar kecilnya kuat arus listrik. Semakin besar hambatan listrik, semakin kecil kuat arus listriknya.

1. Hambatan Kawat Penghantar. Besarnya hambatan kawat penghantar dipengaruhi oleh tiga faktor, yaitu Hambatan jenis penghantar, panjang penghantar, dan luas penampang penghantar.

Dalam rangkaian listrik atau elektronika, nilai arus listrik yang mengalir melalui suatu rangkaian dapat diatur dengan menggunakan suatu komponen yang disebut resistor. Resistor merupakan suatu komponen yang terbuat dari bahan konduktor dan memiliki nilai hambatan tertentu. Hambatan listrik pada kawat penghantar dipengaruhi oleh panjang kawat, hambatan jenis kawat, dan luas penampang kawat. Secara matematis, nilai hambatan suatu penghantar dirumuskan sebagai berikut:

2. Hambatan Resistor. Dalam suatu rangkaian, kadangkala digunakan resistor sebagai penghambat arus. Resistor digunakan agar tidak membuang banyak biaya dalam pembuatan suatu hambatan. Besarnya resistansi suatu resistor dapat kita tentukan secara langsung menggunakan alat ukur hambatan (ohmmeter) atau bisa juga dilakukan penghitungan manual menggunakan kode warna resistor. Terkait dengan kode warna resistor, akan dijelaskan seperti berikut :

Nilai hambatan atau resistor juga dapat dipengaruhi oleh suhu, dimana dirumuskan :

Baca Juga : Konsep Listrik Dinamis (Arus Listrik dan Rangkaian Listrik )

Contoh Soal 1:

Contoh soal 2 :
2. Berapakah hambatan seutas kawat aluminium (hambatan jenis 2,65 × 10^-8Ω .m) yang memiliki panjang 40 m dan diameter 4,2 mm?
Diketahui:
ρ = 2,65 × 10^-8 Ω .m
l = 40 m
d = 4,2 mm → r = 2,1 mm = 2,1 × 10^-3 m
Ditanya: R = ... ?
Jawab:
Cari terlebih dahulu luas penampang (A) penghantar tersebut dengan menggunakan rumus luas lingkaran, yakni:

C. Rangkaian Seri dan Paralel

1. Rangkaian Seri
Rangkaian Seri adalah rangkaian listrik yang komponen-komponennya disusun secara sejajar. Dengan kata lain semua komponen yang ada di rangkaian seri ini terpasang secara berurutan. Untuk lebih jelasnya mengenai rangkaian listrik seri, bisa anda lihat pada gambar di bawah ini. Ada beberapa kelebihan rangkaian seri diantaranya adalah memiliki kestabilan yang tinggi dalam menghantarkan listrik, lebih praktis dalam pembuatannya karena tidak membutuhkan banyak komponen (kabel), serta lebih mudah dianalisa apabila terjadi kerusakan atau masalah terhadap rangkaian. Selain memiliki beberapa kelebihan, rangkaian seri juga memiliki beberapa kekurangan diantaranya adalah sumber tegangan yang digunakan oleh rangkaian seri harus selalu dalam keadaan prima untuk menanggulangi terjadinya masalah tegangan, dan jika terjadi masalah pada satu komponen maka seluruh rangkaian akan kena imbasnya alias mati. Aplikasi rangkaian seri ini dapat dilihat dari pemasangan lampu-lampu jalan dan baterai senter. Rumus dari rangkaian seri adalah dengan melakukan penjumlahan seluruh komponen yang ada dalam rangkaian. Untuk lebih jelasnya bisa anda lihat pada gambar yang ada di bahwa ini.

2. Rangkaian Paralel
Rangkaian paralel adalah jenis rangkaian listrik yang disusun dengan cara tidak sebaris alias bercabang. Sehingga input dari rangkaian ini diambil dari sumber yang sama. Tak heran jika komponen (kabel) yang diperlukan untuk memberikan rangkaian paralel lebih banyak dibanding dengan rangkaian seri. Rangkaian paralel memiliki beberapa kelebihan diantaranya adalah jika ada salah satu komponen yang rusak atau dilepas, maka komponen yang lainnya masih bisa berjalan dengan normal, karena aliran listrik mengalir ke tiap-tiap komponen yang ada. Berbeda dengan rangkaian seri yang hanya menggunakan satu jalur. Selain memiliki kelebihan, rangkaian paralel juga memiliki kekurangan yakni biaya yang dibutuhkan untuk membuat rangkaian ini jauh lebih mahal dibanding dengan rangkaian seri. Karena rangkaian paralel memerlukan banyak komponen (kabel) untuk menghubungkan masing-masing beban dengan sumber tegangan. Aplikasi rangkaian paralel ini dapat dilihat dari pemasangan lampu lalu lintas. Rumus dari rangkaian paralel adalah dengan melakukan penjumlahan kebalikan seluruh komponen yang ada dalam rangkaian. Untuk lebih jelasnya bisa anda lihat pada gambar yang ada di bahwa ini.

Jadi dapat disimpulkan bahwa pada rangkaian seri, besarnya arus sama besar, sedangkan besarnya tegangan berbeda-beda tergantung besar hampatan dalam sebuah rangkaian. Sebaliknya pada rangkaian paralel, besarnya tegangan sama besar, sedangkan besarnya arus berbeda-beda tergantung besarnya hambatan yang ada dalam rangkaian.