Rangkaian Arus Searah

Kompetensi Dasar :

3.1 Menganalisis Prinsip Kerja Peralatan Listrik Searah (DC) dalam Kehidupan sehari-hari.

Indikator :

3.1.1        Mendefinisikan aliran listrik searah (district current)

3.1.2        Menyebutkan bunyi hukum ohm dan hukum kirchoff

3.1.3        Menentukan besaran-besaran listrik pada suatu rangkaian berdasarkan hukum ohm dan hukum kirchoff

3.1.4        Menjelaskan rangkaian listrik berdasarkan hukum ohm dan hukum kirchoff

3.1.5        Menganalisis cara arus listrik DC mengalir pada sebuah rangkaian.

Peta Konsep

 

ARUS LISTRIK

Pada dasarnya rangkaian listrik dibedakan menjadi dua, yaitu rangkaian listrik terbuka dan rangkaian listrik tertutup. Rangkaian listrik terbuka adalah rangkaian yang belum dihubungkan dengan sumber tegangan, sedangkan rangkaian listrik tertutup adalah suatu rangkaian yang sudah dihubungkan dengan sumber tegangan. 

1. Kuat Arus Listrik

Arus listrik, yaitu aliran muatan listrik positif pada suatu penghantar dari potensial tinggi ke potensial rendah.

 

Berdasarkan persamaan diatas, dapat dilihat bahwa satu coulomb adalah muatan listrik yang melalui sebuah titik dalam suatu penghantar dengan arus listrik yang tetap satu ampere dan mengalir selama satu sekon.

2. Sakelar dan Sakering

Sakelar adalah alat yang berfungsi menghubungkan dan memutuskan arus listrik dalam waktu sementara. Dalam rangkaian listrik, sakelar dipasang secara seri.

Sekering mempunyai fungsi sebagai pemutus arus listrik secara otomatis. Sekering terbuat dari logam bertitik lebur rendah yang berupa kawat halus.

3. Mengukur Kuat Arus

Alat yang dapat digunakan untuk mengetahuikuat arus listrik adalah amperemeter.Pada pengukuran kuat arus listrik, amperemeter disusun seri pada rangkaian listrik sehingga kuat arus yang mengalir melalui amperemeter sama dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar.

BEDA POTENSIAL

Potensial listrik adalah banyaknya muatan yang terdapat dalam suatu benda. Beda potensial listrik (tegangan) timbul karena dua benda yang memiliki potensial listrik berbeda dihubungkan oleh suatu penghantar. Beda potensial ini berfungsi untuk mengalirkan muatan dari satu titik ke titik lainnya.

Alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial listrik disebut voltmeter. Secara Matematis :

Keterangan:

V : beda potensial (V)

W: usaha/energi (J)

q : muatan listrik (C)

HUKUM OHM

Membahas tentang hubungan antara kuat arus listrik

dengan beda potensial pada suatu penghantar . Hukum Ohm, yang berbunyi :

“Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar  dengan syarat suhunya konstan/tetap.”

Keterangan:

V : beda potensial atau tegangan (V)

I : kuat arus (A)

R : hambatan listrik (W)

HAMBATAN LISTRIK

Berdasarkan persamaan hukum Ohm, hambatan listrik dapat didefinisikan sebagai hasil bagi beda potensial antara ujung-ujung penghantar dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar tersebut.

Jenis-jenis hambatan :

a. Resistor tetap

b. Resistor variabel

Mengukur hambatan :

a. Secara langsung

b. Secara tidak langsung

Hambatan pada kawat penghantar :

\

HUKUM KIRCHHOFF

a. Hukum II Kirchhoff 

“Arus yang masuk pada

titik percabangan sama dengan kuat arus yang keluar pada titik percabangan”

 b. Hukum II Kirchhoff

Hukum II Kirchhoff  menyatakan bahwa jumlah perubahan potensial yang mengelilingi lintasan pada suatu rangkaian harus

sama dengan nol. Hukum ini di dasarkan pada hukum kekekalan energi.

Secara matematis hukum II Kirchhoff dapat dinyatakan sebagai berikut

Pada perumusan hukum II Kirchhoff, mengikuti ketentuan sebagai  berikut :

a. Semua hambatan (R) dihitung positif.

b. Pada arah perjalanan atau penelusuran rangkaian tertutup (loop),

jika sumber arus berawal dari kutub negatif ke kutub positif, maka gglnya dihitung positif. Jika sebaliknya dari kutub positif ke kutub negatif, maka ggl nya dihitung negatif.

c. Arus yang searah dengan penelusuran loop dihitung positif, sedang yang berlawanan dengan arah dihitung negatif.

d. Jika hasil akhir perhitungan kuat arus bernilai negatif, maka kuat arus

yang sebenarnya merupakan kebalikan dari arah yang ditetapkan.

Kuat arus  listrik dalam rangkaian sederhana 

Keterangan:

E : ggl sumber arus (V)

I : kuat arus (A)

r : hambatan dalam sumber arus ( W)

R : hambatan penghambat (W)

Kuat Arus dalam rangkaian majemuk

RANGKAIAN HAMBATAN LISTRIK

1. Rangkaian Seri

Rangkaian hambatan seri adalah rangkaian yang disusun secara berurutan (segaris). Pada rangkaian hambatan seri yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, besar kuat arus di setiap titik dalam rangkaian tersebut adalah sama. Jadi, semua hambatan yang terpasang pada rangkaian tersebut dialiri arus listrik yang besarnya sama. Bila salah satu hambatan ada yang putus, maka arus listrik pada rangkaian tersebut juga putus/tidak mengalir.

2. Rangkaian Paralel 

Hambatan paralel adalah rangkaian yang disusun secara berdampingan/berjajar. Jika hambatan yang dirangkai paralel dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, maka tegangan pada ujung-ujung tiap hambatan adalah sama. Sesuai dengan Hukum I Kirchoff, jumlah kuat arus yang mengalir pada masing-masing hambatan sama dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar utama.

DAYA LISTRIK 

Besarnya energi setiap satuan waktu.

P = V x I

Atau

P = I²R

P = V²/R

Keterangan:

P : daya listrik (W)

W: energi listrik (J)

V : tegangan listrik (V)

I : kuat arus listrik (A)

R : hambatan listrik (W)

Pemasangan alat listrik di rumah-rumah dirangkai secara paralel. Hal ini agar tegangan yang melalui alat-alat tersebut besarnya

sama. Untuk menghitung besar energi listrik yang digunakan pada suatu rumah, PLN memasang alat yang disebut kWh (kilowatt hours) meter (meteran listrik).

PENGHEMATAN LISTRIK

1.  Menggunakan Lampu LED daripada Lampu Pijar.

2. Menggunakan Alat Listrik Berdaya Rendah.

3. Mengatur Waktu Pemakaian dengan Baik

contoh soal : 

Soal No. 1
Perhatikan gambar susunan beberapa hambatan listrik berikut ini! 




Tentukan hambatan pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari gambar rangkaian di atas! Pembahasan Rangkaian di atas adalah rangkaian seri murni, sehingga tinggal dijumlahkan saja.

Rp = 2 + 3 + 6 = 11 Ohm

Soal No. 2
Perhatikan gambar susunan tiga hambatan berikut ini! 



Tentukan hambatan pengganti (hambatan total) antara titik A dan B dari gambar rangkaian di atas!

Pembahasan 
Rangkaian di atas berupa paralel murni sehingga : 
 

p

PpP