KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena limpahan

karunia, rahmat, dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan bahan ajar yang

berjudul “Listrik Arus Searah”

Shalawat dan salam semoga tercurah kepada Nabi Muhammmad SAW yang

telah membawa ummatnya dari zaman gelap gulita tanpa iman, menuju zaman yang

terang benderang dengan Iman.

Terima kasih penulis sampaikan kepada bapak Drs.Yudi Dirgantara, M.Pd

dan Dindin Nasrudin, M.Pd, selaku dosen mata kuliah Pendalaman Fisika yang

memberi arahan dalam menyelesaikan makalah ini, dan juga kepada semua pihak

yang telah membantu terselesaikannya bahan ajar ini.

Bahan ajar ini menyajikan materi listrik arus searah yang mencakup arus dan

hantaran, alat ukur listrik, rangkaian sederhana, rangkaian hambatan, rangkaian tak

sederhana dan aplikasi arus searah dalam kehidupan sehari-hari. Selain itu, untuk

menambah pemahaman peserta didik, bahan ajar ini dilengkapi dengan contoh soal

pada setiap bahasan dan latihan soal diakhir pembahasan ini.

Penulis menyadari bahwa dalam menyusun bahan ajar ini masih terdapat

kekurangan. oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang

kontrusktif dari pembaca. Akhir kata, semoga bahan ajar ini dapat bagi pembaca

yang budiman.

Bandung, Desember 2017

Penyusun

1

PENDAHULUAN

Kompetensi Inti

1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya

2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggungjawab, peduli

(gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun, responsif dan pro-aktif dan

menunjukkan sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam

berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam

menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.

3. Memahami, menerapkan, menganalisis pengetahuan faktual, konseptual,

prosedural berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan teknologi,

seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan,

kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta

menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai

dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

4. Mengolah, menalar, dan menyaji dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait

dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri, dan

mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.

Kompetensi Dasar dan Indikator

1.1 Bertambah keimanannya dengan menyadari hubungan keteraturan dan

kompleksitas alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tuhan yang

menciptakannya

1.2 Menyadari kebesaran Tuhan yang menciptakan keseimbangan perubahan

medan listrik dan magnet yang saling berkaitan sehingga memungkinkan

manusia mengembangkan teknologi untuk mempermudah kehidupan

2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah (memiliki rasa ingin tahu; objektif; jujur; teliti;

cermat; tekun; hati-hati; bertanggung jawab; terbuka; kritis; kreatif; inovatif

dan peduli lingkungan) dalam aktivitas sehari-hari sebagai wujud implementasi

sikap dalam melakukan percobaan , melaporkan, dan berdiskusi

2

2.2 Menghargai kerja individu dan kelompok dalam aktivitas sehari-hari sebagai

wujud implementasi melaksanakan percobaan dan melaporkan hasil percobaan

3.2 Mengevaluasi prinsip kerja peralatan listrik searah (DC) dalam kehidupan

sehari-hari

Indikator:

o Mendeskripsikan arus searah dan sifat kelistrikan bahan

o Menganalisis alat ukur listrik (amperemeter, voltmeter, dan multimeter)

o Menganalisis rangkaian listrik sederhana

o Menganalisis rangkaian hambatan listrik seri dan rangkaian hambatan

listrik parallel

o Menjelaskan hukum I Kirchoff dan hukum II Kirchoff

o Menjelaskan daya dan energi listrik 1

o Menjelaskan aplikasi arus listrik searah dalam kehidupan sehari-hari

4.1 Merencanakan dan melaksanakan percobaan untuk menyelidiki prinsip

kerja rangkaian listrik searah (DC)

o Melakukan percobaan untuk menyelidiki hubungan hambatan kawat

penghantar dengan panjang kawat, luas penampang kawat, dan jenis

kawatnya

o Melakukan percobaan untuk menyelidiki hubungan tegangan dengan kuat

arus listrik

o Melakukan percobaan pada rangkaian hambatan seri dan rangkaian

hambatan parallel

o Melakukan percobaan untuk menyelidiki kuat arus listrik pada titik simpul

Tujuan Pembelajaran

1. menjelaskan pengertian arus listrik

2. menjelaskan kuat arus listrik

3. mendeskripsikan sifat kelistrikan

4. menyebutkan contoh sifat kelistrikan bahan

5. menunjukan cara pemasangan amperemeter pada komponen listrik yang akan

diukur

3

6. menyebutkan komponen pada amperemeter

7. menjelaskan cara membaca skala pada amperemeter

8. menjelaskan prinsip kerja pada amperemeter

9. menunjukan cara pemasangan voltmeter pada komponen listrik yang akan

diukur

10. menyebutkan komponen pada voltmeter

11. menjelaskan cara membaca skala pada voltmeter

12. menjelaskan prinsip kerja pada voltmeter

13. menyelidiki hubungan hambatan kawat penghantar dengan panjang kawat, luas

penampang kawat, dan jenis kawatnya

14. menyelidiki hubungan tegangan dengan kuat arus listrik

CAKUPAN MATERI

1. Arus dan Hantaran

▪ Arus listrik

▪ Kuat arus listrik

▪ Rapat arus listrik

▪ Sifat kelistrikan bahan (konduktor, isolator, dan semikonduktor)

2. Alat Ukur Listrik

▪ Amperemeter

▪ Voltmeter

3. Rangkaian Sederhana

▪ Rangkaian sederhana

▪ Hukum ohm

▪ Energi Pada Rangkain Listrik

4. Rangkaian Hambatan

▪ Rangkaian hambatan seri

▪ Rangkaian hambatan paralel

5. Rangkaian Tak Sederhana

▪ Hukum I Kirchoff

▪ Hukum II Kirchoff

4

▪ Energi listrik

▪ Daya listrik

6. Aplikasi Arus Searah dalam Kehidupan Sehari-hari

▪ Batu baterai

▪ Akumulator (Accu)

5

PETA PEMIKIRAN

6

Bagian Isi

RANGKAIAN ARUS SEARAH

A. Arus dan Hantaran

1. Arus Listrik

Sebelum kita mengetahui apa itu arus listrik, terlebih dahulu kita

pelajari beberapa asas penting yang perlu di ingat dan di pahami kembali

yaitu:

• Terdapat dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif ( + ) dan muatan

negative ( - )

• Muatan positif ada pada inti atom, sedangkan muatan negative ada pada

elektron

7

• Elektron dapat berpindah dari satu atom ke atom lain, sedangkan inti tidak

dapat pindah

• Atom-atom penghantar (konduktor) memiliki electron-elektron bebas yang

sangat mudah berpindah dari satu tempat ke tempat lain di dalam

penghantar itu.

• Muatan listrik dapat bergerak (mengalir) jika ada beda potensial (tegangan)

Untuk memahami definisi arus listrik, perhatikan gambar aliran air

dibawah. Berdasarkan hukum fisika dan grafitasi, air akan mengalir dari

tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah. Inilah yang disebut

aliran air atau arus air, sedangkan banyaknya air yang mengalir setiap detik

disebut debit air. Jika ketinggian sama, maka tidak akan terjadi aliran air,

karena air akan diam di tempat. Perbedaan ketinggian ini disebut dengan

tegangan atau beda potensial.

Dapat dilihat pada gambar dibawah, sebuah tangki air yang

diletakan di ketinggian tertentu. Semakin tinggi posisi tangki air, maka akan

semakin besar beda postensial antara tangki dan tanah, artinya arus air pun

akan lebih besar. Arus listrik mengalir secara spontan dari potensial tinggi

ke potensial rendah melalui konduktor, tetapi tidak dalam arah sebaliknya.

Aliran muatan ini dapat dianalogikan dengan aliran air dari tempat

(potensial gravitasi) tinggi ke tempat (potensial gravitasi) rendah.

Bagaimanakah agar air mengalir terus-menerus dan membentuk siklus,

sementara air tidak dapat mengalir secara spontan dari tempat rendah ke

tempat tinggi? Satu-satunya cara adalah menggunakan pompa untuk

menyedot dan mengalirkan air dari tempat rendah ke tempat tinggi.

Demikian pula dengan arus listrik. Arus listrik dapat mengalir dari

potensial rendah ke potensial tinggi menggunakan sumber energi, misalnya

pompa pada air. Sumber energi ini, di antaranya adalah baterai. Analogi

arus listrik dengan aliran air yang terus-menerus diperlihatkan pada Gambar

3.

8

Analogi arus listrik dengan aliran air

Tidak akan ada arus air tanpa beda ketinggian atau tidak akan ada

arus listrik tanpa adanya tegangan listrik (beda potensial). Definisi arus

listrik dapat dianalogikan dengan debit air yakni banyaknya butiran air yang

mengalir dalam waktu tertentu. Arus listrik adalah banyaknya elektron yang

mengalir sebagai muatan listrik dalam satuan waktu. Satuan muatan listrik

(Q) adalah Coulomb (C) sedangkan satuan arus listrik adalah Ampere (A)

yakni Q/t atau Coulomb/detik. Jika besar arus konstan, maka besarnya arus

listrik yang mengalir (arus listrik), dapat ditulis dalam persamaan : 𝐼 = 𝑄

𝑡

Keterangan :

I : Arus listrik (Ampere)

Q : Muatan listrik (Coulomb)

t : Waktu (Detik/Sekon)

Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh soal berikut ini !

Contoh soal :

Arus listrik sebesar 5 mA mengalir pada sel saraf selama 0,1 detik.

Berapakah besar muatan dan jumlah elektron yang berpindah pada sel saraf

tersebut?

9

Diketahui:

A = 5 mA = 0,005 A

t = 0,1 s

e = 1,6 x 10-19 C

Ditanyakan: besar muatan dan jumlah elektron yang berpindah pada sel

saraf

Jawab:

Besar muatan listrik, 𝐼 =𝑄

𝑡

𝑞 = 𝐼𝑥𝑡

𝑄 = 𝐼𝑥𝑡 = 0,005𝑥0,1 = 5𝑥10−4𝐶

2. Rapat Arus Listrik

Kerapatan arus berbanding terbalik dengan penampang penghantar,

semakin besar penampang penghantar kerapatan arusnya mengecil. Maka

secara matematis dapat ditulis :

𝐽 =𝐼

𝐴

Dimana :

J = Rapat Arus (A/m)

I = Kuat Arus (Ampere)

A = Luas Penampang Kawat

Untuk lebih jelasya, perhatikan contoh dibawah ini !

Gambar kerapatan Arus Listrik

10

Dari gambar diatas, terlihat bahwa Arus listrik mengalir dalam kawat

penghantar secara merata menurut luas penampangnya. Pada contoh diatas,

terlihat bahwa Arus listrik 12 A mengalir dalam kawat berpenampang 4mm,

maka kerapatan arusnya 3A/mm (12A/4 mm), ketika penampang

penghantar mengecil 1,5mm, maka kerapatan arusnya menjadi 8A/mm

(12A/1,5mm)

c. hambatan jenis suatu kawat penghantar

Kita mungkin menduga bahwa hambatan yang dimiliki kawat yang tebal

lebih kecil daripada kawat yang tipis, karena kawat yang lebih tebal memiliki area

yang lebih luas untuk aliran elektron. Kita tentunya juga memperkirakan bahwa

semakin panjang suatu penghantar, maka hambatannya juga semakin besar, karena

akan ada lebih banyak penghalang untuk aliran elektron.

Berdasarkan eksperimen, Ohm juga merumuskan bahwa hambatan R kawat

logam berbanding lurus dengan panjang l, berbanding terbalik dengan luas

penampang lintang kawat A, dan bergantung kepada jenis bahan tersebut. Secara

matematis dituliskan:

𝑅 =𝜌𝑙

𝐴

dengan:

R = hambatan kawat penghantar (Ω)

l = panjang kawat penghantar (m)

A = luas penampang lintang penghantar (m2)

ρ = hambatan jenis kawat penghantar (Ω.m)

Konstanta pembanding ρ disebut hambatan jenis (resistivitas). Hambatan jenis

kawat berbeda-beda tergantung bahannya.

11

Beberapa hambatan jenis pada bahan yang berbeda

Contoh Soal 1

Berapakah hambatan seutas kawat aluminium (hambatan jenis 2,65 × 10-8Ω .m)

yang memiliki panjang 40 m dan diameter 4,2 mm?

Penyelesaian:

Diketahui:

𝜌 = 2,65𝑥10−8 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:

𝐿 = πr2

𝐿 =22

7𝑥 (2,1𝑥10−3𝑚)2

𝐿 = 13,86 𝑥10−6

12

Jadi besarnya hambatan penghantar tersebut dapat dicari dengan menggunakan

rumus :

𝑅 =𝜌𝑙

𝐴

𝑅 = 2,65𝑥10−8Ω . m x 40 m

1,4𝑥10−5

𝑅 = 7,6𝑥10−2

3. Sifat Kelistrikan Bahan

a. Konduktor

Benda benda yang tergolong sebagai penghantar listrik konduktor

meliputi semua yang mampu menghantarkan arus listrik dengan baik.

Meski mampu menghantarkan arus listrik dengan baik, namun pada

dasarnya kemampuan masing – masing benda dalam menghantarkan listrik

adalah berbeda.

Benda konduktor atau yang disebut sebagai konduktor listrik ini

memungkinkan arus listrik dapat mengalir dengan mudah karena bahannya

yang terbuat dari atom. Di dalam konduktor, elektron terluar dari atomnya

dapat bebas bergerak melalui materi ketika dilewati oleh muatan listrik.

13

b. Isolator

Isolator merupakan semua bahan yang tidak dapat mengantarkan

arus listrik dengan baik. Kebalikan dari konduktor, isolator justru

merupakan penghambat listrik. Jadi, ketika suatu benda yang bersidat

isolator terkena arus listrik, arus listrik ini akan disimpan karena tidak ada

electron bebas yang bisa menghantarkannya.

Beberapa bahan yang termasuk isolator listrik adalah porselin,

karet, kaca, ebonite, plastik, sutera, parafin, marmer, udara kering, kapas

dan kapas. Diantaranya, ada juga yang disebut sebagai isolator sempurna

yang sama sekali tidak dapat dialiri oleh arus listrik. Isolator sempurna ini

contohnya adalah ruang hampa udara (vakum).

Bahan isolator ini pun memegang peran penting dalam bidang

elektornik. Misalnya saja pada kabel listrik, agar arus listrik yang

dihantarkan tidak keluar dan menyegar benda lain, maka kabel listrik selalu

ditutup dengan bahan isolator. Dengan demikian, meski ada arus listrik

yang sedang berlalu didalam kabel, Anda akan tetap aman ketika

memegangnya, karena terdapat lapisan isolator.

c. Semikonduktor

Semikonduktor merupakan jenis bahan yang pada dasarnya

merupakan suatu bahan yang bersifat isolator, namun pada kondisi tertentu

bahan ini dapat berubah fungsi menjadi konduktor. Maksudnya, pada

kondisi umum, benda ini mungkin saja hanyalah isolator, hanya saja, ketika

ada kondisi tertentu yang memungkinkan, maka arus listrik pun dapat

melalui dan dihantarkan oleh benda ini.

14

Agar lebih jelas, dapat dilihat dari contoh udara. Pada dasarnya,

udara yang kering merupakan suatu isolator. Hanya saja, ketika terjadi

perbedaan potensial yang besar maka udara pun dapat berfungsi sebagai

konduktor.

Misalnya saja ketika terjadi petir. Petir ini mampu menghasilkan

perbedaan potensial listrik yang besar antar lapisan – lapisan udara. Ketika

itulah, konduksi listrik terjadi di udara, meski udara sendiri merupakan

sebuah isolator.

membuat komponen elektronik seperti transistor dan dioda. Pada

komponen – komponen ini, semikonduktor mengantarkan arus listrik ke

satu arah, sedangkan ke arah yang berlawanan dapat menghambatnya.

Contoh bahan yang termasuk semikonduktor yang paling banyak

digunakan dalam elektronik saat ini adalah germanium dan silikon.

Bahan semikonduktor

d. Superkonduktor

Superkonduktor adalah bahan material yang memiliki hambatan

listrik yang bernilai nol pada suhu yang sangat rendah. Karakteristik dari

bahan semikonduktor adalah medan magnet dalam superkonduktor bernilai

nol dan mengalami efek meissner.

Efek meissner adalah peristiwa superkonduktor menolak medan

magnet luar yng mengenainya. Sifat khas superkonduktor ini ditemukan

15

oleh Meissner dan Ochsenfeld pada tahun 1933. Dengan adanya efek

meissner ini, superkonduktor akan mengambang jika diletakkan diatas

medan magnet.

Ketika temperature bahan diturunkan dari temperature ruang

normal sampai pada batas temperature tententu bahan ini akan memiliki

sifat superkonduktor. Temperatur bahan saat terjadinya perubahan sifat

bahan ini dinamakan sebagai temperature kritis (TC). Contoh super

konduktor adalah kabel listrik. Dengan menggunakan bahan

superkonduktor, maka energy listrik tidak akan mengalami dispasi karena

hambatan pada semikonduktor bernilai 0 sehingga akan semakin efektif.

Kabel listrik merupakan contoh Super konduktor

16

POJOK INSPIRASI

Kereta maglev (Magnetic Levitation )

Apa Itu Kereta Maglev ?

Secara bahasa, Maglev (Magnetically Levitated Train) berarti Kereta Api yang

mengambang secara magnetis. Kereta ini secara konsisten mulai dikembangkan

pada tahun 2004 di Jepang yang mengadopsi teknologi dari Jerman.

Siapa Penemu Kereta Maglev ?

Teknologi pendorongan kereta oleh motor induksi linear pertama kali dipatenkan

oleh James R. Powell dan Gordon Danby pada tahun 1969 yang meneruskan

teknologi motor induksi dasar yang dikembangkan oleh Eric Laithwaite. Mereka-

merekalah yang dianggap paling berperan dalam penemuan teknologi maglev.

Bagaimana Prinsip Kerja Kereta Maglev ?

Sesuai dengan namanya, kereta ini bekerja berdasarkan prinsip gaya angkat

magnetis. Sehingga sewaktu berjalan, kereta ini tidak menyentuh rel, melainkan

melayang diatasnya sekitar 10 mm.

Kalau keretanya nggak nyentuh rel. Kok gak jatuh ? Mungkin pertanyaan kecil ini

terbesit dalam benak kita. Jawabannya mudah saja, hampir 98% bahan penyusun

relnya terbuat dari magnet superkonduktor. Sehingga kereta sebesar ini bisa

tetap lengketdengan relnya walau pada kecepatan 500km/jam.

17

Gaya dorong kereta ini dihasilkan oleh interaksi antara motor induksi raksasa di

dalam kereta dengan rel magnetisnya, yang otomatis menghasilkan gaya dorong

yang luar biasa kuatnya. Bila diasumsikan berat 1 buah kereta Maglev 3 gerbong

adalah 300 ton, maka hal ini setara dengan seorang manusia yang mendorong 1

buah truk kontainer dengan kecepatan 50 km/jam.

Gaya dorong superkuat itulah yang menyebabkan kereta ini dapat mencapai

kecepatan 650 km/jam. Bila di Indonesia ada kereta ini, jarak antara Surabaya-

Bogor dapat ditempuh hanya dalam kurun waktu 1 jam 15 menit. Padahal ketika

memakai mobil biasa, memerlukan waktu sekitar 20 jam.

18

B. ALAT UKUR LISTRIK

1. Amperemeter

Nah, sebelumnya kita sudah mempelajari tentang konsep kuat arus dan cara

menghitung kuat arus jika besar muatan dan waktunya diketahui. Itu

merupakan cara mengetahui besarnya kuat arus secara tidak langsung. Lalu

bagaimana mengetahui besarnya kuat arus listrik secara langsung?

Untuk mengetahui besarnya kuat arus secara langsung dapat digunakan alat

yang namanya ampermeter. Ampermeter ini dapat dirakit dari alat basic

meter yang dipasang dengan Shunt. Dalam pemasangannya, ampermeter

harus dipasang secara seri dengan alat listrik yang akan diukur kuat arus

listriknya. Dalam suatu rangkaian, amperemeter dipasang secara seri.

Maksudnya, terminal positif amperemeter dihubungkan ke kutub negatif

sumber arus. Adapun terminal negatif amperemeter dihubungkan ke kutub

positif sumber arus. Jika dihubungkan secara terbalik, jarum penunjuk akan

menyimpang pada arah kebalikan. Ini dapat menyebabkan jarummembentur

sisi tanda nol dengan gaya yang cukup besar sehingga dapat merusak

amperemeter, perhatikan gambar (a). Sedangkan untuk bagan rangkaiannya

tampak seperti gambar (b)

Setelah kita pasang seperti rangkaian gambar (a), maka langkah

selanjutnya adalah membaca hasil pengukuran yang terlihat pada

ampermeter, dengan menggunkan rumus:

𝐼

𝐼𝑚𝑎𝑥=

𝑆𝑡

𝑆𝑚𝑎𝑥

19

Keterangan:

I = Hasil pengukuran kuat arus

Imax = batas ukur maksimal

st = skala yang ditunjuk

smax = skala maksimum

agar lebih faham, perhatikan contoh soal berikut :

Berapakah besarnya kuat arus yang mengalir pada suatu rangkaian jika hasil

pengukurannya seperti gambar di atas?

Penyelesaian:

Jawab:

Imax = 5A

st = 19

smax = 50

b. Voltmeter

Bagaimana cara mengukur beda potensial? Ikutilah pembahasan berikut

ini! Untuk mengukur beda potensial berbagai sumber listrik. Untuk

mengukur tegangan secara langsung, kita dapat menggunakan alat

yangdisebut dengan voltmeter. Voltmeter harus dipasang paralel

dengan sumber listrik atau peralatan listrik yang akan diukur

tegangannya. Titik potensial yang lebih tinggi, harus dihubungkan

dengan kutub positif dan titik potensial yang leJika kita hendak

mengukur tegangan lampu pijar, digunakan dua utas kabel untuk

20

menghubungkan paralel kedua ujung lampu pijar (titik A dan B) dengan

kedua terminal Voltmeter, seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini.

Untuk mengukur tegangan sumber listrik arus searah misalnya baterai atau aki,

ujung yang potensialnya lebih tinggi harus dihubungkan ke terminal positif

Voltmeter dan potensial yang lebih rendah dihubungkan ke terminal negatif

Voltmeter.Untuk lebih jelasnya, perhatikan paparan dibawah ini.

Baterai yang dihubungkan ke Voltmeter menghasilkan tegangan tertentu

yang disebut tegangan sumber. Setelah dihubungkan dengan lampu maka

tegangannya menjadi lebih kecil, tegangan dalam rangkaian tersebut dikatakan

tegangan jepit. Apabila beberapa buah baterai dirangkai berurutan (secara seri)

besar tegangannya adalah jumlah dari masing-masing tegangan baterai. Misalnya,

sebuah baterai mempunyai tegangan 1,5 Volt, maka 3 buah baterai yang

dirangkaikan secara seri, tegangan sumbernya menjadi 4,5 Volt. Bila ketiga baterai

dirangkai sejajar (paralel), tegangan sumbernya tetap 1,5 Volt tapi waktu

pemakainnya tiga kali lebih lama.

Secara matematis ditulis sebagai berikut:

Etot = n.E ( untuk rangkain seri)

Etot = E ( untuk rangkain paralel)

Dimana:

n = jumlah baterai

21

C. RANGKAIAN SEDERHANA

Gambar 1 :Rangkaian Arus Searah

Sumber : http://sudamarnm.blogspot.co.id/2013/01/media-pembelajaran-

rangkaian-seri-dan.html

1. Pengertian Arus Searah

Arus listrik searah (Direct Current atau DC) adalah aliran elektron dari

suatu titik yang energi potensialnya tinggi ke titik lain

yang energi potensialnya lebih rendah.Arus searah dulu dianggap sebagai

arus positif yang mengalir dari ujung positif sumber arus listrik ke ujung

negatifnya. Pengamatan-pengamatan yang lebih baru menemukan bahwa

sebenarnya arus searah merupakan arus negatif (elektron) yang mengalir

dari kutub negatif ke kutub positif. Aliran elektron ini menyebabkan

terjadinya lubang-lubang bermuatan positif, yang “tampak” mengalir dari

kutub positif ke kutub negatif.Contoh dari penggunaan listrik arus searah

yaitu penyaluran tenaga listrik komersil yang pertama (dibuat oleh Thomas

Alfa Edison di akhir abad ke 19) menggunakan listrik arus searah.

Generator komersiel yang pertama di dunia juga menggunakan listrik arus

searah.Di tahun 1883, Nicola Tesla dianugerahi hak paten untuk

penemuannya, arus bolak-balik fase banyak

22

Rangkaian arus searah adalah aliran listrik atau elektron dari titik

yang memiliki aliran berpotensi tinggi ke area yang memiliki titik yang

memiliki aliran berpotensi rendah. Di dalam kawat penghantar, biasanya

terdapat aliran elektron yang memiliki jumlah yang sangat besar. Dan aliran

elektron inilah yang bisa menghasilkan arus listrik.

Rangkaian arus searah (DC, direct current) merupakan rangkaian

listrik dengan arus stasioner (dalam arti polaritas tetap) yang tidak berubah

terhadap waktu. Besaranbesaran utama yang menjadi perhatian dalam listrik

arus searah adalah kuat arus (I) dan beda tegangan (V) yang bekerja pada

komponen resistif dengan sumber arus/tegangan konstan. Pembahasan

dalam rangkaian arus DC berupa analisis rangkaian, yaitu mencari

hubungan antar variabel komponen rangkaian dengan menggunakan

hukum-hukum dasar tertentu

Faktor faktor yang mempengaruhi Hambatan Penghantar

2. Hukum Ohm

Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian, dibutuhkan beda potensial.

Salah satu cara untuk menghasilkan beda potensial ialah dengan baterai. George

Simon Ohm (1787–1854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada

kawat logam sebanding dengan beda potensial V yang diberikan ke ujung-

ujungnya. Untuk memahami hukum Ohm, perhatikan gambar berikut

23

Ketika saklar ditekan, ternyata lampu menyala. Lampu menyala dikarenakan

ada arus listrik yang mengalir. Terang redupnya baterai dipengaruhi oleh

banyaknya baterai yang dipasang pada rangkaian. Jika baterai ditambah, maka

nyala lampu makin terang, begitupun sebaliknya. Berapa besar aliran arus pada

kawat tidak hanya bergantung pada tegangan, tetapi juga pada hambatan yang

diberikan kawat terhadap aliran elektron. Elektron-elektron diperlambat karena

adanya interaksi dengan atom-atom kawat. Makin tinggi hambatan ini, maka

makin kuat arus untuk suatu tegangan V sehingga didapat persamaan:

𝑉 = 𝐼𝑅

Keterangan

V = Tegangan (Volt)

I = Arus (Ampere)

R = Hambatan (Ohm)

Contoh Soal :

Suatu mainan anak bertuliskan tegangan 6 volt, dan hambatannya 40 ohm.

Berapakah kuat arus yang ada di dalam mainan anak tersebut !

Jawab :

Dik :

Tegangan = 6 volt

Hambatan = 40 Ohm

Dit : Arus = .... Ampere ?

Penyelesaian : I = V/R = 6/40 = 0,15 Ampere

24

D. Rangkaian Hambatan

Apa itu hambatan ?

Hambatan (resistor) adalah komponen dari rangkaian listrik yang berfungsi

menhambat arus listrik. Sebuah resistor mempunya dua terminal listrik yang

dirancang untuk menghambat arus dan menurunkan tegangan. Komponen listrik ini

banyak dipakai untuk sistem pengamanan komponen listrik agar tidak rusak karena

arus dan tegangan yang berlebih. Hambatan diukur dengan satuan Ohm (lambang

Ω). Hambatan dapat disusun atau dirangkai dengan 3 cara: seri, pararel dan

gabungan antara seri dan pararel. Masing-masing susunan punya karakteristik dan

ketentuan masing-masing.

Susunan Hambatan Seri

Berikut ilustrasi rangkaian hambatan seri :

Rangkaian Hambatan Seri

Pada hambatan yang disusun seri berlaku rumus dan ketentuan sebagai berikut.

1. Hambatan pengganti pada rangkaian seri sama dengan jumlah dari setiap

hambatan yang ada pada rangkian tersebut. Berlaku rumus

Rs = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + …. + Rn

2. Kuat arus yang melewati tiap-tiap hambatan adalah sama. Nilai hambatan

tersebut sama pula dengan nilai hambatan penggantinyal

I1 = I2 = I3 = I4 = … = Is

3. Tegangan pada hambatan pengganti sama dengan penjumlahan semua tegangan

pada tiap-tiap hambatannya.

Vs = V1 + V2 + V3 + V4 + … + Vn

25

4. Tegangan pada tiap-tiap hambatan sebanding dengan hambatannya. Jadi semakin

besar hambatan akan semakin besar pula tengangannya.

V1 : V2 : V3 : .. :Vn = R1 : R2 : R3 : …. : Rn

Manfaat Susunan Hambatan Seri

Hambatan disusun secara seri berguna untuk meperbesar hambatan serta membagi

tegangan. Dari pengamatan rumus di atas terlihat bahwa hambatan yang dirangkai

seri akan punya hambatan pengganti yang lebih besar dan akan memperkecil

tegangan.

b. Susunan Hambatan Pararel

Bagaimana bentuk susunan pararel hambatan bisa sobat amati dalam ilustrasi di

bawah ini.

Rangkaian Hambatan Pararel

Pada susunan pararel berlaku rumus dan ketentuuan

1. Hambatan pengganti pada susunan pararel dapat dihitung dengan

persamaan

1

𝑅𝑃=

1

𝑅1+

1

𝑅2+

1

𝑅3+ ⋯ +

1

𝑅𝑛

Sobat dapat memodifikasi rumus di atas sehingga bisa didapat alternatif rumus

cepat sebagai berikut:

26

– Jika dalam rangkaian susunan pararel hanya ada dua hambatan R1 dan R2 maka

total hambatan penggantinya dapat dihitung menggunakan rumus

𝑅𝑃 =𝑅1. 𝑅2

𝑅1 + 𝑅2

– Jika dalam rangkaian terdapat n hambatan dengan nilai hambatan sama besar

maka total hambatan penggantinya adalah

𝑅𝑃 =1

𝑅𝑛

2. Besarnya kuat arus yang melalui hambatan pengganti sama dengan jumlah

keseluruhan kuat arus pada setiap hambatannya.

𝑰𝒏 = 𝑰𝟏 + 𝑰𝟐 + 𝑰𝟑 + ⋯ + 𝑰𝒏

3. Besarnya tegangan pada setiap hambatan adalah sama. Nilai tersebu sama pula

dengan tegangan pada hambatan penggantinya.

Vp = V1 = V2 = V3 = …. = V4

4. Kuat Arus yang melalui masing-masing hambatan berbanding terbalik dengan

besarnya hambatan tersebut.

𝑰𝟏 + 𝑰𝟐 + 𝑰𝟑 + ⋯ + 𝑰𝒏 =1

𝑅𝑃=

1

𝑅1+

1

𝑅2+

1

𝑅3+ ⋯ +

1

𝑅𝑛

Manfaat Susunan Hambatan Pararel

Rangkaian pararel dari hambatan-hambatan dimanfaatkan untuk memperkecil

hamatan karena hambatan pengganti nilainya akan lebih kecil dari nilai tiap

hambatan. Ia juga bermanfaat untuk membagi arus.

I. RANGKAIAN GABUNGAN

Rangkaian gabungan adalah kombinasi dari rangkaian seri dan parallel.

Perhatikan Gambar 1.7:

27

Gambar 1.7 Tiga buah resistor yang dihubungkan secara paralel dan seri

Pada rangkaian tersebut terlihat bahwa tahanan R2 dan R3 disambung

secara paralel di antara titik b dan di titik c. Hambatan pengganti dari tahanan

R2 dan R3 dapat diumpamakan sebagai tahanan RP (Rangkaian paralel),

kemudian RP ini dihubungkan secara seri dengan tahanan R1.

Gambar 1.8 Tahanan yang dihubungkan secara paralel diubah menjadi RP

Arus yang masuk pada rangkaian pada Gambar 1.8 akan melalui

tahanan R1 dan RP, seperti halnya arus yang memasuki pada tahanan seri

nilainya sama besar. Jika kita lihat rangkaian pada Gambar 1.7, arus yang

masuk akan melewati tahanan R1 kemudian akan terbagi di titik b, sebagian arus

mengalir melewati R2 dan sebagiannya lagi melewati tahanan R3. Sedangkan

arus pada titik c akan sama besar dengan arus yang masuk pada rangkaian.

Sesuai dengan Hukum pertama Kirchoff yaitu “Jumlah arus yang masuk pada

28

suatu titik cabang harus sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya”.

Untuk tegangannya dapat dianalisis sesuai dengan cara sambungannya.

Sambungan secara seri memiliki jumlah seluruh tegangan tiap tahanannya sama

dengan tegangan sumber, sedangkan sambungan paralel tegangan setiap

tahanannya sama besar. Maka persamaan arusnya:

• I = I1 = IP

• I = I1 = I2 + I3

Tegangannya,

• V = Vab + Vbc

• Vbc = V2 =

Agar lebih paham, mengenai rangkaian listrik seri dan pararel, pelajarilah contoh

soal dibawah ini !

Contoh soal

Perhatika gambar dibawah ini !

Besar hambatal total yang mengalir pada rangkaian adalah . . .

Penyelesaian :

Pada gambar diatas, hambatan 3 Ohm dan 9 Ohm dirangkai secara seri dapat

dihitung sebagai berikut :

𝑅𝑠 = 3 + 9 = 12 𝑂ℎ𝑚

Kemudian hasil perhitungan hmabatan yang disusun seri tadi, diperhitungkan

dengan hambatan yang dirangkai pararel yaitu hambatan 12 Ohm, sehingga

perhitungannya sebagai berikut :

29

1

𝑅𝑝= :

1

12+

1

12=

2

12

𝑅𝑝 = 6 𝑂ℎ𝑚

E. Energi Pada Rangkaian Listrik

Dalam kehidupan modern, listrik merupakan salah satu kebutuhan manusia.

Banyak peralatan listrik yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari. Di

daerah yang belum terjangkau instalasi listrik pun telah memanfaatkan listrik.

Misalnya, berjalan pada malam hari menggunakan senterdan bersepada

menggunakan penerangan lampu dari dinamo sepada.

Peralatan yang kita gunakan seperti setrika, pemanas listrik, pengering rambut,

pemanggang roti dan bola lampu jika dialiri listrik akan mengubah energi listrik

menjadi energi bentuk lain, misalnya energi panas, atau cahaya pada lampu.

Karena setiap alat-alat listrik mempunyai hambatan, dan arus yang melewatinya

merupakan elektron yang bergerak dan kemudian akan bertumbukan dengan

atom pada hambatan kawat, maka hambatan kawat pada alat tersebut menjadi

panas.

Besarnya energi (W) ketika muatan (elektron) mengalir dengan beda potensial

(V) adalah sebagai berikut :

𝑊 = 𝑞𝑉

Jika 𝑞 = 𝑖. 𝑡, maka :

𝑊 = 𝑉. 𝑖. 𝑡 = 𝑅. 𝑖. 𝑖. 𝑡

𝑊 = 𝑖2𝑅𝑡 =𝑉2

𝑅2𝑅𝑡

𝑊 =𝑉2𝑡

𝑅 (Dalam Satuan detik)

Keterangan :

W energi listrik (J)

V tegangan / beda potensial (V)

R hambatan (ohm)

30

t waktu (s)

3. Konversi Energi Listrik Menajdi Kalor

Alat alat listrik seperti setrika, kompor listrik dan elemen panas merupakan alata lat

yang memiliki prinsip kerja yang sama, yaitu mengubah energi listrik menjadi

energi kalor. sesuai dengan hukum kekekalan energi maka berlaku persamaan :

𝑊 = 𝑄

𝑉. 𝑖. 𝑡 = 𝑚. 𝑐. ∆𝑇

𝑉. 𝑖. 𝑡 = 𝑚. 𝑐. (𝑇2 − 𝑇1)

W = Q

I.R.I.t = m.c.(t2 – t1)

keterangan :

I = kuat arus listrik (A)

R = Hambatan (ohm)

t = waktu yang dibutuhkan (sekon)

m = massa (kg)

c = kalor jenis (J/ kg C)

T1 = suhu mula – mula (C)

T2 = suhu akhir (C)

DAYA LISTRIK

Ebergi yang diubah oleh peralatan listrik bila muatan q bergerak melintasi beda

potensial sebesar V adalah qV. Daya P merupakan kecepatan perubahan energi atau

energi persatuan waktu dan dirumuskan sebagai berikut :

𝑷 =𝑾

𝒕=

𝒒𝑽

𝒕

Karena q/t = i, maka persamaan dapat ditulis

𝑃 = 𝑉. 𝑖

Satuan daya listrik dalam SI adalah watt (J/s)

1 watt = J/s

31

atau

1 watt sekon = 1 J

1 kilowatt jam -= 1000 watt x 3600 sekon

1 kWh = 3,6 x 10 6 watt sekon = 3,6 x 10 6 joule

Daya listrik pada hambatan R dapat dituliskan dalam dua cara

𝑃 = 𝑉. 𝑖 = (𝑖. 𝑅). 𝑖

𝑃 = 𝑖2𝑅 = 𝑉 (𝑉

𝑅) =

𝑉2

𝑅

Untuk nilai R konstan, besarnya daya listrik sebanding dengan kuadrat kuat arus I

atau kuadrat tegangan V.Pada peralatan listrik selalu tercantum spesifikasi alat,

misalnya 50 W, 220 V yang artinya : “Daya listrik yang dipakai oleh alat tersebut

50 W jika dipasang pada tegangan 220 V”. jika tegangan yang diberikan kepada alat

tersebut kurang dari 220 V, daya yang dipakai alat tersebut juga akan berkurang

dari 50 W. daya sesungguhnya yang dipergunakan oleh suatu alat akan memenuhi

persamaan :

𝑃2 = (𝑉2

𝑉1)2𝑥 𝑃1

Keterangan :

P2 = daya yang dipakai (watt, W)

P1 = daya yang tertulis pada spesifikasi (watt, W)

V2 = tegangan yang diberikan (volt, V)

V1 = tegangan yang tertulis pada spesifikasi (volt, V)

Dengan menganggap bahwa hambatan alat listrik R selalu konstan.

Dalam satuan internasional (SI), satuan daya adalah watt (W) atau setara Joule per

detik (J/s). Daya listrik juga diekspresikan dalam watt (W) atau kilowatt (kW).

Konversi antara satuan HP (Hourse Power/tenaga kuda) dan watt, dinyatakan

dengan formula sebagai berikut:

1 HP = 746 W = 0,746 kW

1kW = 1,34 HP

32

Sedangkan menurut standar Amerika (US standard), daya dinyatakan dalam satuan

Hourse Power (HP)atau (ft)(lb)/(sec).

Hukum Kirchoff

Hukum Kirchoff 1 dan 2

Pada peralatan listrik, kita biasa menjumpai rangkaian listrik yang bercabang-

cabang. Untuk menghitung besarnya arus listrik yang mengalir pada setiap cabang

yang dihasilkan oleh sumber arus listrik.

Gustav Kirchhoff (1824-1887) mengemukakan dua aturan hukum yang dapat

digunakan untuk membantu perhitungan tersebut. Hukum Kirchoff 1 disebut hukum

titik cabang dan Hukum Kirchhoff 2 disebut hukum loop.

Hukum Kirchoff 1

Di pertengahan abad 19 Gustav Robert Kirchoff (1824 – 1887) menemukan cara

untuk menentukan arus listrik pada rangkaian bercabang yang kemudian di kenal

dengan Hukum Kirchoff.

Bunyi Hukum kirchoff 1:

“Jumlah kuat arus yang masuk dalam titik percabangan sama dengan jumlah kuat

arus yang keluar dari titik percabangan”.

Rumus Hukum Kirchoff 1:

Bunyi hukum Kirchoff 1 di atas, Yang kemudian di kenal sebagai hukum Kirchoff

I. Secara matematis dinyatakan :

∑ 𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘

= ∑ 𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟

33

Bila digambarkan dalam bentuk rangkaian bercabang maka akan diperoleh sebagai

berikut:

Hukum Kirchoff 2

Hukum Kirchoff secara keseluruhan ada 2, setelah yang diatas dijelaskan tentang

hukum beliau yang ke 1. Hukum Kirchoff 2 dipakai untuk menentukan kuat arus

yang mengalir pada rangkaian bercabang dalam keadaan tertutup (saklar dalam

keadaan tertutup).

Perhatikan gambar berikut!

Bunyi Hukum Kirchoff 2:

"Dalam rangkaian tertutup, Jumlah aljabbar GGL (E) dan jumlah penurunan

potensial sama dengan nol".

34

Maksud dari jumlah penurunan potensial sama dengan nol adalah tidak ada energi

listrik yang hilang dalam rangkaian tersebut, atau dalam arti semua energi listrik

bisa digunakan atau diserap.

Untuk lebih jelasnya, pelajarilah contoh soal berikut ini !

Perhatikan gambar dibawah ini !

Besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah ?

Penyelesaian :

Pada penyelesaian soal ini, arah arus dipilih searah dengan arah putaran jarum jam.

-20 – 5I -5I – 12 – 10I = 0

-32 – 20I = 0

-32 = 20I

I = -32 / 20

I = -1,6 Ampere

Karena kuat arus listrik bertanda negatif maka arah arus listrik sebenarnya

berlawanan dengan arah putaran jarum jam. Arah arus listrik tidak sesuai dengan

perkiraan awal yakni searah dengan arah putaran jarum jam.

35

Thomas Alfa Edison “Tiada yang Genius, kecuali orang yang kerja keras”

Thomas Alva Edison adalah penemu dari Amerika dan merupakan satu dari penemu

terbesar sepanjang sejarah. Edison mulai bekerja pada usia yang sangat muda dan

terus bekerja hingga akhir hayatnya. Selama karirnya, Thomas Alva Edison telah

mempatentkan sekitar dari 1.093 hasil penemuannya, termasuk bola lampu listrik

dan gramophone, juga kamera film. Ketiga penemuannya membangkitkan

industri-industri besar bagi industri listrik, rekaman dan film yang akhirnya

mempengaruhi kehidupan masyarakat di seluruh dunia. Dia juga dikenal sebagai

penemu yang menerapkan prinsip 'produksi massal' bagi penemuan-penemuannya.

Bola lampu pertama

36

Edison sendiri memperoleh keahliannya dalam bidang kelistrikan dan telegraphy

(telegraph untuk komunikasi) pada usia belasan tahun. Pada tahun 1868, di usia 21

tahun, dia telah mengembangkan dan mempatentkan penemuannya yang berupa

sebuah mesin yang merekam telegraph.

Edison ketika kecil

Dimasa kecilnya, Edison hanya bersekolah di sekolah yang resmi selama tiga

bulan, selanjutnya semua pendidikannya diperoleh dari ibunya yang mengajar

Edison di rumah. Ibu Edison mengajarkan Edison cara membaca, menulis, dan

matematika. Dia juga sering memberi dan membacakan buku-buku bagi Edison,

antara lain buku-buku yang berasal dari penulis seperti Edward Gibbon, William

Shakespeare dan Charles Dickens.

37

F. Penerapan Arus Listrik Searah dalam Kehidupan Sehari hari

Arus listrik searah banyak digunakan dalam kehidupan sehari hari, dari mulai

mainan anak anak, senter, mobil,handphone dan masih banyak lagi peralatan

lainnya yang menggunakan arus searah. Arus searah memiliki kelebihan salah

satunya dapat dibawa kemana mana, sehingga yang memanfaatkan sumber arus

searah ini dalam kehidupan sehari hari. Salah satu contoh dari sumber listrik arus

searah adalah baterai kering dan akumulator.

Baterai kering dikatakan arus searah karena arus listrik mengalir terus

menerus dari kutub positif ke kutub negatif. Kutub positif dari setiap baterai dibuat

dengan menggunakan batang granit yang berbentuk silinder yang dipasang pada

posisi tepat di tengah-tengah baterai. Sedangkan bagian yang menonjol

keluar ditutup dengan lapisan kuningan yang merupakan bahan penghantar listrik.

Kemudian pada kutub negatifnya merupakan tabung seng yang dibuat menurut

bentuk dari baterai yang bersangkutan. Zat perantara antara kutub positif dengan

kutub negatif tersebut merupakan bahan elektrolit. Bahan elektrolit dari baterai

kering adalah bubuk salmiak yang mampu mengalirkan arus listrik. Kemudian

untuk depolarisator dipakai batu kawi yang berfungsi menyerap zat cair yang

timbul pada kutub positif setelah terjadi proses kimia. Batu ini dimasukkan dalam

sebuah kantong yang mengelilingi batang arang tersebut.

Contoh Batu baterai

38

Sumber arus searah yang lainnya adalah akumulator atau yang lebih dikenal

dengan aki. Sumber listrik dari benda ini banyak sekali dipakai dalam kehidupan

sehari-hari. Misalnya saja untuk sumber listrik pada sepeda, motor, mobil,

atau barang-barang elektronika lainnya yang kebetulan pada daerah di mana belum

ada arus listrik dari PLN yang masuk. Akumulator atau aki yang banyak digunakan

sebagai sumber listrik DC tersebut sebagai bahan pembangkit arus listriknya

atau elektrolitnya adalah menggunakan asam belerang cair atau asam sulfat

(H2SO4). Bahan-bahan yang berada dalam aki itu akan menghasilkan

tegangan antara terminal-terminal karena adanya proses kimia dari pelat-pelat dan

asam belerang yang terdapat di dalamnya.

Contoh akumulator

39

Latihan Soal !

1. zat yang dapat menghantarkan arus listrik baik berupa zat padat,cair atau

gas di sebut

A.konduktif B.konduktor C.isolator D.insulator E. Semi

konduktor

2. Jika voltmeter AC menunjukkan angka 80 dan batas ukur maksimum

voltmeter adalah 300 volt maka tegangan hambatan R1 pada saat pengukuran

sebesar....

A. 100 volt

B. 150 volt

C. 200 volt

D. 250 volt

E. 300 volt

(Sumber soal : Fisikastudycenter.com-Modifikasi EBTANAS 1989)

3. Perhatikan gambar dibawah ini !

Perhatikan gambar susunan hambatan di bawah ini!

Besar kuat arus melalui R1 adalah…

A. 2,0 A

40

B. 2,5 A

C. 4,0 A

D. 4,5 A

E. 5,0 A

(Soal UN 2011/2012 C61 No.34)

4. Perhatikan gambar rangkaian tertutup dibawah ini !

Apabila R1 = 2Ω, R2 = 4Ω, R3 = 6Ω, maka kuat arus yang mengalir

pada rangkaian adalah…

A. 1,2 A

B. 1,0 A

C. 0,6 A

D. 0,5 A

E. 0,2 A

(Soal UN Fisika SMA 2012/2013 SA 55 No.30)

5. Sepotong kawat yang memiliki panjang 2,5 m, dan jari jari 0,65 mm

memounyai hambatan 2 Ω. Jika panjang dan jari jari diubah menjadi

2 kali semula, maka hambatanya menjadi . . .

A. 1 Ω

B. 2 Ω

C. 3 Ω

D. 4 Ω

E. 5 Ω

41

6. Kompor listrik yang bertuliskan 500 W, 220 V digunakan untuk

memanaskan 300 gram air dari 10°C sampai 90°C. Jika kalor jenis air

= 1 kal/gr°C, maka berapa lama waktu yang diperlukan?

A. 3,36 menit

B. 4,36 menit

C. 2,38 menit

D. 3,38 menit

E. 1,38 menit

7. Seutas kawat besi panjangnya 20 meter dan luas penampangnya 1

mm2, mempunyai hambatan jenis 10-7 ohmmeter. Jika antara

ujungujung kawat dipasang beda potensial 60 volt, tentukan kuat arus

yang mengalir dalam kawat!

A. 35 Ampere

B. 30 Ampere

C. 25 Ampere

D. 20 Ampere

E. 15 Ampere

8. Sebuah Voltmeter mempunyai hambatan dalam 3 kΩ, dapat

mengukur tegangan maksimal 5 Volt. Jika ingin memperbesar batas

ukur Voltmeter menjadi 100 Volt, tentukan hambatan muka yang

harus dipasang secara seri pada voltmeter

A. 57000 Ohm

B. 57500 Ohm

C. 56000 Ohm

D. 67000 Ohm

E. 75000 Ohm

42

9. Jika sebuah kawat penghantar listrik dialiri muatan listrik sebesar 360

coulomb dalam waktu 1 menit, kita dapat menentukan kuat arus

listrik yang melintasi kawat penghantar tersebut adalah

A. 6 A

B. 8 A

C. 7 A

D. 9 A

E. 5 A

.10. Sebuah lampu memiliki spesifikasi 100 watt, 220 Volt.

daya lampu tersebut jika di pasang pada tegangan 110 volt adalah . . . .

A. 20 Watt

B. 25 Watt

C. 30 Watt

D. 35 Watt

E. 15 Watt

Esai

Kerjakan soal soal latihan dibawah ini dibuku latihan anda dengan Antusias !

1. Perhatikan gambar dibawah ini !

43

Beda potensial pada ujung ujung penghantar 20 Ohm adalah . .

2. Perhatikan gambar dibawah ini !

Kuat arus yang mengalir melalui rangkaian listrik (I) adalah ….

3. Arus listrik 400 mA mengalir pada suatu penghantar. Jika beda

potensial antara ujung kawat 40 V, carilah hambatan listrik kawat

tersebut!

4. Kita ingin memanaskan air samapai mendidih pada 100oC

dengan kawat pemanas yang dihubungkan pada tegangan 220 V.

Jika satu lliter air yang bersuhu 30oC hanya memerlukan waktu

10 menit dan 50% energi diserap oleh air , berapa besar hambatan

kawat yang diperlukan ? (kalor jenis air =4200 J/kgoC

44

Referensi

Giancoli.2001. Fisika Jilid 2. Jakarta:Erlngga.

Gunawati, Dewi dkk.2008.Pembelajaran Ilmu Pengetahuan Alam Terpadu dan

Konstektual.Jakarta:Pusat Perbukuan Departemen: Pendidikan Nasional

Halliday dan Resnick.1996. Fisika Universitas. Jakarta: Erlangga.

Soedojo,Peter, B.Sc.2004. Fisika Dasar. Yogyakarta : Andi

Wariyono, Sukis dan Yani Muharomah.2008.Ilmu Pengetahuan Alam.Jakarta:Pusat

Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional