Berdasarkan kondisi di atas, maka dapat disimpulkan bahwa faktor yang memengaruhi arus listrik adalah Tegangan, Hambatan, Muatan Listrik dan Waktu Mengalir. Show Faktor-faktor apa saja yang menentukan besar hambatan pada suatu kawat penghantar? Faktor-faktor yang menentukan besar hambatan jenis suatu kawat penghantar adalah: (1) panjang kawat, (3) luas penampang kawat, dan (2) suhu kawat, (4) bahan kawat. Jelaskan apa pengaruh suhu penghantar pada penghantar listrik?Semakin tinggi suhu suatu penghantar, semakin tinggi pula getaran elektron-elektron bebas dalam penghantar tersebut. Getaran elektron-elektron bebas inilah yang akan menghambat jalannya muatan listrik (arus listrik) dalam penghantar tersebut. Bagaimana suhu mempengaruhi besarnya nilai hambatan? hambatan bahan tergantung terhadap suhu. Hasil penelitian menunjukkan makin tinggi suhu bahan, nilai hambatannya makin besar. Semakin tinggi suhu suatu penghantar, semakin tinggi pula getaran elektron-elektron bebas dalam penghantar tersebut. Apakah suhu mempengaruhi listrik?Apa langkah yang harus dilakukan untuk memperkecil nilai hambatan suatu penghantar? Untuk memperkecil hambatan suatu penghantar dapat dilakukan dengan cara ….
Apakah semakin besar tegangan yang diberikan semakin besar kuat arus listrik dalam rangkaian?Inilah kaitan antara beda potensial/tegangan listrik (v) dengan arus listriknya (A). Semakin besar sumber tegangannya (v), semakin besar kuat arus listriknya (A). Semakin kecil sumber tegangannya, semakin kecil juga kuat arus listriknya. Bagaimana hubungan besarnya kuat arus dan tegangan apabila hambatan tetap? Hubungan tegangan dan kuat arus listrik adalah sebanding. Pada hambatan tetap, bila kuat arus I bertambah besar, nilai tegangan V pun bertambah besar. Tetapi bila kuat arus I berkurang, nilai tegangan V pun berkurang. Bagaimana hubungan antara hambatan dengan resistivitas hambat jenis kawat penghantar?Semakin besar hambatan jenis, semakin kecil arus listrik yang mengaliri penghantar. Sebaliknya, semakin kecil hambatan jenis (resistivitas), maka semakin besar arus listrik yang bisa dialirkan oleh suatu penghantar.
Metrik
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui apakah ada perbedaan antara nilai hambatan listrik suhu kamar dengan nilai hambatan listrik menggunakan pemanas. Manfaat penelitian ini adalah memberikan informasi kepada masyarakat tentang tingkat suhu terhadap hambatan kawat, dan menambah pengetahuan tentang tingkat suhu terhadap hambatan kawat. Objek yang dikaji dalam penelitian ini adalah nilai hambatan kawat. metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen dengan melakukan percobaan pengukuran nilai hambatan kawat 1 dan kawat 2 pada suhu kamar dengan pengukuran nilai hambatan pada keadaan panas. hambatan bahan tergantung terhadap suhu. Hasil penelitian menunjukkan makin tinggi suhu bahan, nilai hambatannya makin besar. Semakin tinggi suhu suatu penghantar, semakin tinggi pula getaran elektron-elektron bebas dalam penghantar tersebut. Getaran elektron-elektron bebas inilah yang akan menghambat jalannya muatan listrik (arus listrik) dalam penghantar tersebut.
commit to user 28 dt dq I ................................................................................................ 2.1 Untuk arus searah, banyak muatan listrik yang mengalir melalui penampang kawat adalah konstan terhadap waktu, sehingga persamaan 2.1 dapat dituliskan t q I .................................................................................................. 2.2 I = kuat arus listrik dt = selang waktu dq = banyaknya muatan yang mengalir Permukaan Gambar 2.5. Kuat Arus Listrik Merupakan Kelajuan Muatan yang Melewati Suatu Luasan Tertentu. Dengan demikian, satuan arus listrik dalam SI adalah coulomb per sekon Cs yang lebih dikenal dengan ampere A. Besaran kuat arus I dan waktu t termasuk besaran pokok sedangkan muatan q adalah besaran turunan. b. Hukum OhmHukum ohm menyatakan “tegangan V pada ujung-ujung sebuah komponen ohmik komponen yang memenuhi hukum ohm adalah sebanding dengan kuat arus I ya ng melalui komponen itu, asal suhu komponen dijaga tetap”. Selanjutnya pembagian antara V dan I disebut hambatan R, secara matematis dapat di tulis sebagai I V konstant I V R I V maka diperoleh IR V ……………………………………...……….………2.4 dimana V = Tegangan V I = Kuat arus A R = Hambatan Ω commit to user 29c. Faktor faktor yang mempengaruhi hambatan1 Suhu Umumnya, hambatan jenis bahan berubah jika suhu berubah. Hal tersebut dapat dibuktikan dengan percobaan seperti pada gambar 2.6 di bawah ini. Gambar 2.6. Rangkaian untuk Menyelidiki Pengaruh Suhu Pada Hambatan Kawat Ketika kumparan menjadi panas dan berwarna merah, maka lampu berpijar lebih redup. Ini menandakan bahwa kuat arus yang melalui lampu berkurang. Karena tegangan baterai tetap, maka hambatan kumparan kawat yang bertambah. Dengan demikian dapatlah disimpulkan bahwa hambatan bertambah jika suhunya naik. Dalam suatu batas perubahan suhu tertentu, perubahan fraksi hambatan jenis sebanding dengan perubahan suhu T: = T ……………… .................................................. .2.5 dengan = - …………………………………………………2.6 T = T – T ………………………………………………….2.7 dengan menggabungkan persamaan 2.4, 2.5 dan 1.6 akan diperoleh persamaan sebagai berikut: T 1 o t ………………………………………………2.8 Keterangan: ρ t = hambat jenis setelah suhu dinaikkan Ωm ρ o = hambat jenis mula- mula Ωm α = tetapan suhu o C ΔT = perubahan suhu o C Kumparan Pembakar Bunsen commit to user 30 Identik dengan persamaan 2.8 di atas nilai hambatan penghantar logam bertambah dengan naiknya suhu. Oleh karena hambatan suatu penghantar bergantung pada hambatan jenis yang merupakan fungsi linier dari suhu maka hambatan penghantar juga merupakan fungsi linier dari suhu. T 1 R R o t ……………………………………………..2.9 Keterangan R t = hambatan setelah suhu dinaikkan Ω R o = hambatan mula- mula Ω α = tetapan suhu hambat jenis C 1 o ΔT = perubahan suhu o C 2 Panjang, luas penampang, dan jenis bahan suatu penghantar Besar hambatan suatau penghantar pada suhu tertentu sebanding dengan panjang hambatan, jenis penghantar dan berbanding terbalik dengan luas penampangnya: A L R A L R ……………………………..2.10 Keterangan : R = hambatan Ω L = panjang penghantar m A = luas penampang penghantar m 2 = hambat jenis Ωm. Untuk kawat berbentuk kawat yang penampangnya berbentuk lingkaran, maka dapat dicari luas penampangnya jika jari-jari atau diameternya diketahui,yaitu: 2 r A atau 4 D A 2 . ……………………………………………2.11 Besaran ρ adalah suatu tetapan yang disebut hambatan jenis kawat. ρ merupakan sifat khas bahan kawat dan tidak tergantung ukuran atau bentuk kawat. Artinya, untuk jenis bahan kawat yang sama, nilai ρ adalah tetap. Karena satuan R dalam Ω, L dalam m dan A dalam m 2 , maka satuan ρ adalah Ωm.d. Hukum I KirchhoffKemampuan material dalam menghantarkan arus listrik sangat tergantung pada besar kecilnya hambatan yang dimiliki material tersebut. Bahan material yang memiliki hambatan (resistansi R) besar akan sulit untuk dapat mengalirkan arus listrik. Sebaliknya, bahan material yang hambatannya kecil akan lebih mudah mengalirkan arus listrik. Konduktor, Semikonduktor, Super Konduktor, Isolator Berdasarkan pada kemampuan menghantarkan arus listrik, bahan atau material dapat dibedakan menjadi konduktor, semi konduktor, super konduktor, dan isolator Bahan Konduktor Bahan konduktor adalah bahan yang dapat mengalirkan arus listrik. Pada bahan konduktor elektron- elektron di setiap atomnya terikat sangat lemah, sehingga electron tersebut mudah lepas dari ikatan atomnya. Hal ini akan menyebabkan electron mudah bergerak atau berpindah. Contoh Bahan Konduktor Bahan konduktor adalah bahan yang memiliki hambatan kecil. Contoh Bahan yang termasuk kelompok konduktor di antaranya adalah besi, baja, dan tembaga. Bahan Isolator Bahan isolator memiliki sifat yang berlawanan dengan bahan konduktor. Bahan yang termasuk isolator sangat sulit, bahkan tidak bisa mengalirkan arus listrik. Pada bahan isolator, electron -elektron di setiap atomnya terikat kuat oleh inti atom. Hal ini akan menyebabkan elektron sangat sulit untuk bergerak dan berpindah. Ini artinya, bahan isolator mempunyai hambatan yang sangat besar. Namun, pada keadaan tertentu bahan isolator dapat dirubah menjadi bahan konduktor. Keadaan tersebut adalah ketika bahan isolator diberi tegangan yang sangat tinggi. Tegangan tinggi mampu melepaskan elektron dari ikatan denagn inti atomnya. Hal ini akan menyebabkan elektron menjadi mudah bergerak dan berpindah. Contoh Bahan Isolator Contoh Bahan yang tergolong isolator diantaranya adalah kayu, kaca dan plastik. Bahan Semi Konduktor Bahan semi konduktor adalah bahan- bahan yang kadang bersifat isolator dan kadang bersifat konduktor. Jadi Bahan ini memiliki sifat konduktor dan isolator. Contoh Bahan Semi Konduktor Contoh bahan yang termasuk semi konduktor diantaranya adalah karbon, silikon, dan germanium. Bahan Super Konduktor Bahan super konduktor adalah bahan yang dapat mengalirkan arus listrik sangat kuat. Orang pertama kali yang menemukan bahan super konduktor adalah Ilmuwan yang berasal dari Belanda yang bernama Kamerlingh Onnes pada 1991. Contoh Bahan Super Konduktor Contoh Bahan yang termasuk dalam kelompok super konduktor adalah raksa dan timah. Hambatan Listrik (Resistor) Bahan Pengantar Konduktor. Hambatan listrik yang dimiliki oleh Suatu kawat penghantar atau bahan konduktor sering disebut sebagai resistensi atau hambatan. Hambatan listrik ini dinotasikan dengan huruf kapital R. Nilai Hambatan listrik dari suatu bahan kawat penghantar berbanding lurus dengan panjang kawat, berbanding terbalik dengan luas penampang kawat penghantar tersebut dan bergantung juga kepada jenis bahan tersebut. Rumus Hambatan Jenis Secara matematis Resistensi sebuah kawat konduktor dapat diformulasikan dengan menggunakan rumus persamaan berikut: R = ρ (l/A) Dengan keteranagan: R = hambatan listrik konduktor (Ω ), ρ = hambatan jenis konduktor (m), l = panjang konduktor (m), dan A = luas penampang konduktor (m2). Faktor Yang Mempengaruhi Hambatan Jenis, Dari persamaan resistansi tersebut diketahui bahwa semakin panjang kawat konduktornya, semakin besar hambatan listriknya. Di sisi lain, semakin besar luas penampangnya atau semakin besar jari- jari penampangnya, maka hambatan listrik konduktor akan semakin kecil. Hambatan listrik konduktor bergantung pada hambatan jenis konduktor. Semakin besar hambatan jenis konduktor, semakin besar hambatannya. Konduktor yang paling baik adalah konduktor yang memiliki hambatan jenis kecil. Sebaliknya, bahan yang memiliki hambatan jenis sangat besar merupakan bahan isolator yang baik., Hambatan jenis konduktor bergantung pada temperaturnya. Semakin tinggi temperaturnya, semakin tinggi hambatan jenis konduktor dan semakin tinggi pula hambatan konduktor tersebut. Pengaruh Temperatur Pada Hambatan Jenis Pengaruh Temperatur terhadap hambatan jenis konduktor dapat diformulasikan dengan menggunakan rumus persamaan berikut. ρ=ρ0(1+αΔT) Dengan keterangan: ρ = hambatan jenis konduktor akhir pada Temperatur ToC, ρ0= hambatan jenis konduktor awal pada Temperatur T0oC, α = koefisien Temperatur hambatan jenis (/oC), dan ΔT = T – T0 = selisih temperature, Akibat pertambahan temperature (oC). Karena hambatan konduktor R sebanding dengan hambatan jenis ρ, makan hambatan konduktor R dapat dinyatakan dengan formulasi persamaan berikut: R=R0 (1+αΔT) R = hambatan konduktor akhir pada Temperatur ToC, R0 = hambatan konduktor awal pada Temperatur T0oC, Contoh Soal Hambatan Jenis Bahan Konduktor Sebuah kawat yang panjangnya 2 m dan luas penampangnya 5 cm2 memiliki hambatan 100Ω. Jika kawat tersebut memiliki panjang 4 m dan luas penampang 1,25 cm2, berapakah hambatannya? Jawab Diketahui l1=2m, A1=5cm2, R1=100ohm, l2=4m, A2=1,25cm2, Menghitung Hambatan Kawat, Soal ini lebih mudah diselesaikan dengan menggunakan metoda perbandingan. Dari Persamaan R = ρ(l/A) diperoleh R2/R1=(l2 x A2)/(l1 x A1) R2=(4m x 1,25cm2)/(2m x 5cm2) x 100 ohm R2 = 50 ohm Jadi, hambatan konduktor adalah 50 ohm Hukum Ohm Hukum Ohm menyatakan bahwa “Besarnya beda potensial listrik ujung- ujung penghantar yang berhambatan tetap sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir melalui penghantar tersebut selama temperatur penghantar tersebut tetap”. Kalau dinyatakan dalam persamaan atau rumus seperti berikut Beda potensial ≈ kuat arus listrik V ≈ I atau (Beda potensial /kuat arus listrik ) = konstan V/I = konstan Rumus Hukum Ohm Menurut George Simon Ohm hasil perbandingan antara beda potensial atau tegangan listrik dengan arus listrik disebut hambatan listrik. Secara matematis dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut. R = V/I Dengan Keterangan: V = beda potensial (V, volt) I = kuat arus (A, ampere) R = hambatan kawat penghantar (Ω, Ohm) Contoh Soal Rumus Persamaan Hukum Ohm Pada saat ujung- ujung sebuah penghantar yang berhambatan 50 ohm diberi beda potensial. Kuat arus listrik yang mengalir pada penghantar adalah 50 mA. Hitung Berapakah beda potensial ujung- ujung penghantar tersebut? Penyelasaian: Diket: R = 50 ohm I = 50 mA = 0,05 A Ditanya: V = …? Rumus Menghitung Beda Potensial Ujung Ujung Penghantar Hambatan V = I x R V = 0,05 A x 50 ohm V = 2,5 volt Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum Ohm Sebuah pemanas listrik memiliki beda potensial 25 V dan kuat arus listrik 5 A. Berapakah hambatan pemanas tersebut… Diketahui: V = 25V, I = 5A Ditanya: R = … ? Menghitnung Hambatan Pemanas Listrik: Hambatan pemanas dapat dirumuskan dengan persamaan berikut… R =V/I R =25/5 R = 5 ohm Hukum Kirchhoff Rangkaian Hambatan Listrik Hukum I Kirchsoff menyatakan bahwa “jumlah arus yang masuk pada suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik cabang tersebut”. Hukum I Kirchhoff dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus persamaan berikut: Kuat Arus listrik masuk = Kuat Arus listrik keluar ∑ I masuk = ∑ I keluar Contoh Soal Perhitungan Rumus Hukum I Kirchhoff Jika rangkaian arus listrik seperti pada gambar dengan I1 = 20 Amper, I2 = 30 Amper dan I3 = 40 Amper. Hitung kuat arus di posisi I4 Diketahui: I1 = 20 A, I2 = 30 A I3 = 40 A Ditanyakan, I4 = … Menghitung Kuat Arus Hukum I Kirchhoff Besar kuat arus dihitung dengan dengan hukum I Kirchhoff seperti berikut… ∑ I masuk = ∑ I keluar ∑ I1 + I2 = ∑ I3 + I4 20 + 30 = 40 + I4 I4= 10 Amper Hukum II Kirchhoff Hukum II Kirchhoff atau hukum loop menyatakan bahwa jumlah perubahan potensial yang mengelilingi lintasan tertutup pada suatu rangkaian harus sama dengan nol. Hukum ini di dasarkan pada hukum kekekalan energi. Rumus Hukum II Kirchhoff Secara matematis hukum II Kirchhoff dapat dinyatakan sebagai berikut. ∑E = ∑ ( I × R) Keterangan: E = ggl sumber arus (volt) I = kuat arus (A) R = hambatan (Ohm ) Rangkaian Hambatan Listrik Rangkaian hambatan listrik bisa dirancang dengan merangkai atau menyusun secara seri, parallel atau kombinasi dari seri- parallel. Hambatan yang dimaksud di sini bukan hanya resistor, melainkan semua peralatan yang menggunakan listrik, seperti lampu, radio, televisi, dan setrika listrik. Rangkaian Hambatan Listrik Seri Rangkaian hambatan seri adalah rangkaian yang disusun secara berurutan atau berderet (satu garis). Jika rangkaian hambatan seri dihubungkan dengan suatu sumber tegangan, maka besar kuat arus di setiap titik dalam rangkaian tersebut adalah sama.  Jadi, semua hambatan yang terpasang pada rangkaian tersebut memiliki arus listrik yang besarnya sama. Besar hambatan pada rangkaian seri adalah penjumlahan semua hambatannya. Jadi rangkaian hambatan seri dapat digantikan oleh satu hambatan saja. Hambatan – hambatan yang dirangkai seri akan memberikan hambatan total (pengganti) yang lebih besar dari nilai setiap hambatannya. Rumus Hambatan Pengganti Rangkaian Seri Besarnya hambatan pengganti yang dirangkai seri dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut. Rs = R1 + R2 + R3 + … + Rn (n = banyaknya hambatan) Contoh Soal Rangkaian Hambatan Resistor Seri Tiga buah hambatan resistor yang masing- masing nilainya 2, 4, dan 8 disusun seri. Tentukan hambatan penggantinya! Diketahui : R1 = 2ohm R2 = 4 ohm R3 = 8ohm Ditanyakan: Rs = … ? Cara Menghitung Hambatan Pengganti Rangkaian Seri: Rs = R1 + R2 + R3 Rs = 2 + 4 + 8 Rs = 14 ohm Jadi, hambatan penggantinya adalah 14 ohm, Nilai hambatan pengganti Rs lebih besar dari R1, R2 dan R3. Rangkaian Hambatan Listrik Paralel Hambatan paralel adalah rangkaian yang disusun secara berdampingan atau 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 adalah sama dengan kuat arus yang mengalir pada penghantar utama. Hambatan – hambatan yang dirangkai paralel akan memberikan hambatan total (pengganti) yang lebih kecil dari nilai setiap hambatannya. Rumus Hambatan Pengganti Rangkaian Paralel Besarnya hambatan pengganti yang dirangkai paralel dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut. 1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + … + 1/Rn (n = banyaknya hambatan) Contoh Soal Rangkaian Hambatan Resistor Paralel Tiga buah hambatan resistor yang masing- masing nilainya 2, 4, dan 8 disusun seri. Tentukan hambatan penggantinya! Diketahui : R1 = 2ohm R2 = 4 ohm R3 = 8ohm Ditanyakan: Rp = … ? Cara Menghitung Hambatan Pengganti Paralel Hambatan pengganti rangkaian paralel dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut… 1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 1/Rp = 1/2 +1/ 4 + 1/8 1/Rp = (4 +2+1)/8 1/Rp = 7/8ohm atau Rp=8/7 ohm Jadi, hambatan penggantinya adalah 8/7 ohm atau 1,14 ohm. Nilai Hambatan pengganti Rp lebih kecil dari R1, R2 dan R3. Energi Listrik Energi listrik adalah energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan dari titik yang berpotensial tinggi ke titik yang berpotensial rendah. Besar energi untuk memindahkan muatan tersebut sama dengan perkalian antara muatan dengan beda potensial antara ke dua titik. Rumus Energi Listrik Secara matematis Energi listrik dapat dinyatakan dengan menggunakan rumus berikut. W = q V. Besarnya q memenuhi rumus berikut q = I t. Sehingga Energi listrik W dapat dihitung dengan rumus berikut W = V I t Dan jika disubstitusi dengan Hukum Ohm V=IR maka energi listrik adalah W = I2 R t W = (V2/R) x t Dengan keterangan: W = energi listrik yang diserap hambatan (joule) V = beda potensial ujung-ujung hambatan (volt) I = kuat arus yang mengalir pada hambatan (A) t = waktu aliran (detik, s) Daya Listrik Daya listrik merupakan besarnya energi yang mengalir atau diserap alat tiap detik. Definisi lain, daya listrik didefinisikan sebagai laju aliran energi. Daya listrik menunjukkan Besarnya energi setiap satuan waktu. Rumus Daya Listrik Secara matematis daya listrik dapat di tulis sebagai berikut. P =W/t P = V x I P = V2/R Keterangan: P = daya listrik (W) W = energi listrik (J) V = tegangan listrik (V) I = kuat arus listrik (A) R= hambatan listrik ( Ohm ) Contoh Soal Energi dan Daya Listrik Sebuah lampu yang berhambatan dalam sebesar10 Ohm dihubungkan denga baterai yang bertegangan 5 volt seperti ditunjukkan pada Gambar Tentukan:
Penyelesaian Diketahui R = 10 Ω V = 5 volt t = 0,5 menit = 30 detik Menghitung Daya Yang Diserap Oleh Hambatan Dalam Lampu, Daya yang diserap memenuhi rumus berikut P=V2/R P=(52)/10=5watt Energi yang diserap hambatan R adalah memenuhi rumus berikut W = P x t W = 5 watt x 30 detik W = 150 Joule Daftar Pustaka:
|
Apakah kuat arus listrik mempengaruhi hambatan
Pos Terkait
Copyright © 2024 idkuu.com Inc.
