3. Berapakah besar hambatan pengganti dari
rangkaian hambatan di samping?
Penyelesaian : Diketahui :
R
1
= 4 ohm R
2
= 10 ohm R
3
= 10 ohm Ditanya : R
t
= ...? Jawab :
4. Berapakah besar hambatan pengganti dari
rangkaian hambatan di samping?
Penyelesaian : Diketahui :
R
1
= 2 ohm R
2
= 4 ohm R
3
= 6 ohm Ditanya : Rt = ...?
Jawab : R
s
= R
1
+ R
2
= 2 + 4 = 6 ohm 1
1 1
1 1
6 1
6 1
2 6
6 2
3
3
R R
R R
R R
t s
t t
t
= +
= +
= →
= =
R
t
Ω
2 Ω 4 Ω
6 Ω
1 1
1 10
2 5
1 1
10 1
10 1
2 10
4 5 9
1 2
1
R R
R R
R R
R R
R R
P P
P P
P P
t
= +
= =
= +
= +
= =
+ =
ohm
ohm
R
2
= 10 Ω R
3
= 10 Ω R
1
= 4 Ω
IPA SMP Kelas IX
152
5. Dari rangkaian di samping jika nilai R
1
= R
2
= R
3
= R
4
= R
5
= 10 W maka tentukan nilai hambatan peng- ganti antara titik A dan titik B.
Penyelesaian : Untuk menyelesaikan rangkaian tersebut harus dibantu dengan sistem segitiga.
UJI PEMAHAMAN
Tentukan nilai hambatan pengganti antara titik A dan titik B dari rangkaian ham- batan di bawah ini
a d
2 Ω
10 Ω 6 Ω
15 Ω 5 Ω
16 Ω 20 Ω
A
B
40 Ω 4 Ω
A B
2 Ω 15 Ω
10 Ω
R R
R R
R R
R R
R R
R Jadi
R
s y
s z
P s
s P
t X
P t
1 2
1 2
10 3
10 40
3 10
3 10
40 3
1 1
1 3
40 3
40 40
6 10
3 40
6 60
6 10
= =
+ =
= =
+ =
= +
= +
→ =
= +
= +
= =
= + R
+ R
= 10 R
2 5
AB
Ω Ω
Ω Ω
Ω R
R R
R R
R R
R R
R R
R R
R R
X Y
Z
= +
+ =
= =
+ +
= =
= +
+ =
=
1 1
2 3
1 1
3 4
3 1
3 4
100 30
10 3
100 30
10 3
100 30
10 3
. R . R
. R
4 3
4
Ω Ω
Ω
R
1
R
X
R
4
R
3
R
5
R
Z
R
Y
R
2
R
1
R
2
R
3
R
4
R
5
Α Β
IPA SMP Kelas IX
153
b e
e
6. Rangkaian Elemen
Elemen merupakan sumber listrik searah, misalnya baterai, aki dan sebagainya. Elemen-elemen tersebut dapat dirangkai secara bersambungan, yaitu kutub positif
disambung dengan kutuf negatif yang disebut rangkaian seri elemen, dan juga dapat dirangkai secara berdampingan, yaitu kutub positif dihubungkan dengan kutub
positif, kutub negatif dihubungkan dengan kutub negatif yang disebut rangkaian paralel elemen.
a. Rangkaian Seri Elemen
Dari rangkaian seri elemen tersebut di dapat : 1
GGL penggantinya E
t
E
t
= E
1
+ E
2
+ E
3
2 Hambatan dalam penggantinya r
S
r
S
= r
1
+ r
2
+ r
3
3 Jika rangkaian seri elemen tersebut
dihubungkan dengan sebuah hambatan luar R maka besarnya arus listrik yang mengalir
dapat dihitung dengan persamaan:
atau n = jumlah elemen yang dirangkai seri untuk elemen-elemen dengan GGL yang
sama
I nE
R nr =
+ I
E R r
t s
= +
+
1.5 V
+
1.5 V
+
1.5 V
E volt E volt
E volt 3 E volt
E E
E
10 Ω 10 Ω
10 Ω A
B 2 Ω
1 Ω 1,3 Ω
A B
7 Ω
1,8 Ω 8 Ω
10 Ω 7 Ω
2 Ω 36 Ω
5 Ω A
B 20 Ω
6 Ω
IPA SMP Kelas IX
154
Gambar 8.21 Tiga Sumber tegangan dihubungkan
seri dan skemanya
b. Rangkaian Paralel Elemen
Gambar 8.22 Tiga sumber tegangan dihubungkan paralel dan skemanya
Dari rangkaian paralel elemen tersebut diperoleh: 1 Untuk
E
1
= E
2
= E
3
maka harga GGL penggantinya : E
t
= E
1
= E
2
= E
3
2 Hambatan dalam penggantinya rP dapat dihitung dengan persamaan :
3 Jika rangkaian paralel elemen tersebut dihubungkan dengan sebuah hambatan luar R maka besarnya arus listrik yang mengalir dapat dihitung dengan per-
samaan :
atau n =
jumlah elemen yang dirangkai paralel untuk elemen-elemen dengan GGL yang sama
Contoh : 1. Dua buah elemen yang masing-masing dengan GGL 1,5 volt dan berhambatan
dalam 0,5 ohm dirangkai secara seri dan dihubungkan dengan sebuah lampu yang berhambatan 5 ohm. Berapakah besar kuat arus listrik yang mengalir melalui
lampu tersebut? Penyelesaian :
Diketahui :
E
1
= 1,5 Volt E
2
= 1,5 Volt r
1
= 0,5 ohm r
2
= 0,5 ohm R = 5 ohm
Ditanya : I = ...?
I E
R r
n =
+ I
E R r
t p
= +
1 1
1 1
1 2
3
r r
r r
P
= +
+ +
1.5 V
+
1.5 V
+
1.5 V
P Q
E volt
P Q
E volt E volt
E volt
IPA SMP Kelas IX
155
Jawab : rs =
r
1
+ r
2
rs = 0,5 + 0,5 rs = 1 ohm
E
t
= E
1
+ E
2
E
t
= 1,5 + 1,5 E
t
= 3 volt 2. Dua buah elemen masing-masing dengan GGL 1,5 volt dan berhambatan dalam
0,5 ohm dirangkai secara paralel dan dihubungkan dengan sebuah lampu yang berhambatan 4,25 ohm. Berapakah kuat arus listrik yang mengalir melalui lampu?
Penyelesaian : Diketahui:
E
1
= 1,5 Volt E
2
= 1,5 Volt r
1
= 0,5 ohm r
2
= 0,5 ohm R = 4,25 ohm
Ditanya : I = ...? Jawab :
UJI PEMAHAMAN
1. Empat buah baterai yang masing-masing ber-GGL 1,5 volt, berhambatan dalam 0,5 W dirangkai seri. Rangkaian ini digunakan untuk menyalakan sebuah lampu
yang berhambatan 28 W. Hitunglah: a. kuat arus listrik yang mengalir melalui lampu
b. tegangan jepit rangkaian baterai tersebut
2. Dua buah aki yang masing-masing ber-GGL = E volt dan berhambatan dalam 0,5 W dirangkai paralel. Ragkaian ini digunakan untuk menyalakan sebuah
lampu yang berhambatan 7,75 W. Jika arus listrik yang mengalir melalui lampu = 250 mA, berapkah nilai E?
7. Konduktor dan Isolator
Pada tahun 1729, seorang Ilmuwan Inggris bernama Stephen Gray menemukan
bahwa muatan listrik dapat berpindah dari suatu benda ke benda lainnya yang tidak bermuatan.
1 5 4 25 0 25
0 33 I
E R rp
I I
t
= +
= +
= ,
, ,
, A
1 1
1 1
1 0 5
1 0 5
0 25 1 5
1 2
1
rp r
r rp
E E
t
= +
= +
= =
= ,
, ,
, ohm
E volt
t
IPA SMP Kelas IX
156
I E
R rs I
t
= +
= +
= 3
5 1 0 5
Ampere ,
Namun ada juga zat yang sukar atau tidak dapat menghantarkan muatan listrik. Zat yang dapat menghantarkan muatan listrik dari suatu tempat ke tempat lainnya
disebut penghantar atau konduktor. Contoh bahan konduktor antara lain : logam- logam, karbon, air raksa, badan manusia, elektrolit, kayu basah dan tanah bumi.
Zat-zat yang sukar atau tidak dapat menghantarkan muatan listrik disebut penyekat atau isolator. Contoh bahan isolator antara lain : karet, porselin, udara,
ebonit, parafin, minyak pelumas, dan sirlak. Selain terdapat zat konduktor dan isolator terdapat juga zat yang bersifat di antara
konduktor dan isolator yang disebut dengan zat semi konduktor. Contoh bahan semi- konduktor antara lain : germanium, selenium, dan silikon.
D. ENERGI DAN DAYA LISTRIK
1. Energi Listrik
Dengan ditemukannya listrik mengalir maka banyak sekali alat-alat listrik yang diciptakan oleh manusia dengan tujuan untuk membantu usaha manusia, sebab arus
listrik merupakan suatu wahana memindahkan energi dari suatu tempat ke tempat lain yang paling mudah. Pemindahan energi listrik dilakukan oleh muatan-muatan
yang bergerak karena adanya beda tegangan.
Energi listrik dengan mudah dapat diubah menjadi energi bentuk lain. Pada alat listrik yang berbeda dapat menghasilkan kerja yang berbeda pula walaupun kedua
alat itu diberikan energi listrik yang sama. Dalam hal tersebut dikatakan kedua alat itu berbeda dalam hal kerjanya.
Untuk itu sebelum kita membahas konsep energi listrik dan daya listrik, terlebih dahulu kita bahas perubahan energi listrik menjadi energi bentuk lain.
a. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Lain
Di atas telah dijelaskan bahwa energi listrik mudah diubah menjadi energi bentuk lain, antara lain sebagai berikut.
1 Energi listrik dapat diubah menjadi energi kalor, misalnya di dalam seterika listrik, kompor listrik, solder listrik, dan oven listrik.
2 Energi listrik dapat diubah menjadi energi gerak, misalnya pada motor listrik, kipas angin, dan bor listrik.
3 Energi listrik dapat diubah menjadi energi cahaya, misalnya pada lampu listrik. 4 Energi listrik dapat diubah menjadi energi kimia, misalnya pada pengisian
nyetrom aki dan pada proses penyempuhan.
b. Besar Energi Listrik W
Gambar 8.23
A i
B R
IPA SMP Kelas IX
157