R0 = hambatan mula-mula, α = Koefisien suhu hambatan jenis per
C Δt = perubahan suhu
C Koefisien suhu hambatan jenis α tergantung pada jenis bahan. Meskipun hambatan jenis sebagian besar logam
bertambah akibat kenaikan suhu, namun bahan tertentu hambatan jenis justru akan semakin kecil akibat kenaikan suhu. Hal ini terjadi pada bahan semikonduktor yaitu, karbon, grafit, germanium, dan silikon.
Nilai hambatan suatu penghantar tidak bergantung pada beda potensialnya. Beda potensial hanya dapat mengubah kuat arus yang melalui penghantar itu. Jika penghantar yang dilalui sangat panjang, kuat arusnya akan berkurang. Hal itu terjadi
karena diperlukan energi yang sangat besar untuk mengalirkan arus listrik pada penghantar panjang. Keadaan seperti itu dikatakan tegangan listrik turun. Makin panjang penghantar, makin besar pula penurunan tegangan listrik.
3.2. Tahanan Dalam Penghantar
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.
Besarnya hambatan kawat penghantar dipengaruhi oleh tiga faktor, yaitu Hambatan jenis penghantar,panjang penghantar, dan luas penampang penghantar
Penghantar dari bahan metal mudah mengalirkan arus listrik, tembaga dan aluminium memiliki daya hantar listrik yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan atom, setiap atom terdiri proton dan elektron.Aliran arus listrik merupakan aliran
elektron.Elektron bebas yang mengalir ini mendapat hambatan saat melewati atom sebelahnya.Akibatnya terjadi gesekan elektron denganatom dan ini menyebabkan penghantar panas.Tahanan penghantar memiliki sifat menghambat yang terjadi
pada setiap bahan. 1 Ω satu Ohm adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur
0° C”
Adalah Kemampuan penghantar dalam menghantarkan daya hantar arus listrik arus.
Sedangkan penyekat atau isolasi adalah suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga tidak mempunyai daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti sangat sulit dialiri arus listrik”.
Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus: Dimana :
R = Tahananresistansi [ ?ohm] G = Daya hantar aruskonduktivitas [Ymho]
Gambar 12. Gerakan elektron di dalam penghantar logam Jadi tahanan listrik pada suatu benda berbeda tergantung faktor sebagai berikut:
a. Jenis benda b. Bagian kabel
c. Panjang kabel d. Temperatur
Juga jika suatu benda temperaturnya naik, gerakan atom akan menjadi lebih lambat, karena atom – atom elektron bebas tersebut bergeraknya tidak bebas. Jadi tahanan listrik akan naik apabila temperatur bendanya bertambah tinggi. Huruf yang
mewakili tahanan adalah : R Satuan tahanan adalah : Ω ohm Simbol tahanan : --\\\--
Gambar 13. Pergerakan tegangan dan arus terhadap tahanan 1 ohm : adalah suatu tahanan listrik konduktor yang mampu menahan
aliran arus listrik sebesar 1 ampere dengan tegangan 1 volt
conductor yang baik. Tembaga banyak dipakai dalam bentuk kabel karena ketahanannya dan biaya yang tidak begitu mahal.Lawan dari conductor adalah insulator. Insulator adalah benda yang tidak bisa mengalirkan arus listrik,
Contohnya adalah gelas, plastik, karet, dan keramik. Lapisan plastik pada bagian luar kabel adalah salah satu contoh sebuah insulator. Saat elektron bebas bergerak di dalam conductor, beberapa elektron bersinggungan dengan atom-atom dan sebagian
energi kinetik yang memancarkan cahaya atau panas. Karena itulah, aksi pembangkitan panas disebut dengan Daya listrik Joule heat. Pembangkitan panas besarnya adalah sebanding dengan arus listrik dan besar tahanan. Diformulasikan sebagai
berikut : Dimana ;
P : Daya Jouleheat I : Aruslistrik
R : Tahanan Alat yang menggunakan aksi pembangkitan panas adalah
- Electric Stove Electriciron - Lamps
- Etc
Konductor Insulator
Tembaga Besi
Baja Alumunium
Perak Kaleng
Ground Bumi Gelas
Udara Kayu kering
Pasir Air yang disuling
Plastik Kertas
Rangkuman
Arus
1. Arus yang mengalir adalah sebesar jumlah elektron bebas.
2. Arus listrik menjalankan electric actuator
3. Bila tegangannya tinggi, arus yang mengalir juga banyak. Namun akan mengakibatkan overheat bila aliran arusnya
berlebihan. 4.
Tahanan menahan aliran arus , jika tahanannya besar, aliran arus akan berkurang. 5.
Bila arus yang lewat berlebihan, akan terjadi panas. 6.
Aksi megnet terjadi pada gulungan kawat yang dialiri listrik.
Tegangan
1. Bila ada potensial listrik, maka elektron mulai bergerak
2. Selanjutnya, aliran listrik dimulai
3. Bila tegangannya tinggi, elektron bisa bergerak lebih banyak lagi
4. Dan aliran listriknya juga menjadi lebih banyak
Resistance
1. Tahanan menghalangi gerak elektron bebas, juga menggangu aliran listrik
2. Jika tahanannya besar, aktuator kelistrikan 100 tidak bisa berjakan karena tidak 100 arusyang lewat.
3. Tahanan dimulai dengan degradasi atau penuaian pada suatu wiring harness.
4. Pada mobil problem kelistrikan dimulai dari tahanannya, kontak tahanan pada connector,terlepasnya connector dan
ground yang lemah.
DASAR LISTRIK
HUKUM OHM
HUBUNGAN DAYA
HUBUNGAN KALOR
KIRCHOF
KIRCOF KIRCOF
KOMPETENSI DASAR PENGALAMAN BELAJAR
Setelah mengikuti pembelajaran dengan kompetensi dasar-dasar Listrik siswa dapat :
1. Menghayati dan Mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli gotong royong, kerjasama,
toleran, damai, santun, responsif dan proaktif dan menunjukan sikap 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.
2. Memahami besaran listrik, hukum Ohm dan Kirchof padar listrik otomotip
3. Menerapkan Dasar Listrik pada rangkaian seri, paralel dan gabungan
Dari pembelajaran kompetensi dasar-dasar Listrik siswa
mendapatkan pengalaman belajar : 1.
Mengamati simulsi terkait materi pokok besaran listrik
dan Mengeksplorasi dalam Menyelesaikan Hukum Ohm
dan Kirchof , 2.
Mengamati simulsi terkait materi pokok besaran listrik
dan Mengeksplorasi dalam Menyelesaikan sosl-soal
terkait Hukum Ohm dan Kirchof , 3.
Mengamati simulsi terkait materi pokok Hukum Ohm
dan Kirchof ,dan Mengeksplorasi dalam Menyelesaikan
sosl-soal terkait Hukum Ohm dan Kirchof , 4.
Mengkomunikasikan dalam Hukum Ohm dan Kirchof ,
5. Mengamati simulsi terkait materi dan Mengeksplorasi
Hukum Ohm dan Kirchof ,6.
B. PETA KONSEP
Rudi seorang pelajar kelas 1 SMK yang baru masuk dari proses penerimaan siswa baru. Pada suatu hari Andi bersama teman sekelasnya dibimbing oleh guru pengajar dasar listrik otomotip melakukan praktikum di workshop yang berkaitan
dengan hambatan pada sumber tegangan.Andi duduk berempat dalam satu kelompok sambil mendengarkan penjelasan guru. Setelah pengarahan dari guru, Rudi dan ketiga temannya mulai melakukan kegiatan untuk mengamati peralatan yang
tersedia di meja praktikum yaitu dua buah lampu yang berbeda hambatanya,penghantar, lampu dan sumber tegangan yang telah dirangkaikan sesuai petunjuk buku dan pengarahan guru mereka, mendapati lampu yang terpasang yang menyala
terang dan satunya menyalaredup. Rudii bertanya dalam hati, apa yang terjadi pada rangkaian tersebut kaitannya dengan nyala lampu yang menyebabkan lampu dapat menyala terang dan redup.
PENGAMATAN
1. Lakukan pengamatan terhadap dua buah lampu yang menyala terang dan redup pada gambar diatas 2. Buatlah penafsiran lampu bisa menyala terang dan redup,
1.
HUKUM OHM
Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan
air yang mengalir pada sebuah pipa. Tenaga the force yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan
adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu
dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak ada artinya. Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan.
Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong electron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya
arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau melewati titik pada suatu titik.
Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan
tersebut adalah arus listrik, tegangan,danhambatan.Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional. Setiap unit
ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Ampere dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang German Georg Simon Ohm.
Simbul matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance Hambatan, V untuk voltage tegangan, dan I untuk intensity arus, standard symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat
dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada sebuah sumber seperti baterai dan generator dan V bersifat lebih umum.
Pada materi besaran listrik telah dijelaskan dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan couloumb, dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan electron pada keadaan tidak stabil. Satu couloumb setara dengan
6.250.000.000.000.000.000. electron 6,25.1018 Symbolnya ditandai dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan elektron mengalir, satu ampere sama dengan 1 couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik. Pada
kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati conductor penghantar.
C. MATERI PEMBELAJARAN
Definisi HUKUM OHM
Dalam british unit, ini sama halnya dengan kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1 foot. Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang digunakan untuk mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki
dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan ¾ pound. Maka kesimplannya, 1 volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt baterai akan melepaskan energi
sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari electron yang bergerak pada sebuah rangkian. Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui ketika kita mengeksplorasi hubungan antara
mereka dalam sebuah rangkaian. Yang pertama dan mungkin yang sangat penting hubungan antara tegangan, arus dan hambatan ini disebut hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper pada tahun
1827, The Galvanic Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana
hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan.
Menyatakan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya
.
Rumus hukum Ohm dapat digambarkan seperti segitiga sehingga dengan mudah menghitung salah satu besaran listrik, jika kedua besaran yang lain sudah diketahui :
Dimana : E atau V atau U :Tegangan dinyatakan dengan nilai volts.
I : Arus dinyatakan dengan amps R : Hambatan dinyatakan dengan ohms
Untuk mempermudah proses menghitung tegangan, hambatan dan arus dengan cara menutup pakai tangan sesuai kondisi perhitungan yang dibutuhkan. Cara untuk mengetahui atau menghitung tegangan dengan menutup bagian puncak dari segitiga
seperti terlihat pada gambar dibawah. Menghitung tegangan
Gambar untuk menghitung tegangan Menghitung arus
Hitunglah besar tegangan
U = I x R = 1 x 20 = 20 V
Hasil kontrol dengan voltmeter :
Hasil pengukuran = Hasil perhitungan
Hitunglah kuat arus I =
A 2
, 50
10 R
U
Hasil kontrol dengan Ampermeter :
I Pengukuran = 0,2A Sama dengan hasil perhitungan
Hitunglah besar tahanan R =
Lepaskan tahanan dari sumber tegangan pada saat pengukuran tahanan
Hasil kontrol dengan Ohmmeter :
R pengukuran = 30 sama dengan hasil perhitungan .
Energi listrik menjadi energi kalor panas, contoh: seterika, solder, dan kompor listrik.
Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.
Energi listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor listrik.
Energi listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian accu, peristiwa penyepuhan peristiwa melapisi
logam dengan logam lain. Jika arus listrik mengalir pada suatu penghantar yang berhambatan R, maka sumber arus akan mengeluarkan energi pada
penghantar yang bergantung pada:
Beda potensial pada ujung-ujung penghantar V.
Kuat arus yang mengalir pada penghantar i.
Waktu atau lamanya arus mengalir t. Berdasarkan pernyataan di atas, dan karena harga V = R.I, maka persamaan energi listrik dapat dirumuskan dalam bentuk :
dan karena I = VR, maka persamaan energi listrik dapat pula dirumuskan dengan: Keuntungan menggunakan energi listrik:
a. Mudah diubah menjadi energi bentuk lain. b. Mudah ditransmisikan.
c. Tidak banyak menimbulkan polusi pencemaran lingkungan.
1.2. HUBUNGAN KALOR DENGAN HUKUM OHM
Energi listrik yang dilepaskan itu tidak hilang begitu saja, melainkan berubah menjadi panas kalor pada penghantar. Besar energi listrik yang berubah menjadi panas kalor dapat dirumuskan:
Jika V, I, R, dan t masing-masing dalam volt, ampere, ohm, dan detik, maka panas kalor dinyatakan dalam kalori.
W = V.I.T = R.I.I.T W = I
2
.R.T
dalam satuan watt-detik
W = I
2
.R.T W = VR
2
.R.T W = V
2
.TR
dalam satuan watt-detik
Q = 0,24 V I T
kalori
Q = 0,24 I
2
R T
kalori
Q = 0,24 V
2
.TR
kalori
a. Beda potensial antara kedua ujung kawat penghantar V
b. Kuat arus yang melalui kawat penghantar i
c. Waktu selama arus mengalir t.
Hubungan ketiganya ini dikenal sebagai hukum Joule Karena energi listrik 1 joule berubah menjadi panas kalor sebesar 0,24 kalori. Jadi kalor yang terjadi pada penghantar
karena arus listrik adalah:
1.3. HUBUNGAN DAYA LISTRIK DENGAN HUKUM OHM
Adalah banyaknya energi tiap satuan waktu dimana pekerjaan sedang berlangsung atau kerja yang dilakukan persatuan
waktu. Dari definisi ini, maka daya listrik P dapat dirumuskan dan daya sama dengan energiwaktu Daya =
energiwaktu.
Satuan daya listrik :
a. watt W = jouledetik b. kilowatt kW: 1 kW = 1000 W.
Dari satuan daya maka muncullah satuan energi lain yaitu: Jika daya dinyatakan dalam kilowatt kW dan waktu dalam jam, maka satuan energi adalah kilowatt jam atau kilowatt-hour
kWh. 1 kWh = 36 x 105 joule
Dalam satuan internasional SI, satuan daya adalah watt W atau setara Joule per detik Jsec. Daya listrik juga
diekspresikan dalam watt W atau kilowatt kW. Konversi antara satuan HP dan watt, dinyatakan dengan formula sebagai berikut:
1 HP = 746 W = 0,746 kW 1kW = 1,34 HP
Sedangkan menurut standar Amerika US standard, daya dinyatakan dalam satuan Hourse Power HP atau ftlbsec
Q = 0,24 V.I.T
kalori
DEFINISI DAYA
P =WT P = V.I.TT
= V.I P = I
2
R P = V
2
R dalam satuan volt-ampere, VA
1. Arus listrik 2A mengalir melalui seutas kawat penghantar ketika beda potensial 12 V diberikan pada ujung-ujungnya. Tentukan hambatan listrik pada kawat tersebut
2. Pada sebuah rangkaian mengalis arus listrik sebesar 2500 miliAmpere dan hambatan listriknya 60 ohm. Tentukan besar tegangan yang dipasang pada rangkaian tersebut ?
3. Dalam hukum Ohm, kita mengenal tiga besaran listrik. Satuan setiap besaran adalah: ….............sebutkan
2. HUKUM KIRCHOFF
Gustaf Robert Kirchoff adalah seorang fisikawan jerman yang berkontribusi pada pemahaman konsep dasar teori rangkaian listrik, spektroskopi, dan emisi radiasi benda hitam yang dihasilkan oleh benda-benda yang dipanaskan.
Dalam kelistrikan, sumbangan utamanya adalah dua hukum dasar rangkaian, yang kita kenal sekarang dengan Hukum I dan Hukum II Kirchoff.Kedua hukum dasar rangkaian ini sangat bermanfaat untuk menganalisis rangkaian-rangkaian listrik
majemuk yang cukup rumit.Akan tetapi sebagian orang menyebut kedua hukum ini dengan Aturan Kirchoff, karena dia terlahir dari hukum-hukum dasar yang sudah ada sebelumnya, yaitu hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan muatan
listrik.
2.1. Hukum Kirchoff I
Merupakan hukum kekekalan muatan listrik yang menyatakan bahwa jumlah muatan listrik yang ada pada sebuah sistem tertutup adalah tetap. Hal ini berarti dalam suatu rangkaian bercabang, jumlah kuat arus listrik yang masuk pada suatu
percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang ke luar percabangan itu. Untuk lebih jelasnya tentang Hukum I Kirchoff, perhatikanlah rangkaian berikut ini
Gambar 14. Arus keluar Kirchof
Bila ada arus lain 2 atau 3 yang masuk pada cabang dan kemudian keluar cabang ada 2 atau 3 maka rumusHukum Kirchof dapat dijabarkan
seperti gambar dibawah ini :
Gambar 15. Loop arus “ KIRChOFF “
ARUS MASUK = ARUS KELUAR
Rumus arus masuk ada 2 atau 3
;
I1 + -I2 + -I3 + I4 + -I5 = 0 I1 + I4 = I2 + I3 + I5
nol. Secara matematis, Hukum II Kirchoff ini dirumuskan dengan persamaan
Di mana V adalah beda potensial komponen komponen dalam rangkaian kecuali sumber ggl dan E adalah ggl sumber. Untuk lebih jelasnya mengenai Hukum II Kirchoff, perhatikanlah sebuah rangkaian tertutup sederhana berikut ini
Dari rangkaian sederhana di atas, maka akan berlaku persamaan berikut anggap arah loop searah arah arus
Persamaan dapat ditulis dalam bentuk lain seperti berikut I . R = E - I .r
Di mana I . R adalah beda potensial pada komponen resistor R, yang juga sering disebut dengan tegangan jepit
RANGKUMAN
1. Hukum ohm, berbunyi bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya
2. Hukum kirchoff i , berbunyi arus masuk = arus keluar 3.
Hukum kirchoff ii, berbunyi tegangan masuk = tegangan keluar
TUGAS MANDIRI
1. Kuat arus I
1
= 10 A, I
2
= 5 A arah menuju titik A. Kuat arus I
3
= 8 A arah keluar dari titik A. Berapakah besar dan arah kuat arus I
4
? 2. Ada lima buah percabangan berarus listrik, percabangan berarus listrik masuk yaitu I1 = 10 A, I2 = 5 A, sedangkan
percabangan berarus listrik keluar yaitu I3 = 5 A, I4 = 7 A, sedangkan I5 harus ditentukan besar dan arahnya, tentukan I5 tersebut
A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR KOMPETENSI DASAR
PENGALAMAN BELAJAR
Setelah mengikuti pembelajaran dengan kompetensi dasar-dasar Listrik siswa dapat :
1. Menghayati dan Mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli gotong royong, kerjasama,
toleran, damai, santun, responsif dan proaktif dan menunjukan sikap 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.
2. Memahami besaran listrik, hukum Ohm dan Kirchof padar listrik otomotip
3.
Menerapkan Dasar Listrik pada rangkaian seri, paralel dan gabungan
Dari pembelajaran kompetensi dasar-dasar Listrik siswa
mendapatkan pengalaman belajar : 1.
Mengamati simulsi terkait materi pokok besaran
listrik dan Mengeksplorasi dalam Menyelesaikan
sosl-soal terkait materi KAIDAH FLAMING, 2. Mengamati simulsi terkait materi pokok KAIDAH
FLAMING dan Mengeksplorasi dalam
Menyelesaikan sosl-soal terkait
KAIDAH FLAMING
3. Mengamati simulsi terkait materi pokok besaran
listrik dan Mengeksplorasi dalam Menyelesaikan
sosl-soal terkait Kaidah Flaming 4.
Mengamati simulsi terkait materi dan Mengeksplorasii rangkaian seri, paralel dan
gabungan.
KAIDAH FLAMIN
G
. KUTUP MAGNIT
. INDUKSI EKTROMAG
NETIK
. JENIS - JENIS MAGNIT
.KAIDAH FLAMING
B. PETA KONSEP
