Tujuan Pembelajaran Uraian Materi a Hukum Ohm
32
Dasar Teknik Listrik Arus Searah
Contoh menggunakan hukum ohm dalam rangkaian listrik sederhana seperti dibawah ini
Gambar 4.1 Rangkaian Listrik Sederhana Seperti pada gambar 4.1 di atas diketahui sumber tegngan DC memberikan
tegangan listrik sebesar 12V, dan arus mengalir melewati beban sebesar 62 mA, berapakah besar hambatan tersebut
Penyelesaian: Diketahui:
U = 12 V
I = 62 mA
Ditanyakan: R =
? Jawaban:
� =
� �
=
12� 62��
=
12� 0.002�
= 193. 5Ω
b Hukum Kirchoff
Pada rangkaian listrik kita dapat menggabungkan beberapa rangkaian sederhana yang disebut dengan rangkaian majemuk. Rangkaian majemuk
mengikuti hukum Kirchhof diantaranya yaitu: � � ����� � � ������
33
BAB II - Pembelajaran
�
� �
12� 62��
12� 0 002�
5Ω
1 Hukum Kirchoff I
Hukun kirchoff I menyatakan bahwa ”Jumlah arus yang menuju masuk titik percabangan sama dengan arus yang meninggalkan keluar dari
titik percabangan ” sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut: � � ����� = � � ������
Sebagai contoh perhatikan gambar 4.2 . Kamu bisa lihat bahwa ada aliran arusnya menuju masuk titik percabangan dan arus meninggalkan
keluar dari titik percabangan. Maka dapat kita hitung bahwa:
Gambar 4.2 Aliran Arus Listrik Dalam Percabangan
2 Hukum Kirchoff II
Hukun kirchoff II menyatakan bahwa ”Dalam sebuah rangkaian tertutup jumlah gaya gerak listrik E sama dengan jumlah penurunan potensial
i.R” sehingga dapat dirumuskan,
34
Dasar Teknik Listrik Arus Searah
Contoh Soal
1. Lihat gambar dibawah Jika diketahui:
I
1
= 2A I
4
= 3A I
2
= 1.5A I
5
= ...? I
3
= 0.5 A Hitunglah berapa besar I
5
dengan menggunakan Hukum kirchoff I
Penyelesaian: Diketahui:
I
1
= 2A
I
2
= 1,5A
I
3
= 0,5A
I
4
= 3A
Ditanyakan: I
5
…….? Jawab:
I
1
+ I
2
+ I
3
= I
4
+ I
5
I
5
= I
1
+ I
2
+ I
3
– I
4
I
5
= 2 + 1,5 + 0,5 – 3 I
5
= 4 – 3 I
5
= 1A 220 Ω dan R2 sebesar 470 Ω, hitung besar tegangan pada R1 dan R2.
220 Ω 470 Ω
35
BAB II - Pembelajaran
2. Pada gambar di bawah diketahui tegangan sumber sebesar 24V, R1 sebesar 220 Ω dan R2 sebesar 470 Ω, hitung besar tegangan pada R1 dan R2.
Penyelasian Diketahui:
V = 24 V
R1 = 220 Ω
R2 = 470 Ω
Ditanyakan: VR1 dan VR2 Jawab:
Rtotal = R
1
+ R
2
= 220 + 470= 690
Itotal = V Rtotal = 24 V 690 =0,03478 A
VR
1
R
1
I 220 x 0,03478 A 7.65 V VR
2
R
2
I 470 x 0,03478 A 16.35 V V = VR
1
+ VR
2
= 7,65+16,35 = 24V
c Daya Power Listrik W
Hal lain yang penting setelah besar tahanan hambatan adalah besar daya resistor. Daya resistor merupakan kekuatan yang dimiliki oleh resistor
36
Dasar Teknik Listrik Arus Searah
dalam menerima kuat arus listrik. Daya listrik didefinisikan sebagai laju
hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt.
Daya listrik, seperti daya mekanik, dilambangkan oleh huruf P dalam persamaan listrik. Pada rangkaian arus DC, daya listrik sesaat dihitung
menggunakan Hukum Joule, sesuai nama fisikawan Britania James Joule, yang pertama kali menunjukkan bahwa energi listrik dapat berubah menjadi energi
mekanik, dan sebaliknya.
Keterangan :
P adalah daya watt atau W
I adalah arus ampere atau A
V adalah perbedaan potensial volt atau V
Hukum Joule dapat digabungkan dengan hukum Ohm untuk menghasilkan dua persamaan tambahan
atau = 12 V 62 mA = 193,5 Ω
37
BAB II - Pembelajaran
Contoh soal
Pada gambar diatas apabila sumber tegangan DC mengeluarkan tegangan DC sebesar 12V untuk menyalakan beban lampu yang membutuhkan
tegangan 12V dengan arus sebesar 62 mA. Tentukan berapa besar tahanan dan daya listrik pada lampu tersebut.
Penyelesaian Diketahui: V =
12V I =
62 mA Ditanyakan:
R…? P…?
Jawab: R = V I
= 12 V 62 mA = 193,5 Ω P = V. I = 12V . 62 mA = 744 mW
d Energi Listrik
Energi listrik adalah energi utama yang dibutuhkan bagi peralatan listrik. Energi yang tersimpan dalam arus listrik dengan satuan amper A dan
tegangan listrik dengan satuan volt V dengan ketentuan kebutuhan konsumsi daya listrik dengan satuan Watt W untuk menggerakkan motor, lampu
penerangan, memanaskan, mendinginkan atau menggerakkan kembali suatu peralatan mekanik untuk menghasilkan bentuk energi yang lain
Lampu merupakan alat listrik yang memiliki hambatan, jika digunakan tentunya memerlukan tegangan, arus listrik, dan waktu penggunaan.
Hambatan, tegangan, kuat arus, dan waktu itulah yang mempengaruhi besar energi listrik. Bagaimanakah merumuskan hubungan energi listrik dengan
hambatan, tegangan, kuat arus, dan waktu?
38
Dasar Teknik Listrik Arus Searah
Besar energi listrik dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut.
W = V . I . t
Dengan: W= besar energi listrik joule V = besar tegangan listrik volt
I = besar kuat arus listrik ampere t = selang waktu sekon
Berdasarkan rumus di atas dapat dikatakan bahwa besar energi listrik bergantung oleh tegangan listrik, kuat arus listrik, dan waktu listrik mengalir.
Energi listrik akan makin besar, jika tegangan dan kuat arus makin besar serta selang waktu makin lama.
Karena menurut Hukum Ohm V = I . R, maka persamaan tersebut dapat diturunkan menjadi persamaan berikut.
W = V. I. t = I
2
. R. t = V
2
R . t
Dimana : W =
Energi listrik dalam joule I =
Arus listrik dalam Ampere R =
Hambatan dalam Ohm V =
Beda potensial dalam Volt t =
Waktu dalam Secon Satuan energi listrik dalam SI adalah joule J. Adapun, satuan energi
listrik yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah kWh kilowatt hour atau kilowatt jam. Dalam hal ini:
1 kWh = 1 kilo × 1 watt × 1 jam 1 kWh = 1.000 × 1 watt × 3.600 sekon
1 kWh = 3.600.000 watt sekon 1 kWh = 3,6 × 106 joule
39
BAB II - Pembelajaran
Contoh soal
Sebuah motor listrik dioperasikan rata-rata satu jam per hari memiliki daya sebesar 1.200 W. Tentukan berapa biaya yang mesti dikeluarkan untuk
konsumsi listrik pada motor listrik tersebut selama satu tahun apabila biaya per kWh listrik tarifnya Rp. 1.000,-.
Penyelesaian Diketahui: P
= 1.200 W t
= 1 h hari = 1 h x 365 dalam satu tahun
= 365 h Rating
= Rp. 1000 kWh Ditanyakan: Biaya dalam satu tahun…?
Jawab : W
= P. t = 1200 W. 365 h = 438000 Wh
= 438 kWh Perhitungan Biaya
Biaya = 438 kWh x Rp. 1000,-
= Rp. 438000,-