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,-

3. Rangkuman

a Pernyataan George Simon Ohm yang dikenal dengan nama hukum Ohm berbunyi,“Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar itu jika suhu penghantar tetap”. b Hukum Kirchoff I berbunyi ”Jumlah arus yang menuju masuk titik percabangan sama dengan arus yang meninggalkan keluar dari titik percabangan ” c Hukum Kirchoff II Berbunyi ” Dalam sebuah rangkaian tertutup jumlah gaya gerak listrik E sama dengan jumlah penurunan potensial i.R” d Daya pada suatu beban merupakan kekuatan yang dimiliki oleh dalam dalam menerima kuat arus listrik. Daya listrik didefinisikan sebagai 40 Dasar Teknik Listrik Arus Searah laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt. e Energi adalah energi utama yang dibutuhkan bagi peralatan listrik.

4. Tugas

Jelaskan pertanyaan berikut dengan jelas dan benar 1 Sebuah aki yang mempunyai tegangan 12 volt dipakai untuk menyalakan lampu pijar, jika kuat arus yang mengalir pada lampu tersebut sebesar 2A, maka berapakah tahanan dari lampu tersebut 2 Sebuah belitan pemanas listrik mempunyai nilai tahanan sebesar 50 Ohm dan memerlukan kuat arus sebsar 0.5 A berapakah sumber tegangan yang dibutuhkan untuk dapat memanaskan belitan pemanas tersebut 3 Sebuah tegangan PLN sebesar 220 V digunakan untuk melayani beban berupa lampu sebesar 100 Watt. Hitunglah berapa kuat arus yang mengalir supaya lampu tersebut dapat menyala 4 Sebuah tegangan PLN sebesar 220V dihubungkan dengan tahanan listrik yang mempunyai nilai resistansi sebesar 110 ohm, hitunglah berapa besar daya yang dibutuhkan pada tahanan tersebut

5. Tes Formatif

Pilihlah jawaban yang paling benar 1 Sebuah solder menggunakan tegangan listrik sebesar 220 Volt. Jika pada solder tersebut mengalirkan arus sebesar 200 mA, maka daya listrik yang terpakai pada solder tersebut adalah … a. 1,1 watt b. 4,4 watt c. 44 watt d.110 watt e. 440 watt Ω, Ω, dan R3= Ω,