Listrik Dinamis, Fungsinya Dalam Kehidupan, Rumus Perhitungan, dan Contohnya

Listrik Dinamis, Fungsinya Dalam Kehidupan, Rumus Perhitungan, dan Contohnya

Amongguru.com. Listrik dinamis (electrodinamic) merupakan aliran partikel bermuatan dalam bentuk arus listrik yang dapat menghasilkan energi listrik.

Arus listrik dapat mengalir dari titik berpotensial lebih tinggi ke titik potensial lebih rendah, apabila kedua titik tersebut terhubung dalam suatu rangkaian tertutup.

Listrik Dinamis, Fungsinya Dalam Kehidupan, Rumus Perhitungan, dan Contohnya
Listrik Dinamis, Fungsinya Dalam Kehidupan, Rumus Perhitungan, dan Contohnya

Listrik Dinamis sangat dekat dengan kehidupan manusia. Berbagai aktivitas dalam kehidupan, seperti menonton televisi, menyalakan lampu, mendengarkan radio, menyalakan kipas angin, semuanya dilakukan menggunakan prinsip listrik dinamis.

Seluruh barang elektronik di rumah kita dapat difungsikan dengan bantuan listrik. Listrik dinamis adalah gejala kelistrikan oleh adanya aliran muatan dua ujung yang memiliki beda pontensial.

  • Arus Listrik

Jika ada dua tempat memiliki potensial berbeda, yaitu X dan Y, dan muatan positif X lebih besar daripada muatan positif Y, maka X akan memiliki potensial lebih tinggi dibandingkan Y, sehingga terjadilah arus listrik.

Pengertian Listrik Dinamis dan Fungsinya dalam Kehidupan

Arus listrik (muatan positif) mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah, sedangkan arus elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi

.Pengertian Listrik Dinamis dan Fungsinya dalam Kehidupan

Arus listrik ini berasal dari aliran elektron yang berlangsung secara terus-menerus dari kutub negatif ke kutub positif, dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah dari sumber tegangan (beda potensial).

Arus listrik sendiri terbagi menjadi dua jenis, yaitu arus bolak-balik (Alternative Current, AC) dan arus searah (Direct Current, DC).

Arus searah memiliki aliran arus yang mengalir terarah dari potensial tinggi ke potensial rendah. Meskipun sebenarnya yang mengalir adalam elektron, akan tetapi disepakati bahwa yang mengalir adalah arus positif, dari kutub positif ke kutub negatif. Bentuk gelombang arus searah terlihat sebagai garis lurus.

Arus bolak balik memiliki aliran arus yang bolak-balik arahnya. Bentuk gelombang arus bolak balik ada yang beraturan dan ada juga yang tidak beraturan.

  • Kuat arus listrik (I)

Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir (Q) melalui penghantar setiap detik (t).

Maka rumus perhitungan kuat arus listrik adalah sebagai berikut.

dengan :

I = kuat arus (Ampere)
Q = muatan listrik (Coloumb)
t = waktu (sekon )

Alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik adalah Amperemeter, yang dipasang secara seri.

Pengertian Listrik Dinamis dan Fungsinya dalam Kehidupan
Amperemeter

Contoh Soal

Soal 1

Muatan listrik sebesar 600 C mengalir selama 1 menit pada suatu penghantar. Hitunglah besarnya arus yang mengalir!

Penyelesaian :

Diket. Q = 600 C, t = 1 menit = 60 s
Dit. I = … ?
Jawab :
I = Q/t
I = 600/60
I = 10 Ampere

Soal 2

Amperemeter digunakan untuk mengukur kuat arus listrik pada sebuah resistor, diperoleh data bahwa arus listrik yang mengalir sebesar 2 A. Hitunglah jumlah muatan listrik yang mengalir pada resisttor tersebut dalam waktu 1/2 menit!

Penyelesaian :

Diket. I = 2 A, t = 1/2 menit = 30 s
Dit. Q = …. ?
Jawab :
Q = I x t
Q = 2 x 30
Q = 60 C

  • Beda Potensial

Beda potensial adalah besarnya energi listrik yang diperlukan setiap muatan yang mengalir antar ujung-ujung penghantar.

Rumus yang digunakan untuk menghitung besarnya beda potensial adalah sebagai berikut.

dengan

V = beda potensial (Volt)
W = energi listrik (Joule)
Q = muatan listrik (Coloumb)

Alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial adalah Voltmeter, dipasang secara paralel.

Pengertian Listrik Dinamis dan Fungsinya dalam Kehidupan
Voltmeter

Contoh Soal

Pada sebuah sumber listrik mengalir energi sebesar 4.200 Joule, digunakan untuk memindahkan muatan 70 Coulomb. Hitunglah beda potensial perpindahan tersebut!

Penyelesaian :

Diket. W = 4.200 J, Q = 70 C
Dit. V = … ?
Jawab :
V = W/Q
V = 4.200/70
V = 60 Volt

  • Hukum Kirchoff I

Bunyi dari Hukum Sirkuit Kirchoff I adalah sebagai berikut.

Pada setiap titik percabangan dalam sirkuit listrik, jumlah dari arus yang masuk kedalam titik itu sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut. atau Jumlah total arus pada sebuah titik adalah nol.

Secara matematis, hukum Kirchoff I dinyatakan dengan persamaan berikut.

\Sigma I = \Sigma I_{masuk} + \Sigma I_{keluar} = 0

atau

\Sigma I_{masuk} = \Sigma I_{keluar}

Nilai arus yang keluar diberikan tanda negatif, sedangkan nilai arus masuk diberikan tanda positif.

Contoh :

Gambar di atas menunjukkan aplikasi Kirchoff I pada analisis rangkaian listrik, dimana jumlah arus masuk i2 dan i3 akan sama dengan jumlah arus keluar i1 dan i­4.

  • Hukum Ohm

Orang yang pertama kali menyelidiki hubungan antara kuat arus dengan beda potensial adalah George Simon Ohm, seorang ahli Fisika dari Jerman.

Hukum Ohm menyatakan hubungan antara kuat arus yang mengalir dengan beda potensial (tegangan).

Bunyi Hukum Ohm :

Arus listrik yang mengalir pada sebuah penghantar akan berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan.

Secara matematis, hubungan antara arus listrik dengan beda potensial dalam suatu penghantar ditulis sebagai berikut.

V= I x R

dengan

V = beda potensial (Volt)
I = kuat arus (Ampere)
R = hambatan penghantar (Ohm, lambang Ω).

Contoh Soal

Sebuah penghantar dipasang pada tegangan 12 Volt. Arus yang mengalir pada penghantar itu sebesar 3 Ampere. Berapakah besar hambatannya?

Penyelesaian :

Diket. V = 12 V, I = 3 A
Dit. R = …. ?
Jawab :
R = V/I
R = 12/3
R = 4Ω

  • Hambatan Listrik (R)

Hambatan listrik merupakan bilangan yang menyatakan hasil bagi beda potensial ujung-ujung penghantar (V) dengan kuat arus yang mengalir (I).

Hambatan disimbolkan seperti pada gambar berikut.

  • Rangkaian Listrik Tertutup

1. Rangkaian Listrik tak bercabang (seri)

Rangkaian listrik tak bercabang (seri) adalah rangaian listrik yang komponen-komponennya disusun secara berjajar atau berurutan.

Rangkaian seri memiliki kelebihan, yaitu memiliki kestabilan yang tinggi dalam menghantarkan arus listrik, lebih praktis dalam pembuatannya, dan mudah dianalisa jika terjadi kerusakan.

Kekurangan rangkaian seri adalah, jika salah satu komponennya mati, maka komponen lainnya akan ikut mati. Selain itu, sumber tegangan harus dalam keadaan prima untuk mencegah adanya masalah tegangan.

Aplikasi rangkaian listrik secara seri dapat dilihat pada pemasangan lampu jalan dan baterai senter.

Pada rangkaian listrik seri berlaku persamaan berikut.

R = R1 + R2 + R3 + …. (R = hambatan luar)
V = V1 + V2 + V3 + …. (V = tegangan)
I  = I1 = I2 = I3 = ….   (I = kuat arus)

2. Rangkaian listrik bercabang (paralel)

Rangkaian paralel adalah rangkaian listrik yang disusun secara bercabang atau tidak sebaris, sehingga input yang digunakan berasal dari titik yang sama. Rangkaian listrik paralel membutuhkan lebih banyak kabel jika dibandingkan rangkaian seri.

Kelebihan rangkaian listrik paralel adalah jika salah satu komponen rusak, maka komponen lainnya masih bisa berfungsi dengan normal.

Kekurangannya adalah membutuhkan biaya yang lebih mahal dalam membuat rangkaian paralel, karena kabel yang dibutuhkan lebih banyak.

Pada rangkaian listrik paralel berlaku persamaan berikut.

1/Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ….
V = V1 = V2 = V3 = ….
I  = I1 + I2 + I3 + ….

  • Menghitung  hambatan pengganti

Berikut adalah contoh cara mencari hambatan pengganti :

Akan menjadi :

maka :

Rpengganti = R1 + Rp + R4

  • Hukum Ohm pada rangkaian listrik tertutup

Di dalam sebuah rangkaian listrik tertutup, diperlukan beda potensial antara ujung-ujung rangkaian agar arus listrik dapat mengalir.

Beda potensial tersebut diperoleh dari sumber tegangan. Dalam setiap sumber tegangan terdapat GGL (Gaya Gerak Listrik), yaitu beda potensial antara ujung-ujung sumber tegangan sebelum dihubungkan dengan rangkaian.

Saat sumber tegangan dihubungkan dengan rangkaian dan arus mengalir melalui rangkaian, beda potensial antara ujung-ujung sumber tegangan disebut tegangan jepit (V).

Besar kuat arus dalam rangkaian listrik tertutup dirumuskan :

Dengan :

I = arus listrik (Ampere)
E = Gaya gerak listrik atau tegangan (volt)
R = hambatan luar (Ohm)
r = hambatan dalam (Ohm)

Contoh Soal :

Perhatikan gambar berikut!

Berdasarkan data pada gambar, hitunglah kuat arus rangkaian listrik tersebut!

Penyelesaian :

Diket. R1 = 4Ω, R2 = 2Ω, R3 = 3Ω, V = 12 V
Dit. I = … ?
Jawab :
Kita cari dulu besar hambatan pengganti (Rpengganti)
Rs = R1 + R 2
Rs = 4Ω + 2Ω = 6Ω
1/Rp = 1/Rs + 1/R3
1/Rp = 1/6 + 1/3 = 2Ω
Rpengganti = 2Ω
I = V/R
I = 12/6
I = 2 A

Beberapa lampu dihubungkan pada sumber tegangan seperti gambar.

Urutan lampu yang menyala paling terang sampai yang paling redup berdasarkan gambar adalah ….
(A) L1, L3, L4, dan L2
(B) L2, L3, L4, dan L1
(C) L4, L2, L3, dan L1
(D) L4, L1, L3, dan L2

Baca juga :

Demikian informasi tentang Listrik Dinamis, Fungsinya Dalam Kehidupan, Rumus Perhitungan, dan Contohnya. Terima kasih sudah berkunjung dan semoga bermanfaat.

Tinggalkan Balasan