LISTRIK DINAMIS (RANGKAIAN ARUS SEARAH)

Siswa/i dapat mempelajari mengenai listrik dinamis (rangkaian arus searah). Listrik dinamis adalah aliran partikel bermuatan dalam bentuk arus listrik yang dapat menghasilkan energi listrik. Listrik dapat mengalir dari titik berpotensial lebih tinggi ke titik berpotensial lebih rendah apabila kedua titik tersebut terhubung dalam suatu rangkaian tertutup.

Hambatan Listrik

Hambatan atau resistor (R) adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur besarnya arus listrik yang mengalir melalui rangkaian. Besaran resistor disebut dengan resistansi yang memiliki satuan Ohm (Ω). Ohm diambil dari nama fisikawan Jerman yaitu Georg Simon Ohm yang menemukan hubungan langsung antara beda potensial dengan arus listrik yang dihasilkan. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur resistansi adalah ohmmeter.

Hukum Ohm adalah hukum yang menyatakan bahwa perbedaan tegangan pada penghantar akan sebanding dengan arus yang melewatinya. Konstata yang menghubungkan proporsionalitas tegangan-arus disebut dengan tahanan. Secara matematis, hukum Ohm dinyatakan sebagai berikut:

V = I \cdot R

dimana V adalah beda potensial (Volt), I adalah arus listrik (Ampere), dan R adalah besar tahanan (Ohm). Untuk mempermudah mengingat rumus ini, hubungan ketiga variabel tersebut dapat digambarkan dengan sebuah segitiga.

listrik dinamis hukum ohm

Hukum Sirkuit Kirchoff

Hukum Sirkuit Kirchoff adalah hukum yang menyatakan fenomena arus dan tegangan dalam rangkaian listrik. Hukum Sirkuit Kirchoff 1 berkaitan dengan aliran arus ke titik rangkaian, dan Hukum Sirkuit Kirchoff 2 berkaitan dengan perbedaan tegangan.

 
 

Hukum Sirkuit Kirchoff 1

Bunyi dari Hukum Sirkuit Kirchoff 1 adalah “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 1 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.

Gambar di samping menunjukkan aplikasi Kirchoff 1 pada analisis rangkaian listrik, dimana jumlah arus masuk i2 dan i3 akan sama dengan jumlah arus keluar i1 dan i­4.

hukum circuit kirchoff 1

Hukum Sirkuit Kirchoff 2

Bunyi dari Hukum Sirkuit Kirchoff 2 adalah “Jumlah terarah (melihat orientasi tanda positif dan negatif) dari beda potensial listrik (tegangan) di sekitar sirkuit tertutup sama dengan nol, atau secara lebih sederhana, jumlah dari gaya gerak listrik dalam lingkaran tertutup ekivalen dengan jumlah turunnya potensial pada lingkaran itu.” Secara matematis Hukum Kirchoff 2 dinyatakan dengan persamaan berikut:

\Sigma V = 0 atau \Sigma \varepsilon = \Sigma IR

Analisis Rangkaian Listrik Dinamis

Pada analisis rangkaian listrik dinamis, terdapat beberapa terminologi penting yang harus diperhatikan.

  • Loop

Loop adalah siklus tertutup yang memiliki titik awal dan titik akhir di komponen yang sama.  Pada satu loop hanya ada satu arus listrik yang mengalir, dan nilai beda potensial yang ada di komponen-komponen listrik loop tersebut bisa berbeda.

  • Junction

Junction atau node adalah titik temu antara dua atau lebih komponen listrik. Node menjadi tempat bertemunya arus-arus listrik yang berbeda besaran dan pada setiap node akan berlaku Hukum Kirchoff 1.

Analisis rangkaian listrik dimulai mengidentifikasi loop dan junction yang ada pada rangkaian tersebut. Untuk menganalisis loop dapat digunakan Hukum Kirchoff 2, dan untuk menganalisis junction atau node digunakan Hukum Kirchoff 1.

Arah loop dapat ditentukan secara bebas, namun umumnya arah loop searah dengan arah arus dari sumber tegangan paling dominan di rangkaian. Arus bertanda positif jika searah dengan loop dan bertanda negatif jika berlawanan dengan arah loop. Pada komponen dengan GGL, GGL bertanda positif jika kutub positifnya lebih dulu dijumpai loop dan sebaliknya GGL negatif jika kutub negatifnya lebih dulu dijumpai loop.

Contoh analisis rangkaian listrik dapat dilakukan dengan gambar dibawah.

contoh analisis rangkaian listrik dinamis

Sumber gambar: i.stack.imgur.com/a3XNu.gif

Catatan : I3 adalah arus dari titik A ke B

  • Loop 1
    • Terdapat sumber tegangan 10V (V1) yang memiliki GGL negatif karena kutub negatif terlebih dahulu ditemui
    • Terdapat Arus I1 yang searah dengan Loop, dan arus I3 yang searah dengan Loop
    • Terdapat komponen R1 yang dialiri arus I1
    • Terdapat komponen R2 yang dialiri arus I3
    • Persamaan Kirchoff 2 di Loop 1: \Sigma V = -V_1 + I_1 \cdot R_1 + I_3 \cdot R_2 = 0
  • Loop 2
    • Terdapat sumber tegangan 5V (V2) yang memiliki GGL positif karena kutub positif terlebih dahulu ditemui
    • Terdapat Arus I2 yang searah dengan Loop, dan arus I3 yang berlawanan dengan loop
    • Terdapat komponen R2 yang dialiri arus I3
    • Terdapat komponen R3 yang dialiri arus I2
    • Persamaan Kirchoff 2 di Loop 2: \Sigma V = V_2 + I_2 \cdot R_3 - I_3 \cdot R_2 = 0
  • Node A
    • Terdapat arus masuk I1
    • Terdapat keluar I2 dan I3
    • Persamaan Kirchoff 1 di Node A: \Sigma I = \Sigma I_{masuk} + \Sigma I_{keluar} = I_1 - I_2 - I_3 = 0

Pada modul e-learning ini, siswa/i dapat memahami ringkasan materi dan mengerjakan soal-soal latihan yang berkaitan dengan listirk dinamis (rangkaian arus searah).

Go to E-Learning Listrik Dinamis
listrik1
radiasi benda hitam

RADIASI BENDA HITAM (FISIKA KUANTUM)

Siswa/i dapat mempelajari mengenai radiasi benda hitam (fisika kuantum). Fisika kuantum juga disebut sebagai fisika modern. Nah, yang selama ini kita pelajari di sekolah itu merupakan fisika klasik atau biasa disebut juga sebagai Fisika Newtonian. Dinamakan fisika Newtonian karena tentu saja berdasarkan nama Isaac Newton yang merupakan pionir dalam bidang Fisika yang kita kenal selama ini. Sedangkan, Fisika kuantum pertama kali diperdengarkan oleh Albert Einstein yang tentu saja mengubah pandangan manusia tentang alam semesta, sama seperti saat Isaac Newton mengubah pandangan manusia mengenai hukum-hukum alam semesta pada saat itu. Fisika kuantum merupakan studi mengenai perilaku materi dan energi pada tingkat molekuler, atom, nuklir, dan juga tingkat mikroskopis, dan bahkan lebih kecil lagi. Kuantum merupakan terjemahan langsung dari “quantum” yang berasal dari bahasa latin yang artinya “berapa banyak”. Maksudnya adalah mengacu pada unit diskrit materi dan energi yang diprediksi dan diamati dalam fisika kuantum. Dari sudut pandang fisika kuantum, semua yang kita lihat, bukanlah seperti yang kita lihat. Sebagai contoh, benda padat yang kita lihat, yang dapat kita rasakan padat dan keras, sebenarnya hanyalah kumpulan dari molekul-molekul penyusun dan molekul adalah kumpulan dari atom-atom. Atom-atom yang dikatakan sebagai benda penyusun terkecil ternyata terdiri lagi dari partikel sub atom, yang tidak mempunyai kepadatan sama sekali. Pada hakikatnya, partikel sub atom tersebut merupakan kumpulan atau gelombang-grelombang informasi dan konsentrasi energi. Jadi dapat dikatakan bahwa 99,9 % penyusun atom adalah ruang kosong.

Radiasi benda-hitam adalah salah satu jenis radiasi elektromagnetik termal yang terjadi di dalam atau di sekitar benda dalam keadaan kesetimbangan termodinamika dengan lingkungannya atau saat ada proses pelepasan dari benda hitam. Benda hitam merupakan benda yang buram dan tidak memantulkan cahaya. 

Pada modul e-learning ini, siswa/i dapat memahami ringkasan materi dan mengerjakan soal-soal latihan yang berkaitan dengan radiasi benda hitam.

Radiasi Benda Hitam (Fisika Kuantum)