FISIKA SMA NEGERI 3 BATU
Pertemuan 2
Rangkaian Listrik Arus Searah
A. Hukum Ohm
Pada pertemuan lalu, kita telah belajar mengukur tegangan (V) dan hambatan (I), dan menghitung nilai V/I dari sebuah lampu bohlam dan sebuah LED. Nilai V/I ini oleh Georg Simon Ohm disebut sebagai Hambatan Listrik (Resistance, dalam bahasa Inggris), yang disimbolkan R dan memiliki satuan ohm (Ω). Istilah lain untuk hambatan listrik adalah tahanan listrik. Jadi,
R=V/I
Perlu diketahui bahwa nilai R tersebut merupakan karakteristik kelistrikan dari semua alat listrik, mulai dari yang paling sederhana, yaitu kabel, hingga yang paling kompleks, misal komputer. Adapun alat atau komponen listrik yang dibuat khusus untuk menghambat arus listrik, sehingga arus listrik yang mengalir dalam rangkaian listrik memiliki nilai yang tidak tak terhingga, dinamakan Resistor.
Komponen resistor
Simbol resistor (dengan nilai hambatan 1 kΩ atau 1000 Ω)
Simbol tersebut tidak hanya digunakan untuk komponen resistor, tetapi juga boleh digunakan untuk semua alat listrik yang memiliki hambatan listrik, misal: lampu, TV, radio.
B. Hukum Kirchhoff
Rangkaian listrik serumit apapun pasti akan mematuhi hukum rangkaian listrik yang pernah ditemukan dan dikemukakan oleh Robert Gustav Kirchhoff, atau yang sering disebut sebagai Hukum Kirchhoff. Hukum Kirchhoff adalah tentang perilaku arus listrik dan tegangan.
1. Hukum Kirchhoff tentang arus (
Kirchhoff's Current Law disingkat KCL) mengatakan bahwa jumlah arus yang memasuki titik percabangan sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik itu. Anggap saja titik percabangan itu seperti pertigan/ perempatan/ perlimaan jalan.
2. Hukum Kirchhoff tentang tegangan listrik (
Kirchhoff's Voltage Law disingkat KVL) mengatakan bahwa jumlah tegangan (beda potensial) pada satu loop (putaran) dalam rangkaian listrik tertutup dengan arah tertentu adalah nol.
Untuk lebih mengetahui penjelasan lebih rinci tentang hukum Kirchhoff ini silahkan unduh dan baca
Materi Listrik Arus Searah.pdf
C. Daya dan Energi Listrik
Sumber listrik, seperti baterai atau jaringan PLN, berfungsi sebagai pensuplai atau pemberi energi listrik pada berbagai alat listrik (tentu saja alat-alat listrik yang sesuai). Dengan begitu, jika alat listrik dihubungkan dengan sumber listrik, maka alat listrik tersebut akan "mengkonsumsi" energi listrik. Ada alat-alat yang mengkonsumsi energi listrik secara cepat ada pula yang secara lambat. Kelajuan suatu alat listrik mengkonsumsi energi listrik dari sumber disebut Daya (
Power, disimbolkan P bersatuan watt (W)), yang mana memiliki rumus
P=V.I
atau
daya = tegangan dikalikan kuat arus
Rumus daya bervariasi oleh karena berlaku hukum Ohm (R=V/I):
P=(V^2)/R
atau
P=(I^2)R
di mana I^2 berarti I kuadrat. #Maaf di blog ini belum saya temukan fasilitas ketik rumus atau equation yang baik seperti di MS Word#
Adapun energi, tentu saja, dipengaruhi oleh waktu, karena semakin lama suatu alat terhubung dengan sumber energi listrik, maka semakin banyak energi yang dikonsumsinya. Akibatnya, sumber energi listrik kehabisan kemampuannya dalam mensuplai energi listrik (untuk sumber energi listrik habis pakai seperti baterai) atau pelanggan sumber listrik harus membayar sejumlah energi yang telah dikonsumsi oleh alat-alatnya (untuk sumber energi listrik tidak habis pakai seperti listrik PLN). Energi (
Energy) disimbolkan E bersatuan joule (J) atau kilowatt hour (kWh), di mana
energi dirumuskan:
E=P.t
atau
energi = daya dikalikan waktu
sehingga
1kWh = 1 x 1000 W x 1 jam =1 x 1000 x 3600 detik = 3.600.000 Joule
Jadi, selama pemakaian listrik, daya listrik suatu alat listrik cenderung tetap, sedangkan energi listrik yang dikonsumsi semakin bertambah seiring berjalannya waktu.
Secara praktis, kiranya perlu diketahui bahwa jika dijumpai alat listrik bertuliskan 220 V / 15 W, maka itu berarti bahwa hambatan listrik dari alat tersebut adalah
R = V^2/P = 220^2/15 = 3226,7 Ω
