Materi Rangkaian Arus Searah Kelas XII

 

Sebelum Kita membahas materi rangkaian arus searah lebih lanjut ada baiknya kita mempelajar dulu hambatan yang ada dalam rangkaian arus ini. 

Hambatan Listrik

Georg Simon Ohm adalah ilmuwan asal Jerman yang meniti tentang cara listrik bekerja. Berkat kejeniusannya, ditemukannya Hukum yang menjelaskan hubungan antara arus dan tegangan.

Rumus hukum Ohm adalah sebagai berikut: 

Kuat arus (I) yang mengalir pada rangkaian berbanding lurus dengan tegangan (V) pada ujung-ujung rangkaian (V ∼ I).

I = V/R

Hambatan Listrik Kawat Penghantar:

Keterangan:

I : kuat arus listrik (Ampere)

V : hambatan listrik (Ω/ohm)

R : beda potensial listrik (Volt)

Nah, di hukum Ohm ini kita jadi tahu ketika arusnya naik disebabkan oleh naiknya tegangannya juga.

Hambatan Pengganti Seri dan Paralel 

Di materi rangkaian arus searah tentunya akan membahas rangkaian seri dan paralel juga dong. Bentuk dari kawat yang seri atau parallel ini juga akan menentukan arus yang mengalir.

Hambatan pengganti rangkaian seri:

R_s = R₁ + R₂ + R₃ + … + R_n

Hambatan pengganti rangkaian paralel:

Hukum Kirchhoff

Hukum Kirchoff juga dapat menjelaskan tentang materi rangkaian arus searah ini. Jadi di hukum Kirchoff ini akan dijelaskan tentang aliran arus listrik dan tegangan pada suatu rangkaian.

Hukum I Kirchhoff

Bunyi hukum I Kirchhoff : “Arus total yang masuk melalui sebuah titik percabangan pada rangkain listrik sama dengan arus total yang keluar dari percabangan tersebut.”

Persamaan:

I₁ + I₂ = I₃ + I₄ + I₅

Hukum II Kirchhoff

Bunyi hukum II Kirchhoff : “Jumlah beda potensial pada loop tertutup sama dengan nol”.

Persamaan:

Arus dan Tegangan pada Rangkaian

Arus dan Tegangan pada Rangkaian Seri dan Paralel

Rangkaian seri dan paralel adalah termasuk dalam rangkaian listrik arus searah. Langsung lihat aja deh rumus arus listrik searah pada rangkaian seri dan paralel di bawah ini.

Arus dan tegangan pada rangkaian seri:

I₁ = I₂ = I

V_AB = V₁ + V₂

Arus dan tegangan pada rangkaian paralel:

I = I₁ + I₂

V₁ = V₂ = V_AB

Gaya Gerak Listrik, Hambatan Dalam, dan Tegangan Jepit

Hubungan antara gaya gerak listrik , hambatan dalam (r), dan tegangan jepit (V_AB):

Energi dan Daya Listrik

Di materi rangkaian arus searah kelas 12, Gilan akan ketemu juga rumus menghitung energi listrik dan daya listrik.

Energi Listrik

Energi listrik adalah salah satu jenis energi utama yang dibutuhkan bagi peralatan listrik atau energi yang tersimpan dalam arus listrik.

Persamaan:

W = V.I.t

W = I².R.t

W = V²t/R

Daya Listrik

Daya listrik merupakan jumlah energi yang bisa diserap pada suatu rangkaian listrik atau energi listrik per satuan waktu.

Persamaan:

P = V.I

P = I².R

P = V²/R

Alat Ukur Listrik

Masa cuma belajar rumus-rumusnya aja sih. Nah sekarang untuk melengkapi materi rangkaian arus searah ini, simak juga alat ukurnya yuk.

Amperemeter

Fungsi: mengukur besar arus listrik yang mengalir pada rangkaian

Besar R_s​ untuk meningkatkan batas ukur:

Pemasangan amperemeter: dipasang secara seri pada rangkaian listrik

Pembacaan hasil pengukuran:

Voltmeter

• Fungsi: mengukur besar tegangan listrik diantara dua titik pada rangkaian
• Besar R_s untuk meningkatkan batas ukur:

Pemasangan Amperemeter: dipasang secara paralel pada rangkaian listrik

Pembacaan Hasil Pengukuran:

Jembatan Wheatstone

Di materi rangkaian arus searah, ada yang dinamakan jembatan wheatstone.

Rangkaian jembatan wheatstone adalah rangkaian hambatan yang digunakan untuk mengukur nilai suatu resistor yang tidak diketahui.

Cara penggunaannya adalah dengan memasang dua buah resistor yang sudah diketahui nilainya (R₁ dan R₂​), sebuah hambatan variabel (R₃), hambatan yang akan dicari nilainya (R₄​), serta sebuah galvanometer seperti berikut.

Jembatan Wheatstone Setimbang

Rangkaian di atas dikatakan setimbang apabila arus yang melewati galvanometer bernilai nol. Kondisi tersebut dapat dicapai dengan cara mengubah nilai dari hambatan variabel.

Saat rangkaian dalam keadaan setimbang, berlaku:

R₁R₃ = R₂R₄

Sehingga hambatan yang tidak diketahui nilainya dapat dihitung dengan persamaan

Transformasi Wye (Y) – Delta

Transformasi ini digunakan apabila rangkaian jembatan wheatstone dalam keadaan tidak setimbang (arus pada galvanometer tidak sama dengan nol)

Dengan transformasi ini rangkaian wye seolah-olah dapat dihitung dengan rangkaian delta, begitupun sebaliknya.

Transformasi dari Delta ke Wye

Transformasi dari Wye ke Delta

Udah belajar tentang materi beserta rumusnya kan ya, mendingan Rihul Amni langsung lihat ke contoh soal rangkaian arus searah biar makin ngerti.

Contoh Soal Rangkaian Arus Searah dan Pembahasannya

Nah, biar aziz lebih paham sama materi rangkaian arus searah, kurang komplit rasanya kalo gak ada contoh soal. 

Coba Baiq Husnul perhatiin deh, contoh soal rangkaian arus searah yang satu ini. 

Nilai R agar lampu dapat menyala normal adalah … ohm.

Pembahasannya: 

Dari rangkaian listrik arus searah di atas informasi apa nih yang bisa Baiq Husnul ambil? 

Kalo melihat gambar, Nura haslina dapat ketahui kalau lampu akan menyala normal kalau dapat tegangan 3 volt dan daya 5 watt.

V = 3 Volt
P = 5 watt

Nah, kita pakai rumus daya listrik nih
P = V. I
5 = 3. I
I =5/3 A

Balik lagi ke gambar rangkaian di atas. Tegangan di kiri adalah 12 V, nah agar menjadi 12V juga, maka totalnya di R harus 9 V ya karena ditambah dengan 3 V tadi untuk menyala normal.

Dari situ kita dapat:

Vr = 9 v
Ir = 5/3 A

V =  I. R
R = V / I = 9 : 5/3
R = 27 / 5 = 5,4 Ohm

Gimana? Gampang kan menjawab contoh soal rangkaian arus searah? Butuh contoh soal arus listrik searah yang lebih susah lagi? Tenang ada kok. Fahrurrozi tinggal mengulanginya lagi, cari video tentang rangkaian arus searah dan videonya.

Sampai sini dulu ya pembahasan kita tentang materi rangkaian arus searah kelas 12 ini. Kalau ada pertanyaan bisa langsung Nufahaslina tulis di komen ya!

Sampai bertemu di artikel selanjutnya. Semangat terus ya, anisapatin dkk

Tonton Juga Video Fisika Berikut

Bagi yang mau membaca lewat HP bisa Download Modul Ajar berikut

Bagi yang mau Mencoba Praktik simulasi silhkan dibawah ini (silhkan di geret bahan yang dipakai ke tengah lalu di sambung)

Untuk Menguji Pemhaman Kerjakan Soal dibawah ini