Halaman
139Fisika SMA/MA XBab VKelistrikanSumber : www.picture.newsletter.comKebutuhan manusia akan energi banyak ditopang oleh listrik, seperti contoh: lampu, alat-alatrumah tangga dan elektronik serta pabrik-pabrik. Listrik dihasilkan dari sebuah generator yaitusebuah sumber energi listrik, kemudian dari sumbernya listrik didistribusikan ke konsumen menggunakankawat penghantar, sehingga dapat dirasakan manfaatnya oleh kita.
140Fisika SMA/MA XPeta KonsepSetelah mempelajari bab ini, kalian diharapkan mampu:1. memformulasikan besaran-besaran listrik rangkaian tertutup sederhana (satu loop),2. mengidentifikasi penerapan listrik AC dan DC dalam kehidupan sehari-hari, dan3. menggunakan alat ukur listrik.Tujuan Pembelajaran :FormulasiBesaran-besaranListrikRangkaianSederhanaIdentifikasi Pene-rapan Listrik ACdan DC dalamKehidupanSehari-hariPenggunaanAlat Ukur ListrikArus ListrikHukum Ohmdan Hambat-an ListrikHukum IKirchhoffHubunganSeri danParalel untukResistorAmperemeterVoltmeterOhmmeterWattmeterMultimeterHukum IIKirchhoffPenerapanArus SearahdalamKehidupanSehari-hariKelistrikan
141Fisika SMA/MA XDalam kehidupan sehari-hari, kalian sudah terbiasa dengan masalahlistrik; bagaimana kalian memahami fenomena fisisnya ketika kalian melihatkilatan petir, kalian menggunakan penerangan dari lampu neon, memasaknasi dengan pemasak nasi (rice cooker), mengeringkan rambut denganpengering rambut (hair dryer), menyetrika baju dengan setrika listrik, dansebagainya. Pernahkah kalian berpikir bagaimana konsep kelistrikan baikstatis maupun dinamis bahkan konsep tentang kemagnetan dari hal-hal yangkalian jumpai dalam kehidupan sehari-hari? Atau kalian berpikir tentangpenggunaan alat ukur listrik untuk rangkaian sederhana, penerapan listrikAC dan DC dalam kehidupan sehari-hari?arusgalvanometerhambatan serirangkaianenergi gaya gerak listrik paralelbeda potensial resistivitasDewasa ini energi listrik sudah menjadi bagian hidup dariperadaban manusia. Seperti yang telah kalian pelajari pada kelasIX tentang listrik dinamis dan besaran-besaran listrik,contohnya seperti kuat arus, beda potensial, hambatan listrik,daya listrik dan energi listrik serta beberapa penerapannyadalam kehidupan kita sehari-hari. Pada materi bab ini, akandipelajari lebih lanjut tentang kelistrikan, besaran-besaran listrikdan penerapannya serta juga alat-alat ukur listrik.Motivasi BelajarKata KunciA. Formulasi Besaran-Besaran Listrik Rangkaian Sederhana(Satu Loop)1. Arus ListrikJika dalam suatu penghantar (konduktor) terdapatgerakan muatan listrik baik muatan positif maupun negatifmaka dikatakan dalam penghantar tersebut terjadi aliran listrik.
142Fisika SMA/MA XArus listrik adalah laju aliran muatan listrik yang melalui suatu luasan penampanglintang.Konduktor dapat berupa padatan (misal: logam), cairan dangas. Pada logam pembawa muatannya adalah elektron, sedangpembawa muatan pada konduktor yang berupa gas dan cairanadalah ion positif dan ion negatif.Syarat-syarat arus listrik dapat mengalir dalam konduktor yaitu:Rangkaian harus tertutup.Harus ada beda potensial antara dua titik dalam rangkai-an listrik.Arus listrik seperti aliran air dalam pipa. Air dapatmengalir karena ada tekanan atau energi terhadap air. Tekananatau energi terhadap air diberikan pompa air. Arus listrik dapatdianalogkan dengan aliran air dalam pipa, muatan listrik dapatmengalir jika ada sumber energi sebagai pompa muatan. yangdapat disebut gaya gerak listrik (g.g.l). Gaya gerak listrik ini dapatdiperoleh dari baterai, aki, sel volta. Analogi antara aliran airdan listrik ditunjukkan pada Gambar 5.1.Gambar 5.1Analogi antara aliran air dan listrikSeputar TokohGeorge Simon Ohm (1789 - 1854)Fisikawan Jerman lahir di Erlangen, Bavoria. Pada tahun 1849 pindah keUniversitas Munich. Ohm mulai memusatkan perhatiannya pada masalahkelistrikan pada tahun 1825. Sumbangan terbesar adalah hukum Ohm yangmenyatakan bahwa arus listrik yang mengalir dalam rangkaian logamberbanding langsung dengan gaya elektromagnetik total dalam rangkaiantersebut. Nama Ohm diabadikan sebagai satuan SI dari hambatan listrik.Konsep
143Fisika SMA/MA XSepotong segmen kawat pembawa arus ditunjukkan padaGambar 5.2.Gambar 5.2Segmen kawat pembawa arus (Tipler,1991)Sejumlah muatan q melewati suatu kawat yang mem-punyai penampang A untuk selang waktu t sehingga kuat arusyang mengalir di dalam kawat dapat dinyatakan sebagai berikut,kuat arus listrik:I =.... (5.1)dengan:q= jumlah muatan listrik yang bergerak melewatiluasan A (coulomb, C),t= selang waktu (sekon,s),I= kuat arus listrik (ampere, A).Persamaan 5.1 menunjukkan bahwa satuan arus listrikdalam satuan SI adalah coulomb/sekon (C/s) atau dikenaldengan ampere (A). Satuan kuat arus ini diambil dari yangmenyelidiki tentang arus listrik yaitu seorang fisikawanPerancis yang bernama Andre Marie Ampere. Besaran kuatarus adalah besaran pokok sedang jumlah muatan listrikadalah besaran turunan.Bila suatu penghantar yang memiliki luas penampang Adan dialiri arus listrik I maka dapat dikatakan bahwapenghantar tersebut dialiri arus listrik dengan rapat arussebesar:.... (5.2)Rapat arus (J) adalah besar kuat arus listrik per satuan luas penampang. Satuanrapat arus dalam sistem SI adalah ampere/m2 atau Am-2.Konsep
144Fisika SMA/MA XPenggambaran suatu penghantar yang mempunyaihambatan R dan beda potensial antarkedua ujungnya editunjukkan pada Gambar 5.4 berikut:Gambar 5.4Suatu penghantar yang mempunyaihambatan R dan beda potensial antar kedua ujungnya H.Persamaan (5.1) menghasilkan jumlah muatan adalahhasil kali antara kuat arus I dan waktu t atau :Jumlah muatan yang mengalir q = kuat arus yangmengalir x selang waktu.q = I t.... (5-3)Gambar 5.3Suatu penghantar mempunyai bedapotensial antar kedua ujungnya VSeputar TokohSeorang ahli fisika ber-kebangsaan Perancisbernama CharlesAugustin de Coulombtelah berhasil menemu-kan gaya listrik danberhasil merumuskansecara matematis se-hingga karena jasa-jasanya namanya di-abadikan untuk namasatuan muatan dannama gaya listrik antarmuatan.(Sumber :www.wikipedia)Satu coulomb adalah muatan listrik yang melalui titik apa saja dalam rangkaianlistrik ketika arus tetap satu ampere mengalir selama satu detik.KonsepSuatu penghantar dikatakan berarus listrik jika padaujung-ujung penghantar tersebut terdapat beda potensial Vyang ditimbulkan oleh suatu sumber tegangan sepertiditunjukkan pada Gambar 5.3.
145Fisika SMA/MA XBeda potensial listrik adalah dorongan yang menyebabkan elektron-elektronmengalir dari suatu tempat ke tempat yang lain.Contoh SoalSuatu kawat penghantar mempunyai penampang berbentuk lingkarandengan diameternya 2 mm, dialiri arus sebesar 2 A selama 2 menit. Hitunglahjumlah muatan yang mengalir melewati suatu penampang tertentu dan besarrapat arusnya.Penyelesaian:Jumlah muatan yang mengalir melewati suatu penampang tertentu dapatdiperoleh dengan menggunakan persamaan (5.3).q= I t= 2 A uuuuu 2 menit uuuuu 60 sekon/menit= 240 A. sekon = 240 C.Besar rapat arus yang melalui penghantar dapat diperoleh dengan mengguna-kan persamaan (5.2):Luas penampang penghantar:A= = = KonsepApa perbedaan pokok antara gaya gerak listrik dan tegangan jepit?Gaya gerak listrik (g.g.l.), diberi lambang H adalah bedapotensial antara kutub-kutub suatu sumber listrik (contoh:batu baterai) ketika sumber tidak mengalirkan arus listrik(saklar yang terhubung ke sumber dalam keadaan terbuka).Satuan g.g.l. adalah volt. Tegangan jepit, diberi lambang Vadalah beda potensial antara kutub-kutub suatu sumber listrik(contoh: baterai) ketika sumber mengalirkan arus listrik (saklaryang terhubung ke sumber dalam keadaan tertutup.
146Fisika SMA/MA XSehingga rapat arus: = Contoh SoalSuatu kawat penghantar mempunyai penampang berbentuk lingkarandengan radiusnya 2 mm, dialiri arus sebesar 2 A selama 5 menit. Hitunglahjumlah elektron yang mengalir melewati suatu penampang tertentu jikadiketahui muatan 1 elektron yaitu 1 e = 1,6 uuuuu 10-19 C.Penyelesaian:Jumlah muatan yang mengalir melewati suatu penampang tertentu dapatdiperoleh dengan menggunakan persamaan (5.3).q= I t=2A uuuuu 5menit uuuuu 60 sekon/menit= 600 A. sekon= 600 C.Jadi jumlah elektron yang melalui penampang adalah:2. Hukum Ohm dan Hambatan ListrikJika suatu penghantar dengan luaspenampang A, panjang penghantar Ldan beda potensial antara kedua ujungkawat penghantar adalah V maka arus Ilistrik yang mengalir dalam penghantartersebut akan sebanding dengan bedapotensial antara kedua ujung penghantartersebut.Gambar 5.5 di samping menunjukkantentang grafik kuat arus I sebagai fungsibeda potensial V.Pada Gambar 5.5 jika suatu bahanpenghantar menghasilkan grafik kuatarus I sebagai fungsi, beda potensial Vnya tidak membentuk garis lurus,Gambar 5.5Grafik kuat arus listrik I sebagai fungsibeda potensial V
147Fisika SMA/MA Xpenghantarnya disebut komponen non-ohmik. Untuk bahanpenghantar yang menghasilkan grafik kuat arus I sebagaifungsi, beda potensial V-nya membentuk garis lurus,penghantarnya disebut komponen ohmik.Secara matematis, hubungan antara kuat arus I sebagai fungsibeda potensial V adalah:atau V = R I.... (5-4)dengan:V= beda potensial atau tegangan (volt, V),R= hambatan listrik penghantar (ohm, :),I= kuat arus listrik (ampere, A).Persamaan (5.4) disebut hukum Ohm.KonsepHukum Ohm:Kuat arus yang melalui suatu konduktor ohm adalah sebanding (berbanding lurus)dengan beda potensial antara ujung-ujung konduktor asalkan suhu konduktor tetap.Dalam satuan SI, hambatan listrik R adalah ohm, sehingga:Jadi, satu ohm adalah hambatan bagi suatu konduktor di manaketika beda potensialnya satu volt diberikan pada ujung-ujungkonduktor maka kuat arus satu ampere mengalir melaluikonduktor tersebut.Suatu kawat penghantar memiliki hambatan listrik Ryang sering disebut juga resistensi. Hambatan listrik suatukawat penghantar berbanding lurus dengan panjang kawatdan berbanding terbalik dengan luas penampang kawatpenghantar tersebut, yaitu:.... (5-5)
148Fisika SMA/MA Xdengan:R= besar hambatan listrik penghantar (ohm, W),U= konstanta kesebandingan (resistivitas) bahan penghantar(ohm.m),L= panjang kawat penghantar (m),A= luas penampang kawat penghantar (m2).Suatu kawat penghantar listrik pada suatu saat disebutsebagai konduktor, tetapi pada saat yang lain disebut sebagairesistor. Hal ini tergantung pada sifat mana yang akan kitatekankan. Jika kita tekankan sifat kawat penghantar sebagaikonduktor maka kebalikan dari resistivitas listrik disebutkonduktivitas (V) listrik..... (5.6)dengan:V = konduktivitas listrik bahan penghantar (ohm.m-1),U= resistivitas listrik bahan penghantar(ohm.m).Contoh SoalSuatu kawat penghantar dengan hambatan total sebesar 10 :. Kawattersebut membawa arus sebesar 50 mA. Hitunglah perbedaan potensial antarakedua ujung kawat tersebut.Penyelesaian:Beda potensial antara kedua ujung kawat tersebut dapat dihitung denganmenggunakan persamaan (5.4) yaitu:V = R I = (10 :) (50 mA) = (10 :) (0,05 A) = 0,5 VContoh SoalSuatu kawat nikrom (resistivitas 10-6:.m) memiliki jari-jari 1,20 mm.Berapakah panjang kawat yang dibutuhkan untuk memperoleh resistansi4,0 :?
149Fisika SMA/MA XPenyelesaian:Luas penampang kawat ini adalah:A = Sr2 = (3,14) (12 uuuuu 10-4 m)2 = 4,5 uuuuu 10-6 m2Dari persamaan 5-6 kita dapatkan:Diskusikan masalah berikut dengan teman kalian dan laporkan hasil diskusikepada guru kalian.1. Pikirkan jika kalian melihat banyak burung merpati bertengger padakawat tegangan tinggi, mengapa burung-burung tersebut tidak apa-apa?2. Pikirkan bagaimana petir bisa terjadi di udara pada saat hari berawantebal, saat akan terjadi hujan atau saat terjadi hujan?B. Identifikasi Penerapan Listrik AC dan DC dalamKehidupan Sehari-HariPada saat malam hari, di rumah kita banyak dipasanglampu-lampu yang menyalanya sesuai dengan keinginan kita.Kita dapat menyalakan semua lampu atau tidak tergantungkeperluan kita masing-masing. Apakah lampu-lampu dirumah kita yang jumlahnya banyak itu terhubung secara seriatau paralel?Life Skills : Kecakapan Akademik
150Fisika SMA/MA X1. Hukum I KirchhoffDalam kehidupan sehari-hari, kadang kita harusmemasang lampu-lampu secara seri, tetapi dalam keadaanyang lain kita harus memasang lampu secara paralel. Kuatarus listrik dalam suatu rangkaian tak bercabang, besarnyaselalu sama. Lampu-lampu di rumah kita pada umumnyaterpasang secara paralel. Pada kenyataannya rangkaian listrikbiasanya terdiri banyak hubungan sehingga akan terdapatbanyak cabang maupun titik simpul. Titik simpul adalah titikpertemuan dua cabang atau lebih. Penyelesaian dalammasalah rangkaian listrik yang terdapat banyak cabang atausimpul itu digunakan Hukum I dan II Kirchhoff.Seputar TokohGustav Kirchhoff (1824 – 1887)Seorang ilmuwan Jerman. Ia orang yang pertama menemukan duahukum yang sangat berguna untuk menganalisis kuat arus, tegangandan hambatan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Hukum I Kirchhoff,tentang kuat arus listrik pada titik cabang. Hukum II Kirchhoff adalahtentang beda potensial mengitari suatu rangkaian tertutup.Hukum I Kirchoff :Jumlah kuat arus yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yangkeluar dari titik cabang tersebut.Konsep.... (5.7)Sebagai contoh berikut dijelaskan ada dua komponen arus yangbertemu di satu titik simpul sehingga menjadi satu, sepertiditunjukkan pada Gambar 5.6.Gambar 5.6.Analogi pertemuan dua jalan menjadi satudengan dua cabang arus bergabung menjadi satu cabang.Sumber : www.wikipedia
151Fisika SMA/MA X2. Hubungan Seri dan Paralel Untuk ResistorDalam kehidupan sehari-hari, kita sering melakukanpenyambungan lampu baik secara seri maupun secara paralel.Bagaimana tentang hubungan antar hambatan-hambatanlistrik? Misalkan kita mempunyai lampu pertama dan keduayang dianggap sebagai hambatan listrik 1 R1dan hambatanlistrik 2 atau R2, seperti ditunjukkan pada Gambar 5.7.Hambatan pengganti Rs dari kedua hambatan R1 dan R2 yangdihubungkan secara seri tersebut adalah:Rs = R1 + R2 + ... + Rn.... (5.8)dengan :Rs =R gabungan untuk sambungan seri,R1, R2,......., Rn = resistor ke 1, 2, ...n.Hambatan pengganti Rp dari kedua hambatan R1 dan R2 yangdihubungkan secara paralel tersebut adalah:.... (5.9)dengan:Rp = R gabungan untuk sambungan paralel,R1, R2,......., Rn = resistor ke 1, 2, ...nGambar 5.7.Hambatan R1 dan R2 yang mewakili hambatan listrik lampu pertamadan kedua
152Fisika SMA/MA XAplikasi rangkaian seri untuk membagi tegangan dapatditunjukkan pada Gambar 5.8.Penerapan hukum Ohm seperti rangkaian pada Gambar 5.8akan diperoleh:V1 = I R1 dan V = I (R1 + R2) sehingga:.... (5.10)Hubungan seri untuk resistor dapat disimpulkan :1. Hubungan seri bertujuan untuk memperbesar hambatanrangkaian.2. Hubungan seri berfungsi sebagai pembagi tegangan.3. Kuat arus yang melewati setiap hambatan adalah sama.Aplikasi rangkaian paralel untuk membagi aliran arus listrikdapat ditunjukkan pada Gambar 5.9.Gambar 5.9.Rangkaian paralel untuk membagi aliranarus listrikGambar 5.8Rangkaian seri untuk membagi tegangan
153Fisika SMA/MA XPenerapan Hukum I Kirchhoff pada rangkaian pada Gambar5.8 akan diperoleh:.... (5.11)Sebagai contoh bahwa pemakaian hubungan paralel padaperalatan listrik di rumah kita harus mendapat tegangan yangsama, misalnya 220 volt.Hubungan paralel untuk resistor dapat disimpulkan :1. Hubungan paralel bertujuan untuk memperkecilhambatan rangkaian.2. Hubungan paralel berfungsi sebagai pembagi arus.3. Beda potensial pada setiap ujung-ujung hambatan adalahsama.3. Hukum II KirchhoffDalam kehidupan sehari-hari kita tidak hanya dilibatkandengan masalah rangkaian listrik 1 (satu) rangkaian (loop),tetapi juga melibatkan sistem rangkaian lebih dari saturangkaian. Hukum II Kirchhoff tentang beda potensialmengitari suatu rangkaian tertutup. Hukum II Kirchhoffberbunyi:KonsepDi dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (H) denganpenurunan tegangan (IR) sama dengan nol.Secara matematis, Hukum II Kirchhoff dapat ditulis:6H + 6(IR) = 0.... (5.12)Penggunaan Hukum II Kirchhoff adalah sebagai berikut:1. Pilih rangkaian untuk masing-masing lintasan tertutupdengan arah tertentu. Pemilihan arah loop bebas, tapijika memungkinkan diusahakan searah dengan arah aruslistrik.
154Fisika SMA/MA X2. Jika pada suatu cabang, arah loop sama dengan araharus, maka penurunan tegangan (IR) bertanda positif,sedangkan bila arah loop berlawanan arah dengan araharus, maka penurunan tegangan (IR) bertanda negatif.3. Bila saat mengikuti arah loop, kutub sumber teganganyang lebih dahulu dijumpai adalah kutub positif, makagaya gerak listrik bertanda positif, sebaliknya bila kutubnegatif maka penurunan tegangan (IR) bertanda negatif.Contoh SoalSuatu rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar 5.10, dengan hukumKirchhoff II hitunglah arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut.Gambar 5.10Suatu loop tertutup untuk menerapkan hukum II Kirchhoff1. Dipilih loop abdca, dengan arah dari a - b - d - c - a2. Dengan menerapkan hukum II Kirchhoff: 6H + 6(IR) = 0 dan memper-hatikan aturan yang disepakati tentang tanda-tandanya, sehingga di-peroleh:- H2 + I R1 + I R2H1 + I R2 = 0 atau- H1 - H2 + I(R1 + R2 + R3) = 0 atauJadi, arus yang mengalir adalah 7,5 A dengan arah dari a - b - d - c - a.Contoh SoalSuatu rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar 5.11, dengan hukum IIKirchhoff, hitunglah arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut!
155Fisika SMA/MA XGambar 5.11.Suatu loop tertutup untuk menerapkan hukum II Kirchhoff1. Dipilih loop acdb, dengan arah dari a - c - d - b - a.2. Dengan menetapkan hukum II Kirchhoff: 6H + 6(IR) = 0 dan me-merhatikan aturan yang disepakati tentang tanda-tandanya, sehinggadiperoleh:- H2 + I R1 + I R2 + H1 + I R3 = 0 atau- H1 - H2 + I(R1 + R2 + R3) = 0 atauI = Jadi, arus yang mengalir adalah 0,5 A dengan arah dari a - c - d - b - a4. Penerapan Arus Searah dalam KehidupanSehari-hariArus searah (Direct Current) adalah suatu arus listrik yangaliran muatan netto hanya dalam satu arah. Dalam kehidupansehari-hari, arus searah banyak digunakan pada kendaraanbermotor (baik roda empat maupun roda dua), lampupenerangan di rumah, misalnya lampu senter. Contohpenggunaan sumber arus searah (sumber tegangan searah)pada sebuah mobil ditunjukkan pada Gambar 5.12.Sumber arus searah suatu alat untuk menghasilkan bedapotensial antara dua titik dalam suatu rangkaian. Misalnya :batu beterai, aki (accumulator), sel surya (solar cell), dansebagainya. Beda potensial pada sumber arus listrik searah adayang 1,5 V, 6 V, 12 V, 24 V dan sebagainya.
156Fisika SMA/MA XGambar 5.13.Kemiripan antara bola yang meluncur dengan aliran muatan positifGambar 5.12Sistem aliran listrik pada sebuah mobilPenggunaan sumber energi listrik akan terkait denganadanya perubahan energi yaitu dari energi listrik ke energibentuk lain, misalnya energi panas. Pada Gambar 5.13 berikutditunjukkan kemiripan antara bola yang meluncur karenaadanya energi potensial gravitasi dan aliran muatan listrik yangbergerak karena adanya sumber tegangan searah.
157Fisika SMA/MA XEnergi listrikadalah besar muatan (dalam coulomb) dikalikan bedapotensial yang dialaminya. Satuan energi listrik dalam sistemSI adalah joule (J). Energi listrik dapat dihitung denganmenggunakan persamaan berikut..... (5.13)dengan:W= energi listrik (joule, J),V= beda potensial listrik (volt, V),Q= muatan listrik (coulomb, C),I= arus listrik (ampere, A),R= hambatan (ohm, :),t= waktu arus mengalir (sekon, s).Daya listrik adalah energi listrik yang dihasilkan ataudiperlukan per satuan waktu. Daya listrik dapat dihitungdengan menggunakan persamaan (5.13) di atas, yaitu:Daya listrik P = .... (5.14)dengan:P= daya listrik (watt),W= energi yang dibebaskan (joule),t= selang waktu (sekon)KonsepSatu watt (1 W) adalah besar daya ketika energi satu joule dibebaskan dalam selangwaktu 1 sekon.
158Fisika SMA/MA XBagaimana proses penggunaan suatu sumber arus listrikdalam pengalaman sehari-hari? Dalam kehidupan sehari-harikita sering menggunakan sumber arus searah, tetapi jugamenggunakan tegangan bolak-balik, misalnya sumber listrikdari Pusat Listrik Negara (PLN). Pada sumber arus bolak balikpada umumnya mempunyai tegangan efektifnya adalah220 V. Tegangan efektif artinya besar tegangan arus listrikbolak-balik yang memberi akibat sama dengan arus searah,khususnya dalam hal energi dan daya listrik.Jika tegangan listrik mengalami penurunan, maka dayayang terjadi juga mengalami penurunan yaitu sesuai denganpersamaan berikut:.... (5.15)Contoh SoalBerapa daya lampu 100 W/220 V jika tegangan PLN turun menjadi 100 Vtersebut di atas?Penyelesaian:Pada tegangan V1 = 220 V maka daya lampu P1 = 100 W, sehingga jika V2 =100 V maka daya lampu tersebut dapat dihitung dengan menggunakanpersamaan (5.15):Lampu pijar tertulis 220 V 100 W. Jika lampu dihubungkan dengan sumberlistrik PLN yang tegangannya 180 V maka hitunglah daya lampu sebenarnya.Kejar IlmuKonsep hambatan konstan pada suatu alat listrik:Pada lampu pijar tertulis informasi tentang tegangandan daya, misalnya 220 V 40 W atau 220 V 60 W atau220 V 100 W, dan sebagainya.Lampu-lampu tersebut diproduksi dengan hambatanlistrik elemen lampu tersebut tetap.
159Fisika SMA/MA X5. Penerapan Arus Bolak Balik dalamKehidupan Sehari-hariArus bolak-balik (arus Alternating Current) adalah suatuarus listrik yang arahnya membalik dengan frekuensi f. Dalamkehidupan sehari-hari, arus bolak-balik banyak digunakan dirumah-rumah, kantor-kantor dan pabrik-pabrik.Bagaimana kalian memahami hal inijika dikaitkan dengan penggunaansetrika listrik, kompor listrik, televisi, kipasangin, dan sebagainya? Peralatan-peralatan listrik tersebut dirangkaidengan posisi sebagai tahanan listrik R(lihat Gambar 5.14). Sambungan televisipada sumber tegangan bolak-balikditunjukkan pada Gambar 5.15..Gambar 5.15.Sambungan televisi pada sumber tegangan bolak-balikRDiskusikan dengan teman kalian dan laporkan hasil diskusi kepada guru kalian!Lampu 2,5 V 1,5 W diberi tegangan 3,0 V dan lampu 6 V, 2 W diberi tegangan6 V. Lampu mana yang menyala lebih terang? Jelaskan alasannya!Apakah mungkin kalau kita merangkai peralatan di rumah kita secara seri?Jelaskan! Diskusikan dengan guru fisikamu!Etos KerjaGambar 5.14.Generator arus bolak-balik (AC)dihubungkan dengan tahanan RIKejar Ilmu
160Fisika SMA/MA XPikirkan bagaimana cara mengatur lampu pengatur lalu lintas (traffic light)di kotamu. Buatlah skema pengaturan lampu lalu lintas di suatu perempatanjalan jika diinginkan lampu hijau dan merah menyala selama 1 menit sedanglampu kuning menyala selama 15 sekon. Diskusikan dengan guru fisikamu!C. Penggunaan Alat Ukur ListrikMasalah kontekstual:Alat-alat listrik di rumah kita masing-masing, seperti lampu,TV, dan tape stereo dicatu dari jaringan kawat listrik PLNbertegangan 220 V. Mengapa alat-alat listrik ini dirangkaisecara paralel? Mengapa tidak dirangkai secara seri?Dalam kehidupan sehari-hari, kalian sering menggunakanalat ukur listrik , antara lain: alat ukur kuat arus listrik (amperemeter), alat ukur tegangan listrik (voltmeter), alat ukurhambatan listrik (ohmmeter), alat ukur daya listrik (wattmeter).1. AmperemeterAmperemeter adalah alat ukur aruslistrik. Amperemeter sering dicirikandengan simbol A pada setiap rangkaianlistrik. Satuan arus listrik dalam satuanSI adalah ampere atau diberi simbol A.Amperemeter harus dipasang seri dalamsuatu rangkaian, arus listrik yang me-lewati hambatan R adalah sama denganarus listrik yang melewati amperemetertersebut. Pada gambar 5.16 ampere-meter juga mempunyai hambatansehingga dengan disisipkannya ampere-meter tersebutmenyebabkan arus listrik dalam rangkaian sedikit berkurang.Idealnya, suatu amperemeter harus memiliki hambatan yangsangat kecil agar berkurangnya arus listrik dalam rangkaianjuga sangat kecil.Komponen dasar suatu amperemeter adalah galvano-meter, yaitu suatu alat yang dapat mendeteksi arus kecil yangmelaluinya. Galvanometer mempunyai hambatan yang seringdisebut sebagai hambatan dalam galvanometer, Rg.KewirausahaanGambar 5.16. Penggunaan amperemeter untukmengukur arus listrik
161Fisika SMA/MA XAmperemeter mempunyai skala penuh atau batas ukurmaksimum. Dalam kenyataannya kita harus mengukur aruslistrik yang nilai arusnya jauh lebih besar dari batas ukurmaksimumnya. Susunan suatu amperemeter denganmenggunakan galvanometer jika dipakai untuk mengukurarus yang lebih besar dari batas ukurnya maka harus dipasangsuatu hambatan paralel terhadap galvano-meter (sebagaiamperemeter) ditunjukkan pada Gambar 5.17.Jika arus yang akan diukur I = nIG maka arus yang melaluihambatan pada galvanometer adalah IG, sedang arus melaluihambatan yang dipasang paralel adalah (n - 1) IG. Denganmenggunakan Hukum I Kirchhoff maka diperoleh:Pada hubungan paralel maka beda potensial sama, maka:IG Rg = (n 1) Ig.RpSehingga:RP = .... (5.15)dengan RP adalah hambatan paralel, dan RG adalahhambatan dalam galvanometer (amperemeter).Gambar 5.17.Susunan suatu amperemeter dengan menggunakan galvanometerG dengan hambatan dalam Rg dan suatu hambatan Rp
162Fisika SMA/MA X2. VoltmeterVoltmeter adalah alat ukurtegangan listrik. Voltmeter seringdicirikan dengan simbol V pada setiaprangkaian listrik. Voltmeter harusdipasang paralel dengan ujung-ujunghambatan yang akan diukur bedapotensialnya. Penggunaan voltmeteruntuk mengukur beda potensial listrikditunjukkan pada Gambar 5.18. Satuanbeda potensial listrik dalam satuan SIadalah volt atau diberi simbol V. Volt-meter sendiri mempunyai hambatansehingga dengan disisipkannya voltmeter tersebutmenyebabkan arus listrik yang melewati hambatan R sedikitberkurang. Idealnya, suatu voltmeter harus memilikihambatan yang sangat besar agar berkurangnya arus listrikyang melewati hambatan R juga sangat kecil.Komponen dasar suatu voltmeter adalah galvanometer.Galvanometer mempunyai hambatan yang sering disebutsebagai hambatan dalam galvanometer, Rg. Susunan suatuSebuah amperemeter dengan hambatan dalam RA = 25 ohm mempunyaibatas ukur maksimum 10 mA. Berapa besar hambatan paralel yang harusdipasang agar amperemeter ini dapat digunakan untuk mengukur arus listrikyang besarnya 1 A?Penyelesaian:Batas ukur amperemeter maksimum IA = 10 mA = 102 A dan arus listrik yangakan diukur 1 A. Perbandingan antararus listrik yang diukur dengan arusamperemeter maksimum:Dengan menggunakan persamaan (5.15), sehingga diperoleh:Contoh SoalGambar 5.18.Penggunaan voltmeter untuk mengukurbeda potensial listrik
163Fisika SMA/MA XGambar 5.19.Susunan suatu voltmeter denganmenggunakan galvanometer G dengan hambatan dalamRg dan suatu hambatan RSvoltmeter dengan menggunakan galvanometer ditunjukkanpada Gambar 5.19.Voltmeter mempunyai skala penuh atau batas ukurmaksimum. Dalam kenyataannya sering kita harus mengukurtegangan listrik yang nilai tegangannya jauh lebih besar daribatas ukur maksimumnya. Susunan suatu voltmeter denganmenggunakan galvanometer jika dipakai untuk mengukurtegangan yang lebih besar dari batas ukurnya maka harusdipasang suatu hambatan seri RS terhadap galvanometer (se-bagai voltmeter) ditunjukkan pada Gambar 5.17. Jikategangan yang akan diukur V = n Vg maka arus yang melaluihambatan pada galvanometer adalah Ig yang sama. Besarhambatan RS yang harus dipasang adalah : n Vg = VS + Vg,karena arus sama besar maka:n Rg = RS + Rgatau RS = (n - 1) Rg.... (5.16)dengan RS = hambatan seri dan Rg hambatan dalam galva-nometer (voltmeter).Contoh SoalSebuah voltmeter dengan hambatan dalam RV = 10 kV mempunyai batas ukurmaksimum 100 V. Jika voltmeter ini akan dipakai untuk mengukur bedapotensial sampai V = 1000 V maka hitunglah besar hambatan seri yang harusdipasang pada voltmeter tersebut.Penyelesaian:Perbandingan antara beda potensial yang akan diukur dengan batas ukurmaksimum voltmeter:RSRg
164Fisika SMA/MA XDengan menggunakan persamaan (5.16), sehingga diperoleh hambatan seriRS:RS= (n - 1) RG= (10 - 1) 10 kV= 90 kVRX3. OhmmeterOhmmeter adalah alat ukur hambat-an listrik. Satuan hambatan listrik dalamsatuan SI adalah ohm atau diberi simbol:. Pada pengukuran suatu hambatanlistrik dilakukan dengan menghubung-kan sebuah sumber tegangan yangsudah diketahui tegangannya secara seridengan sebuah amperemeter danhambatan yang akan diukur, sepertiditunjukkan pada Gambar 5.20. Hasilnilai ukur hambatan dapat dihitung dannilai tegangan sumber H dan arus yangterbaca pada amperemeter, hasil alat ukur ini dikalibrasisehingga pembacaannya menunjukkan hasil dalam ohmmeskipun sesungguhnya yang diukur adalah arus.Suatu metode pengukuran suatuhambatan listrik yang sangat teliti telahditemukan oleh seorang fisikawanInggris Charles Wheatstone pada tahun1843. Metode ini menggunakan suaturangkaian yang disebut sebagai metodeJembatan Wheatstone, seperti ditunjukkanpada Gambar 5.21. Rangkaian padaGambar 5.21 menunjukkan rangkaianjembatan Wheatstone yang terdiri atashambatan R1, R2 dan RS yang diketahuinilai hambatannya dan hambatan yangakan diukur RX, sebuah galvanometer Gdan sumber tegangan. Pada pengukuranini R1 dan R2 dibuat tetap, sedanghambatan RS dapat divariasi nilaihambatannya. Pada saat pengukuran, nilai RS diatursedemikian sehingga galvanometer menunjukkan angka nol.Gambar 5.20.Pengukuran hambatan listrik denganmenggunakan sebuah amperemeterGambar 5.21.Metode Jembatan untuk mengukurbesar suatu hambatanR1I1I2R2PGI2RSRXI2HQ
165Fisika SMA/MA XPada kondisi arus galvanometer menunjuk nol disebutjembatan dalam keadaan seimbang atau potensial di titik Psama dengan potensial di titik Q sehingga diperoleh:I1.R1 = I2.RS dan I1R2 = I2.Rx atau:.... (5.13)Dengan menggunakan persamaan (5.13) besar hambatan RXdapat dihitung.Wawasan Kewirausahaan : InovatifDiskusikan masalah berikut dengan teman kalian dan laporkan hasilnya kepadaguru kalian!Alat ukur arus yang ideal mempunyai hambatan dalam nol. Menurutteknologi saat ini apakah alat ini mampu dibuat oleh suatu pabrik elektronik?Jelaskan jawabanmu.4. WattmeterWattmeter adalah alat ukur daya listrik. Satuan dayalistrik dalam satuan SI adalah watt atau diberi simbol W.Susunan wattmeter untuk mengukur daya yang dikeluarkanoleh suatu hambatan R ditunjukkan pada Gambar 5.22. Dayayang dihasilkan oleh suatu hambatan R dapat diperolehdengan menggunakan persamaan (5.14) yaitu:Gambar 5.22. Susunan wattmeter untuk meng-ukurdaya yang dikeluarkan oleh suatu hambatan R
166Fisika SMA/MA X.... (5.14)Daya P dapat diperoleh dari hasil pembacaan tegangan listrikV dan arus listrik I secara bersamaan.5. MultimeterMultimeter adalah suatu alat yang berfungsi sebagaiamperemeter, voltmeter, dan ohmmeter. Multimeter ada duajenis yaitu analog dan digital, seperti ditunjukkan padaGambar 5.23.Sumber : www.necfec.or.th.Gambar 5.23. (a) Multimeter analog (b) multimeter digital.(a)(b)Wawasan Kewirausahaan : Etos KerjaDiskusikan masalah berikut dengan teman-teman kalian dan hasilnyadilaporkan kepada guru kalian!Carilah di suatu toko elektronik sebuah alat ukur tegangan yang harganyasekitar Rp 100.000,00 sedang alat ukur tegangan yang lain jauh lebih mahalyaitu kira-kira sepuluh kalinya (sekitar Rp 1.000.000,00). Tugas kamu, apayang menyebabkan perbedaan harga tersebut dan banyak juga orang yangmembeli dengan harga yang mahal?
167Fisika SMA/MA X1. Arus listrik adalah laju aliran muat-an listrik yang melalui suatu luasanpenampang lintang.2. Syarat-syarat arus listrik dapatmengalir dalam konduktor yaitu:Rangkaian harus tertutup dan harusada beda potensial antara dua titikdalam rangkaian listrik.3. Kuat arus listrik:4. Rapat arus (J) adalah besar kuatarus listrik per satuan luaspenampang. Satuan rapat arusdalam sistem SI adalah ampere/m2atau Am-2 atau 5. Grafik kuat arus I sebagai fungsi bedapotensial V nya tidak membentukgaris lurus, penghantarnya disebutkomponen non-ohmik.6. Grafik kuat arus I sebagai fungsi bedapotensial V nya membentuk garislurus, penghantarnya disebut kom-ponen ohmik.7. Kuat arus yang melalui suatu kon-duktor ohmik adalah sebanding(berbanding lurus) dengan bedapotensial antara ujung-ujung kon-duktor asalkan suhu konduktortetap.8. Hukum Ohm : V = RIRingkasan9. Hambatan listrik suatu kawatpenghantar berbanding langsungdengan panjang kawat dan ber-banding terbalik dengan luas pe-nampang kawat penghantar ter-sebut, yaitu: 10. Hukum I Kirchhoff: Jumlah kuatarus yang masuk ke suatu titikcabang sama dengan jumlah arusyang keluar dari titik cabang yaitu:11. Hambatan pengganti RS dari se-jumlah hambatan R1, R2, dan Rnyang dihubungkan secara seri ter-sebut adalah:RS = R1 + R2 + ... + Rn.12. Hambatan pengganti RP dari keduahambatan R1, R2, dan Rn yangdihubungkan secara paralel tersebutadalah:13. Hukum Kirchhoff II berbunyi:Di dalam sebuah rangkaian ter-tutup, jumlah aljabar gaya geraklistrik (H) dengan penurunantegangan (IR) sama dengan nol.14. Secara matematis, hukum KirchhoffII ditulis: 6H + 6(IR) = 015. Energi listrik adalah besar muatan(dalam coulomb) dikalikan bedapotensial yang dialaminya.
168Fisika SMA/MA X16. Energi listrik dapat dihitung denganmenggunakan persamaan berikut:17. Daya listrik adalah energi listrikyang dihasilkan atau diperlukan persatuan waktu atau:Daya listrik P =18. Satu watt (1 W) adalah besar dayaketika energi satu joule dibebaskandalam selang waktu 1 sekon.19. Idealnya, suatu amperemeter harusmemiliki hambatan yang sangatkecil agar berkurangnya arus listrikdalam rangkaian juga sangat kecil.20. Idealnya, suatu voltmeter harusmemiliki hambatan yang sangatbesar agar berkurangnya arus listrikyang melewati hambatan R jugasangat kecil.21.Amperemeter adalah alat ukur aruslistrik. Amperemeter harus dipasangseri dalam suatu rangkaian, aruslistrik yang melewati hambatan Radalah sama dengan arus listrikyang melewati amperemeter ter-sebut.22.Voltmeter adalah alat ukur bedapotensial (tegangan) listrik. Volt-meter harus dipasang paraleldengan ujung-ujung hambatanyang akan diukur beda potensial-nya.23. Ohmmeter adalah alat ukur ham-batan listrik.24. Wattmeter adalah alat ukur dayalistrik.25. Multimeter adalah suatu alat yangberfungsi sebagai amperemeter, volt-meter, dan ohmmeter.
169Fisika SMA/MA XUji KompetensiKerjakan di buku tugas kalian!A. Pilihlah salah satu jawaban yang tepat dengan memberitanda silang (X) pada huruf a, b, c, d, atau e!1. Dua buah elektron dengan e = 1,6 uuuuu 10-19 C dan m = 9,1x 10-31 kg dilepas dari keadaan diam pada saat berjarakantara 2 uuuuu 10-14 m. Kecepatan elektron itu ketika keduanyaberjarak antara 5 uuuuu 10-14 m adalah (dalam 108 m/s) ....(UMPTN ‘96 Kode 24 Rayon C)a. 0,02c. 0,3e. 1,38b. 0,2d. 0,502. Sebuah bola lampu berukuran 30V, 90W. Jika hendakdipasang pada sumber tegangan 120V dengan daya tetap,maka lampu harus dirangkai seri dengan hambatan ....(UMPTN ’89 Rayon C No. 40)a. 10 ohmc. 30 ohme. 50 ohmb. 20 ohmd. 40 ohm3. Sebuah elektron yang mula-mula rehat, kemudian ber-gerak melalui beda potensial 1000 V, jika massa elektron9,11 uuuuu 10-31 kg dan muatannya 1,6 uuuuu 10-19 C, maka energikinetik akhirnya adalah (dalam joule) .... (UMPTN ’95Kode 42 Rayon C)a. 1000d. -1,6 uuuuu 10-31b. 1,6 uuuuu 10-16e. 14,6 uuuuu 10-50c. 5,7 uuuuu 10-244. Sebuah lampu listrik dengan spesifikasi 220 V, 50 W di-hubungkan seri dengan sebuah hambatan listrik 1000 W,lalu dihubungkan dengan sumber tegangan listrik 110 V.Arus yang mengalir dalam rangkaian tersebut adalah ....a. 56 mAc. 112 mAe. 548 mAb. 84 mAd. 224 mA5. Sebuah elektron yang mula-mula rehat, kemudianbergerak melalui beda potensial 1000 V. Jika massaelektron 9,11 uuuuu 10-31 kg dan muatannya 1,6 uuuuu 10-19 C,maka energi potensialnya adalah (dalam eV) ....(UMPTN ’95 Kode 62 Rayon B)a. 16,3 uuuuu 104d. 9,11 x 102b. 3,3 uuuuu 103e. 6,12 x 102c. 1500
170Fisika SMA/MA X6. Sebuah generator listrik di rumah sakit menghasilkan arussearah bertegangan 100 V. Jika lima buah lampu, masing-masing 100 W, 100 V disusun paralel dan dihubungkanke generator listrik tersebut, maka arus yang harusdialirkan sumber sehingga lampu-lampu dapatdigunakan semestinya adalah (dalam ampere) ....(UMPTN 1996 Rayon A)a.1c.10e.100b. 5d. 507. Dua buah baterai dengan gaya gerak listrik dan hambatandalam berbeda dihubungkan secara seri satu sama lain.Keduanya lalu dihubungkan secara seri pula denganhambatan luar R sehingga besar arus dalam rangkaiantersebut adalah 4 A. Jika polaritas salah satu bateraidibalik, maka arus dalam rangkaian tersebut berkurangmenjadi 2 A dengan demikian besar perbandingan gayagerak listrik kedua baterai tadi adalah ....(UMPTN ’99 Rayon C)a. 0,25c. 2,0e. 3,0b. 1,5d. 2,58. Sebuah bola lampu berukuran 30 V, 90 W. Jika hendakdipasang pada sumber tegangan 120 V dengan dayatetap, maka lampu harus dirangkaikan seri denganhambatan ....a. 10 Wc. 30 We. 50 Wb. 20 Wd. 40 W9. Sebuah aki dengan ggl H = 12 V dan hambatan dalamr = 2 ohm, dihubungkan seri dengan hambatan luarR = 4 ohm, lihat gambar di bawah!Bila kutub negatif aki dihubungkan dengan tanah, makapotensial di titik c adalah ....(SPMB 2002, Kode 321, Rayon B)a. 0d. 10 Vb. 4 Ve. 12 Vc. 6 VH = 12 V, r = 2 :ab cR = 4 :
171Fisika SMA/MA X10. Sebuah galvanometer yang hambatannya 50 ohm, me-ngalami simpangan maksimum jika dilalui arus 20 mA.Jika sistem ini akan dipakai untuk mengukur teganganlistrik 10 V, maka harus dipasang ....a. hambatan muka sebesar 450 ohmb. hambatan muka sebesar 500 ohmc. hambatan cabang sebesar 450 ohmd. hambatan cabang sebesar 500 ohme. hambatan muka dan cabang sebesar 450 ohm11. Agar supaya sebuah bohlam listrik 25 Volt, 100 wattdapat bekerja dengan layak ketika dihubungkan dengansumber DC 125 volt maka diperlukan tambahan hambatanlistrik .... (UM-UGM 2003, Kode 322)a. 25 ohm secara serib. 25 ohm secara paralelc. 20 ohm secara paraleld. 20 ohm secara serie. 20 ohm secara seri dan 25 ohm secara paralel12. Sebuah bola lampu listrik dibuat 220 V/50 W, yang manadari pernyataan-pernyataan berikut yang benar?a. dayanya selalu 50 wattb. tegangan minimum diperlukan untuk menyalakanadalah 220 Vc. hambatannya 484 ohmd. diperlukan aliran arus sebesar ampere untukmenyalakannyae. menghabiskan energi sebesar 50 joule dalam 1 detikbila dihubungkan dengan sumber tegangan 220 V13. Suatu galvanometer dengan hambatan dalam Rg ingindijadikan voltmeter. Galvanometer tersebut menunjukkanskala penuh saat arus yang melaluinya sebesar Ig. Jikavoltmeter yang dirancang diharapkan dapat menunjuk-kan skala penuh pada pengukuran tegangan sebesar V,maka hambatan depan yang harus dipasang secara seridengan galvanometer tersebut harus berharga ....(SPMB 2004, Kode 550, Regional III) c.(Rg Ig - V) Ig
172Fisika SMA/MA X14. Alat pemanas listrik memakai 5 A apabila dihubungkandengan sumber 110 V. Hambatannya adalah .... (dalamohm)a. 0,05d. 110b. 5e. 550c. 2215. Susunan tiga buah hambatan yang besarnya samamenghasilkan hambatan 3 :. Jika susunannya diubah,maka dapat dihasilkan hambatan 1 :. Besar hambatantersebut adalah .... (SPMB 2004, Kode 150, Regional I)a. 1 :d. 4 :b. 2 :e. 5 :c. 3 :16. Sebuah baterai dihubungkan dengan sebuah hambatanlistrik menghasilkan arus listrik 0,6 A. Jika padarangkaian tersebut ditambahkan sebuah hambatan listrik4 ohm dan dihubungkan secara seri dengan hambatanyang pertama maka arus akan turun menjadi 0,5 A makagaya gerak listrik (ggl) baterai adalah ....a. 4 Vd. 12 Vb. 5 Ve. 24 Vc. 6 V17. Dua buah beban listrik dengan hambatan yang sama,yaitu R ohm, dihubungkan dengan saluran listrik PLNdengan tegangan V volt, berturut-turut dirangkai paralel,sehingga dihasilkan daya P1, kemudian dirangkaikan seridengan daya P2. Maka perbandingan daya P1 dan P2adalah .... (UMPTN 2000, Kode 22, Rayon C)a. 1 : 1d. 1 : 4b. 1 : 2e. 4 : 1c. 2 : 118. Sebuah kawat konduktor mempunyai panjang L, dia-meternya D, hambatannya R. Jika diameternya diperkecilmenjadi tapi volumenya tetap, maka hambatanlistriknya menjadi ....a. 0,25 Rd. 2 Rb. 0,5 Re. 4 Rc. R
173Fisika SMA/MA X19. Sebuah amperemeter mempunyai hambatan 18 ohm danberdaya ukur 10 mA. Agar daya ukur ampere meningkatmenjadi 100 mA, harus dipasang hambatan ....(SPMB 2003, Kode 721, Regional 1)a. 0,8 ohm seri dengan amperemeterb. 0,8 ohm paralel dengan amperemeterc. 2,0 ohm seri dengan amperemeterd. 2,0 ohm paralel dengan amperemetere. 8,0 ohm seri dengan amperemeter20. Suatu amperemeter yang ideal, seharusnya mempunyaihambatan dalam yang besarnya ....a. tak terhinggad. kecilb. besar sekalie. nolc. sembarangB. Jawablah pertanyaan di bawah ini dengan singkat danjelas!1. Sebuah voltmeter dengan hambatan dalam 5 k:memberikan penunjukan maksimum 50 volt. Supaya alatini mampu mengukur tegangan sampai 1 kV, berapakahnilai hambatan muka yang harus diserikan dengan volt-meter?2. Tentukan semua kombinasi yang mungkin diperoleh darisusunan 3 buah hambatan listrik yang masing-masingbesarnya 4 :!3. Sebuah amperemeter dengan hambatan dalam 6 :mempunyai batas maksimum untuk mengukur arus listrikadalah 10 mA. Supaya alat ini mampu mengukur aruslistrik sampai 100 mA, berapakah nilai hambatan yangharus dipasang paralel dengan amperemeter?4. Tiga buah hambatan listrik yang besarnya masing-masing2 :, 4 :, dan 6 : disusun secara seri dan kemudian di-hubungkan dengan sebuah bateri yang gaya gerak listrik(tegangan) nya 24 V. Hitunglah beda potensial antaraujung-ujung masing-masing hambatan tersebut!5. Sebuah aki mempunyai gaya gerak listrik 12 V danhambatan dalam 0,1 :. Jika aki ini dialiri arus 10 A, makahitunglah tegangan antarkedua terminalnya!(UMPTN ’94 Rayon B No. 34)
174Fisika SMA/MA XRefleksiSetelah mempelajari bab ini, seharusnya kalian memahami tentang:1. arus listrik;2. hukum Ohm dan hambatan listrik;3. hukum I Kirchhoff;4. hukum II Kirchhoff;5. hambatan pengganti untuk rangkaian seri dan pararel;6. penerapan arus listrik DC dalam kehidupan sehari-hari;7. penerapan arus listirk AC dalam kehidupan sehari-hari; dan8. bagian-bagian alat-alat ukur listrik dan fungsinya serta prinsip kerja alatukur tersebut;Apabila ada bagian-bagian yang belum kalian pahami, pelajarilah kembalisebelum melanjutkan pada bab berikutnya.