AhmadDahlan.Net – Dalam Fisika, listrik terbagi berdasarkan arah arus aliran nya. Pembagian tersebut adalah listrik searah atau yang biasa disebut dengan listrik DC (Dirrect Current) dan listrik arus bolak balik atau AC (Alternating Current). Pada artikel ini, akan dibahas lebih lanjut mengenai listrik searah (DC).
Daftar Isi
A. Pengertian Listrik Searah
Listrik searah (DC) merupakan aliran elektron dari titik potensial tinggi menuju titik potensial rendah. Selain itu, arus listrik searah (DC) dapat juga diartikan sebagai aliran elektron yang mengalir satu arah dari kutub positif menuju kutub negatif.
B. Persamaan Listrik Searah
1. Hukum Ohm
Hukum Ohm menyatakan bahwa kuat arus yang mengalir dalam suatu kawat konduktor akan sebanding dengan beda potensial yang diberikan pada kedua ujung kawat. Hukum Ohm secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut :
V=I.R
dimana,
V : beda potensial (V)
I : kuat arus listrik (A)
R : hambatan listrik (Ω)
2. Hukum Kirchoff
a. Hukum Kirchoff 1
Hukum Kirchoff 1 menyatakan bahwa besar arus listrik yang masuk ke suatu titik percabangan akan sama dengan jumlah arus listrik yang keluar dari titik percabangan tersebut
I_{masuk}=\sum{I_{percabangan}}I_{masuk}=I_1+I_2dimana,
Imasuk : kuat arus yang masuk ke percabangan (A)
I1 : kuat arus pada titik percabangan 1 (A)
I3 : kuat arus pada titik percabangan 2 (A)
b. Hukum Kirchoff 2
Hukum Kirchoff 2 menyatakan bahwa jumlah aljabar beda potensial (tegangan) pada suatu rangkaian seri tertutup adalah no
\sum{IR}+\sum{ε}=0dimana,
I : kuat arus listrik (A)
R : hambatan listrik (Ω)
ε : beda potensial (V)
Untuk lebih memahami mengenai materi Hukum Kirchoff silahkan baca kembali pembahasan berikut :
https://ahmaddahlan.net/materi-fisika-sma-rumus-hukum-khircoff
4. Energi Listrik
Energi listrik secara umum dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
W=V.I.t
dimana,
W : besar energi listrik (J)
V : beda potensial (V)
I : kuat arus listrik (A)
t : waktu (s)
5. Daya Listrik
Daya listrik merupakan besarnya energi listrik yang digunakan persatuan waktu. Dalam kehidupan sehari – hari, daya ini biasanya ditandai dengan banyaknya pemakaian listrik yang digunakan, contohnya sebuah rumah yang menggunakan listrik sebesar 900 Watt. Daya listrik secara umum, dapat dihitung menggunakan persamaan :
P=V.I
dimana,
P : besar daya (Watt)
V : beda potensial (V)
I : kuat arus listrik (A)
C. Rangkaian Listrik Searah
Pada umumnya, komponen yang terdapat pada rangkaian listrik searah adalah hambatan (R), kuat arus listrik (I), dan tegangan (V). Adapun jenis rangkaian yang terdapat pada listrik searah adalah :
1. Rangkaian Seri
Rangkaian seri merupakan rangkaian yang tidak memiliki percabangan, seperti pada gambar berikut.
Pada rangkaian seri listrik searah, berlaku :
1. Besar hambatan pengganti pada rangkaian seri (Rs) sama dengan jumlah hambatan yang ada pada rangkaian tersebut
R_s=R_1+R_2+R_3
2. Besar kuat arus listrik pengganti pada rangkaian seri sama disetiap titiknya.
I_s=I_1=I_2=I_3
3. Besarnya tegangan pengganti pada rangkaian seri sama dengan penjumlahan tegangan pada masing – masing hambatan dalam rangkaian
V_{S}=V_1+V_22. Rangkaian Paralel
Rangkaian paralalel merupakan rangkaian yang memiliki percabangan, seperti pada gambar berikut.
Pada rangkaian paralel listrik searah, berlaku :
1. Besar hambatan pengganti pada rangkaian paralel dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :
\frac{1}{R_p}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}2. Besar kuat arus pengganti pada rangkaian paralel sama dengan jumlah arus yang keluar dari percabangan nya.
I_P=I_1+I_2
3. Besar tegangan pengganti pada rangkaian paralel sama dengan besar tengangan di tiap hambatan nya.
V_{p}=V_1=V_2D. Contoh Soal
Perhatikan gambar berikut !
Sebuah lampu dengan daya sebesar 8 Watt dan tegangan sebesar 4 V di tambahkan kedalam suatu rangkaian DC sederhana. Berapaka nilai hambatan yang harus dimiliki rangkaian tersebut agar lampu dapat menyala dengan normal?
Dik :
P = 8 W
VL = 4 V
V = 12 V
Dit :
R = ?
Pembahasan :
1. Pada rangkaian seri, besar kuat arus listrik sama di tiap titik nya, sehingga diperoleh :
P=V.I
8\ W=4\ V.I
I=\frac{8\ W}{4\ V}=2\ A2. Menghitung besar tegangan pada resistor rangkaian seri.
V=V_L+V_R
12\ V=4\ V+V_R
V_R=12\ V-4\ V=8\ V
3. Menghitung besar hambatan
V_R=I.R
8\ V=2\ A.R
R=\frac{8\ V}{2\ A}=4\ ΩJadi, besar hambatan yang dibutuhkan agar lampu menyala dengan normal adalah 4 Ω.
