Fisika SMA Kelas 12: Listrik Dinamis

Jul 18, 2024

Fisika SMA Kelas 12: Listrik Dinamis

Pengantar

  • Pembicara: Christian Sutantio
  • Kanal: Jendela Sains
  • Pembahasan: Listrik dinamis atau rangkaian arus searah
  • Pokok Bahasan: Hukum Coulomb, Hukum Ohm, dan Resistor

Hukum Coulomb

  • Rumus: I = Q / t
    • I: Kuat arus listrik (Ampere)
    • Q: Muatan listrik (Coulomb, C)
    • t: Waktu (Sekon, s)

Hukum Ohm

  • Rumus: V = I * R
    • V: Beda potensial atau tegangan (Volt, V)
    • I: Kuat arus (Ampere, A)
    • R: Hambatan (Ohm, Ω)

Resistor dan Hambatan Jenis

  • Rumus: R = ρ * (l / A)
    • R: Hambatan (Ohm, Ω)
    • ρ: Hambatan jenis (Ohm meter, Ω⋅m)
    • l: Panjang kawat (Meter, m)
    • A: Luas penampang kawat (Meter persegi, m²)

Resistor dan Suhu

  • Pemanasan menyebabkan hambatan meningkat.
  • Rumus: Rt = R0 * (1 + α * Δt)
    • Rt: Hambatan pada suhu t
    • R0: Hambatan awal
    • α: Koefisien hambatan (Per derajat Celsius, °C⁻¹)
    • Δt: Perubahan suhu (t - t0)

Contoh Soal 1

Sebuah lampu pijar dialiri arus 0,75 A oleh baterai dengan tegangan 6 V.

  1. Menentukan hambatan lampu:
    • V = I * R
    • 6 = 0,75 * R
    • R = 6 / 0,75 = 8 Ω
  2. Menentukan jumlah muatan dan elektron:
    • I = Q / t
    • Q = I * t
    • t = 1 menit = 60 s
    • Q = 0,75 * 60 = 45 C
    • Muatan satu elektron: 1,6 * 10⁻¹⁹ C
    • n = Q / e = 45 / (1,6 * 10⁻¹⁹)
    • n ≈ 2,8125 * 10²⁰ elektron

Contoh Soal 2

Kawat A memiliki hambatan 40 Ω; kawat B memiliki hambatan jenis 3x kawat A, diameter 2x kawat A, panjang 0,5x kawat A. Menentukan hambatan kawat B.

  • Menggunakan rumus dan perbandingan:
    • R = ρ * (l / A)
    • A = π * (d/2)² atau A = (π/4) * d²
    • Hambatan kawat A: R_A = 40 Ω
    • Hambatan jenis B: ρ_B = 3 * ρ_A
    • Diameter B: D_B = 2 * D_A
    • Panjang B: L_B = 0,5 * L_A
    • R_A / R_B = (ρ_A * L_A) / (ρ_B * L_B) * (A_B / A_A)
    • Menghitung perbandingan luas: A_B / A_A = [(π/4) * (2 * D_A)²] / [(π/4) * D_A²] = 4
    • R_A / R_B = (ρ_A * L_A) / (3 * ρ_A * 0,5 * L_A) * 4
    • R_A / R_B = 4 / 1.5 = 8 / 3
    • R_B = R_A * 3 / 8 = 40 * 3 / 8 = 15 Ω

Contoh Soal 3

Elemen pemanas dengan hambatan 150 Ω pada suhu 200°C; koefisien hambatan 0,005 per °C. Menentukan hambatan pada suhu 800°C.

  • Menggunakan rumus: Rt = R0 * (1 + α * Δt)
    • R0 = 150 Ω
    • α = 0,005 per °C
    • Δt = 800°C - 200°C = 600°C
    • Rt = 150 * (1 + 0,005 * 600)
    • Rt = 150 * (1 + 3)
    • Rt ≈ 600 Ω

Penutup

  • Jangan lupa subscribe, like, dan share video.
  • Saran, kritik, dan masukan di kolom komentar.
  • Sampai jumpa di video selanjutnya.