HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN, HAMBATAN,DAN KUAT ARUS LISTRIK PADA RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH

HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN, HAMBATAN,DAN KUAT ARUS LISTRIK PADA RANGKAIAN LISTRIK ARUS SEARAH

 

Arus Listrik  

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam rangkaian tiap satuan waktu. Arus listrik disimbolkan dengan huruf "I" dan satuannya adalah Coulomb/detik atau Ampere (A).

                                                              I = Q / t

   Selain itu besarnya arus listrik adalah proporsional dengan tegangan yang diberikan dan juga besarnya tahanan pada penghantar.

                                                            I = V / R

V = Tegangan, R = Tahanan/resistansi

Tegangan  

  Tegangan adalah beda potensial antara dua titik rangkaian listrik yang memberi tekanan ke arus listrik untuk mengalir. Tegangan disimbolkan dengan "V" dan satuannya adalah Volt. 

Tegangan listrik adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah dan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Simbol tegangan listrik adalah V dengan satuan SInya adalah Volt.

                                                            V = I x R 

Hambatan  
Elektron-elektron yang mengalir di penghantar cenderung mengalami gesekan dan perlawanan. Perlawanan ini lah yang disebut dengan "Resistansi atau Hambatan". Sesuai dengan namanya, hambatan bersifat menghambat arus listrik (laju elektron yang mengalir) dan efek dari penghambatan ini bisa menimbulkan energi lain seperti panas, cahaya. Hambatan disimbolkan dengan huruf "R" dan memiliki satuan "Ohm". 

                                                             R = V / I

Hukum Ohm

  Arus listrik akan mengalir dalam pengahantar jika memenuhi dua syarat yaitu adanya tegangan dan rangkaiannya tertutup. 
Jumlah arus listrik yang mengalir dalam rangkaian dipengaruhi oleh besarnya tegangan yang diberikan dan juga besarnya hambatan. Jika tegangan dinaikkan, maka arus listrik akan meningkat. Namun, jika hambatannya juga dinaikkan maka arus akan melemah.

2 bunyi hukum Ohm yaitu :

1. Besarnya arus listrik yang mengalir sebanding dengan besarnya beda potensial (Tegangan). Untuk sementara tegangan dan beda potensial dianggap sama walau sebenarnya kedua secara konsep berbeda. Secara matematika di tuliskan I ∞ V atau V ∞ I, Untuk menghilangkan kesebandingan ini maka perlu ditambahkan sebuah konstanta yang kemudian di kenal dengan Hambatan (R) sehingga persamaannya menjadi V = I.R. Dimana V adalah tegangan (volt), I adalah kuat arus (A) dan R adalah hambatan (Ohm).
2. Perbandingan antara tegangan dengan kuat arus merupakan suatu bilangan konstan yang disebut hambatan listrik. Secara matematika di tuliskan V/I = R atau dituliskan V = I.R.

ALAT OPTIK

ALAT OPTIK

Pengertian Alat Optik

Alat optik adalah alat yang menggunakan lensa dan cermin yang memanfaatkan sifat cahaya yang dapat dipantulkan dan dibiaskan yang dimanfaatkan untuk melihat.

Jenis / Macam-Macam Alat Optik

Alat optik ada 2 macam, yaitu alat optik alamiyah yaitu mata, dan alat optik buatan seperti kaca mata, kamera, lup/lensa pembesar, mikroskop, teleskop/teropong, periskop, episkop, diaskop, dan sebagainya. Mari kita bahas satu per satu.

1. MATA

Bagian-bagian Mata :

• Kornea ; bagian terluar bola mata. Kornea merupakan bagian lapisan tipis yang bening dan dapat tembus cahaya.
• Aqueous Humor ; cairan yang terdapat di belakang kornea. Aqueous Humor berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk ke dalam mata
• Lensa Mata ; lensa yang terbuat dari bahan bening, berserat, dan elastis. Berfungsi mengatur pembiasan yang disebabkan oleh cairan aqueus humor di depan lensa.  Lensa mata berfungsi sebagai lensa cembung yaitu pembentuk bayangan yang bersifat nyata, terbalik dan diperkecil.
• Iris ; selaput di depan lensa mata yang membentuk celah lingkaran. Iris berfungsi mengatur banyak sedikitnya cahaya yang boleh masuk melalui pupil. Iris juga berfungsi memberi warna pada mata.
• Pupil; celah lingkaran yang dibentuk iris. Pupil berfungsi untuk mengatur banyak tidaknya cahaya yang masuk ke bola mata. Apabila cahaya yang masuk ke mata sangat kuat, pupil akan menyempit. Sehingga cahaya yang masuk ke bola mata lebih sedikit. Apabila cahaya yang masuk ke mata redup, maka pupil akan melebar sehingga cahaya yang masuk lebih banyak.
• Retina atau selaput jala ; berfungsi sebagai layar penangkap bayangan.
• Bintik kuning ; bagian pada retina yang sangat peka terhadap cahaya. Agar bayangan jelas, bayangan harus terbentuk di retina tepat di bintik kuning.
• Saraf optik; saraf yang menghubungkan bintik kuning dengan otak sehingga sinyal-sinyal bayangan dari bintik kuning sampai ke otak. Selanjutnya otak akan menerjemahkannya.

     Daya akomodasi mata adalah kemampuan mata untuk mengubah kecembungan lensa mata baik menebal atau menipis supaya menghasilkan bayangan tepat pada retina.

     Mata dapat melihat benda dengan jelas apabila benda berada dalam jangkauan penglihatan, yaitu antara titik dekat mata ( punctum proximum/PP ) dan titik jauh mata ( Punctum Remotum/PR ). Titik dekat mata normal rata-rata adalah 25 cm. sedangkat titik terjauh mata normal adalah tidak terhingga (~)

CACAT MATA

      Cacat mata dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu : Miopi ( rabun jauh), Hipermetropi (rabun dekat ) dan presbiopi ( mata Tua )

 

2. KAMERA

Kamera (alat memotret) adalah alat untuk menghasilkan foto. Kamera yang sederhana disebut kamera obskura. Persamaan kamera dengan mata antara lain : menggunakan lensa cembung, celah diafragma berfungsi sama dengan isir, film, tempat film sama dengan bintik kuning pada mata. Bayangan yang dihasilkan kamera bersifat Nyata, terbalik, dan diperkecil

3. LUP

Lup adalah alat optik yang berfungsi mengamati benda kecil agar tampak besar dan jelas dengan menggunakan lensa cembung. Bayangan yang dihasilkan lup bersifat Maya, Tegak dan Diperbesar

Pembesaran pada lup : 

4. MIKROSKOP

Mikroskop adalah alat optik untuk melihat benda-benda yang sangat kecil agar tampak lebih besar dan jelas. Mikroskop terdiri dari dua lensa cembung : lensa okuler (dekat mata) dan lensa objektif (dekat benda). Fokus obejektif lebih kecil dari fokus okuler.

Lensa Objektif menghasilkan bayangan nyata terbalik, diperbesar. Bayangan ini sekaligus manjadi benda bagi lensa okuler.
Sifat Bayangan Akhir pada mikroskop adalah  Maya, terbalik dan diperbesar.
Persamaan   dalam   mikroskop   sama   dengan   persamaan   pada   lensa cembung,   karena   lensa   objektif   dan   okuler   merupakan   lensa   cembung. Sedang perbesaran mikroskop sama dengan perkalian dari perbesaran lensa objektif dan okuler.

Panjang mikroskop merupakan jumlah jarak bayangan lensa objektif  dengan   jarak   benda   lensa   okuler.   Secara   matematis   panjang   mikroskop dirumuskan sebagai berikut : 

Contoh Soal

1.    Perbesaran mikroskop 20 kali. Jika perbesaran lensa okuler 4 kali, tentukan perbesaran lensa objektif ( M _ob ) !

2.    Sebuah mikroskop mempunyai lensa objektif dengan fokus 5 cm dan lensa okuler dengan fokus 8 cm. Jika benda terletak pada jarak 8 cm dari lensa objektif dan panjang mikroskop 18 cm, tentukan perbesaran mikroskop !

5. TELESKOP (TEROPONG)

Teropong adalah alat optik yang digunakan untuk mengamati benda-benda yang letaknya jauh agar tampak lebih dekat dan lebih jelas. Teropong juga sering disebut teleskop. Teleskop pertama kali ditemukan oleh Galileo Galilei. Teropong   ada   dua   macam,   yaitu   teropong   bintang   dan   teropong   bumi. Teropong   bintang   digunakan   untuk   mengamati   benda-benda   angkasa, sedangkan teropong bumi digunakan untuk mengamati benda-benda di bumi yang letaknya jauh dari pengamat.

a.    Teropong bintang

Teropong bintang sederhana terdiri atas dua buah lensa cembung yang berfungsi sebagai lensa objektif dan lensa okuler. Pengamatan benda-benda angkasa dengan menggunakan teropong bintang dilakukan dengan mata tidak berakomodasi.

Bayangan   yang   terbentuk   pada   teropong   bintang   bersifat   nyata, terbalik,   dan   diperkecil.   Perbesaran   pada   teropong   bintang   dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut.

b.     Teropong Bumi

Teropong bumi sering disebut sebagai teropong yojana atau teropong medan. Teropong bumi terdiri atas tiga buah lensa cembung, yaitu lensa objektif, lensa okuler, dan lensa pembalik. Perhatikan proses pembentukan bayangan pada teropong bumi berikut ini

 

Bayangan yang terbentuk pada teropong bumi bersifat nyata, tegak, dan diperkecil. Bayangan benda pada teropong bumi bersifat tegak karena adanya lensa pembalik yang berfungsi membalik bayangan dari lensa objektif. Panjang teropong bumi dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut :

6. PERISKOP

 Periskop adalah alat optik yang berfungsi untuk mengamati benda dalam jarak jauh atau berada dalam sudut tertentu. Bentuknya sederhana, yaitu berupa tabung yang dilengkapi dengan cermin/prisma pada ujung-ujungnya. Prisma ini akan memantulkan cahaya yang datar sejajar padanya, kemudian diatur sedemikian rupa sehingga membentuk sudut 45 derajat terhadap sumbu tabung. 

Periskop digunakan pada tank dan kapal selam. Para navigator kapal di kapal selam memanfaatkan periskop untuk mengamati gerak-gerik yang terjadi di permukaan laut. Ketika kita melihat ujung bawah,cahaya sejajar masuk lewat ujung atas mengenai cermin, oleh cermin akan dipantulkan membentuk sudut 45 derajat ke cermin bawah yang juga membentuk 45 derajat. Sinar-sinar pantul sejajartadi akan dipantulkan kembali ke mata kita yang melihat dari ujung bawah sehingga kamu dapat melihat benda-benda yang berada di ujung atas. 

Prinsip kerja Periskop: Cahaya dari benda akan masuk secara horizontal kemudian turun dan mengarah ke mata pengamat secara horizontal juga. Bagian periskop yg berada diatas permukaan air haruslah tidak menarik perhatian atau mencolok. Oleh karena itu, pipa periskop dibuat dengan bentuk panjang menyempit dan kecil .

Sebuah periskop terdiri atas dua buah lensa cembung sebagai lensa objektif dan lensa okuler serta dua buah prisma siku-siku sama   kaki.   Ketika   seberkas   cahaya   mengenai   lensa   objektif, cahaya tersebut akan diteruskan menuju prisma siku-siku pertama. Prisma   siku-siku   pertama   akan   memantulkan berkas cahaya tersebut menuju ke prisma siku-siku kedua. Berkas cahaya yang menembus prisma siku-siku kedua akan diteruskan ke lensa okuler.

 

SUMBER :http://www.artikelmateri.com/2016/02/alat-optik-pengertian-jenis-macam-dan-gambar.html

MATERI HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN IMPEDASI DAN KUAT ARUS PADA LISTRIK BOLAK BALIK

 

 MATERI HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN IMPEDASI DAN KUAT ARUS PADA LISTRIK BOLAK BALIK

Mengamati arus bolak-balik

Apabila suatu rangkaian arus bolak-balik diamati dengan alat ukur listrik amperemeter DC 

dan osiloskop dengan pemasangan seperti gambar maka dapat kita lihat pada kedua alat ukur 

sebagai berikut :

►        Pada Amperemeter DC, jarumnya tetap menunjukkan angka nol artinya alat ini tidak dapat menunjukkan nilai arus yang mengalir karena arah arus berubah-ubah.

►        Pada Osiloskop, layarnya menunjukkan gambar grafik sinusoidal. Bila lebih lanjut kita amati garis-garis skala pada layer osiloskop itu, maka dapat terlihat pula nilai tegangan maksimum dan frekuensi arus / tegangan bolak-balik tersebut.

Dari hasil pengamatan tersebut dapat disimpulkan bahwa arus / tegangan bolak-balik adalah arus 

/ tegangan yang nilainya selalu berubah-ubah terhadap waktu secara periodik. Nilai arus / 

tegangan berubah dari nilai nol sampai dengan nilai maksimum.

Disebut arus / tegangan bolak-balik karena arus ini mengalir bolak-balik setiap selang waktu

tertentu sesuai dengan frekuensi sumbernya. Apabila frekuensi sumbernya

50 Hz maka berarti arah arus setiap detik berubah 50 kali.

1.2. Arah dan tegangan sinusoidal

Sumber arus bolak balik adalah generator AC, yang dapat menghasilkan ggl induksi dan berprinsip pada hukum Faraday serta grafiknya berupa fungsi sinusoida yaitu sebagai berikut

      Besar tegangan/arus sesaat dinyatakan :                

V = V_maks . sin ωt                  

 I  = I _{maks .}  sin ωt

Persamaan tersebut merupakan fungsi sinus seperti pada grafik, oleh karena itu ggl induksinya disebut ggl sinusoidal atau arus dan tegangan sinusoidal.

harga sin ωt disebut sudut fase.

1.3 Nilai Efektif dan nilai Maksimum  

     a.    Nilai maksimum dan frekuensi

Dengan osiloskop dapat diamati nilai maksimum arus / tegangan dan frekuensinya, yang tergambar dalam bentuk garis cahaya ( trace ) pada layarnya.

Gambar di atas menunjukkan tampilan layar osiloskop. Garis skala vertical adalah garis skala untuk tegangan dan garis skala horizontal untuk skala waktu. 

Misalkan untuk skala tegangan diatur 2 volt/garis skala dan skala waktu diatur 5 mili detik/garis skala. Kemudian “test head” osiloskop disentuhkan pada rangkaian arus bolak-balik secara parallel dan nampak pada layar grafik sinusoidal seperti pada gambar diatas. 

   b.   Nilai efektif

Yang dimaksud nilai efektif arus / tegangan bolak-balik adalah kuat arus / tegangan yang dianggap setara dengan arus / tegangan searah yang menghasilkan jumlah kalor yang sama ketika melalui suatu penghantar dalam waktu yang sama. Hubungan arus / tegangan efektif dengan arus / tegangan maksimum dinyatakan dengan persamaan :

              Veff   =  0.707 V maks

              I eff   =  0.707  I maks
Dengan :
I _ef  = arus efektif ( ampere )
I _m  = arus maksimum ( ampere )
V _ef = tegangan efektif ( volt )
V _m = tegangan maksimum ( volt )

2.   Macam-macam beban dalam rangkaian AC

     Yang dimaksud dengan diagram Fasor (diagram vector) yaitu vector yang dapat berputar dengan arah berlawanan jarum jam.

     2.1. Resistor dalam rangkaian AC:

          Jika sebuah resistor (hambatan) dilalui arus bolak-balik, maka tegangan dan

          arusnya dikatakan sefase, sehingga secara vector berimpit.

                       Rangkaian Resistor        Kurva V dan I             Diagram Fasor                       

    Hukum Ohm pada beban ini menjadi :        V = I . R

V = V_maks . sin ωt                  

 I  = I _{maks .}  sin ωt

V sefase dengan i

 Ket : V = potensial listrik (V)

    I  = kuat arus listrik (A)

          R = hambatan   (Ω)

2.2. Induktor dalam rangkaian listrik AC

                  Jika sebuah induktor dilalui arus bolak-balik, maka fase tegangan akan  mendahului 90^o                 terhadap arusnya (leading), sehingga diagram fasor dan kurvanya ditunjukkan seperti gambar             dibawah ini :

                              Rangkaian Induktor     Kurva V_L dan I      Diagram fasor   

  

                           ► V = V_m . sin ωt 

                     ► i  = i_m . sin ( ωt – 90⁰ )

                     ► V mendahului i dengan beda fase 90⁰

    

                       Hukum Ohm pada rangkaian ini menjadi :    V = I.X_L    sedang  X_L = 2πf.L  

                       dimana :   X_L = reaktansi induktif (Ω)
                                       L  =  Induktansi (Henry)
                                       f = frekuensi (Hz) 

                        2.3. Kapasitor dalam rangkaian listrik AC

                               Jika sebuah kapasitor dilalui arus bolak-balik, maka fase tegangan akan
                              tertinggal 90^o terhadap arusnya (lagging), sehingga diagram fasor dan kurvanya adalah
                              seperti dibawah                                                        

        Rangkaian kapasitor (C)            Kurva V_C dan I         Diagram fasor 

 Hukum Ohm pada rangkaian ini menjadi :  V  = I Xc

        

► V = V_m . sin ωt 

► i  = i_m . sin ( ωt + 90⁰ )

► V tertinggal i dengan beda fase 90<sup>0



Untuk Latihan soal bab Listrik Arus Bolak-balik klik disini</sup>

3.  Perumusan impedansi RLC seri

      Dalam rangkaian AC jarang kita jumpai adanya beban murni, biasanya merupakan kombinasi dari beberapa beban, sehingga kita mengenal pengertian impedansi rangkaian (Z) yang merupakan beban gabungan tadi, dengan begitu kita juga mengenal factor daya yang besarnya :

Cos θ = R / Z       dimana    :  Cos θ = factor daya

                                                 R       = hambatan (ohm)

                                                 Z       = impedansi (ohm)

     3.1. Rangkaian seri R-L :

      Pada gambar dibawah ini menunjukkan  sebuah hambatan murni R dirangkai

      seri dengan inductor L dihubungkan pada listrik AC.

      Dalam rangkaian ini diketahui bahwa :

      ► arus i sefase dengan tegangan V_R

      ► arus i ketinggalan 90⁰ oleh tegangan V


                        Kurva  Seri VR , VL thd  I                         Diagram Fasor

Impedansi  Z  = V / I

Faktor Daya  (Cos θ ) = R/Z  =VR/V

   3.2. Rangkaian seri R-C :

      Suatu hambatan murni yang dirangkai seri dengan kapasitor yang mempunyai

      kapasitas C dihubungkan dengan tegangan AC.

            Dalam rangkaian ini diketahui bahwa :

► arus i sefase dengan tegangan V_R

► arus i mendahului 90⁰ terhadap tegangan V_C

                   _{Kurva  Seri VR , VC thd  I                         Diagram Fasor}

   

Impedansi  Z  = V / I

Faktor Daya  (Cos θ ) = R/Z  =VR/V