Materi & Rumus Arus Listrik Dan Pengukurannya Fisika Kelas 10

ARUS LISTRIK DAN PENGUKURANNYA   
    Arus listrik adalah aliran muatan-muatan listrik yang melalui suatu penghantar. Dalam suatu rangkaian listrik, dapat terjadi arus listrik jika terdapat beda potensial listrik (beda tegangan listrik).
    Semakin banyak muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu dikatakan semakin besar (kuat) arus listriknya. Arah arus listrik dalam suatu rangkaian listrik yaitu dari potensial tinggi ke potensial rendah.
    Kuat arus listrik dapat diukur dengan alat amperemeter, yang dapat dirakit dari alat basic meter yang dipasang dengan Shunt. Beda potensial listrik dapat diukur dengan alat voltmeter, yang dapat dirakit dari alat basic meter yang dipasang dengan Multiflier.

1. Cara membaca skala hasil ukur amperemeter dan voltmeter
    Sebelum Anda mempraktikkan penggunaan amperemeter dan voltmeter, perhatikan contoh membaca hasil ukur dengan amperemeter dan voltmeter berikut.

a. Alat ukur amperemeter

b. Alat ukur voltmeter

2. Dalam Rangkaian alat listrik
    Dalam serangkaian alat diperlukan cara tertentu. Untuk amperemeter harus dipasang secara seri dengan alat listrik, sedangkan voltmeter harus dipasang secara paralel dengan alat listrik. Perhatikan dibawah ini.

a. Rangkaian amperemeter

b. Rangkaian voltmeter

Percobaan 5.1

    Rangkailah alat-alat seperti di atas. Tutup saklar S dan catat besar kuat arus yang mengalir. Ulangi kegiatan ini sampai 2 kali dengan mengubah-ubah posisi tombol hambatan geser dan masukkan hasilnya pada tabel.




Percobaan 5.2

    Rangkailah alat-alat seperti di atas. Tutup saklar S dan catat beda potensial listrik. Ulangi kegiatan ini sampai 2 kali dengan mengubah-ubah posisi tombol hambatan geser dan masukkan hasilnya pada tabel.





* Kuat arus listrik (I)
   Kuat arus adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui suatu penghantar tiap detik.

   
    Besarnya kuat arus yang mengalir melalui rangkaian listrik dapat diukur dengan alat amperemeter

Read more

Materi Dan Contoh Soal Hukuk OHM Pada Penghambat Tetap Fisika

HUKUM OHM PADA PENGHAMBAT TETAP
    Di awal bab ini telah dijelaskan bahwa penyebab adanya arus listrik karena adanya beda potensial listrik. George Simon Ohm, orang yang pertama kali menemukan hubungan kuat arus listrik yang mengalir melalui penghantar yang berhambatan tetap dengan beda potensial ujung-ujung penghantar tersebut.
    Menurut George Simon Ohm menyatakan “Besarnya beda potensial listrik ujung-ujung penghantar yang berhambatan tetap sebanding dengan kuat arus listrik yang mengalir melalui penghantar tersebut selama suhu penghantar tersebut dijaga tetap”.

    Dari penyelidikan lebih lanjut dengan menggunakan penghantar yang berhambatan R, tenyata diperoleh:

Percobaan 5.3: Hukum Ohm

Rangkailah alat-alat seperti di atas. Tutup saklar S dan catat besar kuat arus yang mengalir dan beda potensial listrik. Ulangi kegiatan ini sampai 2 kali dengan mengubah-ubah posisi tombol hambatan geser dan masukkan hasilnya pada tabel. Adapun susunan kolom pada tabel yang dibuat adalah beda potensial (v) volt, kuat arus listrik (I) ampere, dan V⁄ I

Bagaimana hubungan antara V dan I? Berapa nilai rata-rata dari ? Bagaimana nilai rata-rata dan nilai R? Apakah kesimpulan yang Anda dapatkan!

Contoh soal

1. Jika ujung-ujung sebuah penghantar yang berhambatan 5 Ohm diberi beda potensial 1,5 volt, maka berapakah kuat arus listrik yang mengalir?
Penyelesaian:

2. Pada saat ujung-ujung sebuah penghantar yang berhambatan 50 ohm diberi beda potensial, ternyata kuat arus listrik yang mengalir 50 mA. Berapakah beda potensial ujung-ujung penghantar tersebut?
Penyelesaian:

Read more

Contoh Soal Fisika Perpindahan Kalor kelas 10

2.   Sebuah benda hitam pada saat dipanaskan sampai suhu 27 ^C memancarkan energi 10 joule. Berapakah energi yang dipancarkan oleh benda hitam tersebut jika dipanaskan sampai 127 ^C?
Penyelesaian:

Read more

Rumus Perpindahan Kalor Radiasi Fisika kelas 10

Radiasi
    Antara bumi dengan matahari terdapat ruang hampa yang tidak memungkinkan terjadinya konduksi dan konveksi. Akan tetapi panas matahari dapat kita rasakan. Dalam hal ini kalor tidak mungkin berpindah dengan cara konduksi ataupun konveksi. Perpindahan kalor dari matahari ke bumi terjadi lewat radiasi (pancaran). Jadi radiasi adalah perpindahan kalor tanpa zat perantara.
    Alat yang digunakan untuk mengetahui adanya radiasi (pancaran) kalor dinamakan termoskop.
    Dua buah bola lampu dihubungkan dengan pipa U berisi alkohol yang diberi warna. Bola lampu A dihitamkan, sedangkan bola lampu B tidak. Bila pancaran kalor jatuh pada bola A, tekanan gas di dalam bola A, bertambah besar dan permukaan alkohol di bawah B akan naik. Bila A dan B bersama-sama diberi pancaran kalor, permukaan alkohol di bawah A tetap turun dan permukaan alkohol di bawah B naik. Hal ini menunjukkan bahwa bola hitam menyerap kalor lebih banyak daripada bola lampu yang tidak dihitamkan.

   
Banyaknya kalor yang dipancarkan tiap satuan luas, tiap satuan waktu dapat dinyatakan dengan :

Read more

Rumus Perpindahan Kalor Konveksi Fisika kelas 10

    Perpindahan kalor secara konveksi (aliran) adalah perpindahan kalor karena aliran zat yang dipanaskan. Konveksi hanya terjadi pada zat yang dapat mengalir, yaitu zat cair dan zat gas.

a. Konveksi dalam zat cair
    Bila air dipanaskan, air akan memuai sehingga massa jenisnya berkurang. Karena massa jenisnya berkurang maka air ini menjadi lebih ringan dan naik ke atas. Tempatnya kemudian digantikan oleh air yang lebih dingin dari atas, yang turun karena massa jenisnya lebih besar. Gerakan atau sirkulasi air tersebut dinamakan arus konveksi.

    Penerapan konveksi kalor dalam air pada kehidupan sehari-hari.
1) Pemanasan air dalam ketel 
    Pada saat kita memanaskan air dalam ketel, maka terjadi pemindahan kalor secara konduksi dan konveksi.

2) Sistem aliran panas 
    Di hotel-hotel besar, tiap-tiap kamar mandi biasanya disediakan kran air dingin dan kran air hangat. Air panas dialirkan dari tempat pemanasan dan penyimpanan air panas ke seluruh bangunan secara konveksi.
Keterangan gambar 4.15:

    Pada saat air dalam ketel dipanasi, maka air panas dalam ketel naik mengisi tangki penyimpanan dan air dingin dalam tangki penyimpanan turun ke ketel pemanasan sehingga keseluruhan air dalam sistem menjadi panas. Jika kran A dibuka, air panas di bagian atas tangki penyimpanan keluar dan air dingin dari pusat persediaan air masuk ke tangki B melalui pipa dengan katub yang diatur oleh gerakan naik turunnya bola pelampung, sehingga jumlah air dalam sistem tetap. Demikian seterusnya sehingga air panas terus tersedia. Pipa C berfungsi untuk mengalirkan uap panas atau limpahan air yang terjadi karena pemanasan.







b. Konveksi dalam udara
    Arus konveksi pada udara atau gas terjadi ketika udara panas naik dan udara yang lebih dingin turun. Konveksi udara dapat dilihat pada gambar di bawah. Jika lilin dinyalakan akan terjadi aliran udara panas dalam alat. Dengan menggunakan asap dari obat nyamuk yang dibakar, aliran udara terlihat. Udara panas akan naik dan udara dingin akan turun.
    Penerapan konsep konveksi kalor dalam udara pada kehidupan sehari-hari dapat dilihat pada terjadinya angin laut, angin darat dan pembuatan cerobong asap pada tangki pabrik.

1) Angin laut (terjadi siang hari)
    Pada siang hari daratan lebih cepat panas dari pada lautan. Akibatnya udara di atas daratan naik, dan kekosongan tersebut akan digantikan oleh udara yang lebih dingin dari atas laut yang bertiup ke darat. Maka terjadilah angin laut.

2) Angin darat (terjadi malam hari)
    Pada malam hari daratan lebih cepat dingin dari pada lautan, karena daratan lebih cepat melepaskan kalor. Akibatnya udara panas di lautan naik dan kekosongan tersebut digantikan oleh udara yang lebih dingin dari atas daratan yang bertiup ke laut. Maka terjadilah angin darat.

3) Pembuatan cerobong asap pada tungku pabrik
    Pada tungku pabrik biasanya dipasang cerobong asap agar selalu ada tarikan oleh udara ke atas. Sebelum ada pemanasan di dalam tungku, massa jenis udara dalam cerobong sama dengan massa jenis udara di luar cerobong. Setelah ada pemanasan, udara di dalam tungku memuai sehingga udara dari luar cerobong yang lebih dingin dan massa jenisnya lebih besar akan mendesak udara panas dalam cerobong ke atas. Semakin tinggi cerobong semakin besar tarikannya, sebab perbedaan massa jenis gas dalam cerobong dan massa jenis udara dari luar makin besar.

Read more

Rumus Perpindahan Kalor Konduksi Fisika

PERPINDAHAN KALOR
    Pada penjelasan sebelumnya telah dibahas bahwa kalor merupakan suatu bentuk energi yang dapat berpindah karena ada perbedaan suhu. Perpindahan kalor dapat terjadi dengan 3 cara, yaitu secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Untuk lebih jelasnya perhatikan uraian berikut.

Konduksi
    Perpindahan kalor secara konduksi (hantaran) adalah perpindahan kalor melalui zat perantara dimana partikel-partikel zat perantara tersebut tidak berpindah. Perhatikan gambar 4.11 berikut.
    Dari gambar 4.11 tersebut jika ujung batang logam dipanaskan dengan api, ternyata ujung logam yang kita pegang akhirnya menjadi panas. Hal tersebut membuktikan adanya perpindahan kalor dari ujung batang logam yang dipanaskan ke ujung batang yang kita pegang.
    Ada zat yang daya hantar panasnya baik, ada pula zat yang daya hantar panasnya buruk. Berdasarkan daya hantar panasnya maka zat dikelompokkan menjadi dua yaitu konduktor dan isolator.

1. Konduktor (zat yang dapat menghantarkan panas dengan baik) antara lain: tembaga, aluminium, besi, dan baja. 
2. Isolator (zat yang kurang baik menghantarkan panas), antara lain: kaca, karet, kayu, dan plastik.

    Kemampuan menghantarkan kalor logam dapat dijelaskan dengan menganggap adanya elektron-elektron bebas pada logam. Elektron bebas ialah elektron yang dengan mudah dapat pindah dari satu atom ke atom lain. Di tempat yang dipanaskan energi elektron-elektron bertambah besar. Karena elektron bebas mudah pindah, pertambahan energi ini dengan cepat dapat dibawa ke tempat lain di dalam zat dan dapat diberikan ke elektron lain yang letaknya lebih jauh melalui tumbukan. Dengan cara ini energi berpindah lebih cepat.

   

Dari percobaan dan penalaran ditemukan bahwa kecepatan mengalirnya kalor dengan cara konduksi dari satu tempat ke tempat lain dalam satu potong zat bergantung pada lima faktor, yaitu selisih suhu T, luas penampang A, tebal zat L, lamanya kalor mengalir t, dan jenis zat (lihat Gambar 4.12). Dari percobaan ditemukan bahwa kalor yang mengalir:

• sebanding dengan selisih suhu (ΔT) antara kedua ujung potongan zat yang ditinjau
• sebanding dengan luas penampang potongan (A)
• berbanding terbalik dengan tebal atau panjang potongan (L)
• sebanding dengan selang waktu lamanya kalor mengalir.

   
Atas dasar itu, secara matematik banyaknya kalor H yang mengalir dari ujung bersuhu T1 ke ujung bersuhu T2 dapat dinyatakan dengan persamaan:

Read more

Rumus Pemuaian Pada Zat Cair dan Gas Fisika

1. Pemuaian Zat Cair

    Pada pembahasan sebelumnya telah dijelaskan bahwa pada umumnya setiap zat memuai jika dipanaskan, kecuali air jika dipanaskan dari 0^C sampai 4^C, menyusut. Sifat keanehan air seperti itu disebut anomali air. Grafik anomali air seperti terlihat pada gambar 4.7. berikut.

Karena pada zat cair hanya mengalami pemuaian volum, maka pada pemuaian zat cair hanya diperoleh persamaan 

2. Pemuaian Gas

    Jika gas dipanaskan, maka dapat mengalami pemuaian volum dan dapat juga terjadi pemuaian tekanan. Dengan demikian pada pemuaian gas terdapat beberapa persamaan, sesuai dengan proses pemanasannya.

a. Pemuaian volum pada tekanan tetap (Isobarik)

    Gambar 4.8 (a): gas di dalam ruang tertutup dengan tutup yang bebas bergerak.

    Gambar 4.8 (b): gas di dalam ruang tertutup tersebut dipanasi dan ternyata volum gas memuai sebanding dengan suhu mutlak gas. 

    Jadi pada tekanan tetap, volum gas sebanding dengan suhu mutlak gas itu. Pernyataan itu disebut hukum Gay-Lussac .

b. Pemuaian tekanan gas pada volum tetap (Isokhorik)

    Gambar 4.9: gas dalam ruang tertutup rapat yang sedang dipanasi. Jika pemanasan terus dilakukan maka dapat terjadi ledakan. Hal tersebut dapat terjadi karena selama proses pemanasan, tekanan gas di dalam ruang tertutup tersebut memuai. Pemuaian tekanan gas tersebut sebanding dengan kenaikan suhu gas. Jadi, pada volum tetap tekanan gas sebanding dengan suhu mutlak gas. Pernyataan itu disebut juga dengan hukum Gay-Lussac. Secara matematik dapat dinyatakan:

c. Pemuaian volum gas pada suhu tetap (Isotermis)

    Gambar 4.10 (a): Gas di dalam ruang tertutup dengan tutup yang dapat digerakkan dengan bebas. 

    Gambar 4.10 (b): Pada saat tutup tabung digerakkan secara perlahan-lahan, agar suhu gas di dalam tabung tetap maka pada saat volum gas diperkecil ternyata tekanan gas dalam tabung bertambah besar dan bila volum gas diperbesar ternyata tekanan gas dalam tabung mengecil. 

    Jadi, pada suhu tetap, tekanan gas berbanding terbalik dengan volum gas. Pernyataan itu disebut hukum Boyle. Salah satu penerapan hukum Boyle yaitu pada pompa sepeda. Dari hukum Boyle tersebut diperoleh:

    Jika pada proses pemuaian gas terjadi dengan tekanan berubah, volum berubah dan suhu berubah maka dapat diselesaikan dengan persamaan hukum Boyle - Gay Lussac, dimana:

Read more

Rumus Pemuaian Pada Zat Padat Fisika

Pemuaian Zat Padat

    Karena bentuk zat padat yang tetap, maka pada pemuaian zat padat dapat kita bahas pemuaian panjang, pemuaian luas, dan pemuaian volum.

a. Pemuaian panjang

    Pemuaian panjang disebut juga dengan pemuaian linier.

    Pemuaian panjang zat padat berlaku jika zat padat itu hanya dipandang sebagai satu dimensi (berbentuk garis). Di SMP materi ini sudah dibahas dan percobaan yang telah membahas tentang pemuaian panjang zat padat adalah percobaan Musschenbroek, dimana dari hasil percobaannya disimpulkan bahwa pertambahan panjang, zat padat yang dipanasi sebanding dengan panjang mula-mula, sebanding dengan kenaikan suhu dan tergantung pada jenis zat padat. Untuk membedakan sifat muai berbagai zat digunakan konsep koefisien muai.

    Dampak dari pemuaian panjang ada yang bermanfaat, tetapi ada pula yang menimbulkan permasalahan. Dampak yang bermanfaat, antara lain: Untuk mengeling pelat logam, untuk Bimetal (pada alat pemberitahu ada kebakaran, termostad), untuk lampu arah kendaraan bermotor. Dampak pemuaian panjang yang menimbulkan permasalahan antara lain: kaca jendela pecah di musim panas, kerusakan pada jembatan, pemasangan rel kereta api.

    Bentuklah kelompok, kemudian baca literatur yang terkait dengan permasalahan pemuaian kemudian presentasikan di depan kelas untuk menjelaskan terhadap kelompok yang lain tentang hal-hal yang terkait dengan dampak pemuaian panjang.  Untuk lebih jelasnya gunakan bantuan gambar dalam memberi penjelasan pada saat presentasi.

b. Pemuaian Luas

    Jika zat padat tersebut mempunyai 2 dimensi (panjang dan lebar), kemu- dian dipanasi tentu baik panjang maupun lebarnya mengalami pemuaian atau dengan kata lain luas zat padat tersebut mengalami pemuaian. Koefisien muai pada pemuaian luas ini disebut dengan koefisien muai luas yang diberi lambang β.

c. Pemuaian Volum

    Zat padat yang mempunyai bentuk ruang, jika dipanaskan mengalami pemuaian volum. Koefisien pemuaian pada pemuaian volum ini disebut dengan koefisien muai volum atau koefisien muai ruang yang diberi lambang γ.

Read more

Perubahan Wujud Zat Rumus Fisika

Perubahan Wujud Zat
    Wujud zat dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu zat padat, zat cair dan zat gas. Wujud suatu zat dapat berubah dari wujud zat yang satu menjadi wujud yang lain. Perubahan wujud dapat disebabkan karena pengaruh kalor. Untuk lebih jelasnya, lakukan percobaan di bawah ini.

Percobaan 4.3:  Perubahan wujud zat

    Perubahan wujud zat selain karena penyerapan kalor, dapat juga karena pelepasan kalor. Setiap terjadi perubahan wujud terdapat nama-nama tertentu. Berikut adalah skema perubahan wujud zat beserta nama perubahan wujud zat tersebut.

    Hasil percobaan di atas menunjukkan bahwa pada saat es sedang mencair atau pada saat air sedang menguap suhunya tetap, walaupun kalor terus diberikan. Dengan kata lain pada saat zat mengalami perubahan wujud, suhu zat tersebut tetap, sehingga selama terjadi perubahan wujud zat seakan-akan kalor tersebut disimpan. Kalor yang tersimpan tersebut disebut kalor laten, yang diberi lambang "L".
    Banyaknya kalor yang diserap atau dilepaskan selama terjadi perubahan wujud dapat dinyatakan dengan persamaan:

Q = banyak kalor yang diserap atau dilepaskan (dalam joule)
m = massa zat yang mengalami perubahan wujud (dalam Kg)

L = kalor laten (dalam Joule/Kg)

Nama-nama kalor laten, antara lain:
- pada saat melebur disebut kalor lebur
- pada saat menguap disebut kalor uap
- pada saat menyublim disebut kalor sublim
- pada saat membeku disebut kalor beku

- pada saat mengembun disebut kalor embun

Dari hasil percobaan yang dilakukan oleh para ilmuwan diperoleh:

    Perubahan wujud es sampai menjadi uap jenuh, beserta persamaan kalor yang diserap dapat digambarkan seperti bagan di bawah ini.

Read more

Rumus Asas Black dan Mengukur Kalor Fisika

Asas Black

    Bila dua zat yang suhunya tidak sama dicampur maka zat yang bersuhu tinggi akan melepaskan kalor sehingga suhunya turun dan zat yang bersuhu rendah akan menyerap kalor sehingga suhunya naik sampai terjadi kesetimbangan termal. Karena kalor merupakan suatu energi maka berdasar hukum kekekalan energi diperoleh kalor yang dilepaskan sama dengan kalor yang diserap.

    Konsep tersebut sering disebut dengan azaz Black, yang secara matematis dapat dinyatakan:  

Mengukur Kalor

    Pengukuran kalor sering dilakukan untuk menentukan kalor jenis suatu zat. Dengan mengetahui kalor jenis suatu zat maka dapat dihitung banyaknya kalor yang dilepaskan atau diserap dengan mengetahui massa zat dan perubahan suhunya, menggunakan persamaan:

    Alat yang dapat digunakan untuk mengukur kalor adalah kalorimeter. Salah satu bentuk kalorimeter ialah kalorimeter campuran yang secara bagan tampak pada gambar 4.4 di bawah ini.

    Kalorimeter terdiri atas sebagai berikut.

a. Sebuah bejana kecil terbuat dari logam tipis yang di gosok mengkilat. Bejana inilah yang dinamakan kalorimeternya.

b. Sebuah bejana yang agak besar, untuk memasukkan kalorimeternya. Di antara kedua bejana itu dipasang isolator yang berfungsi untuk mengurangi kehilangan kalor karena dihantarkan atau dipancarkan sekitarnya.

c. Penutup dari isolator panas yang telah dilengkapi dengan termometer dan pengaduk. Pengaduk biasanya juga terbuat dari logam sejenis.

Read more