NS elektrodinamika adalah cabang fisika yang mempelajari muatan listrik bergerak. Konsep utama yang dipelajari dalam bidang ini adalah arus listrik (i), hambatan listrik (R) dan daya listrik (P).
NS arus listrik adalah pergerakan muatan yang teratur dan ditentukan oleh jumlah muatan (ΔQ) yang lewat dalam waktu tertentu (Δt). Satuan ukurannya adalah ampere (A).
NS hambatan listrik ditemukan melalui Hukum Ohm 1 dan 2, yang menghubungkan resistansi terhadap tegangan (U) dan arus (i), serta resistansi terhadap jenis bahan yang terbuat dari konduktor. Satuan ukurannya adalah ohm (Ω).
NS tenaga listrik itu adalah efisiensi perangkat untuk mengubah energi, dalam hal ini energi listrik. Satuan ukurannya adalah watt (w).
Baca juga: Hukum Ohm — Hukum Dasar untuk Studi Listrik
Ringkasan
- Elektrodinamika mempelajari muatan yang bergerak.
- Tiga konsep utama elektrodinamika adalah: arus listrik, hambatan listrik dan daya listrik.
- Arus listrik (i) adalah jumlah muatan yang melewati suatu penghantar dalam waktu tertentu.
- Hambatan listrik adalah kesulitan melewatkan arus dalam sebuah konduktor.
- Hambatan listrik mematuhi Hukum Ohm 1 dan 2, yang dirumuskan oleh Georg Simon Ohm.
- Hukum 1 ohm menghubungkan tegangan (U) dengan arus listrik (i).
- Jika resistansi konduktor konstan, kita menyebut resistor ini sebagai ohmik.
- Hukum 2 ohm menghubungkan hambatan listrik dengan jenis dan bentuk bahan konduktor itu dibuat.
- Tenaga listrik adalah efisiensi mengubah energi dan dapat ditemukan melalui tegangan dan arus dari suatu perangkat.
Apa itu elektrodinamika?
Ini adalah sub-bidang Fisika yang ada di dalamnya danlistrik. NS perhatian di bidang ini adalah untuk mempelajari pergerakan muatan listrik. Oleh karena itu, studi elektrodinamika terdiri dari pemahaman dan penerapan arus listrik, hambatan listrik dan daya listrik.
Konsep utama elektrodinamika
Elektrodinamika berkaitan dengan pemahaman efek dari muatan yang bergerak. Dengan demikian, konsep utamanya adalah: arus listrik, hambatan listrik dan daya listrik
Arus listrik
NS arus listrik adalah gerakan teratur muatan listrik dalam konduktor karena perbedaan potensial (ddp). Intensitas arus (i) dihitung dengan jumlah muatan (ΔQ) yang melewati konduktor dalam waktu tertentu (Δt):
i: arus listrik (C/s atau A)
Q: muatan listrik (C)
t: waktu
→ Kelas video: Elektrodinamika di Enem — arus listrik
hambatan listrik
NS Rperlawanan danlistrikadalah kesulitan dalam melewatkan arus listrik. Itu mematuhi hukum 1 dan 2 Ohm (hukum yang dirumuskan oleh Georg Simon Ohm tentang fungsi hambatan listrik).
→ hukum 1 Ohm
NShukum 1 ohm menentukan bahwa arus listrik (i) sebanding dengan tegangan (U) yang dikenakan konduktor. Dan jika hubungan ini konstan, yaitu, jika hambatan listrik (R) konstan, kita sebut resistor ini ohmik.
i: arus listrik (A)
R: hambatan listrik (Ω)
U: tegangan (V)
→ hukum ke-2 ohm
NSHukum kedua ohmmenentukan bahwa hambatan listrik adalah karakteristik tubuh dan tergantung pada bentuk (panjang dan luas) dan bahan terbuat dari tubuh, resistivitas (ρ). Hukum ke-2 Ohm menghubungkan kedua fitur ini.
L: panjang konduktor (L)
R: hambatan listrik (Ω)
A: luas konduktor (m2)
: resistivitas (Ω. M2)
→ Kelas video: Elektrodinamika dalam Enem — hambatan listrik dan hukum Ohm
Tenaga listrik
Daya adalah efisiensi peralatan dalam mengubah energi, yaitu seberapa cepat perangkat mampu mengubah satu energi (ΔE) menjadi energi lain. Diukur dalam watt (W).
Dalam hal tenaga listrik, kita memiliki efisiensi untuk mengubah energi listrik menjadi energi lain, seperti: panas, bercahaya dan nyaring.
P: daya listrik (A.V atau W)
i: arus listrik (A)
U: tegangan (V)
Untuk mencari daya listrik di resistor, kita dapat memodifikasi persamaan daya listrik pertama ini bersama-sama dengan persamaan hambatan listrik. Mengisolasi tegangan (U), dalam persamaan hambatan listrik, kita memiliki:
Mengganti U dalam persamaan daya listrik, kita memiliki:
Dan kita masih dapat menemukan persamaan lain yang mengisolasi arus (i) dalam persamaan hambatan listrik dan menggantikannya dalam persamaan daya listrik:
Baca juga: Sirkuit listrik — koneksi yang memungkinkan sirkulasi arus listrik
Elektrodinamika di Enem
Elektrodinamika dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari dengan mudah di setiap perangkat listrik yang kita gunakan. Jadi ini adalah salah satu mata pelajaran yang paling diminati, dalam Fisika, di Enem.
Dengan pemikiran ini, masalah yang melibatkan sirkuit, seperti pancuran listrik dan bola lampu, yang melibatkan transformasi energi, antara lain, adalah masalah analisis elektrodinamik. Mari kita lihat contoh di bawah ini.
(Enem 2016) Sebuah lampu LED (light emitting diode), yang bekerja dengan tegangan 12V dan arus searah 0,45 A, menghasilkan jumlah cahaya yang sama dengan lampu pijar dengan daya 60 W.
Berapa nilai pengurangan konsumsi daya saat mengganti lampu pijar dengan lampu LED?
Resolusi
Menggunakan persamaan daya dan menempatkan informasi dalam pernyataan, kami memiliki:
Saat latihan meminta pengurangan daya, kita mendapatkan bahwa daya lampu pijar adalah 60 W, dan daya LED, 5,4 W. Mengurangi satu dengan yang lain, kita mendapatkan pengurangan sebesar 54,6 W.
Latihan Soal Elektrodinamika
1. (Enem 2017) Kapasitas baterai dengan akumulator, seperti yang digunakan dalam sistem kelistrikan mobil, ditentukan dalam jam ampere (Ah). Baterai 12V, 100Ah menyediakan 12J untuk setiap coulomb muatan yang mengalir melaluinya.
Jika sebuah generator, dengan hambatan dalam yang dapat diabaikan, yang menyediakan daya listrik rata-rata sama dengan 600 W, terhubung ke terminal baterai yang dijelaskan, berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mengisi ulang? sama sekali?
a) 0,5 jam
b) 2 jam
c) 12 jam
d) 50 jam
e) 100 jam
Resolusi
Alternatif B
Untuk mengetahui waktu, kita perlu mengetahui jumlah energi total ketika muatan selesai, yaitu ketika jumlah muatan Q sama dengan 100A.h. Karena beban biasanya terlihat dalam coulomb, mari kita ubah satuan dari ukuran. Seperti dalam satu jam, kita memiliki 3600 detik, kita dapat mengalikan 100 A.h dengan 3600 detik, meninggalkan kita dengan 360000 C.
Jika 1 C memberikan energi 12 J, untuk aturan tiga, 360000 C memberikan 432000 J:
Menggunakan persamaan daya dan waktu isolasi (t):
Mengubah detik menjadi jam, kita memiliki 7200 detik = 2 jam.
2. (Enem 2016) Teknisi listrik harus memasang pancuran dengan tegangan 220V - 4400W hingga 6800W. Untuk pemasangan pancuran, direkomendasikan jaringan yang tepat, dengan kabel dengan diameter dan a. yang memadai pemutus sirkuit berukuran untuk daya dan arus listrik, disediakan dengan margin toleransi yang dekat dari 10%. Pemutus arus adalah alat pengaman yang digunakan untuk melindungi instalasi listrik dari hubungan pendek dan kelebihan beban listrik dan harus dilucuti senjatanya setiap kali ada aliran arus listrik yang lebih besar dari yang diizinkan di perangkat.
Untuk membuat instalasi pancuran ini aman, nilai arus maksimum pemutus sirkuit harus:
a) 20 A
b) 25 A
c) 30 A
d) 35 A
e) 40 A
Resolusi
Alternatif D
Untuk mencari arus maksimum yang dapat mengalir melalui pemutus sirkuit, kita perlu menggunakan nilai daya maksimum (6800W) dalam persamaan daya listrik:
Tetapi pernyataan tersebut menyatakan bahwa pemutus sirkuit memprediksi arus 10% lebih banyak, jadi untuk menghitung perbedaan ini:
Menambahkan keduanya bersama-sama, kami memiliki nilai perkiraan 33 A.
oleh Gabriela de Oliveira
guru fisika