Dasar-dasar Kelistrikan
1. Komposisi Benda
Suatu benda bila kita bagi, kita akan mendapatkan suatu partikel yang di sebut molekul dan bila kita bagi lagi kita akan mendapatkan beberapa atom. Semua atom terdiri dari ” inti yang dikelilingi oleh partikel-partikel tipis yang biasa disebut dengan elektron-elektron”.
Inti terdiri dari proton dan neutron dalam jumlah yang sama, kecuali atom hydrogen yang kekurangan neutron.
Proton dan elektron mempunyai suatu hal yang sama yaitu muatan listrik (electrical charge).
Proton mempunyai muatan positf dan elektron mempunyai muatan negatif sedangkan neutron tidak bermuatan.
2. Elektron Bebas
Elektron-elektron yang orbitnya paling jauh disebut valence electron. Karena elektron yang mempunyai orbit paling jauh dari inti gaya tariknya lemah, maka elektron ini cenderung akan berpindah ke atom lain tembaga, perak atau logam lainnya, valensi elektronnya akan bergerak hampir bebas terhadap intinya, dengan demikian elektron disebut elektron bebas.
Tipe-tipe Listrik dan Sifat-sifatnya
I. Listrik Statis
Listrik statis adalah energi yg dikandung oleh benda yang bermuatan listrik. Muatan listrik benda tersebut dapat positif maupun negatif. Bila diperinci lebih dalam lagi, semua zat itu dibentuk dari sejumlah atom. Tiap-tiap atom memiliki inti atom yg terdiri dr elektron dan proton yang mengitarinya. Proton memiliki muatan listrik yang positif, sedangkan elektron memiliki muatan listrik yang negatif.
Disaat dua zat / benda contohnya tangan kita dan balon saling digesek-gesekan, material yang memiliki daya tarik lebih lemah yaitu tangan akan ditarik elektronnya dan menempel pd benda yang daya tariknya lebih kuat yaitu balon. Dengan demikian maka kedua zat tersebut jadi punya muatan listrik, dimana material yg elektronnya hilang akan memiliki muatan positif dan material yang mendapat elektron jadi bermuatan negatif.
Tangan maupun balon adalah material dengan muatan listrik netral disaat belum digesek satu sama lainnya, yaitu jumlah muatan negatif dan positifnya sama. Setelah dilakukan pengesekan, tangan jadi memiliki muatan positif yg berlebih dan balon jadi memiliki muatan negatif yg berlebih. Muatan listrik yg tdk sama akan salik tarik-menarik, jadinya muatan negatif dari balon ditarik oleh muatan positif dari tangan. Namun bila dihitung maka sebenarnya jumlah muatan total dari gabungan balon dan tangan tidaklah berubah. Penggesekan yang kita lakukan sebelumnyalah yang mengakibatkan elektron-elektronnya berpindah dari zat satu ke zat lainnya.
II. Listrik Dinamis
Listrik dinamis adalah listrik yg bisa bergerak. Cara untuk menghitung kuat arus pd listrik dinamis ialah membagi muatan listriknya dengan waktu, dimana satuan muatan listrik disebut coulumb dan satuan waktunya dipakai detik. Coba dah liat baterai pada mobil mainan, baterai tersebut dijadikan sumber power untuk membuat motor listrik berputar. Bila kita menekan saklar ke keadaan on, maka ujung-ujung baterai akan terasambung dgn motor listrik yang juga akan menyala. Dengan demikian, motor listrik membuat roda menjadi berputar dan mobil mainan pun akan bergerak. Sebaliknya, disaat saklar pada posisi mati / off, motor dan baterai tidak terhubung. Sehingga motor listrik tidak menyala dan mobil mainanpun tidak bergerak.
Pada listrik arus dinamis ini di bagi menjadi dua yaitu
A. Listrik Arus Searah (DC)
Arus listrik DC (Direct current) merupakan arus listrik searah. Pada awalnya aliran arus pada listrik DC dikatakan mengalir dari ujung positif menuju ujung negatif. Semakin kesini pengamatan-pengamatan yang dilakukan oleh para ahli menunjukkan bahwa pada arus searah merupakan arus yang alirannya dari negatif (elektron) menuju kutub positif. Nah aliran-aliran ini menyebabkan timbulnya lubang-lubang bermuatan positif yang terlihat mengalir dari positif ke negatif.
B.Listrik Arus Bolak-balik (AC)
Arus listrik AC (alternating current), merupakan listrik yang besarnya dan arah arusnya selalu berubah-ubah dan bolak-balik. Arus listrik AC akan membentuk suatu gelombang yang dinamakan dengan gelombang sinus atau lebih lengkapnya sinusoida. Di Indonesia sendiri listrik bolak-balik (AC) dipelihara dan berada dibawah naungan PLN, Indonesia menerapkan listrik bolak-balik dengan frekuensi 50Hz. Tegangan standar yang diterapkan di Indonesia untuk listrik bolak-balik 1 (satu) fasa adalah 220 volt. Tegangan dan frekuensi ini terdapat pada rumah anda, kecuali jika anda tidak berlangganan listrik PLN.
3. Arus Listrik
Arus listrik adalah sebuah aliran yang terjadi akibat jumlah muatan listrik yang yang mengalir dari satu titik ke titik lain dalam suatu rangkaian tiap satuan waktu. Arus listrik juga terjadi akibat adanya beda potensial atau tegangan pada media penghantar antara dua titik. Semakin besar nilai tegangan antara kedua titik tersebut, maka akan semakin besar pula nilai arus yang mengalir pada kedua titik tersebut. Satuan arus listrik dalam internasional yaitu A (ampere), yang dimana dalam penulisan rumus arus listrik ditulis dalam simbol I (current).
Pada umumnya, aliran arus listrik sendiri mengikuti arah aliran muatan positif. Dengan kata lain, arus listrik mengalir dari muatan positif menuju muatan negatif, atau bisa pula diartikan bahwa arus listrik mengalir dari potensial menuju potensial rendah.
Satuan pengukur arus listrik
1. Komposisi Benda
Suatu benda bila kita bagi, kita akan mendapatkan suatu partikel yang di sebut molekul dan bila kita bagi lagi kita akan mendapatkan beberapa atom. Semua atom terdiri dari ” inti yang dikelilingi oleh partikel-partikel tipis yang biasa disebut dengan elektron-elektron”.
Inti terdiri dari proton dan neutron dalam jumlah yang sama, kecuali atom hydrogen yang kekurangan neutron.
Proton dan elektron mempunyai suatu hal yang sama yaitu muatan listrik (electrical charge).
Proton mempunyai muatan positf dan elektron mempunyai muatan negatif sedangkan neutron tidak bermuatan.
2. Elektron Bebas
Elektron-elektron yang orbitnya paling jauh disebut valence electron. Karena elektron yang mempunyai orbit paling jauh dari inti gaya tariknya lemah, maka elektron ini cenderung akan berpindah ke atom lain tembaga, perak atau logam lainnya, valensi elektronnya akan bergerak hampir bebas terhadap intinya, dengan demikian elektron disebut elektron bebas.
Tipe-tipe Listrik dan Sifat-sifatnya
I. Listrik Statis
Listrik statis adalah energi yg dikandung oleh benda yang bermuatan listrik. Muatan listrik benda tersebut dapat positif maupun negatif. Bila diperinci lebih dalam lagi, semua zat itu dibentuk dari sejumlah atom. Tiap-tiap atom memiliki inti atom yg terdiri dr elektron dan proton yang mengitarinya. Proton memiliki muatan listrik yang positif, sedangkan elektron memiliki muatan listrik yang negatif.
Disaat dua zat / benda contohnya tangan kita dan balon saling digesek-gesekan, material yang memiliki daya tarik lebih lemah yaitu tangan akan ditarik elektronnya dan menempel pd benda yang daya tariknya lebih kuat yaitu balon. Dengan demikian maka kedua zat tersebut jadi punya muatan listrik, dimana material yg elektronnya hilang akan memiliki muatan positif dan material yang mendapat elektron jadi bermuatan negatif.
Tangan maupun balon adalah material dengan muatan listrik netral disaat belum digesek satu sama lainnya, yaitu jumlah muatan negatif dan positifnya sama. Setelah dilakukan pengesekan, tangan jadi memiliki muatan positif yg berlebih dan balon jadi memiliki muatan negatif yg berlebih. Muatan listrik yg tdk sama akan salik tarik-menarik, jadinya muatan negatif dari balon ditarik oleh muatan positif dari tangan. Namun bila dihitung maka sebenarnya jumlah muatan total dari gabungan balon dan tangan tidaklah berubah. Penggesekan yang kita lakukan sebelumnyalah yang mengakibatkan elektron-elektronnya berpindah dari zat satu ke zat lainnya.
II. Listrik Dinamis
Listrik dinamis adalah listrik yg bisa bergerak. Cara untuk menghitung kuat arus pd listrik dinamis ialah membagi muatan listriknya dengan waktu, dimana satuan muatan listrik disebut coulumb dan satuan waktunya dipakai detik. Coba dah liat baterai pada mobil mainan, baterai tersebut dijadikan sumber power untuk membuat motor listrik berputar. Bila kita menekan saklar ke keadaan on, maka ujung-ujung baterai akan terasambung dgn motor listrik yang juga akan menyala. Dengan demikian, motor listrik membuat roda menjadi berputar dan mobil mainan pun akan bergerak. Sebaliknya, disaat saklar pada posisi mati / off, motor dan baterai tidak terhubung. Sehingga motor listrik tidak menyala dan mobil mainanpun tidak bergerak.
Pada listrik arus dinamis ini di bagi menjadi dua yaitu
A. Listrik Arus Searah (DC)
Arus listrik DC (Direct current) merupakan arus listrik searah. Pada awalnya aliran arus pada listrik DC dikatakan mengalir dari ujung positif menuju ujung negatif. Semakin kesini pengamatan-pengamatan yang dilakukan oleh para ahli menunjukkan bahwa pada arus searah merupakan arus yang alirannya dari negatif (elektron) menuju kutub positif. Nah aliran-aliran ini menyebabkan timbulnya lubang-lubang bermuatan positif yang terlihat mengalir dari positif ke negatif.
B.Listrik Arus Bolak-balik (AC)
Arus listrik AC (alternating current), merupakan listrik yang besarnya dan arah arusnya selalu berubah-ubah dan bolak-balik. Arus listrik AC akan membentuk suatu gelombang yang dinamakan dengan gelombang sinus atau lebih lengkapnya sinusoida. Di Indonesia sendiri listrik bolak-balik (AC) dipelihara dan berada dibawah naungan PLN, Indonesia menerapkan listrik bolak-balik dengan frekuensi 50Hz. Tegangan standar yang diterapkan di Indonesia untuk listrik bolak-balik 1 (satu) fasa adalah 220 volt. Tegangan dan frekuensi ini terdapat pada rumah anda, kecuali jika anda tidak berlangganan listrik PLN.
3. Arus Listrik
Arus listrik adalah sebuah aliran yang terjadi akibat jumlah muatan listrik yang yang mengalir dari satu titik ke titik lain dalam suatu rangkaian tiap satuan waktu. Arus listrik juga terjadi akibat adanya beda potensial atau tegangan pada media penghantar antara dua titik. Semakin besar nilai tegangan antara kedua titik tersebut, maka akan semakin besar pula nilai arus yang mengalir pada kedua titik tersebut. Satuan arus listrik dalam internasional yaitu A (ampere), yang dimana dalam penulisan rumus arus listrik ditulis dalam simbol I (current).
Pada umumnya, aliran arus listrik sendiri mengikuti arah aliran muatan positif. Dengan kata lain, arus listrik mengalir dari muatan positif menuju muatan negatif, atau bisa pula diartikan bahwa arus listrik mengalir dari potensial menuju potensial rendah.
Satuan pengukur arus listrik
Kita telah mengetahui tentang pengertian arus listrik, yaitu aliran muatan listrik positif pada suatu penghantar dari potensial tinggi ke potensial rendah. Percobaan arus listrik dibawah sebaiknya dilakukan dengan 1 batre dan 2 batre untuk mengetahui perbedaan arus listriknya.
Pada baterai terdapat dua kutub yang
potensialnya berbeda. Jika kedua kutub tersebut dihubungkan dengan lampu
melalui kabel, maka akan terjadi perpindahan elektron dari kutub
negatif ke kutub positif atau terjadi arus listrik dari kutub positif ke kutub negatif, sehingga lampu dapat menyala.
Selanjutnya, jika baterai yang digunakan
dua buah, maka lampu akan menyala lebih terang. Jika baterai yang
digunakan tiga buah, maka lampu menyala makin terang. Mengapa demikian?
Hal ini disebabkan beda potensial kutub positif dan kutub negatifnya
makin besar sehingga muatanmuatan listrik yang mengalir pada penghantar
makin banyak atau arus listriknya makin besar.
Besarnya arus listrik
(disebut kuat arus listrik) sebanding dengan
banyaknya muatan listrik yang mengalir. Kuat arus listrik merupakan
kecepatan aliran muatan listrik. Dengan demikian, yang dimaksud dengan
kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang melalui penampang suatu penghantar setiap satuan waktu. Bila jumlah muatan q melalui penampang penghantar dalam waktu t, maka kuat arus I secara matematis dapat ditulis sebagai berikut.
Keterangan:
I : kuat arus listrik (A)
q : muatan listrik yang mengalir (C)
t : waktu yang diperlukan (s)
q : muatan listrik yang mengalir (C)
t : waktu yang diperlukan (s)
Berdasarkan persamaan tersebut, dapat disimpulkan bahwa satu coulomb adalah muatan listrik yang melalui sebuah titik dalam suatu penghantar dengan arus listrik tetap satu ampere dan mengalir selama satu sekon.
Mengingat muatan elektron sebesar -1,6 × 10-19 C,
(tanda negatif (-) menunjukkan jenis muatan negatif), maka banyaknya
elektron (n) yang menghasilkan muatan 1 coulomb dapat dihitung sebagai
berikut.
1 C = n × besar muatan elektron
1 C = n × 1,6 × 10-19 C,
Jadi, dapat dituliskan 1 C = 6,25 × 1018 elektron.
4. Kejadian yang diakibatkan oleh arus listrik
-Pembangkitan panas
Lampu
Pemantrik api (lighter)
dll.
-Aksi kimia
Elektrolit Baterai
-Pembangkitan magnet
Relay
Solenoide
dll
5. Satuan pengukuran tegangan listrik
Multimeter
Multimeter adalah alat pengukur listrik yang sering dikenal sebagai VOM (Volt/Ohm meter) yang dapat mengukur tegangan (voltmeter), hambatan (ohm-meter), maupun arus (amper-meter). Ada dua kategori multimeter: multimeter digital atau DMM (digital multi-meter), dan multimeter analog. Masing-masing kategori dapat mengukur listrik AC, maupun listrik DC.
Arus Arus listrik (electric current) dapat didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Biasanya arus memiliki satuan A (Ampere) atau dalam rumus terkadang ditulis I. Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu.
Arah arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron). Satu ampere sama dengan 1 couloumb dari elektron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati konduktor (penghantar).
Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.
Hambatan Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan dinyatakan dalam satuan ohm. Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan.
Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong elektron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus.
Tegangan
Arus Arus listrik (electric current) dapat didefinisikan sebagai jumlah muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Biasanya arus memiliki satuan A (Ampere) atau dalam rumus terkadang ditulis I. Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu.
Arah arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron). Satu ampere sama dengan 1 couloumb dari elektron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati konduktor (penghantar).
Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.
Hambatan Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan dinyatakan dalam satuan ohm. Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan.
Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong elektron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus.
Tegangan
Tegangan listrik (Voltage) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. Tegangan dinyatakan dalam satuan V (Volt). Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
Tenaga (the force) yang mendorong elektron agar bisa mengalir dalam sebuah rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah nilai dari beda potensial energi antara dua titik. Pada sebuah rangkaian, besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan elektron pada titik satu dengan titik yang lainnya merupakan jumlah tegangan.
Hukum Ohm
Tenaga (the force) yang mendorong elektron agar bisa mengalir dalam sebuah rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah nilai dari beda potensial energi antara dua titik. Pada sebuah rangkaian, besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan elektron pada titik satu dengan titik yang lainnya merupakan jumlah tegangan.
Hukum Ohm
Pada dasarnya, bunyi dari Hukum Ohm adalah : “Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau Konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)”. Secara Matematis, Hukum Ohm dapat dirumuskan menjadi persamaan seperti dibawah ini :
V = I x R
I = 𝑉 𝑅
R = 𝑉 𝐼
Dimana :
R = 𝑉 𝐼
Dimana :
V = Voltage (Beda Potensial atau Tegangan yang satuan unitnya adalah Volt (V))
I = Current (Arus Listrik yang satuan unitnya adalah Ampere (A))
R = Resistance (Hambatan atau Resistansi yang satuan unitnya adalah Ohm (Ω))
Dalam aplikasinya, Kita dapat menggunakan Teori Hukum Ohm dalam Rangkaian Elektronika untuk memperkecilkan Arus listrik, Memperkecil Tegangan dan juga dapat memperoleh Nilai Hambatan (Resistansi) yang kita inginkan. Hal yang perlu diingat dalam perhitungan rumus Hukum Ohm, satuan unit yang dipakai adalah Volt, Ampere dan Ohm. Jika kita menggunakan unit lainnya seperti milivolt, kilovolt, miliampere, megaohm ataupun kiloohm, maka kita perlu melakukan konversi ke unit Volt, Ampere dan Ohm terlebih dahulu untuk mempermudahkan perhitungan dan juga untuk mendapatkan hasil yang benar.
0 comments: