Dasar - Dasar Kelistrikan

DASAR-DASAR KELISTRIKAN

1. Memahami Wujud Listrik

1.1 Komposisi Benda

Suatu benda bila kita bagi, kita akan mendapatkan suatu partikel yang disebut 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 electron-elektron. Inti terdiri dari proton dan neutron dalam jumlah yang sama, kecuali atom hydrogen yang kekurangan neutron.

Proton dan electron mempunyai suatu hal yang sama yaitu muatan listrik (electrical charge). Proton mempunyai muatan positif dan electron mempunyai muatan negetif sedangkan neutron tidak bermuatan.

1.2 Elektron Bebas

Elektron-elektron yang orbitnya paling jauh disebut valence electron. Karena electron yang mempunyai orbit paling jauh dari inti gaya tariknya lemah, maka electron ini cenderung akan berpindah ke atom lain. Tembaga, perak atau logam lainnya, valensi elektronnya akan bergerak hampir bebas terhadap intinya, dengan demikian elektron disebut electron bebas.

2. Tipe Listrik & Sifat-Sifatnya

Ada dua tipe listrik, yaitu listrik statis dan listrik dinamis. Listrik dinamis dibagi menjadi arus searah (DC/Direct Current) dan arus bolak-balik (AC/Alternating Current).

2.1 Listrik Statis

Bila sebatang kaca (Glass Rod) digosok dengan kain sutera, glass fod dan sutera menjadi bermuatan listrik, satu bermuatan positif dan satu lagi bermuatan negative

Tanpa menyentuh kedua benda tersebut dan menghubungkan dengan konduktor, muatan listrik tetap berada pada batang kaca dan kain sutera, Karena tidak terjadi gerakkan maka tipe kelistrikan ini disebut listrik statis.

Dalam rumus electron bebas, listrik statis adalah suatu keadaan dimana electron bebas sudah terpisah dari atomnya masing-masing. Tetapi tidak bergerak dan haya berkumpul di atas permukaan benda.

2.2 Listrik Dinamis

Listrik dinamis adalah suatu keadaan dimana terjadinya pergerakan dari electron-elektron bebas melalui suatu konduktor.

Listrik arus searah (DC) adalah bila electron-elektron bebas melalui suatu konduktor.

Listrik arus bolak-balik (AC) adalah bila electron-elektron bebas bergerak dengan arah yang bervariasi.

3. Arus Listrik

3.1 Pengertian Arus Listrik

Bila kita menghubungkan baterai dan lampu dengan kabel tembaga, maka lampu akan menyala. Arus listrik mengalir dari positif ke negatif, tetapi elektron mengalir dari negatif ke positif.

3.2 Satuan Arus Listrik

Besar arus listrik yang mengalir melaui konduktor adalah sama dengan jumlah electron bebas yang melewati penampang konduktor setiap detik. Arus listrik dinyatakan dengan I (intensity) sedangkan besar arus listrik dinyatakan dengan satuan ampere (A).

Satu ampere sama dengan pergerakan 6,25 x 10 ¹⁸ Elektron bebas (a coloumb) yang melewati konduktor tiap detik.

	Satuan Dasar	Arus Kecil		Arus Besar
Simbol	A	mA	mA	kA	MA
Dibaca	Ampere	Mikro Ampere	Mili Ampere	Kilo Ampere	Mega Ampere
Perkalian	1	1 x 10 ^-6	1 x 10 ^-3	1 x 10 ³	1 x 10 ⁶
Perkalian	1	1/1.000.000	1/1.000	1.000	1.000.000

3.3 Kejadian-Kejadian Akibat Arus Listrik

Bila arus mengalir pada konduktor atau elektrolit akan menyebabkan tiga kejadian

§ Pembangkitan panas, contohnya headlight, cigarette lighter, dll

§ Aksi kimia terjadi pada elektrolit battery yang memungkinkan arus dapat menglir

§ Pembangkitan magnet, bila arus listrik mengalir pada kumparan (relay, slenoid, dll)

4. Tegangan Listrik

4.1 Pengertian Tegangan Listrik

Bila dua buah tangki air yang berbeda tingginya dihubungkan oleh pipa, air akan mengalir dari tangki yang lebih tinggi ke tangki yang leih rendah. Hal ini disebabkan oleh adanya head (perbedaan tinggi) sehingga terjadi perbedaan tekanan (beda potensial)

Hal yang sama juga terjadi bila lampu dihubungkan dengan battery oleh kabel.

Hal ini disebabkan oleh adanya potensial tinggi pada terminal positif dan pontesial rendah pada terminal negative battery (beda potetnsial), dan tegangan listrik menyebabkan arus listrik akan mengalir dan lampu menyala. Tegangan listrik ini disebut dengan voltage.

4.2 Satuan Tegangan Listrik

Satuan tegangan listrik yang dinyatakan dengan volt (V).

Satu volt adalah tegangan listrik yang dapat mengalirkan arus sebesar 1 ampere pada konduktor dengan tahanan 1 W

	Satuan Dasar	Arus Kecil		Arus Besar
Simbol	V	mA	mV	kV	MV
Dibaca	Volt	Mikro Volt	Mili Volt	Kilo Volt	Mega Volt
Perkalian	1	1 x 10 ^-6	1 x 10 ^-3	1 x 10 ³	1 x 10 ⁶
Perkalian	1	1/1.000.000	1/1.000	1.000	1.000.000

5. Tahanan Listrik

5.1 Konduktor, Semikonduktor, dan Isolator

Dalam hal tahanan terhadap aliran listrik, maka benda-benda digolongkan ke dalam tiga kategori.

§ Konduktor

Konduktor adalah material (benda-benda) yang dapat dialiri arus dengan mudah (emas, perah, tembaga dan logam).

§ Semikonduktor

Semikonduktor adalah material dimana arus listrik dapat mengalir tetapi tidak semudah konduktor (silicon, germanium).

§ Isolator

Isolator adalah material yang tidak dapat dialiri arus sama sekali (karet, kaca, plastik).

5.2 Pengertian Tahanan Listrik

Tahanan listrik adalah derajat kesulitan dari arus listrik (elektron-elektron) mengalir melalui suatu benda.

5.3 Satuan Tahanan Listrik

Tahanan listik dinyatakan dengan resistance (R) & satuhan ohm (W) Satu ohm adalah tahanan yang mampu menahan arus yang mengalir sebesar 1 A tegangan 1 volt.

	Satuan Dasar	Arus Kecil		Arus Besar
Simbol	W	mW	mW	kW	MW
Dibaca	Ohm	Mikro Ohm	Mili Ohm	Kilo Ohm	Mega Ohm
Perkalian	1	1 x 10 ^-6	1 x 10 ^-3	1 x 10 ³	1 x 10 ⁶
Perkalian	1	1/1.000.000	1/1.000	1.000	1.000.000

5.4 Hubungan Diameter & Panjang Konduktor dengan Tahanan Listrik

Tangki-tangki dengan ketinggian sama tetapi dihubungkan oleh pipa-pipa dengan diameter berbeda. Meskipun ketinggiannya sama, tetapi ari akan liebih budah mengalir pada tangki-tangki yang dihubungkan dengan pipa yang lebih besar. Kejadian ini juga berlaku untuk listrik, dimana arus listrik (elektron) lebih mudah mengalir pada kabel yang lebih besar.

Bila arus listrik mengalir pada jarak yang jauh (kabel yang panjang), maka tahanan akan menjadi lebih besar. Kesimpulannya, tahanan listrik pada suatu konduktor akan berbanding lurus dengan panjang konduktor dan berbanding terbalik terhadap luas penampang konduktor.

Pendek

Panjang

R= Tahanan listrik (W)

r = Tahanan spesifik (Wm)

I = Panjang konduktor (m)

A= Luas penampang (m²)

TAHANAN JENIS

Bahan	Hambatan	Bahan	Hambatan
Alumunium	0,03	Besi	0,13
Emas	0,022	Perak (lunak)	0,016
Tembaga (lunak)	0,0167	Perak (keras)	0,018
Tembaga (keras)	0,0175	Seng	0,12
Platina	0,12	Baja	0,10 – 0,25
Timah	0,13	Kuningan	0,07

5.5 Hubungan Temperatur dengan Tahanan Listrik

Tahanan listrik pada konduktor akan berubah-ubah dengan adanya perubahan temperatu, biasanya tahanan akan naik bila temperatur naik. Bila sebuah lampu dihubungkan dengan battery melalui kawat, dan kawat tersebut kemudian dipanaskan dengan api, maka lampu akan menjadi redup.

Thermistor adalah suatu material yang akan merubah tahanannya dalam dua cara terhadap perubahan suhu.

Thermistor PTC (positive temperature coefficient) adalah thermistor yang tahannya bertambah jika suhu naik.

Thermistor NTC (negative temperature coefficient) adalah thermistor yang tahanannya berkurang jika suhu naik.

5.6 Tahanan Sambungan (Contact Resistance)

Bila penyambungan kabel ke baterai atau ke beban keadaannya kurang baik, atau bila terdapat karat pada saklar yang menghubungkan dua komponen, maka arus listrik menjadi sulit mengalir. Tahanan sambungan adalah tahanan yang disebabkan oleh hubungan yang kurang baik.

6. Sirkuit Kelistrikan

6.1 Teori Dasar

Arus

Sirkuit kelistrikan adalah rangkaian dimana arus listrik dapat mengalir.

Pada gambar di samping arus listrik mengalir dari terminal positif baterai ® kabel ® fuse ® switch ® kabel ® lampu ® kabel ® terminal negatif baterai.

6.2 Beban

Beban adalah perlengkapan kendaraan yang menggunakan listrik (lampu, klakson, motor wiper, solenoid, washer, motor starter, heater, cigarette lighter, radio/tape, dll.).

Dalam sirkuit kelistrikan semua beban dikategorikan sebagai tahanan.

6.3 Sirkuit Listrik Pada Mobil

Dalam sirkuit kelistrikan mobil, salah satu ujung kabel dari setiap beban dihubungkan dengan bodi atau rangka mobil yang berfungsi sebagai massa dari sirkuit (mengembalikan arus ke negatif baterai).

7. Hukum Ohm

7.1 Uraian Hukum Ohm

Bunyi hukum ohm adalah arus yang mengalir akan berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dan berbanding terbalik terhadap tahanan.

V = Tegangan (V)

I = Arus (A)

R = Tahanan (W)

Dalam prakterk istilah ”I = V/R” berarti ”A = V/W ” artinya 1 W pada tahanan memungkinkan 1 A arus mengalir dalam satu sirkuit bila tegangan 1 V diberikan.

7.2 Penggunaan Hukum Ohm

a. Menentukan besarnya arus yang mengalir.

I = V : R

= 12V : 2 W

= 6 A

b. Menghitung tegangan yang diperlukan agar arus dapat mengalir.

V = I x R

= 3A x 4W

= 12 V

Menghitung tahanan jika tegangan dan arus diketahui.

R = V : I

= 12 V : 4 A

= 30 W

Catatan :

___________________________________________________________________________

8. Tahanan Rangkaian

8.1 Rangkaian Seri

Rangkaian seri mempunyai karakteristik sebagai berikut.

· Tahanan total/kombinasi (Combined Resistance) selalu lebih besar dari nilai tahanan terbesar.

· Arus yang mengalir pada tiap-tiap hambatan sama.

· Tegangan sumber adalah hasil penjumlahan tegangan-tegangan jatuh (Voltage Drop).

Tahanan total rangkaian : R_t= R₁+ R₂

Arus listrik yang mengalir di tahanan R1 dan R2 adalah sama :

Hitunglah berapa tahanan total dan arus yang mengalir pada sirkuit di bawah ini ?

8.2 Penurunan Tegangan (Voltage Drop) di Rangkaian Seri

Voltage Drop adalah besarnya perubahan atau kerugian tegangan yang terjadi di tiap-tiap tahanan (beban) karena terangkai secara seri.

Rugi tegangan pada

V₁ = R₁ x I

Rugi tegangan pada

V₂ = R₂ x I

Tegangan total

V = V_1
+V₂

Hitunglah penurunan tegangan sirkuit di bawah ini ?

8.3 Rangkaian Parallel

Rangkaian pararel mempunyai karakteristik sebagai berikut.

· Tahanan kombinasi selalu lebih kecil dari nilai tahanan terkecil.

· Tegangan pada tiap-tiap tahanan adalah sama.

· Arus total adalah penjumlahan dari arus-arus yang melewati tiap-tiap tahanan.

Tahanan total pada rangkaian : sehingga

Arus total pada rangkaian : sehingga

Arus yang melewati tahanan (beban) R1 :

Arus yang melewati tahanan (beban) R2 :

Hitunglah R_t, l_t, l₁, l₂ pada sirkuit di bawah ini ?

8.4 Rangkaian Seri - Parallel

Tahanan total :

Arus total :

Tegangan pada R₂ dan R₃ : V_p = R_p x I sehingga tegangan total V = V₁ + V_p

Hitunglah Rt_,R_p, I_,I_1, I_2,Vp pada sirkuit di bawah ini ?

9. Daya & Kerja Listrik

Daya listrik adalah energi listrik yang dirubah menjadi energi lain seperti energi panas, energi radiasi/sinar, dan energi mekanis.

¨ Berapa besarnya daya listrik, bila tahanan lampu adalah 12W dan arus yang mengalir adalah 2A ?

¨ Berapa besarnya daya listrik, bila tahanan adalah 3W dan tegangan yang bekerja adalah 12 V?

Satuan pengukuran daya listrik :

	Satuan Dasar	Daya Kecil	Daya Besar
Simbol	W	mW	kW	MW
Dibaca	Watt	Mili Watt	Kilo Watt	Mega Watt
Perkalian	1	1 x 10^-3 1/1.000	1 x 10³ 1.000	1 x 10⁶ 1.000.000

Kerja listrik adalah jumlah kerja yang dilakukan oleh listrik, dinyatakan dengan symbol W (Work) dengan satuan Ws (Watt Second), Wh, kWh. Kerja listrik dapat dihitung dengan rumus :

Text Box: W : Kerja listrik
P : Daya Listrik
t : Waktu

10. Wujud Adanya Aliran Arus Listrik

Induksi

Pengertian : Di dalam penghantar yang mengalami perubahan kuat medan magnet, maka pada saat perubahan tsb, terjadi tegangan listrik. Tegangan ini disebut induksi magnet

Pembangkitan tegangan induksi dapat diperoleh dengan cara :

1. Induksi gerakkan ( prinsip generator )

Pada penghantar akan terjadi tegangan induksi, jika penghantar memotong garis – garis gaya magnet atau garis – garis gaya magnet memotong panghantar

Tegangan induksi akan semakin besar jika :

· Penghantar semakin cepat memotong garis – garis gaya magnet

· Garis – garis gaya magnet semakin padat (medan magnet kuat)

· Panjang penghantar yang aktif di dalam penghantar semakin besar

Pemakaian : Generator / Alternator

sikat

Prinsip kerja

Jika kumparan di dalam medan magnet berputar secara terus menerus, maka pada kumparan akan dibangkitkan gaya gerak listrik

Melalui cincin geser dan sikat arang arus mengalir secara terus menerus dari kumparan yang berputar ke pemakai ( lampu )

Fungsi dan konstruksi Baterai

Baterai adalah penyimpanan tenaga listrik. Hal ini terjadi dengan proses elektrokimia . Tenaga listrik dapat diubah menjadi tenaga kimia dan sebaliknya tenaga kimia menjadi tenaga listrik.

Fungsi baterai

Untuk memberikan tenaga listrik yang cukup untuk :

— Menghidupkan mobil (starter)

— Melayani sistem pengapian

— Melayani penerangan dan

— Kebutuhan lainnya

Konstruksi

— Konstruksi sebuah sel

Baterai terdiri dari beberapa sel. Setiap sel terdiri dari pelat positif dan pelat negatif. Sel ini dibuat dari pelat logam timbel berpori, dengan maksud mempermudah reaksi kimia pada permukaan berpori tersebut.

Bahan aktif dari pelat positif adalah timbel dioksida (PbO₂) berwarna coklat dan untuk pelat negatif adalah timbel (Pb) berwarna abu – abu.

— Konstruksi blok sel

Batang penghubung sel-sel

Pelat – pelat ini digabung dalam blok blok sel. pelat positif dibatasi oleh Isolasi (separator) Yang terbuat dari ebonit atau pelastik.

Blok – blok sel ini dimasukkan dalam blok baterai yang diisi larutan Asam sulfat (H₂SO₄). Dan setiap blok sel menghasilkan tegangan Sebesar 2 Volt.

— Hubungan blok sel

Tujuan menghubungkan blok – blok sl secara seri adalah untuk memperoleh tegangan yang lebih tinggi . Misalnya untuk memperoleh tegangan 12 Volt, baterai memburuhkan 6 blok sel yang masing – masing bertegangan 2 Volt.

Proses elektrokimia pada saat pengisian dan pemakaian

— Baterai diberi arus penuh (di isi)

Baterai berisikan air dan asam sulfat dan sudah dalam keadaan diberi arus penuh. Pada temperatur 20°C, berat jenis air baterai = 1,285 Kg/1. Dalam keadaan ini, bahan aktif pelat positif adalah timbel dioksid (PbO2) bewarna coklat, sedang pelat negatif timbel (Pb) berwarna abu-abu.

— Baterai dalam keadaan dipakai

Oksigen (O₂) yang berada pada pelat positif bereaksi dengan hidrogen (H) dan membentuk air (H₂O). Pada waktu yang bersamaan, timbel Pb pada pelat positif bereaksi dengan sisa asam (SO4) menjadi timbel sulfat (PbSO4) juga pelat negatif bereaksi dengan sisa asam (SO4) menjadi timbel sulfat (PbSO4).

— Baterai dalam keadaan kosong

Bila reaksi berlangsung terus menerus maka arus listrik akan habis.

Asam sulfat terbagi menjadi dua bagian, satu bagian membentuk air (H2O) dan bagian lain bereaksi dengan bahan pelat dan membentuk timbel sulfat (PbO4). Berat jenis elektrolit menurun 1,08 kg/l

— Pengisian arus listrik

Pada saat pengisian arus listrik, keadaan terbalik .Oksigen dalam asam baterai bereaksi dengan timbel pada pelat positif. Sisa asam terurai dari pelat – pelat dan bereaksi dengan hidrogen di dalam asam baterai. Hal ini akan menambah besarnya berat jenis air baterai.

Penambahan ini akan berlangsung selama pengisian, sampai berat jenis 1,285 kg/l. Dan dalam keadaan ini baterai telah terisi penuh.

Keadaan elektroda – elektroda dan berat jenis elektrolit pada proses elektrokimia di dalam baterai

Dengan mengukur berat jenis baterai, kita dapat mengetahui keadaan pengisian baterai tersebut. Untuk mengetes ini digunakan Hydrometer.

Keadaan	Elektroda positif	Elektroda negatif	BJ. Elektrolit
Penuh (terisi) Kosong (terpakai)	PbO2 (timbel dioksid) PbSO4 (timbel sulfat)	Pb (Timbel) PbSO4 (Timbel sulfat)	2 H2SO4 BJ asam sulfat 1,285 kg/l 2 H20 BJ, air 1,08 kg/l

3. REAKSI KIMIA DALAM BATERAI

Pengosongan (discharge) dan pengisian (charge) pada baterai merupakan satu siklus seperti reaksi kimia di bawah ini.

A. Reaksi kimia pada waktu Baterai Mengeluarkan Arus

Reaksi Kimia :

PbO₂ + 2H₂SO₄ + Pb à PbSO₄+ 2H₂O + PbSO₄

(pelat +) (elektrolit) (pelat -) (pelat +) (air) (pelat -)

Pada waktu baterai mengeluarkan arus listrik (discharge), pelat positif maupun pelat negatif bergabung (bereaksi) dengan SO₄, sehingga membentuk PbSO₄, dengan adanya reaksi tersebut di atas H₂SO₄ sedikit demi sedikit berubah menjadi H₂O. akibatnya berat jenisnya akan turun karena konsentrasinya elektrolit berkurang.

B. Reaksi kimia pada waktu Baterai Diisi (Charge)

Reaksi Kimia :

PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄ à PbO₂+ 2H₂SO₄ + Pb

(pelat +) (elektrolit) (pelat -) (pelat +) (air) (pelat -)

Selama pengisian arah arus listrik ke dalam baterai arahnya berlawanan, sehingga mengakibatkan kebalikan reaksi. H₂SO₄ terpisah dari PbSO₄ pada tiap-tiap pelat, sehingga pelat positif akan terdapat PbO₂ dan pelat negatif terdapat Pb. Dalam reaksi ini H₂SO₄ akan terbentuk kembali di dalam elektrolit sehingga berat jenisnya naik lagi.

10.1 Pembangkitan Panas

Bila arus listrik mengalir melalui Cigarette Lighter, maka kabel Nichrome pada elemen pemanas akan menjadi panas dan membara.

10.2 Aksi Magnet

Magnet akan menarik logam karena mempunyai kemagnetean. Semua benda yang mempunyai kemagneten disebut magnet. Kutub magnet (magnetic pole) adalah bagian pada magnet yang mempunyai kemagnetan kuat. Bila magnet batang digantung dengan tali, maka magnet akan meununjuk ke arah kutub utara dan kutub selatan. Kutub magnet yang menunjuk ke arah kutub utara bumi disebut Utara (U) atau North (N), dan sebaliknya.

Bila dua buah magnet dengan kutub yang sama saling didekatkan, maka magnet tersebut akan tolak menolak. Bila dua buah magnet dengan kutub yang berbeda saling didekatkan, maka magnet tersebut akan tarik-menarik.

Gaya tarik-menarik dan tolak menolak ini disebut gaya magnet.

Bila serbuk besi ditaburkan di atas kaca dan sebuah magnet berbentuk tapal kuda ditempatkan dibawah kaca, serbuk besi akan membentuk formasi seperti pada gambar disamping. Garis-garis yang dibentuk oleh serbuk besi disebut garis-garis gaya magnet (magnetic line) atau magnetic flux.

Bila kutub-kutub yang polaritasnya berbeda (U dan S), maka akan terbentuk fuksi magnet yang saling tarik menarik. Bila kutub-kutub yang polaritasnya sama (Udan U atau S dan S), maka akan terbentuk fulsi magnet yang saling tolak menolak.

Fluksi magnet (magnetic flux) dimulai dari kutub utara ke kutub selatan.

10.3 Arus Listrik dan Kemagnetan

Bila sepotong kertas dan kawat disusun seperti pada gambar, kemudian kawat dialiri arus listrik. Serbuk besi yang disebarkan akan membentuk lingkaran-lingkaran. Kerapatan serbuk besi makin mendekati titik, makin rapat yang menunjukan bahwa medan magnet makin kuat.

Saat diletakan jarum magnet kecil pada kertas. Jarum akan menunjukan arah garis gaya magnet (Flux Magnet).

Arah arus dan arah magnetic flux dapat dinyatakan dengan kaidah ulir kanan yan berbunyi : ”ketika arus listrik searah dengan gerakan sekrup ulir kanan saat diputar masuk, fluksi magnet yang dihasilkan searah dengan gerakan memutar dari sekrup”.

Bila konduktor lurus dibengkokan, sehingga terbentuk lingkaran akan menghasilkan magnetic flux yang lebih besar dan lebih kuat. Ini menghasilkan kutub utara dan selatan seperti pada gambar.

Bila konduktor dililitkan berbentuk kumparan (gambar C) disebut selenoid.

Bila arus mengalir seperti pada gambar, arah magnetic flux sedemikain rupa sehingga kutub S berada dibawah solenoid sedangkan kutub U berada di atas.

Garis gaya magnet akan bertambah sebanding dengan jumlah gulungan dan besarnya arus yang mengalir pada kumparan dan juga bila kita letakan ini besi dalam kumparan.

10.4 Gaya Elektromagnet

Gaya Elektromagnetik adalah gaya yang bekerja pada konduktor bila arus mengalir pada konduktor di dalam medan magnet.

Bila sebuah konduktor dan dua buah magnet dengan kutub yang berbeda disusun seperti pada gambar, kemudian arus listrik dialirkan melalui konduktor. Garus-garis gaya magnet di atas konduktor adalah lebih kecil karena fluksi magnet yang dihasilkan oleh magnet arahnya berlawanan dan yang dihasilkan oleh arus listrik.

Sebaliknya garus garis gaya magnet dibawah konduktor adalah lebih besar karena arahnya sama. Sehingga menyebabkan konduktor akan terdorong ke atas gaya ini disebut gaya electromagnetic.

Arah medan atau garis gaya elektromagnetik dapat ditentukan oleh kaidah tangan kiri flemming. Dimana jari telunjuk menunjukan arah fluksi magnet, jari tengah menunjukan arah arus dan ibu jari menunjukan arah gerakan konduktor.

Arah Arus Listrik

10.5 Aksi Kimia

Bila dua plat logam dimasukan ke dalam larutan garam atau asam sulfat. Kemudian dihubungkan dengan sirkuit kelistrikan seperti pada gambar, lampu akan menyala. Hal ini membuktikan telah terjadi aksi kimia pada plat logam sehingga arus dapat mengalir melalui cairan elektrolit.

Salah satu contoh aksi kimia adalah pengisian baterai.

11. Komponen-Komponen Elektronik

11.1 Tahanan (Resistor)

Resistor tersedia di pasaran dengan code warna/gelang yang tertera pada bodinya untuk memudahkan mengidentifikasi nilai tahananya (Ohm). Ukuran ini akan berkorelasi dengan tingkat panas yang dihasilkan bila dialiri listrik.

Code warna Resistor Resistor untuk penggunaan khusus

Gelang-gelang pada Resistor umumnya disusun/diletakkan tidak simetris pada bodinya. Gelang pertama untuk dibaca adalah yang terdekat dengan terminal/kaki Resistor (sebelah kiri pada gambar). Arti gelang warna tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut.

· Gelang-gelang sebelah kiri mencerminkan tahanannya (Ohm), sedangkan gelang sebelah kanan mencerminkan nilai toleransi tahanan yang dijamin oleh pabrik. Rentang nilai toleransi ini bisa berbeda satu sama lainnya.

· Gelang-gelang sebelah kiri harus dibaca sebagai berikut:

Gelang A = Digit pertama

Gelang B = Digit kedua

Gelang C = Faktor pengali.

Contoh: Berikut adalah konfigurasi gelang warna sebuah Resistor.

KUNING – PURPLE/KOPI SUSU – ORANYE––––– EMAS

Kuning = 4

Purple = 7 è R = 4 7 x 1000 = 47 kW

Oranye = 3

Emas = ± 5% toleransi

Sehingga nilai tahanannya adalah: R = 47kW ± 5%.

Pabrik menjamin/menggaransi rentang nilai dari 44.65 kW to 49.35 kW. Sebagai contoh mudah dan umum dari aplikasi Resistor pada kendaraan adalah Filament bola lampu saat dialiri arus listrik menjadi panas dan pijar/bercahaya akibat efek hambatan yang diberikannya.

PENGALI (MULTIPLE)
Simol	Nama	Bentuk Normal	Bentuk Eksponensial
T	tera	1 000 000 000 000	10¹²
G	giga	1 000 000 000	10⁹
M	mega	1 000 000	10⁶
k	kilo	1 000	10³

PEMBAGI (SUBMULTIPLE)
Simbol	Nama	Bentuk Normal	Bentuk Eksponensial
m	milli	0.001	10^-3
m	micro	0.000001	10^-6
n	nano	0.000000001	10^-9
p	pico	0.000000000001	10^-12

Contoh:

47 000 W (bentuk normal) 0.33 W (bentuk normal)

47 kW (bentuk multiple/pengali) 330 mW (bentuk submultiple/pembagi)

47 x 10³W (bentuk eksponensial) 330 x 10^-3W (bentuk eksponensial).

11.2 Kapasitor (Condensator)

Bila dua plat logam ”A” dan ”B” diletakan saling berdekatan, dipisahkan oleh isolator seperti pada gambar. Bila salah satu plat dihubungkan dengan terminal positif battery dan yang lainnya dengan terminal negatif, maka muatan positif dan negatif battery akan bergerak ke plat tersebut.

Pada plat ”A” bermuatan positif dan pada plat ”B” bermuatan negatif, tetapi tidak dapat saling menetralisir karena terdapat isolator. Muatan tersebut akan tersimpan sampai ada pembuangan. Ini berarti kapasitor adalah alat yang dapat menyimpan muatan lisrik bila diberi tegangan. Kemampuan menyimpan muatan listrik diukur dalam satuan Farad (F). 1F adalah kemampuan kapasitor menyimpan 1 Coloumb muatan listrik bila diberi tegangan 1 volt, dan dapat dirumuskan :

C =

C : Kapasitor (Farad)

Q : Muatan Listrik (Coloumb)

V : Tegangan (Volt)

Satuan kemampuan kapasitor :

	Satuan Dasar	Satuan Kecil
Simbol	F	mF	pF
Dibaca	Farad	Micro Farad	Pico Farad
Perkalian	1	1 x 10^-6	1 x 10 ^-12

Kapasitor pada mobil berfungsi untuk :

§ Mencegah loncatan bunga api pada platina saat platina membuka.

§ Mencegah Radio Stooring yang disebabkan oleh kerja regulator dan ignition coil.

§ Untuk mengatur waktu kerja sirkuit listrik atau Timer.

Dinamakan kapasitor keramik karena menggunakan keramik sebagai isolator. Kapasitor jenis ini digunakan dalam sirkuit elektronik.

Kapasitor jenis ini menggunakan isolasi kertas, dan digunakan pada sistem pengapian dan pengisian.

Kapasitor jenis ini menggunakan film fipis dari Metaloxide sebagai isolator, dan digunakan pada Flasher lampu sein.

Simbol yang digunakan untuk kapasitor adalah :

11.3 Penyearah (Diode)

Dioda terbuat dari tipe ”N” Semikonduktor (Silikon/Germanium yang dicampur Arsenic, Antimony, Phosporus) yang dihubungkan dengan tipe ”P” (Silikon/Germanium yang dicampur Galium, Indium, Allumunium) dan mempunyai simbol seperti gambar dibawah ini.

Dioda berfungsi sebagai penyearah arus.

Bila tegangan yang dialirkan pada arah maju (A ke B) maka arus akan mengalir, akan tetapi bila arah munduk (B ke A) dialirkan tegangan di bawah level, maka Zener Diode tidak menjadi penghantar dan arus tidak mengalir.

Kemudian apabila dialirkan tegangan diatas level, maka Zener Diode berubah dari non penghantar menjadi penghantar. Tegangan dimana Zener Diode berubah dari non penghantar menjadi penghantar pada arah mundur disebut Zener Breakdown Voltage.

LIGHT EMITING DIODE (LED)

LED adalah diode yang dapat menyala apabila diberi arus. Jadi sama dengan sifat diode bahwa hanya dengan polaritas sumber tegangan yang sama dengan polaritas kaki-kaki LED maka komponen ini akan memancarkan cahaya.

Perlu pula diketahui bahwa LED dapat menyala dengan arus listrik yang kecil dengan tegangan pembuka diode yang kecil pula sekitar 1,5 – 2,2 Volt.

Oleh karena cukup dengan tegangan dan arus yang kecil LED sudah dapat menyala dengan terang maka, komponen ini banyak dipakai sebagai lampu kontrol atau lampu indikator.

11.4 Transistor

Transistor berfungsi sebagai saklar/relai, dan terdiri dari 2 tipe :

· Transistor PNP, yang tersusun dari semikonduktor tipe N yang diapit oleh semikonduktor tipe P.

· Transistor NPN, yang tersusun dari semikonduktor tipe P yang diapit oleh semikonduktor tipe N.

Transistor mempunyai konstruksi dan simbol seperti pada gambar di bawah ini.

Apabila kaki basis di berikan polaritas tegangan negatif atau semakin negatif (massa), maka arus basis mengalir dari kaki emitor ke kaki basis. Akibatnya Junction Block terbuka (Transistor Trigger atau ON), sehingga arus utama mengalir dari kaki emitor menuju kolektor.

Apabila kaki basis di berikan polaritas tegangan positif, maka arus basis mengalir dari kaki basis ke kaki emitor. Akibatnya Junction Block terbuka (Transistor Trigger atau ON), sehingga arus utama mengalir dari kaki kolektor menuju emitor.

JENIS-JENIS TRANSISTOR

Elektroda (Base, Emitter dan Collector) dari ketiga jenis umum transistor ditunjukan pada gambar di bawah ini.

Cara membedakan transistor PNP dengan transistor NPN adalah dengan melihat kode ketiga yang tertulis pada transistor.

· Kalau huruf “A” atau “B” berarti transistor PNP

· Kalau huruf “C” atau “D” berarti transistor NPN

12. Penggunaan Multimeter

Pengertian Multimeter

Multimeter adalah sebuah alat ukur listrik yang mengukur tegangan (volmeter, baik untuk tegangan DC atau AC), Hambatan (Ohm meter) serta arus (ampere-meter).

Melalui ketiga fungsi tersebut, multimeter sering dijadikan sebagai alat untuk mendeteksi kerusakan sebuah komponen elektronika maupun rangkaian elektronika.

Berikut ini bagian - bagian dari multimeter :

Papan Skala : digunakan untuk membaca hasil pengukuran. Pada papan skala terdapat skala-skala; tahanan/resistan (resistance) dalam satuan Ohm (Ω), tegangan (ACV dan DCV), kuat arus (DCmA), dan skala-skala lainnya.
Saklar Jangkauan Ukur : digunakan untuk menentukan posisi kerja Multimeter, dan batas ukur (range). Jika digunakan untuk mengukur nilai satuan tahanan (dalam W), saklar ditempatkan pada posisi W, demikian juga jika digunakan untuk mengukur tegangan (ACV-DCV), dan kuat arus (mA-mA). Satu hal yang perlu diingat, dalam mengukur tegangan listrik, posisi saklar harus berada pada batas ukur yang lebih tinggi dari tegangan yang akan diukur. Misal, tegangan yang akan diukur 220 ACV, saklar harus berada pada posisi batas ukur 250 ACV. Demikian juga jika hendak mengukur DCV.
Sekrup Pengatur Posisi Jarum (preset) : digunakan untuk menera jarum penunjuk pada angka nol (sebelah kiri papan skala).
Tombol Pengatur Jarum Pada Posisi Nol (Zero Adjustment) : digunakan untuk menera jarum penunjuk pada angka nol sebelum Multimeter digunakan untuk mengukur nilai tahanan/resistan. Dalam praktek, kedua ujung kabel penyidik (probes) dipertemukan, tombol diputar untuk memosisikan jarum pada angka nol.
Lubang Kabel Penyidik : tempat untuk menghubungkan kabel penyidik dengan Multimeter. Ditandai dengan tanda (+) atau out dan (-) atau common. Pada Multimeter yang lebih lengkap terdapat juga lubang untuk mengukur h_fe transistor (penguatan arus searah/DCmA oleh transistor berdasarkan fungsi dan jenisnya), dan lubang untuk mengukur kapasitas kapasitor.

Jenis Multimeter

Berdasarkan display yang ditunjukkan, Multimeter dibedakan menjadi dua jenis yaitu multimeter analog dan multimeter digital.

Multimeter analog penunjukannya menggunakan jarum dengan berbagai jenis skala sesuai mode ukur yang dipilih.

Multimeter Analog yang menggunakan kumparan putar untuk menggerakkan jarum penunjuk papan skala. Jika pada Multimeter Digital hasil pengukuran langsung dapat dibaca dalam bentuk angka yang tampil pada layar display, pada Multimeter analog hasil pengukuran dibaca lewat penunjukan jarum pada papan skala.

MENGUKUR HAMBATAN / RESISTANSI
Putar saklar jangkah pada posisi OHM (misalnya x1, x10 atau x1k) , kemudian kalibrasi dengan cara ujung kabel penyidik merah dan hitam disentuhkan dan lakukan zero seting (jarum menunjuk pada angka nol) dengan cara putar sekrup tombol nol dan putar pula tombol kontrol nol.

Cara mengukur Resistor

Cara mengukur Resistor bisa anda lihat pada gambar diatas. Hasil pengukuran, misalnya apabila jarum penunjuk menunjuk pada angka 4,5 ohm, sedang saklar jangkah kita posisikan pada x10 maka hasil pengukurannya adalah 4,5 x10 = 45 Ohm, jadi resistor yang kita ukur mempunyai hambatan 45 Ohm.

MENGUKUR TEGANGAN DC
Perkirakan tegangan yang akan diukur, letakkan saklar jangkah pada skala yang lebih tinggi. penyidik merah pada positif dan hitam pada negative.

Cara mengukur tegangan DC

Hasil pengukuran akan ditunjukkan oleh jarum penunjuk (analog) dan angka jika anda menggunakan AVOmeter Digital. Satuannya adalah Volt DC

MENGUKUR TEGANGAN AC
Seperti halnya pada pengukuran VDC, perkirakan tegangan yang akan diukur, letakkan jangkah pada skala yang lebih tinggi jika tidak diketahui pasang jangkah pada posisi skala tertinggi agar AVOmeter tidak rusak. Pada umumnya AVOmeter hanya dapat mengukur arus berbentuk sinus dengan frekuensi antara 30 Hz30 KHz. Hasil pengukuran adalah tegangan efektif (Veff). Hasil pengukuran akan ditunjukkan langsung oleh jarum penunjuk (analog) dan angka jika anda menggunakan AVOmeter Digital. Satuannya adalah Volt AC

MENGUKUR ARUS (SEARAH)
Rangkaian yang akan diukur diputuskan pada salah satu titik, dan melalui kedua titik yang terputus tadi arus dilewatkan melalui avometer, sebelumnya muatan semua elco didischarge.

Cara mengukur arus listrik

Hasil pengukuran akan ditunjukkan langsung oleh jarum penunjuk (analog) dan angka jika anda menggunakan AVOmeter Digital. Satuannya adalah Ampere.

CARA CEK KONDENSATOR
Sebelumnya muatan kondensator didischarge. Posisikan saklar jangkah pada OHM, tempelkan penyidik merah pada kutub POSITIF dan hitam pada NEGATIF. Bila jarum menyimpang ke KANAN dan kemudian secara berangsur-angsur kembali ke KIRI, berarti kondensator baik. Bila jarum tidak bergerak, kondensator putus dan bila jarum mentok ke kanan dan tidak balik, kemungkinan kondensator bocor.

Cara Menguji Kondensator

Pemilihan skala batas ukur X 1 untuk nilai elko diatas 1000uF, X 10 untuk untuk nilai elko diatas 100uF-1000uF, X 100 untuk nilai elko 10uF-100uF dan X 1K untuk nilai elko dibawah 10uF.

CARA MENGUJI DIODA
Dengan jangkah OHM x1 k atau x100 penyidik merah ditempel pada katoda (ada tanda gelang) dan hitam pada anoda, jarum harus ke kanan. Panyidik dibalik ialah merah ke anoda dan hitam ke katoda, jarum arus tidak bergerak. Bila demikian berarti dioda dalam keadaan baik.Cara demikian juga dapat digunakan untuk mengetahui mana anoda dan mana katoda dari suatu diode yang gelangnya terhapus.

Cara Menguji Dioda

Dengan Saklar jangkah pada posisi VDC, bahan suatu dioda dapat diperkirakan dengan cara merangkai pada gambar dibawah. Bila tegangan katoda anoda 0.2 V, maka kemungkinan dioda germanium, dan bila 0.6 V kemungkinan dioda silicon.

Cara Menguji Dioda

12.1 Memahami Digital Multimeter (KM – 587)

12.2 Pengukuran Tahanan dengan Multimeter

Semua batas ukur tahanan pada multimeter adalah berupa tahanan Ohm daya tinggi yang diijinkan untuk alat ukur dengan ketelitian tinggi untuk mengukur tahanan.

Gunakan fungsi tes diode untuk mengukur diode dan fungsi pengetesan bahan konduktor lainnya.

Hubungkan kabel pengetes merah ke soket masuk multi meter V – dan kabel pengetes hitam ke soket masuk COM.

b. Set batas ukur pada fungsi Ohm yang diinginkan. Jika besar nilai tahanan yang diukur tidak diketahui, tempatkan batas ukur pada posisi pengukuran terbesar, dan kurangi secara bertahap sampai mendapatkan pembacaan nilai ukur yang paling cocok.

c. Jika tahanan yang akan diukur terhubung dalam suatu sirkuit arus, maka sumber arus tersebut harus dimatikan, dan bila mengukur kapasitor muatannya harus dibuang, agar hasil pengukuran sesuai dengan nilai kapasitasnya.

d. Hubungkan kabel pengetes pada rangkaian/komponen yang akan diukur, bila mengukur nilai tahanan yang lebih tinggi, hati-hati agar tidak berhubungan dengan titik-titik atau konektor lain yang dapat mempengaruhi hasil pengukuran.

e. Baca nilai tahanan pada layar penunjuk.

12.3 Pengukuran Tegangan dengan Multimeter

a. Hubungkan kabel pengetes merah ke soket masuk Multimeter V dan kabel pengetes hitam ke soket masuk COM.

b. Set saklar pemilih fungsi dan saklar batas ukur pada fungsi tegangan DC atau AC yang diinginkan. Pastikan Anda sudah mengetahui batas kerja tegangan sistem untuk keamanan alat ukur (umumnya batas tegangan kerja nominal tertulis di komponen listrik).

Untuk mengukur tegangan DC pada mobil, gunakan saja batas ukur 20 Volt, karena umumnya mobil memakai baterai 12 Volt, meskipun kadang-kadang ada yang 24 Volt.

c. Hubungkan kabel pengetes ke komponen atau rangkaian yang akan diukur secara parallel.

d. Baca hasil pengukuran yang ditayangkan pada displai.

Keselamatan Kerja !

JANGAN MENGUKUR TEGANGAN LEBIH DARI 1000 VOLT DC, UNTUK MENGHINDARI BAHAYA PADA ORANG YANG MENGUKUR DAN KERUSAKAN ALAT UKUR.DAN GUNAKAN MULTIMETER YANG SESUAI DENGAN SPESIFIKASI

12.4 Pengukuran Arus Searah dengan Multimeter

a. Hubungkan kabel pengetes merah ke soket masuk Multimeter untuk pengukur arus hingga 0,2 A. Untuk pengukuran arus antara 0,2 sampai 20 A, hubungkan kabel pengetes merah ke soket masuk multimeter 20 A, dan hubungkan kabel pengetes hitam ke soket COM multimeter.

b. Set saklar batas ukur pada fungsi DC yang diinginkan. Jika besar nilai arus yang akan diukur tidak diketahui, setkan pada batas ukur terbesar dan kurangi secara bertahap sampai mendapatkan pembacaan nilai ukur yang paling akurat. Saklar ukur harus diset pada posisi 20 A, bila kabel pengetes dipasangkan pada soket masuk multimeter 20 A.

c. Hubungkan multimeter secara seri dengan beban yang akan diukur.

d. Berikan arus/hidupkan beban rangkaian yang akan dites.

Keselamatan Kerja !

GUNAKANLAH ALAT UKUR MULTIMETER YANG SESUAI SPESIFIKASINYA UNTUK MENGHINDARI BAHAYA PADA ORANG YANG MENGUKUR DAN ALAT UKURNYA.

JOB SHEET

APLIKASI & LATIHAN ELECTRICAL-ELECTRONIC PART 1

Pengukuran Rangkaian 1

Berapa besar tegangan yang ada pada lampu (L1) ?

Berapa besar arus yang mengalir pada saklar ?

Berapa besar tahanan lampu (L1) ?

Berapa besar daya lampu (L1)

Catatan :

Pengukuran Rangkaian 2

Berapa besar tahanan total pada rangkaian ?

Berapa besar arus yang mengalir pada rangkaian ?

3. Berapa besar rugi tegangan pada :

Tahanan R1 :

Tahanan R2 :

Catatan :

Pengukuran Rangkaian 3

Berapa arus yang mengalir pada rangkaian bila

Tahanan geser pada posisi atas :

Tahanan geser pada posisi bawah :

Berapa daya lampu (L1) bila

Tahanan geser pada posisi atas :

Tahanan geser pada posisi bawah :

Berapa besarnya rugi tegangan pada lampu (L1) ?

Catatan :

Pengukuran Rangkaian 4

Berapa besar rugi tegangan pada potensiometer R2, apabila

Tahanan geser posisi atas :

Tahanan geser posisi bawah :

Apa yang terjadi, jika tahanan (R1) putus ?

Catatan :

Pengukuran Rangkaian 5

Berapa besar arus total yang mengalir pada rangkaian ?

Berapa besar arus yang mengalir ?

a. Pada tahanan R1 :

Pada tahanan R2 :

Berapa besar tahanan total pada rangkaian ?

Berapa besar daya dari masing-masing tahanan ?

Catatan :

Pengukuran Rangkaian 6

Berapa besarkah tahanan total pada rangkaian ?

Berapa besarkah arus yang mengalir di masing-masing tahanan ?

Berapa besarkah arus total pada rangkaian ?

Catatan :

Pengukuran Rangkaian 7

Berapa tahap kemungkinan terangnya lampu ?

2. Bagaimana posisi saklar agar lampu menyala dan gelap secara bertahap ?

Catatan :

Pengukuran Rangkaian 8

Berapa besar arus total yang mengaliri rangkaian ?

Oleh karena itu berapa besar tahanan total dari rangkaian ?

Berapakah besar dari masing-masing arus yang mengalir ?

Pada tahanan R2 :

Pada tahanan R3 :

Berapa besar rugi tegangan yang terjadi pada :

Tahanan R1 :

Tahanan R2 :

Tahanan R3 :

Pengukuran Rangkaian 9

Berapa besar tegangan pada diode ?

Berapa besarnya arus yang mengalir pada rangkaian/saklar ?

Berapa besar tegangan sekarang pada diode ?

Berapa besar arus total yang mengalir pada rangkaian?

Catatan :

Pengukuran Rangkaian 10

Tempatkan posisi transformator/Sumber tegangan pada 0 Volt ?
Rangkaikan Amperemeter pada aliran arus Z - Diode ?
Hubungkan saklar S1 dan perlahan-perlahan tinggikan tegangan transformator sampai arus yang mengalir lebih tinggi.

1. Pada tegangan yang mana arus mengalir pada diode Z1?

2. Ganti Z1 dengan ZPD 6,2 kemudian ulangi pengujian.

3. Pada tegangan yang mana arus mengalir pada diode Z1 sekarang ?

Catatan :

Pengukuran Rangkaian 11

1. Pada posisi saklar yang bagaimanakah Lampu L1 menyala ?

» Saklar S1 di On kan (posisi menutup) dan perhatikanlah apa yang terjadi

2. Bagaimana reaksi nyala lampu dioda LED 1?

» Hubungkan titik pengukuran 1 dan 2

3. Mengapa lampu L1 menyala sesaat kemudian setelah saklar S2 ditekan ?

Kesimpulan :

Pengukuran Rangkaian 12

Mengapa lampu L 1 menyala ?

» Saklar S1 pada posisi Off dan tegangan sumber distel sehingga menunjukan 0 Volt.

» Rangkaikan sebuah tahanan sebesar 100 Ohm diantara titik 1 dan titik 2

» Rangkaikan sebuah Amperemeter pada jalur rangkaian Collector - Emitter Transistor T1

» Sakar S1 di On kan kemudian secara bertahap naikan tegangan sumber, hingga Amperemeter mununjukkan bahwa arus listrik mulai mengalir di rangkaian.

» Ukur tegangan pada basis transistor

Pada tegangan berapakah Transistor T1 mulai menghantarkan arus listrik (Trigger/bekerja) ?

Pengukuran Rangkaian 13

Bagaimanakah posisi saklar harus diatur agar Lampu L1 menyala ?

Transistor mana yang Trigger (bekerja), bila saklar S1 dan saklar S2 dalam posisi On?

Apakah ada saklar yang secara bersama mengendalikan kedua transistor tersebut ?

Jika saklar S1 dalam posisi On bagaimana arus yang mengalir dalam rangkaian ?

Pengukuran Rangkaian 14

Mengapa lampu L1 menyala ?

Tombol S2 biarkan dalam keadaan buka (off)

Ketika tombol S2 dibuka bagaimana reaksi yang anda lihat pada rangkaian Lampu tersebut ?

Tahanan R1 dilepas, kemudian ganti dengan tahanan lain sebesar 47 k Ohm.
Tekan tombol S2 sesaat (dalam waktu pendek)

Mengapa sekarang lampu menyala lebih lama ?

OTO LABOUR

About

Hot

Post Top Ad

Thursday, March 30, 2017

Dasar - Dasar Kelistrikan

PENGALI (MULTIPLE)

PEMBAGI (SUBMULTIPLE)

Pengertian Multimeter

Jenis Multimeter

No comments:

Post a Comment

Post Top Ad

Author Details

Social

Recent

Popular

Comments

Archive

Sponsor

Photography

About Us

Beauty

Contact Form