2PAGE

HDM 315

Basic Electrical

Learning Outcome 1

Dasar-dasar

Heavy Duty Module Notes

Dasar-dasar

Tujuan Pelajaran 1

1.Setelah menyelesaikan modul ini secara berhasil, anda akan mampu menjelaskan prinsip-prinsip listrik dasar, mengetahui penggunaan dan cara menangani alat ukur uji (test meter) dan cara menanganinya.

Kriteria Penilaian

1.1 Menerangkan struktur dasar atom

1.2 Memperkenalkan konduktor, isolator dan aliran arus listrik

1.3 Mengetahui definisi Ampere, Volt, Ohm, Watt

1.4 Menjelaskan perbedaan antara karakteristik rangkaian seri dan paralel

1.5 Menjelaskan cara menggunakan meter uji listrik untuk mengetahui kondisi rangkaian

1.6 Membedakan perbedaan antara konduktor, non-konduktor dan semi-konduktor

Penilaian

Setelah menyelesaikan modul ini, anda akan diminta menjawab dengan benar soal-soal latihan, dan lulus test kemampuan.

Pendahuluan

Atom

Definisi:

Atom adalah partikel terkecil dari zat yang dapat mengambil bahagian dalam perubahan kimia.

(Gambar 1. Atom)

Muatan listrik dalam atom

Proton

Memiliki kekuatan listrik yang disebut positif (+Ve)

ElektronMemiliki muatan listrik yang sama tetapi berlawanan dengan proton yang

disebut negatif (-Ve)

NeutronTidak memiliki muatan listrik

Dalam setiap atom, jumlah elektronnya sama dengan jumlah proton. Namun, sebuah atom sempurna dalam keadaan normalnya disebutkan sebagai muatan netral.

Ion dan ionisasi

Sebagai elektron yang berada di luar shell (lintasan elektron), atom yang secara relatif jauh dari pengaruh penahanan nucleus, adalah memungkinkan sebuah atom untuk mendapatkan atau menghilangkan elektron dan menjadi listrik yang tidak seimbang. Jika keadaan ini terjadi, maka atom akan menjadi sebuah ion.

Proses mendapatkan dan hilangnya elektron dikenal sebagai ionisasi.

(Gambar 2) (Gambar 2)

(Gambar 2)

Normal Carbon Atom

Ion (adanya elektrons)Ion (Kekurangan elektrons)

Muatan Statis

Muatan statis muncul pada material saat ada kekuatan listrik yang cukup untuk memindahkan elektron dari atom asalnya dan tidak ada jalan kecil untuk elektron yang bisa membuatnya dapat keluar lagi.

1. Gesekan

Gesekan adalah satu bentuk energi luar yang dapat menciptakan muatan statis pada suatu material tertentu.

Jika dua material yang bergesekan bersama maka akan ada pendistribusian elektron. Lebih besar gesekan akan menghasilkan muatan yang lebih besar.

Definisi:

Listrik statis adalah muatan listrik yang terbentuk pada permukaan material.

(Gambar 3)

Perpindahan elektron karena gesekan

2. + Ve (positif) dan -Ve (negatif) adalah muatan yang dihasilkan dengan gesekan. Polaritas dari sebuah muatan statis dihasilkan dari sebuah objek dengan gesekan, tergantung pada struktur atom dari material yang sedang bergesekan tersebut.

Batangan ebonite dengan bulu binatangJika sebuah batangan ebonite bergesekan dengan bulu binatang, maka elektron beralih dari fur (bulu binatang) ke batang ebonite dengan memberikan muatan positif pada fur (ini adalah kebocoran elektron) dan batang ebonite adalah muatan negatif karena ia telah memiliki elektron.

(Gambar 4)Ebonite dengan bulu binatang

Kaca dengan silikon:

Jika kaca bergesekan dengan silikon maka elektron akan meningalkan kaca dan tinggal pada silikon, memberikan muatan posistif pada kaca dan silikon dengan muatan negatif.

3. Hukum muatan statis:

(a) Muatan yang sama yang saling tolak satu sama lain

(b) Muatan yang tidak sama yang saling melekat satu sama lain

(Gambar 5)(a) Kedua batangan bergesekan dengan cita flannel(Gambar 6)(b) Batangan kaca bergesekan dengan silk

Discharging terhadap Muatan Statis:

Ada tiga methoda discharging Muatan Statis:

1. Melalui sebuah konduktor

Sebuah konduktor menyentuh material yang bermuatan yang dengan efektif tidak dapat melakukan muatan dengan membentuk jalan pada elektron untuk mengisi muatan positif lalu menetralisasi material.

(Gambar 6)elalui sebuah konduktor

2. Dengan persentuhan (By contact)

Persentuhan dengan dua material yang dimuatan akan membuat jalan keluar dimana elektron dapat lolos keluar.

(gambar 7)

Dengan persentuhan

3. Dengan perantaraan percikan (spark)

Jika muatan cukup tinggi maka elektron mungkin saja terdorong melalui celah ruang antara material dan membentuk percikan dengan terionisasinya gas.

(Gambar 8)

Melalui percikan

Praktek pengaplikasian Muatan Statis

Penggunaan umum dari elektrostatis adalah:

1. Sistem filtrasi udara (precipitator)

2. Elektronstatis pengecetan dengan semprot

Bahaya dari Static Electricity

Static electricity yang disebabkan oleh adanya gesekan adalah bahaya bagi proses industri yang berhubungan dengan material yang mudah terbakar.

Untuk mengatasi bahaya ini, maka jalan keluar bagi muatan statis harus dibuat untuk membocorkannya keluar tanpa menimbulkan percikan.

Muatan Statis juga dapat menyebabkan sebuah komputer kehilangan memorinya. Ini sangat penting bahwa saat sebuah komputer dipasang pada sebuah industri atau situasi komersial maka langkah pertama yang perlu diambil adalah mengurangi muatan statis.

Listrik Material

Anda sudah mendapat pengertian bahwa sebuah kekuatan eksternal dapat menghasilkan charge statis dalam penyaluran elektron pada permukaan material tertentu.

Sebagian besar material yang bisa menyebabkan kejadian tersebut adalah yang bukan metallic. Jika listrik force digunakan pada sebuah zat metallic, maka elektron dan hasil muatan tidak berkumpul pada permukaan tetapi menyebar ke seluruh material.

Perbedaan hasil ini karena perbedaan struktur atom, sehingga material sekarang dapat dipisah-pisahkan ke dalam dua klasifikasi umum dengan memperhatikan unsur listriknya:

Isolator dan konduktor

Isolator:

material dimana elektron terluar yang mengelilingi atom sulit terlepas. Ini membutuhkan kekuatan luar yang besar untuk membuat tersalurnya elektron.

Konduktor:

material yang mempunyai atom dengan elektron terluar mudah terlepas. Ini hanya membutuhkan kekuatan eksternal kecil yang menyebabkan penyaluran elektron. Dengan mudahnya pergerakan elektron tersebut dikenal dengan elektron bebas (free electron).

(Gambar 9)

(a) Struktur atom dari karbon

(b) Struktur atom dari tembaga

Tingkat Konduktivitas (Degree of Conductivity)Tembaga adalah konduktor yang terbaik dibandingkan dengan karbon.

Membandingkan shell (lintasan elektron) bagian luar dari dua atom yang telah diperlihatkan sebelumnya maka dapat dilihat bahwa karbon memiliki empat kemungkinan dari delapan kemungkinan shell (lintasan elektron) pada bagian luarnya namun tembaga memiliki satu kemungkinan elektron dari 32 kemungkinan shell (lintasan elektron) pada bagian luarnya. Shell (lintasan elektron0 bagian luar dari atom tembaga juga lebih jauh dari pengaruh nucleus.

Namun demikian, kekuatan yang dibutuhkan untuk menggerakkan elektron melalui tembaga akan lebih kurang dari yang dibutuhkan untuk menggerakan elektron melalui karbon. Tembaga disebut juga konduktor yang lebih baik dibandingkan dengan karbon.

Persamaan, jika struktur atom dari perak (elemennya 47) diperiksa, maka akan kelihatan bahwa perak adalah konduktor yang lebih baik dari tembaga.

Catatan:Perak adalah metallic yang terbaik yang dikenal sebagai konduktor listrik.

Konduktor

Anda baru saja mempelajari bahwa konduktor adalah sebuah material yang mempunyai elektron bebas bergerak. Namun, tidak ada konduktor yang sempurna. Juga perak (yang dikenal sebagai konduktor terbaik dari metallic) memberikan hambatan terhadap pergerakan elektron.

Daftar berikut ini memperlihatkan beberapa material yang merupakan konduktor yang baik terhadap aliran arus listrik dan beberapa praktek penggunaannya untuk masing-masing material.

Anda akan paling suka menggunakan material ini sepanjang kehidupan dan pekerjaan anda.

Konduktor

MaterialJenis penggunaan

Perak (silver)Switch contacts

Tembaga (copper)Saluran transmisi (transmission line); rangkaian wiring (kabel); windings (kumparan)

Emas (gold)Pelapisan kontak mikrofon karbon; lead pada instrumen sensitif; pabrik perangkat listrik untuk satelit

AluminiumSaluran transmisi tegangan tinggi (dimana ukuran berat dan ringan diperlukan); bar (batangan) rotor angker hubungan singkat; bus bar (rel kumpul) pada switchboard

ZincElektroda (negatif) sel primer; sekring picak (flat fuse)

Kuningan (brass)Terminal dan fiting

Besi cor/tuang (cast iron)Resistansi motor starter

Timah (tin)Pemberian timah pada permukaan kawat tembaga memudahkan penyolderan dan mencegah aksi sulfur dalam bungkusan karet pada tembaga

Timah (lead)Storage battery plates; strap dan terminal

MercurySwitch contact; mercury vapour lamp

KarbonSikat (brush) pada motor; sel-sel primer dan lampu busur (arc light)

TungsenKontak khusus; filamen lampu; katup radio

Isolator

Dengan kondisi pengoperasian yang normal tidak ada pergerakan elektron melalui isolator. Dalam kenyataan adalah merupakan tugas isolator untuk memastikan tidak adanya elektron mengalir. Padahal adalah menarik untuk diketahui bahwa ada material yang diketahui merupakan isolator sempurna.

Dalam daftar berikut ini beberapa material yang digunakan sebagai isolator berikut contoh praktek dimana setiap material dapat dipergunakan.

IsolatorMaterialJenis Penggunaan

UdaraDimana udara mengisi sekelilingnya atau sebagai konduktor pemisah

Magnesium oksidaBubuk isolasi yang digunakan dalam M.I.M.S

KeramikPendukung untuk elemen panas atau pemakaian radio

EbonitPanel switchboard

Serat (fibre)Komponen saklar; isolasi transformator; blok terminal

KacaIsolator saluran

Kulit buatan (leatherette)Isolasi celah untuk motor

MikaUnsur isolasi terhadap panas; isolasi segmen komutator, kapasitor dielektrik

MinyakBahan isolasi dan pendingin untuk kapasitor dan transformator

PorselinKomponen saklar dan sekring; isolasi saluran

KaretPembungkus kawat dan kabel

PVCIsolasi kabel; sleeving; konduit fleksibel

ElastomerIsolasi kabel

Semi-konduktor

Istilah semi-konduktor jangan disalahartikan. Istilah ini bukan berarti setengah konduktor.

Semi-konduktor adalah isolator dengan dengan temperatur rendah dan dapat diandalkan sebagai konduktor yang baik pada temperatur yang lebih tinggi.

Anda mungkin sudah mendengar istilah bahan semi-konduktor yang digunakan dalam pabrik transistor, dioda, dan thyristor dan digunakan dalam industri komponen elektronik.

Semi-konduktorMaterialJenis penggunaan

SilikonDioda; transistor dan rangkaian terpadu

GermaniumDigunakan untuk sebagian besar semi-konduktor sejak 1967. Dewasa ini digunakan sebagai peralatan pembatas dimana tegangan junction rendah yang diperlukan.

Aliran Arus Listrik

Dalam pelajaran terdahulu, anda telah mendapat pengertian mengenai konstruksi dan bagian-bagian dari sebuah atom, dan bahwa jika sebuah kekuatan eksternal digunakan, maka pergerakan elektron akan terjadi.

Aliran arus listrik adalah ordonan pergerakan elektron dari satu atom ke atom yang berada di dekatnya.

Ini disebut kekuatan eksternal yang membuat elektron bergerak dari bagian luar shell (lintasan elektron) sebuah atom menuju ke bagian luar atom di dekatnya.

Gambar di bawah ini menunjukkan elektron yang bergerak di sepanjang konduktor dengan pengaruh sebuah kekuatan eksternal yang dalam hal ini didukung oleh baterai.

(Gambar 10)ergerakan elektron

Arah Aliran Arus

Di dalam sebuah rangkaian listrik, elektron mengalir dari negatif ke positif. Namun, banyak aturan yang sudah ditemukan sehubungan dengan pengaruh praktis yang historikal, tetapi dengan asumsi yang salah bahwa arus mengalir dari positif ke negatif masih dapat diterima sebagai aliran konvensional.

Aliran arus dapat dipertimbangkan dalam hubungannya dengan kedua situasitersebut, dan nama yang berbeda harus digunakan untuk satu dengan yang lainnya. Jadi, kita mengacu pada Aliran Arus elektron dan Aliran Arus Konvensional.

Aliran Arus Elektron

Gambar 10 memperlihatkan pergerakan elektron dari negatif ke positif atau berdasarkan teori aliran arus elektron.

Aliran Arus Konvensional

Aliran arus konvensional adalah pergerakan arus dari potensial positif (+Ve) ke potensial negatif (-Ve) dan meskipun dengan kata lain secara khusus disebutkan, ialah aliran arus digunakan dalam semua bidang yang berhubungan dengan bidang listrik.

Jenis Aliran Arus

Ada dua jenis utama aliran arus, yaitu:

1. Arus searah (Direct Current-DC)

2. Arus bolak balik (Alternating Current-AC)

Direct Current (disingkat DC) adalah pergerakan elektron dengan satu arah saja.

Alternating Current (disingkat AC) yang akan dipelajari secara mendalam pada kursus yang berikutnya.

AMPERE

Ampere adalah satuan arus listrik. Arus listrik adalah aliran atau gerakan/perpindahan elektron. Perpindahan ini dapat dibandingkan atau mirip dengan aliran air melalui sebuah pipa. Tanpa tekanan (tegangan) arus tidak akan mengalir. Arus listrik diukur dalam satuan ampere atau amp. Sebuah aliran arus Ampere adalah sama dengan sekali pengiriman muatan dari satu Coulomb (6,24x1018) elektron per detik.

(Gambar 11)rus

Arus listrik adalah aliran atau perpindahan elektron. Perpindahan ini dapat dibandingkan atau mirip dengan aliran air di dalam sebuah pipa. Tanpa tekanan atau tegangan, arus tidak mungkin dapat mengalir. Arus listrik diukur dalam satuan ampere (amp).

(Gambar 12)

Huruf I digunakan untuk menunjukkan aliran arus Intensity.

(Gambar 12a)

(Gambar 12b)

Baterai b volt diberi beban lampu seperti pada Gambar 12a, arus akan mengalir dari kutub positif menuju lampu dan kemudian menuju ke kutub negatif.

Gambar 12b adalah rangkaian yang sama dan beban lampu yang sama pula. Tegangan baterai 12 volt.

Besar arus yang mengalir pada lampu Gambar 12 b adalah dua kali lebih besar dibandingkan dengan arus yang mengalir pada lampu Gambar 12a.

SATUAN ARUS

1 ampere (a) = 1 coulomb/sec

1 milliampere (ma) = 1/1000 ampere

1 microampere ((a) = 1/1.000.000 ampere

KONVERSI SATUAN

ampere (a) = X 1000 = milliampere (ma)

ampere (a) x 1.000.000 = microampere ((a)

milliampere (ma) = microampere ((a)

milliampere (ma) ( 1000 = ampere (a)

microampere ((a) x 1.000.000 = ampere ((a)

microampere ((a) ( 1000 = milliampere (ma)

0,5a = 500ma = 500.000 ((a)

Contoh:

(Gambar 13)

Instalasi seperti pada gambar di atas, baterai 6 volt dengan lampu 12 volt, besar arus yang mengalir I = 2 Ampere. Kemana arah elektron berjalan/bergerak dan berapa jumlah elektron yang mengalir dalam waktu 3 detik.

Penyelesaian:

Arah aliran arus (current):

Dari katup positif baterai melewati kabel menuju lampu dan diteruskan ke kutub B

Arah aliran elektron:

Adalah kebalikan dari arah aliran arus. Dari kutub negatif melewati kabel menuju lampu dan kemudian diteruskan ke kutub positif dengan melalui kabel.

Jumlah elektron yang dialirkan selama 3 detik

Jumlah elektron = 6,24x1018xAmperex waktu

Jumlah elektron = 6,24x1018x2x3

=6,24x1018x6

=36,44x1018

=3,644x1019

TEGANGAN

Tegangan adalah satuan tekanan listrik. Tegangan memberikan gaya atau, tekanan listrik yang menyebabkan mengalirnya arus atau elektron. Tegangan adalah perbedaan tekanan listrik antara dua titik. Tekanan listrik diukur dalam satuan volt.

EMF (Electromotive Force)

Muatan (charge) listrik yang diperoleh oleh suatu benda ditentukan oleh jumlah elektron yang diperoleh, atau yang hilang dari, benda tersebut. Karena sangat banyaknya jumlah elektron yang berpindah/bergerak, satuan yang disebut coulomb digunakan untuk menunjukkan muatan tersebut. Jika sebuah benda mempunyai muatan negatif 1 coulomb, maka benda tersebut memperoleh 6,28x1018 (miliar miliar) elektron tambahan atau sama dengan 6.280.000.000.000.000.000 elektron.

Bila dua muatan mempunyai potensial yang berbeda satu sama lain, gaya listrik yang terjadi disebut electromotive force (emf). Satuan yang digunakan untuk menunjukkan kekuatan emf adalah volt. Bila perbedaan potensial menyebabkan 1 coulomb arus melakukan usaha (work) sebesar 1 joule, maka emf sama dengan 1 volt. Beberapa besaran tegangan yang umum yang anda mungkin akan gunakan adalah 1,5 volt untuk lampu baterai, 6 volt untuk baterai (aki) mobil keluaran lama, 12 volt untuk baterai mobil keluaran lebih baru, 115 volt untuk rumah, 220 volt untuk tenaga listrik industri, dan sebagainya. Tegangan bervariasi mulai dari microvolt (satu per satu juta volt) sampai megavolt (juta volt). Istilah potensial, electromotive force (emf), dan tegangan sering disamakan.

(Gambar 14)egangan

Tegangan memberikan gaya atau tekanan listrik yang menyebabkan mengalirnya arus, atau elektron. Tegangan adalah perbedaan tekanan listrik antara dua titik dalam sebuah rangkaian. Tegangan listrik diukur dalam satuan volt.

SATUAN TEGANGAN

Muatan 1 coulomb = 6,28x1018 elektron

emf 1volt (v) = 1 coulomb yang melakukan usaha sebesar 1 joule

1 microvolt ((v) = 1/1.000.000 volt

1 millivolt (mv) = 1/1000 volt

1 kilovolt (kv) = 1000 volt

1 megavolt (megav) = 1.000.000 volt

KONVERSI SATUAN

volt (V) X 1.000 = millivolt (mv)

volt (v) x 1.000.000 = microvolt ((v)

millivolt (v) x 1.000 = microvolt((v)

volt (v) ( 1.000 = kilovolt (kv)

volt (v) ( 1.000.000 = megavolt (megav)

megavolt (megav) x 1.000 = kilovolt )kv)

millivolt (mv) ( 1.000 = volt (v)

microvolt ((v) ( 1.000.000 = volt(v)

microvolt ((v) ( 1.000 = millivolt (kv)

kilovolt (kv) x 1.000 = volt (v)

megavolt (megav) x 1.000.000 = volt (v)

kilovolt (kv) ( 1.000 = megavolt

1 v = 1.000 v = 1.000.000 (v = 0,001 kv = 0,000001 megav

OHM

Ohm adalah satuan tahanan listrik. Tahanan adalah hambatan terhadap aliran arus, aliran elektron. Tahan yang semakin besar dapat menurunkan aliran arus yang dapat ditandai dengan kehilangan atau penurunan tegangan di dalam rangkaian listrik. Tahanan listrik diukur dalam satuan OHM dan juga disebut BEBAN dalam sebuah rangkaian.

(Gambar 15)

Tahanan

Tahanan adalah hambatan arus. Tahanan yang semakin besar menurunkan aliran listrik yang dapat ditandai dengan hilang atau berkurangnya tegangan di dalam rangkaian listrik. Tahanan listrik diukur dalam satuan ohm.

Simbol ( digunakan untuk menunjukkan Ohm.

Tahanan

Jika anda mempelajari konduktor yang telah diterangkan bahwa tidak ada konduktor yang betul-betul sempurna sebagai konduktor tanpa memberi hambatan terhadap aliran arus.

Hambatan terhadap aliran arus ini karena perbedaan dalam struktur atom dari mineral.

Sebuah konduktor yang baik memberikan sedikit hambatan pada arus, sementara sebuah isolator nyata memberikan hambatan yang sangat tinggi terhadap aliran arus.

Besarnya aliran arus dalam sebuah rangkaian ditentukan oleh besarnya tahanan listrik. Tahanan listrik diukur dalam satuan OHM. Semakin tinggi besaran Ohm dalam suatu rangkaian, maka semakin besar hambatan yang diberikan oleh rangkaian tersebut terhadap arus.

Definisi Tahanan

Tahanan adalah merupakan perangkat dari material yang memberikan perlawanan terhadap aliran arus.

Simbol kuantitas untuk tahanan adalah R. Simbol untuk satuan Ohm adalah (.

Tahanan adalah satu-satunya hambatan pada aliran arus pada rangkaian DC.

Faktor-faktor yang mempengaruhi tahanan

Jika kita memiliki sebuah jenis bahan/material yang memiliki empat (4) faktor yang dapat ditentukan sebagai tahanan listrik, maka keempat faktor tersebut adalah:

1. Jenis bahan, (seperti tembaga, tungsen, dll)

2. Panjang

3. Luas penampang

4. Temperatur

Jenis Bahan

Tahanan suatu bahan memiliki ukuran fisik yang sama, namun berbeda karena struktur atomnya tidak sama.

Ini disebut resistivitas bahan, yang didefinisikan sebagai tahanan bahan untuk dimensi khusus.

Contoh:

Suatu bahan tembaga dengan ukuran tertentu akan memiliki tahanan rendah dibandingkan dengan bahan logam dengan ukuran yang sama, sebab tembaga memiliki nilai resistivitas yang lebih rendah dibandingkan dengan logam.

Karena memiliki resistivitas rendah, maka tembaga dan aluminium digunakan sebagai konduktor listrik.

Panjang

Jika bahan konduktor dan luas penampang tidak berubah, maka tahanan sebuah konduktor berbanding langsung dengan panjangnya. Ini berarti bahwa jika panjangnya dua kali lebih besar, maka tahanannya akan dua kali lebih besar, jika panjangnya dua kali lebih kecil, maka tahanannya akan dua kali lebih kecil.

Luas penampangTahanan suatu bahan konduktor berbanding terbalik dengan luas penampangnya.

R akan meningkat jika bahan konduktor lebih panjang

(Besar tahanan sebanding dengan dengan panjang bahan)

R akan meningkat jika luas penampang menurun

(Tahanan sebanding dengan 1/A)

(Pengaruh temperatur diabaikan)

Temperatur

Kecuali pada semi-konduktor, sebagian besar bahan lain memiliki koefisien temperatur positif.

Artinya, jika temperatur naik maka tahanan listrik bahan tersebut juga akan naik.

R akan meningkat jika temperatur naik

(R sebanding dengan t)

Artinya, jika temperatur meningkat dua kali lebih besar, maka tahanan akan meningkat dua kali lebih besar. Jika temperatur dua kali lebih kecil, maka tahanan akan dua kali lebih kecil.

Contoh:

Sebuah kawat tembaga panjangnya 100 m, diameternya 3 mm. Tahanan jenis logam tembaga adalah 0,000393(m. Hitunglah berapa nilai tahanan kawat tersebut.

Penyelesaian:Diameter kawat3 mm=0,003 m

Luas penampang

=3,14 x 0,0032

4

=x m2R=0,000393 x 100

x

R=.......................(Dalam pengambarannya, tahan disimbolkan dengan (Contoh:

(Gambar 16)

HUKUM OHM

Hukum Ohm didefinisikan sebagai hubungan antara arus (aliran elektron), tegangan (tekanan), dan tahanan. Tegangan sama dengan besaran ampere dikali dengan besaran ohm. Hukum ini dapat dinyatakan dengan rumus matematika sebagai berikut:

E = I x R

E adalah tegangan (dalam satuan volt), I adalah aliran arus (dalam ampere), dan R adalah tahanan (ohm).

Bentuk lain dari rumus tersebut di atas:

dan

(Gambar 17)

Diagram Pie ini berguna untuk mengingat ketiga persamaan hukum ohm. Bila salah satu dari simbol-simbol tersebut ditutup, dua simbol yang lainnya merupakan ruas kanan dari persamaan tersebut untuk menghitung simbol yang ditutup tersebut.

Contoh penggunaan rumus-rumus tersebut di atas adalah sebagai berikut:

SOAL: Misalkan sebuah lampu depan mobil mempunyai tahanan sebesar 1 ohm. Berapakah arus yang mengalir pada lampu tersebut bila dihubungkan ke baterai 12 volt?

PENYELESAIAN:

SOAL: Jika sebuah kumparan heater dengan tahan sebesar 2 ohm membutuhkan aliran arus sebesar 3 amp untuk menghasilkan panas yang cukup, berapakah tegangan yang diperlukan untuk heater tersebut?

PENYELESIAN:

E = I x R = 3 x 2 = 6 volt

SOAL:

Misalkan sebuah lampu depan mobil dihubungkan ke baterai (aki) yang bertegangan 12 volt dan besar arus yang mengalir pada lampu tersebut adalah 7,5 amp, berapakah tahanan lampu tersebut?

PENYELESAIAN:

WATT

Watt adalah satuan daya listrik. Anda dapat meghitung watt dengan mengalikan arus dengan tegangan. Dengan menggunakan simbol P untuk daya listrik, rumus untuk menghitung daya listrik adalah:

P = E x I watt

sama dengan ampere dikalikan dengan tegangan.

Rumus menghitung Daya:

Catatan:

P = Daya (watt)

E = Tegangan (volt)

I = Arus (ampere)

R = Tahanan (()

Contoh 1:

Instalasi listrik seperti gambar:

(Gambar 18)

Berapa besar daya yang mengalir pada lampu tersebut?

Penyelesaian:

Besar arus yang mengalir:

Besar Daya:

Contoh 2:

Sebuah lampu dihubungkan dengan baterai 12 volt. Setelah diukur arus yang mengalir pada rangkaian tersebut sebesar 2A. Hitung berapa besar tekanan lampu tersebut dan berapa besar daya listrik yang diserap lampu tersebut.

Penyelesaian

Contoh 3:

Sebuah lampu akan menyerap daya sebesar 24 watt jika dipasang baterai 12 volt. Berapa besar daya yang diserap oleh lampu yang sama jika dipasangkan pada baterai 6 volt.

Penyelesaian:

RANGKAIAN

RANGKAIAN SERI

Pada rangkaian seri, setiap alat leistrik dihubungkan ke alat listrik lain sedemikian rupa sehingga arus yang sama mengalir ke seluruh alat. Karakteristik sebuah rangkaian seri adalah bahwa, jika salah satu alat dimatikan, rangkaian akan mati dan tidak ada arus yang mengalir di dalam alat manapun di dalam rangkaian tersebut.

(Gambar 19)

Sebuah rangkaian seri. Jika ammeter dipasang pada rangkaian pada titik B,C,D, dan E, semua ammeter akan menunjukkan pembacaan yang sama. Jika voltmeter dipasang melintang atau antara titik A dan B, maka voltmeter penurunan tegangan (tegangan menurun). Jika dihubungkan antara B dan D, maka voltmeter tersebut masih menunjukkan penurunan lagi.

Tahanan Seri

Besarnya tahanan total ( RtRt = R1 + R2 + R3Untuk tahan seri sebanyak N tahanan dapat dirumuskan

Rt = R1 + R2 + R3 + R4 + . . . + RnCatatan:

Rt lebih besar dari nilai resistor yang ada.

Contoh:

Tiga buah tahanan dihubungkan secara seri, R1 = 100 (, R2 = 50 (, R3 = 75 (. Berapakah besar nilai tahanan penggantinya.

Penyelesaian:

Rt = R1 + R2 + R3 + R4 + . . . + RnRt = R1 + R2 + R3

Rt = 100 + 50 + 75

Rt = 225 (Arus dalam rangkaian

Sebagaimana telah kita pelajari bahwa hanya ada satu jalur untuk arus mengalir ke dalam rangkaian seri. Sekarang, mari kita hubungkan sebuah ammeter secara seri ke rangkaian dan perhatikan apa yang terjadi. Maka dengan demikian, ammeter harus selalu disambungkan secara seri pada setiap rangkaian.

(Gambar 20)

Pemasangan ammeter

Jika arus yang mengalir dari catu daya (supply) listrik adalah 2 A - seperti pada Gambar 20 di atas, maka kita melihat penunjukan pada ammeter At, A1, A2, dan A3, semua pembacaannya sama, yaitu 2 A. Dengan kata lain, arus yang mengalir pada semua bagian rangkaian seri tersebut adalah sama. Ini dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut:

It (I total) = I1 = I2 = I3, dan seterusya

Tegangan rangkaian seri

Sekarang mari kita perhatikan pembagian tegangan di dalam rangkaian seri dengan memasang sebuah voltmeter pada saluran catu daya (supply) dan juga pada setiap komponen R1, R2, dan R3 seperti tampak pada Gambar 21 di bawah ini.,

(Gambar 21)

Pemasangan voltmeter

Jumlah tegangan yang terbaca oleh voltmeter - V1, V2, dan V3, seperti terlihat pada gambar 21 - merupakan tegangan total atau tegangan sumber.

12 V + 8 V + 4 V = 24 V

Kita telah mempelajari bahwa jumlah total tegangan catu (supply) disebut VT sama besarnya. Dalam kenyataannya, penjumlahan dari masing-masing drop tegangan dalam rangkaian seri akan selalu sama dengan tegangan catu (supply) dan secara matematis ditulis sebagai berikut:

VT (Vtotal) = VT + VT + VT dan seterusnya

Drop tegangan pada tahanan seri

ETOTAL = E1 + E2 + E3 + E4R1 : R2 : R3 : R4 = E1 : E2 : E3 : E4

Contoh:

Tiga buah tahanan 2 (, 4 ( dan 6 ( dirangkaikan secara seri. Tegangan yang diberikan pada tahanan tersebut - Vtotal = 12 volt

Hitung:

1. Tahanan total (Rt)

2. Arus dalam rangkaian (It)

3. Drop tegangan pada masing-masing tahanan

Penyelesaian:

1Tahanan total

Rt= R1 + R2 + R3Rt= 2 + 4 + 6

Rt=12(2Arus rangkaian

cDrop tegangan pada R1, R2, R3, (arus yang pada rangkaian adalah sama)

VR1= It x R1

VR1= 1 x 2

VR1= 2 V

VR2= It x R2

VR2= 1 x 4

VR2= 4 V

VR3= It x R3

VR3= 1 x 6

VR3= 6

Memeriksa total tegangan pada rangkaian seri

V = VR1 + VR2 + VR3 = 2 + 4+ 6 = 12

V = VR1 + VR2 + VR3

V = 2 + 4 +6 = 12 volt

Dari nilai tersebut telah sesuai dengan tegangan sumber.

Contoh 2:

Rangkaian seri seperti gambar di bawah:

Diketahui:

R1 = 40 (R1 = 50 (ER1 = 20 (ER2 = 5 (Hitung Itotal, VR2, R3 Vt, RtPenyelesaian:

a. Arus pada rangkaian

R1 = 40 (ER1 = 20 V

b. Drop tegangan pada R2VR2 = It x R2VR2 = 0,5 x 50 = 25 volt

c. Nilai tahanan R3

d. Tegangan supply VtVt = VR1 + VR2 + VR3Vt = 20 + 25 + 5

Vt = 50 V

e. Total tahanan (Rt)

Rt = Rt + Rt + RtRt = 40 + 50 10

Rt = 100 (RANGKAIAN PARALEL

Pada rangkaian paralel, berbagai alat dihubungkan dengan kawat paralel. Arus dibagi, sebagian mengalir ke satu alat, sebagian lainnya mengalir ke alat yang lain, dan seterusnya. Tegangan yang sama diberikan pada masing-masing alat, dan masing-masing alat dapat dimatikan dan dihidupkan sendiri-sendiri.

(Gambar 22)

Sebuah rangkaian paralel. Tegangan antara 1 - 1, 2 - 2,, dan 3 - 3 akan sama. Aliran arus dalam satuan ampere pada A,. B, dan C akan tergantung pada unit/satuan. Aliran arus pada D akan sama besarnya dengan arus yang mengalir melalui A, B, dan C. Tahanan total A, B, dan C akan lebih kecil dari tahanan pada satu titik.

Tegangan pada rangkaian paralel

Baru saja kita pelajari bahwa tegangan supply pada sebuah rangkaian paralel adalah sama pada semua komponen. Hal ini bisa kita periksa dengan menyambung sejumlah voltmeter ke dalam rangkaian paralel seperti yang diperlihatkan pada gambar.

Dengan kata lain, voltmeter selalu disambung secara paralel ke dalam rangkaian.

(Gambar 23)

Pemasangan voltmeter

Dengan Voltmeter VT dalam Gambar 23 tersebut di atas terbaca dengan total 12 V, dan kita juga akan megetahui bahwa voltmeter V1, V2, dan V3 terbaca 12 V atau, dengan kata lain, tegangan yang melewati semua komponen di dalam sebuah rangkaian paralel adalah sama. Ini dapat diuraikan secara matematis sebagai berikut:

VT (V total) = V1 = V2 = V3, dan seterusnya.

Arus dalam rangkaian paralel

Mari kita perhatikan distribusi arus yang terjadi dalam rangkaian paralel.

(Gambar 24)Distribusi arus

Jika kita melihat pada gambar 24 tersebut di atas, kita akan melihat bahwa arus total di kutub positif akan terpisah melalui R1, R2, dan R3 dan kemudian akan menyatu kembali pada kutub negatif. Arus total melalui kutub positif akan sama dengan arus total melalui kutub negatif.

Seperti telah kita pelajari bahwa jumlah saluran arus yang terjadi dalam rangkaian paralel adalah sama dengan jumlah komponen yang diparalelkan. Sekarang, mari kita memperkenalkan beberapa ammeter ke dalam rangkaian untuk memeriksanya lebih lanjut.

(Gambar 25)Pemasangan ammeter

Penjumlahan arus I1, I2 dan I3 seperti pada Gambar 25 akan menghasilkan arus total.

2 A + 4 A + 6 A = 12 A

Seperti telah kita lihat dalam penjumlahan di atas, maka arus total adalah sama dengan arus total yang diambil dari supply. Hal ini membantu kita untuk mengatakan bahwa arus total yang diambil oleh sebuah rangkaian paralel adalah selalu sama dengan jumlah dari masing-masing cabang arus. Secara matematis, ini ditulis sebagai berikut:

It = I1 + I2 + I3 + ...

Tahanan paralel

Tiga tahanan R1, R2 , R3 dikombinasikan secara paralel

Besarnya tahanan total (Rt)

Untuk tahanan paralel sebanyak N tahanan dirumuskan

Contoh

Rangkaian paralel seperti pada gambar di bawah ini:

R1 = 10 (R2 = 20 (R3 = 30 (Hitung:

Metode penyelesaian lain

Mari kita menggabungkan apa yang telah kita pelajari, sejauh mana membantu kita menghitung jumlah yang tak diketahui dalam rangkaian paralel.

Catatan:Perhitungan di bawah ini dilakukan tanpa menggunakan kalkulator.

Contoh:Gambar di bawah ini sudah diberi nilai, maka hitunglah:

(a) tahanan total rangkaian (Rt)

(b) arus pada resistor: R1, R2 dan R3 ,(IR1, IR2 dan IR3 )

(c) arus total dari supply (IT)

(Gambar 26)

Dalam hal ini, perhitungan dapat kita lihat pada masing-masing cabang, dimana arus terbesar mengalir melalui resistor terkecil. Sementara arus yang terkecil akan mengalir melalui nilai resistor yang tertinggi.

Dengan memeriksa jawaban, kita dapat membuktikan jawab tersebut di atas.

(c) (2)Arus total

IT=I1 + I2 + I3

6 + 4 + 2

12 A

(c) (1)Metode lain

Penyelesaian:(a)

(b)

Dalam hal ini, perhitungan dapat kita lihat pada masing-masing cabang, dimana arus terbesar mengalir melalui resistor terkecil. Sementara arus yang terkecil akan mengalir melalui nilai resistor yang tertinggi.

Dengan memeriksa jawaban, kita dapat memerlukan jawaban di atas.

(c) (1)

Arus total

IT=I1 + I2 + I3

6 + 4 + 2

12 A

(c) (2)

Contoh:

Dengan melihat nilai yang diberikan dalam Gambar 18, hitunglah nilai yang belum diketahui pada rangkaian di bawah ini.

(a) nilai Ri(b) nilai tegangan supply (Vs)

(c) arus yang melewati resistor R1, R2 (IR1 dan IR2)

(d) arus total dalam rangkaian (IT)

(Gambar 27)

Penyelesaian:(a) nilai R3

Untuk mendapatkan

, maka rumus harus dijalankan

maka:

(b) Tegangan supply (ingat: bahwa tegangan pada setiap resistor = V supply

(c) Arus yang melalui R1 dan R2 (diganti/recall: Vs=V1=V2 dst.)

(dibulatkan menjadi angka dua desimal)

(d) (1) Arus total

IT=I1 + I2 + I3

0,5 + 0,67 + 0,5

1,67A

(d) (2)

ALAT UKUR UJI LISTRIK

1. AMMETER

Ammeter digunakan untuk mengukur besaran arus listrik. Ukuran ammeter biasanya dinyatakan dalam satuan yang disebut ampere atau amp.

Umumnya, kecuali ammeter jepitan, rangkaian harus dibuka dan ammeter dihubungkan secara seri untuk mengukur aliran arus. Ammeter jenis induksi jepitan digunakan karena mudah digunakan, akurat, dan rancangan yang tidak dapat rusak jika terjadi kesalahan dalam pemasangan/penyambungan dan tidak akan merusak sistem jaringan kawat.

Jika yang tersedia hanya ammeter jenis aliran searah, bacalah instruksi yang dibuat oleh pabrik pembuat tentang cara memasangnya atau menyambungnya ke rangkaian.

(Gambar 28)

2. VOLTMETER

Voltmeter digunakan untuk mengukur tekanan listrik di dalam rangkaian. Ukuran voltmeter mempunyai satuan yang disebut volt.

Voltmeter selalu dihubungkan secara paralel terhadap sebagian dari rangkaian. Voltmeter mengukur perbedaan tekanan atau potensial listrik antara dua titik dimana lead voltmeter dipasang.

(Gambar 29)

3. OHMMETER

Ohmmeter digunakan untuk mengukur tahanan dalam suatu rangkaian (listrik). Satuan yang diukur dengan ohmmeter adalah ohm

Ohmmeter dihubungkan ke unit atau bagian dari rangkaian yang tahanannya akan diukur. Ohmmeter mempunyai dua sumber tenaga listrik, biasanya sebuah baterai yang berukuran kecil, yang mendesak arus mengalir ke rangkaian yang akan diukur.

Jangan menghubungkan sebuah ohmmeter ke sumber tegangan luar (lepaskan kabel ground baterai) untuk mencegah rusaknya penunjukan meter (alat ukur).

(Gambar 30)

Soal-soal Latihan

Usahakan menjawab pertanyaan tanpa melihat materi di dalam modul. Jika anda mengalami kesulitan dalam menjawab soal-soal tersebut, baca kembali materi modul dan cobalah untuk menjawab kembali soal-soal. Jangan lupa mencantumkan satuan dalam jawaban anda.

Setelah menyelesaikan soal-soal latihan, bandingkan jawaban anda dengan kunci jawaban yang terdapat pada halaman berikutnya.

1.a Baterai 1,5 volt dibebani sebuah lampu.

a. Arah aliran arus (current) adalah dari positif ke negatif.

b. Arah aliran elektron adalah dari positif ke negatif

c. Arah arus adalah bolak balik

1.b Bahan yang mana dari bahan-bahan di bawah ini yang bukan konduktor

a. Emas

b. Zinc

c. Karbon

d. Ebonit

1.c.Bila alat listrik dihubungkan sehingga aus yang mengalir pada alat tersebut adalah sama besar, ini berarti bahwa kita mempunyai:

a. rangkaian paralel

b. rangkaian seri

c. voltmeter

2. Bila alat listrik dihubungkan sehingga tegangan yang diberikan pada masing-masing alat tersebut adalah sama, ini berarti bahwa kita mempunyai:

a. rangkaian paralel

b. rangkaian seri

c. ammeter

3. Tiga buah resistor dengan tahanan 2 ohm, 3 ohm, dan 4 ohm dihubungkan secara seri. Tahanan gabungan dari ketiga resistor tersebut setelah dihubungkan adalah:

a. 1 ohm

b. 24 ohm

c. 9 ohm

4. Amp adalah satuan untuk besaran aliran ..............................................

5. Ohm adalah satuan untuk besaran tahanan. Benar atau Salah

6. Satuan tekanan listrik diukur dalam satuan..........................................

7. Sebuah konduktor tidak menghantar listrik

8. Anda harus menghubungkan Ohmmeter ke sebuah catu (supply) tegangan luar. Benar atau Salah.

9. Dua elektron positif akan saling................................satu sama lain, sedangkan elektron positif akan saling .................................. dengan elektron negatif.

10. Sebuah beban yang ditempatkan pada sebuah rangkaian listrik akan meningkatkan tahanan pada rangkaian tersebut. Benar atau Salah..

11. Pada rangkaian seri seperti pada gambar di bawah ini

Drop tegangan terbesar terjadi pada

a. tahanan R1b. tahanan R2c. tahanan R3d. Drop tegangan sama pada semua tahanan

12. Pada rangkaian seri seperti pada gambar soal 11, aliran arus terbesar terdapat pada:

a. tahanan R1b. tahanan R2c. tahanan R3d. Aliran arus sama pada semua R.

13. Pada rangkaian paralel seperti pada gambar

Aliran arus terbesar terjadi pada:

a. tahanan R1b. tahanan R2c. tahanan R3d. Aliran arus sama pada semua R.

14. Pada rangkaian seperti soal 13, tegangan yang tertinggi bekerja pada:

a. tegangan R1b. tegangan R2c. tegangan R3d. tegangan yang bekerja adalah sama pada semua R.

15. Pada rangkaian kombinasi di bawah ini

drop tegangan terkecil terjadi pada

a. tahanan R1b. tahanan R2c. tahanan R3d. Sama pada semua R.

_912430606.vsd

_912505517.vsd

_912513783.unknown

_914054099.doc

=6.280.000.000.000.000.000 elektron per detik

_914054541.doc

Tegangan = Tekanan Listrik

_914054898.doc

R = 4(

E 12 Volt

_914055462.doc

Pengukuran arus langsung

_914058894.doc

Ohmmeter harus menunjukkan resistansi rendah

Pembacaan tetap menunjukkan rangkaian terbuka (tidak ada kontinuitas)

_914059008.doc

Ohmmeter harus menunjukkan resistansi rendah

Pembacaan yang rendah menunjukkan resistansi rendah

_914058603.doc

V3 menunjukkan rugi kabel baterai positif selama cranking

V4 menunjukkan rugi kabel baterai negatif selama cranking

Contoh

V1 menunjukkan teganga baterai yang dapat dipakai selama cranking

V2 menunjukkan tegangan starter yang dapat dipakai selama cranking

_914055090.doc

BATERAI

_914054757.doc

Baterai

_914054322.doc

Baterai

12 volt

_914054400.doc

I = 2.A

12 watt

Baterai

6 volt

_914054257.doc

Baterai

6 volt

_912516553.unknown

_912518064.unknown

_912518403.unknown

_912574239.vsd

_914054041.doc

Arus - Aliran Elektron

_912576798.vsd

_912573247.vsd

_912518154.unknown

_912516912.unknown

_912517763.unknown

_912516636.unknown

_912514577.unknown

_912516102.unknown

_912514251.unknown

_912508609.unknown

_912511087.unknown

_912511179.unknown

_912508826.unknown

_912508921.vsd

_912508753.unknown

_912505958.unknown

_912508423.unknown

_912505797.vsd

_912498865.unknown

_912499530.unknown

_912499827.unknown

_912499923.unknown

_912499657.unknown

_912499433.unknown

_912499490.unknown

_912499054.vsd

_912490560.unknown

_912497450.vsd

_912498471.unknown

_912490858.unknown

_912485612.unknown

_912488779.vsd

_912432516.unknown

_912412345.unknown

_912419086.unknown

_912420476.unknown

_912423606.vsd

_912419390.unknown

_912414634.unknown

_912414737.unknown

_912414224.vsd

_912410356.unknown

_912411423.vsd

_912411525.unknown

_912410627.vsd

_912408502.unknown

_912408943.vsd

_912408435.unknown