Selamat malam sahabat SITROTIS (Sistem Kontrol Otomatis) Blog. Pada kesempatan yang sangat baik ini saya bakalan review ulang tentang Dasar Elektro kamu. Supaya makin mahir dengan pelajaran-pelajaran yang lainnya. Karena ini juga ilmunya sangat bermanfaat sekali yang kadang masih banyak mahasiswa atau siswa yang masih bingung sama materi ini.
Gambar 1. Contoh rangkaian arus dc
Arus Listrik Searah (DC)
Gambar 2. Baterai sebagai sumber DC
Sebelum ke pembahasan yang sesungguhnya. Dalam postingan ini akan membahas tentang info unik terlebih dahulu. Jadi, pernahkah kamu membayangkan jika dunia tanpa listrik? Pasti pekerjaan akan menjadi sulit. Kita tahu kalau hampir semua alat kebutuhan kita menggunakan listrik. Apa saja itu? Contohnya handphone, AC, lemari es, penananak nasi, televisi dan lainnya. Pernah berfikir kamu? kalau gitu darimana kita bisa mendapatkan sumber listrik?
Sumber listrik dibedakan menjadi dua, antara lain sumber listrik searah (DC) dan sumber arus listrik bolak-balik (AC). Pada gambar di atas, batu baterai merupakan sumber arus listri searah (DC). Dengan baterai ini kita bisa menghidupkan senter ketika listrik padam. Bagaimana cara baterai menghidupkan senter?
Baterai pada umumnya mempunyai 2 konektror yang ditandai dengan kutub positif dan kutub negatif, terdapat beda potensial. Kutub positif mempunyai beda potensial lebih besar daripada kutub negatif. Sehingga akibat beda potensial itulah yang mengakibatkan adanya arus listrik. Arus listrik akan mengalir dari kutub posituf menuju kutub negatif.
Dengan kamu mengetahui tentang batrei ini. Kamu akan mempelajari lebih lanjut tentang arus listrik searah (DC). Sehingga kamu akan memahami lebih lanjut tentang listrik dan memanfaatkan listrik dengan efektif.
Info!!!
Beda potensial dapat diukur dengan alat yang bernama voltmeter. Alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik dalam sebuah rangkaian tertutup adalah amperemeter. Amperemeter terdiri atas galvanometer yang dihubungkan paralel dengan resistor yang memiliki nilai hambatan yang rendah.
Amperemeter merupakan alat ukur arus listrik dipasang secara seri pada rangkaian. Sehingga kamu akan mengetahui besar kuat arus listrik yang mengalir melalui penghantar dengan melihat jarum penunjuk. Pembacaan jarum penunjuk harus tegak lurus. Penyimpangan jarum harus sebanding dengan arus yang melewatinya. Kuat arus yang terukur bisa dihitung sebagai berikut.
Dengan kamu mengetahui tentang batrei ini. Kamu akan mempelajari lebih lanjut tentang arus listrik searah (DC). Sehingga kamu akan memahami lebih lanjut tentang listrik dan memanfaatkan listrik dengan efektif.
Info!!!
| Kelistrikan |
|---|
| Menghemat listrik setidaknya bisa mengurangi global warming di bumi. Karena listrik diproduksi dari batu bara yang dibakar. Efek pembakaran batu bara ini mengakibatkan polusi udara karena mengandung karbon dioksida yang berpengaruh besar terhadap pemanasan global |
1. Alat Ukur Listrik DC.
Beda potensial dapat diukur dengan alat yang bernama voltmeter. Alat yang digunakan untuk mengukur kuat arus listrik dalam sebuah rangkaian tertutup adalah amperemeter. Amperemeter terdiri atas galvanometer yang dihubungkan paralel dengan resistor yang memiliki nilai hambatan yang rendah.
Amperemeter merupakan alat ukur arus listrik dipasang secara seri pada rangkaian. Sehingga kamu akan mengetahui besar kuat arus listrik yang mengalir melalui penghantar dengan melihat jarum penunjuk. Pembacaan jarum penunjuk harus tegak lurus. Penyimpangan jarum harus sebanding dengan arus yang melewatinya. Kuat arus yang terukur bisa dihitung sebagai berikut.
Nilai yang terukur = (Nilai pembacaan / skala penuh) x range
Perhatikan ilustrasi amperemeter analog sebagai berikut.
Gambar 3. Ilustrasi Amperemeter Analog
Jika kamu membaca petunjuk jarum pada skala penuh 100. menggunakan range 200 mA. yang ditunjuk oleh jarum / pointer yaitu 60. Maka besar arus yang terukur antara lain.
Voltmeter adalah alat ukur untuk mengukur tegangan listrik. Alat ini dipasang secara rangkaian paralel pada rangkaian listrik. Cara menggunakannya terminal negatif meter harus terhubung dengan sisi negatif pada rangkaian dan terminal positif harus harus dihubungkan ke posisi positif rangkaian.
Perhatikan gambar dibawah ini.
Gambar 4. Pengukuran Menggunakan Voltmeter Analog
Pointer menunjukkan angka 15. Batas ukur pada voltmeter adalah 50V dan skala maksimalnya adalah 50 V. Maka tegangan yang di hasilkan adalah.
Rumus:
Hasil:
2. Beda Potensial dan Arus Listrik
Suatu benda yang dikatakan memiliki potensial adalah apabila benda tersebut memiliki muatan positif lebih banyak daripada muatan positif pada benda lain.Pada rangkaian DC yang berfungsi sebagai tegangan yaitu baterai dan aki. Karena pada kutub-kutub baterai dan aki sudah ada beda potensialnya yang disebut GGL (Gaya Gerak Listrik). Besar ggl pada baterai adalah 1,5 volt sedangkan pada aki adalah 12 volt. Artinya batu baterai menggunakan energi sebesar 1,5 Joule untuk memindahkan muatan sebesar 1 coulumb. Secara sistematis dapat dituliskan sebagai berikut
Keterangan:
ΔV = beda potensial (volt atau V)
W = energi (joule atau J)
Q = muatan listrik (coloumb atau C)
Tabel 1. Nilai Tegangan
| Sumber | Tegangan (Pendekatan) |
|---|---|
| Awan petir ke tanah | 108 V |
| Jalur daya tegangan tinggi | 105 V |
| Catu daya untuk tabung TV | 104 V |
| Starter Mobil | 104 V |
| Listrik Rumah | 102 V |
| Baterai Mobil | 12 V |
| Baterai Senter | 1,5 V |
| Potensial diam antara membran saraf | 10-1 V |
| Perubahan potensial pada kulit (EKG dan REG) | 10-4 V |
Arus listrik adalah muatan-muatan listrik yang melewati penghantar setiap waktu. banyak muatan (Q) melewati penghantar dalam satuan waktu (t). Rumusnya seperti dibawah ini:
Keterangan:
t = arus listrik (A)
Q = jumlah muatan (C)
t = waktu (s)
Jika terdapat n elektron yang mengalir, maka total muatan Q dapat dinyatakan.
Keterangan:
e = muatan elektron (1,6 x 10-19C)
Pada pengukuran kuat arus listrik, amperemeter disusun seri pada rangkaian listrik. Arus listrik akan mengalir pada rangkaian tertutup. Kuat arus yang mengalir pada ampermeter sama dengan arus yang mengalir pada penghantar. Untuk menyambung dan memutus aliran listrik maka digunakan yang namanya sakelar. Cara kerja sakelar adalah ketika sakelar ON rangkaian listrik tertutup sehingga arus listrik mengalir. Sedangkan ketika sakelar OFF rangkaian listrik akan terbuka dan arus listrik terputus.
Pada pengukuran kuat arus listrik, amperemeter disusun seri pada rangkaian listrik. Arus listrik akan mengalir pada rangkaian tertutup. Kuat arus yang mengalir pada ampermeter sama dengan arus yang mengalir pada penghantar. Untuk menyambung dan memutus aliran listrik maka digunakan yang namanya sakelar. Cara kerja sakelar adalah ketika sakelar ON rangkaian listrik tertutup sehingga arus listrik mengalir. Sedangkan ketika sakelar OFF rangkaian listrik akan terbuka dan arus listrik terputus.
Gambar 5. Contoh amperemeter rangkaian seri
3. Hukum Ohm dan Hambatan Listrik
a. Hukum Ohm
Penemu hukum Ohm adalah George Simon Ohm yang berbunyi "Pada suhu tetap, kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar berbanding lurus dengan beda potensial ujung-ujung penghantar".
I ~ V
Hitungan sistematis hukum Ohm adalah
Keterangan:
V = beda potensial / tegangan listrik (V)
I = kuat arus listrik (A)
R = hambatan penghantar (ohm=Ω)
b. Hambatan Listrik
Hambatan listrik adalah sesuatu yang menahan aliran listrik. Hambatan listrik bisa disebut resistansi. Hambatan jenis bergantung pada panjang, luas penampang dan jenis kawat. Berdasarkan hasil banyak percobaan yang sudah dilakukan. Banyak buku yang mengatakan kalau besarnya hambatan kawat sebanding dengan panjang kawat dan berbanding terbalik dengan luas penampang kawat.
Hambatan jenis adalah besar hambatan kawat untuk satuan panjang dan satuan luas penampang masing-masing jenis kawat. hambatan jenis kawat berbeda-beda tergantung dari jenis kawat. Di bawah ini merupakan konsep hambatan kawat.
Penjelasan:
R = hambatan kawat
ρ = hambatan jenis (Ωm)
A = luas penampang kawat (m2)
L = panjang kawat (m)
Peningkatan suhu suatu konduktor / kawat penghantar juga meningkatkan hambatan jenis bahan. Koofisien suhu resistivitas (α) adalah besaran yang menunjukkan karakteristik perubahan hambatan jenis akibat perubahan suhu. Dibawah ini merupakan persamaannya.
Keterangan:
α = koofisien suhu resistivitas (°C)-1
ρ = hambatan jenis pada suhu T (Ωm)
ρ0 = hambatan jenis pada suhu T0(Ωm)
T = Temperatur (°C)
Di bawah ini merupakan nilai hambatan jenis pada masing-masing jenis kawat. Seperti pada tabel dibawah ini
Tabel 2. Hambatan Jenis
| Bahan | Hambatan Jenis (Ωm) | Koefisien Suhu Resistivitas |
|---|---|---|
| Konduktor - Perak - Tembaga - Emas - Aluminium - Tungsten - Besi - Platina - Raksa - Nikon (Logam campuran Ni, Fe, Cr) |
1,59 x 10-8 1,68 x 10-8 2,44 x 10-8 2,65 x 10-8 5,6 x 10-8 9,71 x 10-8 10,6 x 10-8 98 x 10-8 100 x 10-8 |
0,0061 0,0068 0,0034 0,00429 0,0045 0,00651 0,003927 0,0009 0,0004 |
| Semikonduktor - Karbon (Grafit) - Germanium - Silikon |
(3-6) x 10-5 (1-1500) x 10-3 0,1 - 60 |
-0,0005 -0,05 -0,07 |
| Isolator - Kaca - Karet padatan |
109-1012 1013-1015 |
- - |
Jenis-jenis hambatan listrik
1. Resistor tetap
Gambar 6. Resistor
Pada gambar di atas. Pada resistor tetap terdapat nilai hambatannya. Nilai hambatan itu disimbolkan dengan warna-warna yang melingkar pada kulit luarnya yang disebut dengan cincin. Nilai resistansi dihitung dari warna cincin pada kulit resistor.
Tabel 3. Nilai Pita pada Resistor
| Warna | Pita 1 | Pita 2 | Pita 3 | Pita 4 |
|---|---|---|---|---|
| Angka I | Angka II | Pengali | Toleransi | |
| Hitam | 0 | 0 | 100 | 1% |
| Cokelat | 1 | 1 | 101 | 2% |
| Merah | 2 | 2 | 102 | 3% |
| Jingga | 3 | 3 | 103 | 4% |
| Kuning | 4 | 4 | 104 | - |
| Hijau | 5 | 5 | 105 | - |
| Biru | 6 | 6 | 106 | - |
| Ungu | 7 | 7 | 107 | - |
| Abu-abu | 8 | 8 | 108 | - |
| Putih | 9 | 9 | 109 | - |
| Emas | - | - | 0,1 | 5% |
| Perak | - | - | 0,01 | 10% |
| Tak berwarna | - | - | 20% |
2. Resistor variabel
Gambar 7. Resistor Variabel (Potensiometer)
Salah satu contoh resistor variabel adalah resistor geser potensiometer. Prinsip kerjanya yaitu dengan memutar putaran potensio untuk menambah dan mengurangi nilai hambatan. Untuk mengukur nilai hambatan dengan menggunakan ohmmeter.
4. Rangkaian Hambatan
Rangkaian hambatan ada dua macam yaitu rangkaian hambatan seri dan rangkaian hambatan paralel. Semua akan diringkas di bawah ini.
a. Rangkaian Hambatan Seri
Gambar 7. Rangkaian Hambatan Seri dan Rangkaian Pengganti Seri
Ciri dari rangkaian hambatan seri adalah hambatan yang disusun seri yang dihubungkan dengan sumber tegangan. Tegangan yang dihasilkan pada tiap-tiap ujungnya berbeda sedangkan arusnya sama. Rangkaian seri dapat disimpulkan seperti ketentuan dibawah ini.
Vs = V1 + V2 + V3 + ......+ Vn
I1 = I2 = I3 =.................= In
Rs = R1 + R2 + R3 + .....+Rn
Hambatan seri selalu besar karena jumlah dari hambatan-hambatan yang dipasang.b. Rangkaian Hambatan Paralel
Gambar 7. Rangkaian Paralel
Ciri rangkaian hambatan paralel adalah hambatan yang disusun paralel yang di hubungkan dengan sumber tegangan. Maka tegangan yang dihasilkan sama sedangkan arusnya berbeda.
V1 = V2 = V3 = ........= Vn
Ip + I1 + I2 + I3 +........+ In
Menurut hukum ohm, V=IR, maka bisa dibuktikan
1 = 1 + 1 + 1 + ........ 1
Rs R1 R2 R3 Rn
Rs R1 R2 R3 Rn
Hambatan paralel selalu lebih kecil.
4. Gaya Gerak Listrik (GGL)
Gaya gerak listrik terdapat pada baterai dan aki. Di sebut GGL karena kemampuan menghasilkan energi listrik berasal dari kimia. Baterai / aki dihubungkan dengan rangkaian, maka akan menghasilkan arus listrik yang mengalir. Menurut hukum ohm besarnya kuat arus didapat dari
Keterangan:
I = arus listrik (A)
R = hambatan (Ω)
ε = GGL baterai (V)
r = hambatan dalam baterai (Ω)
Persamaan di atas juga dapat ditulis seperti di bawah ini:
IR = ε - Ir
V = ε - Ir
Tegangan V disebut tegangan baterai, yaitu kutub-kutub baterai pada saat ada arus listrik. Jika terdapat dua atau lebih sumber GGL yang sama (misalnya baterai) yang disusun seri, tegangan total dinyatakan sebagai sumber aljabar dari tegangan masing-masing sumber GGL. Jika terdapat n buah sumber tegangan GGL dirangkai secara seri maka sumber tegangan pengganti akan memiliki GGL sebesar:
Kuat arus yang mengalir pada hambatan (R) adalah
Tetapi, jika sumber GGL tersebut disusun secara paralel ternyata mampu membangkitkan arus yang lebih. Hambatannya dinyatakan sebagai berikut.
Dengan demikian nilai kuat arus yang melewati hambatan (R) bisa diketahui lewat.
5. Hukum Kirchhoff
Hukum Kirchhoff di temukan oleh Gaustav Robert Kirchhoff. Hukum Kirchhoff meliputi Hukum Kirchhoff 1 dan Hukum Kirchhoff II.
a. Hukum Kirchhoff 1
Hukum Kirchhoff 1 berbunyi "Jumlah kuat arus yang masuk ke suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang keluar dari titikcabang tersebut." Secara sistematis hukum kirchhoff I sebagai berikut.
Gambar 8. Hukum Kirchoff 1
Pada gambar di atas persamaan pada titik cabang A sebagai berikut:
b. Hukum Kirchhoff II
Hukum Kirchhoff II berbunyi "Jumlah perubahan potensial yang mengelilingi lintasan menutup pada suatu (loop) harus sama dengan nol." Secara sistematis hukum kirchhoff II sebagai berikut.
Keterangan:
ε = Gaya Gerak Listrik (GGL) (V)
I = Kuat Arus (A)
R = Hambatan (ohm=Ω)
Σ = Jumlah
6. Peralatan Listrik DC dalam Kehidupan Sehari-hari
Sumber arus (DC) sering disimpan dalam baterai, contohnya baterai yang digunakan untuk menghidupkan jam dinding, senter, mainan anak misalnya mobil-mobilan, robot, dan lainnya. Karena peralatan tersebut menggunakan listrik searah (DC). Prinsip kerja arus DC adalah beda potensial pada ujung-ujung sumber tegangan sehingga menyebabkan arus listrik mengalir melalui rangkaian dari kutub positif sumber tegangan ke kutub negatif.
Sumbet arus (DC) juga disimpan dalam akumulator (Accu). Penggunaannya pada kendaraan bermotor seperti pada mobil dan sepeda motor. Rangkaian listrik yang dihasilkan untuk menyalakan rangkaian lampu. untuk menyalakan klakson untuk menyalakan radio dan alat elektronik lainnya.
Sekian yang bisa saya sampaikan. Mohon maaf apabila ada yang kurang. karena ini materi review. Kritik dan saran jangan lupa ya. Supaya saya bisa memperbaiki tulisan ini.
Sumber: Buku Fisika XII. Catatan kuliah rangkaian listrik dan Pengukuran Besaran listrik
EmoticonEmoticon