Listrik dan Elektronika Dasar

 Besaran Listrik

Hallo rebahaners , gimana kabar anda ??

Masih nganggur?? Sama,saya juga hehehe.

Kali ini saya akan menjelaskan tentang apa saja yang termasuk dalam besaran listrik.

Seperti diketahui, listrik tidak bisa ditimbang dalam neraca

atau diukur menjadi dalam sebuah wadah. Namun demikian,efek listrik dapat diukur. Istilah standar digunakan untuk menggambarkan efek listrik, yaitu tegangan, arus, tahanan, dandaya. Sebagai analogi, tegangan adalah tekanan, arus adalah

aliran, tahanan adalah sesuatu yang melawan aliran, dan daya

adalah jumlah kerja yang dilakukan. Dengan demikian, daya

tergantung dari besarnya tekanan dan volume aliran. Bab ini

menjelaskan besaran listrik yang dihimpun dari beberapa

referensi, termasuk bagaimana menggunakan online resistance

calculator dan online Ohm law calculator.

 Tegangan

Tegangan adalah tekanan listrik, beda potensial, atau

perbedaan muatan listrik antara dua titik. Perbedaan potensial

ini bisa mendorong arus listrik melalui kawat (konduktor), tapi

tidak melalui pembungkusnya (isolator). Tegangan listrik

diukur dalam Volt (V). Karena ada perbedaaan potensial listrik,

maka terjadi electron moving force (EMF). Dalam kendaraan,

tegangan adalah unit listrik untuk menerangkan jumlah

tekanan listrik (perbedaan petensial) yang ada antara dua titik

pengukuran atau sejumlah tekanan listrik yang dibangkitkan

oleh reaksi kimia di dalam baterai. Satu Volt bisa menekan/mengalirkan sejumlah arus untuk mengalir, dua Volt

bisa menekan dua kali lebih banyak, dan seterusnya. Perbedaan

tekanan listrik antara dua titik diukur dengan voltmeter secara

paralel dengan beban.

1 Volt adalah ketika 1 coulomb muatan listrik yang bergerak

pada suatu penghatar dan bekerja dalam satu joule, diantara

dua titik beda potensial.

𝐸 =

𝑊

𝑄

Dimana, E adalah beda potensial pada kedua ujung rangkaian

(Volt), W adalah tenaga listrik (joule), dan Q adalah jumlah

muatan listrik (coloumb)

Dengan formula yang lebih mudah dipahami, Volt adalah

satuan turunan di dalam Standar Internasional (SI) untuk

mengukur perbedaan tegangan listrik. 1 Volt berarti beda

tegangan yang diperlukan untuk membuat arus sebesar

1 Ampere di dalam suatu rangkaian dengan resistansi 1 Ohm.

𝐸 = 𝐼 𝑥 𝑅

Dimana, E adalah beda potensial pada kedua ujung rangkaian

(Volt). I adalah kuat arus listrik yang mengalir pada sutu

rangkaian (Ampere). R adalah besarnya hambatan dalam

sebuah rangkaian, satuannya ohm. Satuan Volt adalah

penghargaan yang diberikan untuk Alessandro Volta yang

menemukan baterai elemen cair.

Konsep tegangan juga bisa dianalogikan dengan beda

Jika tidak

ada perbedaan potensial, arus tidak mengalir dan jika ada

perbedaan potensial, maka arus akan mengalir dari potensial

yang lebih tinggi ke yang lebih rendah. Pada saat perbedaan

potensial permukaan air pada dua tangki (A dan B) besar,

jumlah air yang mengalir dalam satu satuan waktu pada

ukuran pipa penghubung yang sama akan lebih banyak yang

menyebabkan kincir air berputar lebih cepat. Ini juga seperti

listrik, jika beda potensial antara dua titik adalah besar,

pergerakan elektron bebasnya banyak, artinya tenaga listrik

yang dihasilkan menjadi besar.

Arus

Arus listrik mengalir melalui sebuah penghantar. Arus bisa

mengalir dalam sebuah penghantar karena adanya perbedaan

potensial tegangan (tekanan). Arus listrik diukur dalam

Ampere menggunakan ampere meter (Ammeter) secara seri

dalam sebuah sirkuit.

Elektron bebas yang bermuatan negatif pada atom selamanya

akan selalu tolak menolak satu dengan lainnya. Bila ada

kelebihan elektron disatu tempat, maka akan ada kekurangan

elektron ditempat lainnya, elektron akan selalu bergerak ke

tempat yang kosong, dan kemudian bergerak untuk saling

menjauh antara satu dengan yang lainnya. Saat pergerakan ini

terjadi, aliran atau arus elektron terbentuk. Arus akan terus

berlanjut sampai elektron genap terpisah dari intinya.

Arus listrik dapat digambarkan seperti laju aliran elektron,

besarnya aliran elektron bisa diumpamakan seperti pada pipaair. Pada pipa yang diameternya lebih besar mempunyai

kapasitas aliran yang lebih besar pula. Artinya adalah aliran

arus akan besar bila jumlah elektron yang bergerak juga

banyak. Kesimpulannya, mengalirnya suatu elektron sama

dengan mengalirnya suatu arus.

Tahanan

Tahanan akan menghambat aliran arus. Tahanan ini seperti

"gesekan" listrik. Setiap komponen atau rangkaian listrik

memiliki nilai tahanan. Tahanan akan mengubah energi listrik

menjadi bentuk energi lain, seperti panas, nyala lampu pijar,

atau gerak. Tahanan listrik diukur dalam ohm dengan

Ohmmeter

Jika suatu elektron bebas bisa bergerak di dalam penghantar,

maka akan terjadi suatu aliran arus listrik. Arus 1 amper adalah

elektron sebanyak 6.25 x 1018 yang bergerak dalam satu detik.

Perlu juga kita ketahui, bahwa semua jenis benda tersusun dari

atom-atom sehingga ada beberapa kemungkinan rintangan

bagi elektron bebas untuk bergerak, tertahannya pergerakan

elektron bebas disebut dengan tahanan listrik. Jadi tahanan

listrik pada suatu penghantar berbeda berdasarkan faktor

sebagai berikut:

• Panjang penghantar

• Diameter penghantar

• Temperatur

• Kondisi fisik, dan

• Jenis material

1. Panjang Penghantar

Elektron yang bergerak (arus listrik) akan terus bertabrakan

saat tegangan mendorongnya melewati konduktor. Jika dua

kabel/penghantar memiliki bahan dan diameter yang sama, kawat yang lebih panjang akan memiliki tahanan lebih besar

daripada kawat yang lebih pendek. Standar tahanan kawat

sering tercantum dalam ohm per meter.

2. Diameter

Konduktor dengan diameter yang besar memungkinkan untuk

mengalirkan arus listrik lebih banyak dengan voltase yang

kecil. Jika dua kabel memiliki bahan dan panjang yang sama,

kabel dengan diameter lebih kecil memiliki tahanan yang lebih

besar daripada kabel dengan diameter yang lebih besar.

3. Temperatur

Pada sebagian besar konduktor, tahanan akan meningkat

seiring meningkatnya temperatur. Elektron bergerak lebih

cepat, namun tidak terarah. Sebaliknya, sebagian besar isolator

tahanannya akan turun pada temperatur yang lebih tinggi.

Perangkat semikonduktor seperti termistor yang memiliki

negative temperature coefficients (NTC) nilai tahanannya

berkurang seiring dengan kenaikan temperatur. Sensor

temperatur pendingin (coolant temperature sensor) umumnya

menggunakan termistor jenis NTC.

4. Kondisi fisik

Sebagian kabel yang terkikis akan seperti kabel yang lebih kecil

dengan nilai tahanan yang tinggi, khususnya di daerah yang

rusak. Ini termasuk pada soket yang buruk, sambungan yang

longgar, atau terkorosi juga meningkatkan nilai tahanan.

5. Bahan

Bahan dengan banyak elektron bebas adalah konduktor yang

baik dengan nilai tahanan yang rendah. Bahan dengan banyak

elektron terikat adalah konduktor yang buruk (isolator) dengan

nilai tahanan yang tinggi. Tembaga, aluminium, emas, dan

perak memiliki nilai tahanan yang rendah. Sementara, karet,

kaca, kertas, keramik, plastik, dan udara memiliki tahanan

yang tinggi.

Hubungan antara material kabel, panjang kabel, dan diameter

kabel dapat dihitung dengan rumus berikut:

𝑅 =

(𝜌𝑥𝐿)

𝐴

Dimana :

R = Tahanan kawat [ Ω ]

L = Panjang kawat [ m ]

ρ = Tahanan jenis kawat [ Ω.m ]

A = Penampang kawat/konduktor[ mm² ]

Selanjutnya, semakin kecil luas penampang konduktor,

semakin besar tahanan/hambatan listriknya.

𝐴 =

𝐼

𝐽

Dimana:

A = Luas penampang kawat [ mm² ]

I = Kuat arus [ Amp, A ]

J = Rapat arus [ A/mm² ]

Selain panjang kabel, material, dan luas penampang kabel,

umumnya tahanan listrik suatu konduktor akan bertambah bila

temperatur konduktor naik.

𝑅𝑡 = 𝑅0[1 + 𝛼∆𝑇]

Dimana:

Rt = Tahanan total (akhir) [ Ω ]

R0 = Tahanan awal, sebelum dipanaskan [ Ω ]

𝛼 = Konstanta [ Ω /°C ]

∆𝑇 = Perbedaan temperatur [ °C ]

Nilai koefisiens 𝛼 adalah cukup kecil karena resistor lazimnya

hanya memiliki rentang temperatur yang relatif terbatas, yaitu

antara 0°C hingga 100°C, yang memiliki karakteristik linier.

Cukup sampai sini dulu semoga bermanfaat

Good bye...