Konsep Dasar Listrik
Dalam mempelajari lsitrik, maka konsep dasar listrik sangatlah diperlukan. Konsep dasar listrik tersebut meliputi konsep tentang arus listrik, konsep tentang beda potensial listrik dan konsep tentang hambatan listrik.
Arus Listrik
Arus Listrik adalah aliran muatan listrik. Konsep arus listrik ini akan melahirkan istilah kuat arus listrik, di mana kuat arus listrik adalah aliran muatan listrik dalam suatu penghantar tiap satu satuan waktu. Arah arus listrik ini berlawanan dengan arah aliran elektron, di mana arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah, sedangkan elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi.
Sekilas memang terlihat bahwa analogi arus listrik dapat disamakan dengan analogi air yang bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah, akan tetapi analogi aliran air ini kurang tepat. Hal ini disebabkan karena aliran air tidaklah bersiklus, sedangkan aliran listrik bersiklus. Oleh katena itu, analogi yang paling tepat dipakai adalah anlogi air yang digerakkan oleh pompa ke tempat asalanya.
Beda Potensial Listrik
Jika energi tiap muatan habis akibat penggunaan, maka di kedua ujung rangkaian tidak akan ada beda potensial (beda potensial bernilai nol). Akibatnya komponen-komponen elektronika seperti lampu, trafo, dan lain sebagainya tidak akan dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Perhatikanlah gambar berikut. Adanya beda potensial pada ujung ujung sumber tegangan, menyebabkan lampu dalam rangkaian tertutup tersebut dapat menyala. Pada lampu terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor dan cahaya.
Untuk mengukur langsung beda potensial listrik pada lampu, maka dipasanglah alat ukur tegangan/beda potensial seperti terlihat pada gambar. Pada gambar tersebut, alat ukur tegangan dipasang paralel dengan komponen yang hendak diukur beda potensialnya.
Hambatan Listrik
Dalam suatu rangkaian listrik tentu terdapat hambatan. Hambatan/resistansi merupakan karakteristik umum dari suatu rangkaian. Berikut akan dijelaskan secara lebih detail karakteristik hambatan komponen-komponen dalam rangkaian listrik
1) Hambatan Kawat Penghantar
Besarnya hambatan kawat penghantar dipengaruhi oleh tiga faktor, yaitu Hambatan Jenis
Penghantar,Panjang Penghantar, dan Luas Penampang Penghantar
2) Hambatan Resistor
Dalam suatu rangkaian, kadangkala digunakan resistor sebagai penghambat arus. Resistor digunakan agar tidak membuang banyak biaya dalam pembuatan suatu hambatan. Besarnya resistansi suatu resistor dapat kita tentukan secara langsung menggunakan alat ukur hambatan (ohmmeter) atau bisa juga dilakukan penghitungan manual menggunakan kode warna resistor. Terkait dengan kode warna resistor, akan dijelaskan seperti berikut
Daftar Kode Warna Resistor
| Warna | Angka I | Angka II | Faktor Pengali | Toleransi |
| Hitam | 0 | 0 | 100 | |
| Coklat | 1 | 1 | 101 | |
| Merah | 2 | 2 | 102 | |
| Jingga | 3 | 3 | 103 | |
| 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 | 5% |
| Emas | 10% | |||
| Tak Berwarna | 20% |
Hukum Ohm
Hubungan antara kuat arus dengan beda potensial dalam suatu rangkaian tertutup pertama kali diselidiki oleh fisikawan jerman yang bernama George Siemon Ohm dalam suatu konsep yang disebut dengan Hukum Ohm. Hukum Ohm menyatakan bahwa "Pada temperatur tetap, kuat arus dalam suatu rangkaian tertutup akan sebanding dengan beda potensial antar ujung-ujung rangkaian".
| V | I | R = V/I |
| 1,5 volt | 0,15 amper | 10 |
| 3,0 volt | 0,30 amper | 10 |
| 4,5 volt | 0,45 amper | 10 |
Keterangan:
V = beda potensial listrik antar ujung-ujung rangkaian (volt)
I = kuat arus listrik dalam rangkaian (amper)
R = hambatan total rangkaian pada temperatur konstan (Ω)
Hukum Kirchoff
Gustaf Robert Kirchoff adalah seorang fisikawan jerman yang berkontribusi pada pemahaman konsep dasar teori rangkaian listrik, spektroskopi, dan emisi radiasi benda hitam yang dihasilkan oleh benda-benda yang dipanaskan.
Dalam kelistrikan, sumbangan utamanya adalah dua hukum dasar rangkaian, yang kita kenal sekarang dengan Hukum I dan Hukum II Kirchoff. Kedua hukum dasar rangkaian ini sangat bermanfaat untuk menganalisis rangkaian-rangkaian listrik majemuk yang cukup rumit. Akan tetapi sebagian orang menyebut kedua hukum ini dengan Aturan Kirchoff, karena dia terlahir dari hukum-hukum dasar yang sudah ada sebelumnya, yaitu hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan muatan listrik.
Hukum I Kirchoff
Hukum I Kirchoff merupakan hukum kekekalan muatan listrik yang menyatakan bahwa jumlah muatan listrik yang ada pada sebuah sistem tertutup adalah tetap. Hal ini berarti dalam suatu rangkaian bercabang, jumlah kuat arus listrik yang masuk pada suatu percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang ke luar percabangan itu. Untuk lebih jelasnya tentang Hukum I Kirchoff, perhatikanlah rangkaian berikut ini
Hukum II Kirchoff
Hukum II Kirchoff adalah hukum kekekalan energi yang diterapkan dalam suatu rangkaian tertutup. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah aljabar dari GGL (Gaya Gerak Listrik) sumber beda potensial dalam sebuah rangkaian tertutup (loop) sma dengan nol. Secara matematis, Hukum II Kirchoff ini dirumuskan dengan persamaan
Di mana V adalah beda potensial komponen komponen dalam rangkaian (kecuali sumber ggl) dan E adalah ggl sumber. Untuk lebih jelasnya mengenai Hukum II Kirchoff, perhatikanlah sebuah rangkaian tertutup sederhana berikut ini
Dari rangkaian sederhana di atas, maka akan berlaku persamaan berikut (anggap arah loop searah arah arus)
I . R + I . r - E = 0..............1)
E = I (R + r)
I = E/(R + r)
Persamaan 1 dapat ditulis dalam bentuk lain seperti berikut
I . R = E - I . r
Di mana I . R adalah beda potensial pada komponen resistor R, yang juga sering disebut dengan tegangan jepit
No comments:
Post a Comment