Dasar Ilmu Listrik Chapter 1 Direct Current. Oleh: ADE IRFANSYAH, ST, MT

(1)

Dasar Ilmu Listrik

Chapter 1 –

Direct Current

Oleh: ADE IRFANSYAH, ST, MT

(2)

Ade Irfansyah, ST, MT

Hp. +62 821 2328 6914

Line: irfansyah.ade

Instagram: ade_pancah

Email: ade_irfansyah@poltekbangsby.ac.id

(3)

T

NU

Air Navigation Engineering

(4)

–

(Continue)

 Practice: Battery Series Adding and Serries Opposing  Practice: battery Serial and Parallel Juction

T

NU

(5)

Structure of Atom

->

Teori Atom

 Teori Atom Dalton

 Teori Atom Thomson

 Teori Atom Rutherford

 Teori Atom Bohr

 Teori Mekanika Kuantum

T

NU

(6)

Structure of Atom

→ Teori Atom

→ Teori Atom Dalton

 Atom seperti bola pejal, sangat kecil, tidak dapat di belah,

diciptakan maupun dimusnahkan

 Atom bagian terkecil dari unsur

 Atom suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom lain  Unsur yang sama mengandung atom-atom yang sama

 Unsur yang berbeda mengandung atom-atom yang berbeda

T

NU

(7)

Structure of Atom

→ Teori Atom

→ Teori Atom Thomson

 Atom berbentuk bola yang bermuatan positif dan

elektron yang tersebar merata dalam bola tersebut

 Dikenal dengan model ataom roti kismis

T

NU

(8)

Structure of Atom

→

Teori Atom

→

Teori Atom Rutherford

 Inti atom yang bermuatan positif desebut PROTON yang

dikelilingi oleh ELEKTRON bermuatan negatif

 Atom bersifat netral jika jumlah proton dalam inti sama

dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti atom

 Masa inti tidak seimbang dengan masa proton dikarenakan

ada partikel lain dalam inti yang dikenal dengan NEUTRON

T

NU

Air Navigation

(9)

Structure of Atom

→

Teori Atom

→

Teori Atom Bohr

 Elektron mengelilingi inti atom pada tingkat-tingkat energi

(kulit) tertentu

 Elektron dapat berpindah dari tingkat energi yang rendah

ke tingkat energi tinggi (eksitasi) dan sebaliknya disebut dengan deksitasi

T

NU

(10)

Structure of Atom

→

Teori Atom

→

Teori Mekanika Kuantum

 Berdasarkan sifat dualism electron: partikel dan gelombang  Tidaklah mungkin menentukan posisi serta momentum yang

pasti dari elektron dalam atom

 Yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan

elektron di suatu titik pada jarak tertentu

T

NU

(11)

T

NU

(12)

Perbandingan karakter 3 partikel subatomik

Partikel

Muatan

Massa

Lokasi dalam Atom

Proton (p+₎ _{+1.6 x 10}-19 _{1.6 x 10}-24 _{Inti atom}

Neutron (n0₎ ₀ _{1.6 x 10}-24 _{Inti atom}

Elektron (e-₎ _{-1.6 x 10}-19 _{1.6 x 10}-28 _{Luar inti atom}

T

NU

Air Navigation

(13)

Structure of Atom

->

Konfigurasi Elektron

 Elektron-electron mengelilingi inti pada jalur-jalur

lintasan tertentu (tingkat energi tertentu; kulit elektron)

 Rules: Dimulai lintasan terdekat dengan inti yaitu kulit

ke-1 (kulit K), kemudian berurutan L, M, N, O dan jumlah elektron maksimum tiap kulit = 2n2

T

NU

(14)

Structure of Atom

->

Konfigurasi Elektron (Cont’)

 K → n = 1, jumlah e max adalah 2n2 = 2 . 12 = 2  L → n = 2, jumlah e max adalah 2n2 = 2 . 22 = 8  M → n = 3, jumlah e max adalah 2n2 = 2 . 32 = 18  N → n = 4, jumlah e max adalah 2n2 = 2 . 42 = 32  O → n = 5, jumlah e max adalah 2n2 = 2 . 52 = 50

T

NU

(15)

Structure of Atom

->

Konfigurasi Elektron (Cont’)

Contoh 1:

12x → K L M

2 8 2 → disebut elektron valensi (ev) =

Elektron terakhir = Golongan (max 8)

T

NU

(16)

Structure of Atom

->

Konfigurasi Elektron (Cont’)

Contoh 2: 20Y → K L M N 2 8 8 2→ ev Contoh 3: 55Z → K L M N O P 2 8 18 18 8 1→ ev

T

NU

(17)

Elektron Bebas

 Inti atom bermuatan positif sedangkan elektron-elektronnya bermuatan negative yang selalu berputar mengelilingi inti atom tersebut.

 Muatan positif dengan muatan negatif seharusnya saling tarik menarik, sehingga seharusnya elektron-elektron tersebut

jatuh tertarik ke dalam inti atom, kemudian saling bertabrakan, lalu hancur dan musnah.

T

NU

(18)

Keseimbangan Atom

 Inti atom bermuatan positif sedangkan

elektron-elektronnya bermuatan negative yang selalu berputar mengelilingi inti atom tersebut.

 Elektron-elektron tsb bergerak berputar dengan

kecepatan tertentu dan tetap pada lintasannya, maka atom berada dalam keadaan STABIL

 STABIL karena kesetimbangan antara gaya sentrifugal (tolak keluar) dan gaya sentripetal (tarik kedalam)

T

NU

(19)

 Jika gaya sentrifugal > gaya sentripetal, maka elektron akan terlempar keluar,

 Sebaliknya jika gaya sentripetal > gaya sentrifugal maka elektron akan tertarik kedalam inti atom

 Untuk menjaga kestabilan maka kecepatan gerak melingkar elektron-elektron harus tetap dengan jarak lintasan tertentu.

T

NU

(20)

Apa yang terjadi jika Atom menjadi

tidak stabil?

 Jika elektron pada suatu atom keluar dari lintasannya maka keseimbangannya pun akan hilang.

 Jika suatu atom kehilangan keseimbangan maka

elektron akan tertarik kedalam inti atom, kemudian

akan bertabrakan dengan proton dan saling meniadakan.

T

NU

(21)

Energi ikatan inti

 Dalam inti atom antara proton dan neutron terdapat energi ikat inti yang cukup besar

 Jika atom musnah, energi ikat inti ini akan menjadi

energi panas yang sangat besar seperti pada reaksi fisi atau reaksi pembelahan unsur-unsur radio aktif yang dikenal dengan energi nuklir

T

NU

(22)

Elektron bebas

 Elektron bebas berada di luar ikatan, dapat beredar bebas dikarenakan adanya gaya luar, seperti pergerakan melalui medan magnet, friksi maupun reaksi kimia.

 Elektron bebas dapat meninggalkan garis edarnya, dimana dapat diisi oleh elektron yang memaksa keluar dari garis edar pada atom yang lain

T

NU

(23)

T

NU

(24)

 Elektron bebas dapat berpindah dari satu atom ke atom

berikutnya, dikarenakan adanya gaya luar, maka terjadilah arus elektron

T

NU

(25)

Konduktor

 Konduktor adalah zat atau bahan yang dapat

menghantarkan energi, baik listrik maupun kalor.

 Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan listrik yang kecil

 Pada umumnya logam bersifat konduktif, Contoh: Emas, perak, Tembaga, Alumunium, Zink, dan besi yang

berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar

T

NU

(26)

Isolator

 Isolator adalah bahan yang elektronnya tidak bisa melakukan perpindahan (valensi elektronnya terikat kuat pada atom-atomnya)

 Contoh: kaca, kertas, teflon, plastik maupun karet

T

NU

(27)

Semikonduktor

 Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas listrik yang berada di antara insulator dan konduktor.

 Bersifat isolator pada suhu sangat rendah dan dapat menjadi konduktor pada suhu ruangan

 Contoh: silicon, germanium dan galium arsenide

T

NU

(28)

Diskusi

 Jelaskan apa kegunaan dari konduktor, isolator dan semikonduktor dalam dunia kelistrikan!

T

NU

(29)

Gaya Gerak Listrik (GGL)

 GGL adalah beda potensial antara ujung-ujung

penghantar sebelum dialiri arus listrik, satuannya volt  GGL merupakan energy yang diberikan pada setiap

muatan listrik untuk bergerak antar dua kutub baterai atau generator

 Sebuah electron-electron bermuatan negative yang bergerak dari kutub negative ke kutub positif melalui konduktor di luar baterai akibat adanya GGL yang

memiliki beda potensial

T

NU

(30)

 GGL itu adalah suatu alat yang muatan positif dan negatifnya terpisah

 Kedua ujung alat tersebut disebut terminal

 Muatan positif di terminal positif dan muatan negatif di terminal negatif

 Terminal positif disebut anoda dan terminal negatif disebut katoda

T

NU

(31)

Medan listrik VS medan non listrik

 Terdapat medan listrik diantar dua terminal anoda dan katoda  Arah medan listrik menunjuk dari anoda ke katoda

 Medan listrik memaksa, mendorong muatan positif dalam alat ini menuju katoda, juga memaksa muatan negatif ke anoda

 Agar muatan positif tetap di terminal positif (anoda) dan

muatan negatif tatap di katoda, alat ini menghasilkan gaya non listrik yang melawan gaya listrik dan terus mendorong muatan positif ke anoda dan muatan negatif ke katoda

T

NU

(32)

 Dianalogikan GGL seperti air yang berada dalam pipa tegak, air akan didorong naik hingga ke puncak pipa oleh suatu gaya non gravitasi.

 Saat air sudah berada di puncak (dianalogikan anoda) suatu gaya gravitasi akan membuat air turun kembali menuju (katoda), agar air tetap berada di atas, harus ada gaya non gravitasi, seperti analogi pada pompa misalnya, yang mendorong air melawan gravitasi.

T

NU

(33)

T

NU

Air Navigation Engineering M e e e e e e e e e e e e _e emf e Electron flow Proton flow Anoda Katoda emf Water flow caused by gravity Water flow caused by pump

(34)

 Dalam kasus GGL, gaya dari mesin pompa ini bisa

berasal dari reaksi kimia, sperti baterai, dan bisa juga berasal dari gaya magnet, seperti generator listrik.

 Seperti kasus air tadi, dimana energi potensial

gravitasi air bertambah saat air di dorong semakin

tinggi, gaya lain ini menyebabkan muatan mengalir ke anoda, meningkatnya energi potensial listrik ,

akibatnya terjadi beda potensial antara anoda dan katoda

T

NU

(35)

T

NU

(36)

 Merujuk gambar, arus listrik akan mengalir saat anoda

terhubung oleh suatu kawat penghantar melalui suatu tahanan listrik, dan tegangan kerja akan dapat di ukur menggunakan AVO meter.

T

NU

(37)

 Saat arus mengalir maka pada sumber tegangan akan terjadi pelepasan kalor yang besarnya sebanding dengan arus yang terjadi, sehingga GGL = V – I.r

 r disini adalah tetapan proporsionalitas, karena dimensinya sama dengan hambatan, jadi dia lebih sering disebut

“hambatan dalam” atau R int

T

NU

Air Navigation

(38)

 Jika tidak ada arus mengalir melewati hambatan dalam pada sumber tegangan, maka beda potensial sama dengan GGL pada rangkaian terbuka

 Namun jika arus mengalir di rangkaian luar, arus yang sama juga akan mengalir di dalam sumber sehingga tegangan akan drop sebesar Vin = I . R Int

T

NU

(39)

 Contoh sumber dari GGL adalah baterai.

 Baterai memakai gaya kimia yang digunakan untuk mendorong arus agar melewati hambatan dalam baterai dari katoda

(terminal negative) menuju ke anoda (terminal positif)

T

NU

(40)

Thanks for your attention..

Please continue to Next Chapter

Dasar Ilmu Listrik Chapter 1 Direct Current. Oleh: ADE IRFANSYAH, ST, MT