Listrik Searah (DC)
A. Hukum Ohm
Beberapa besaran listrik yang harus diketahui dalam mempelajari elektronika adalah tegangan listrik, arus listrik, hambatan listrik dan daya listrik. Besaran-besaran listrik tersebut merupakan besaran pokok yang menjadi dasar terbentuknya besaran listrik yang lain. Besaran listrik yang dihasilkan dari besaran pokok disebut sebagai besaran turunan. Berikut adalah gambaran singkat dari besaran listrik yang perlu dipahami dalam mempelajari elektronika.
Jenis Besaran Listrik
1. Tegangan Listrik
Dalam suatu sumber energi listrik terdapat muatan listrik positif dan negatif yang terpisah sebagai contoh suatu accumulator atau batere memiliki muatan listrik positif pada terminal positif dan muatan listrik negatif pada terminal negatif. Perbedaan muatan listrik pada kedua terminal sumber energi listrik tersebut akan mengakibatkan gaya terik menarik antar kedua muatan tersebut, semakin besar perbedaan muatan listrik yang ada maka semakin besar gaya terik menarik antara muatan listrik positif dan negatif. Besarnya perbedaan muatan listrik tersebut disebut sebagai tegangan listrik. Tegangan listrik memiliki satuan volt (V).
Tegangan listrik terjadi apabila :
Antara pasangan elektron yang rapat dan kurang rapat.
Antara tempat yang mempunyai kerapatan elektron yang tinggi dan rendah
Antara tempat yang kekurangan elektron dan yang kelebihan elektron
Tegangan listrik dalam elektronika terdapat 2 jenis yaitu tegangan listrik AC (Alternating CurrenT) kemudian disebut dengan tegangan AC dan tegangan listrik DC( Direct Current) yang disebut dengan tegangan DC.
Accumulator
Solar Cell
Batu Batere
Generator Listrik
2. Arus Listrik
Arus listrik dapat mengalir pada suatu penghantar listrik (konduktor), arus listrik terjadi apabila dua kutub yang bermuatan listrik berbeda pada suatu sumber listrik dihubungkan menggunakan suatu bahan konduktor. Arus listrik terjadi akibat beda potensial (tegangan listrik) antara kedua kutub dengan muatan listrik yang berbeda. Arus listrik mengalir dari medan listrik dengan potensial yang lebih tinggi ke medan listrik dengan potensial lebih rendah.
Aliran listrik yang arahnya tetap disebut aliran listrik searah (DC = Direct Current) dan yang tidak tetap sering disebut aliran listrik bolak-balik (AC = Alternating Current).
Ada 2 macam jenis arus listrik:
Arus searah
Arus bolak-balik
Yang dimaksud dengan arus searah bilamana elektron yang bergerak secara terus menerus dengan arah yang tetap walau besarnya berubah. Sedangkan pada arus bolak-balik, suatu masa elektron yang bergerak secara teratur bergantian arah aliran maju atau mundur, dalam arah maju digambarkan pada sisi + (diatas garis 0) dan arah mundur digambarkan pada sisi – (dibawah garis 0). Selama elektron bergerak maju tegangan akan naik dan akan berada dalam posisi positif, dalam keadaan diam, tegangan akan menunjukkan 0 Volt dan apabila elektron bergerak mundur tegangan akan turun dan akan berada dalam posisi negatif.
3. Hambatan Listrik
Bila diantara dua kutub muatan listrik yang berbeda (positif dan negatif) kita hubungkan dengan sebuah penghantar (konduktor) maka arus listrik akan mengalir lewat penghantar tersbut. Arus listrik tersebut akan mendapatkan hambatan atau tahanan / Resistance (R) didalam penghantar. Resistansi atau hambatan listrik pada suatu konduktor atau benda listrik diukur dalam satuan Ohm.
4. Hubungan Kuat Arus, Beda Potensial, Hambatan
Listrik dalam Suatu Penghantar (Hukum Ohm)
Bunyi dari Hukum Ohm adalah :
“Besar arus listrik (I) yang mengalir melalui sebuah penghantar atau
Konduktor akan berbanding lurus dengan beda potensial / tegangan (V) yang diterapkan kepadanya dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)”.
Rumus Hukum Ohm :
V=I x R I=V / R R=V / I
Dimana :
V = Voltage (Beda Potensial atau Tegangan yang satuan unitnya adalah Volt (V)) I = Current (Arus Listrik yang satuan unitnya adalah Ampere (A))
R = Resistance (Hambatan atau Resistansi yang satuan unitnya adalah Ohm (Ω))
5.Penggunaan Ampermeter & Voltmeter
Untuk mengukur gaya gerak listrik (ggl) dan tegangan jepit kita gunakan alat yang dinamakan Voltmeter. Sedangkan untuk mengukur besar kuat arus, kita gunakan Amperemeter. Berikut ini adalah gambar kedua alat tersebut yang sering digunakan di sekolah-sekolah, fungsi alat ini terdiri dari dua yaitu sebagai pengukur arus (amperemeter) dan sebagai pengukur beda potensial (voltmeter). Bagaimanakah cara membaca hasil pengukuran dengan menggunakan amperemeter atau voltmeter? Sebelum membahas mengenai bagaimana cara membaca hasil pengukuran arus listrik dan tegangan, perlu kita ketahui dulu bagian-bagian dari alat tersebut. Bagian-bagian amperemeter atau voltmeter terdiri dari batas ukur, terminal positif skala dan terminal negatif seperti terlihat pada gambar. Untuk Membaca hasil pengukuran amperemeter/voltmeter kita gunakan rumus:
Keterangan: NP= Nilai pengukuran
ST=skala tertinggi
BU= Batas ukur
B.
Hukum Kirch Of
Pengertian Hukum Kirchof
Hukum Kirchhof adalah hukum yang membahas tentang kekuatan muatan pada suatu rangkaian listrik, hukum kirchhof ini pertama kali ditemukan oleh Gustav Kirchhof pada tahu 1842. Hukum kirchhof ini dibagi menjadi 2 yaitu Hukum Arus Kirchhof atau yang lebih kita kenal dengan Hukum I Kirchof dan yang kedua yaitu Hukum Tegangan Kirchhof atau yang lebih kita kenal Hukum II Kirchof.
Bunyi Hukum Kirchof
Bunyi Hukum I Kirchhoff yaitu :
Pada rangkaian listrik yang bercabang, jumlah kuat arus yang masuk pada suatu titik cabang sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik cabang itu.
Rumus Hukum Kirchof yaitu :
Contoh Soal Hukum I Kirchof :
besar nilai dari I4?
Diketahui : I1 = 3A I2 = 5 A I3 = 6 A Ditanya : I4…?
Jawab : Hukum Kirchof I ΣImasuk = ΣIkeluar I1 + I2 = I3 + I4 3 + 5 = 6 + I4 8 = 6 + I4 I4 = 8-6 = 2A
Bunyi Hukum II Kirchhoff yaitu :
Jumlah aljabar perubahan tegangan suatu rangkaian terutup yaitu sama dengan nol.
Rumus Hukum II Kirchoff yaitu :
Ada beberapa hal yang harus perhatikan mengenai hukum II Kirchhoff :
1. Tentukan arah positif dan negatif, jika searah dengan arah loop yang kita tentukan maka benilai positif sedangkan jika berlawanan maka negatif.
2. Jika arah loop dijumpai kutub positif terlebih dahulu maka GGL bernilai positif sedangkan jika dijumpai kutub negatif terlebih dahulu maka GGL bernilai negatif.
Ada beberapa hal yang harus perhatikan mengenai hukum II Kirchhoff :
1. Tentukan arah positif dan negatif, jika searah dengan arah loop yang kita tentukan maka benilai positif sedangkan jika berlawanan maka negatif.
2. Jika arah loop dijumpai kutub positif terlebih dahulu maka GGL bernilai positif sedangkan jika dijumpai kutub negatif terlebih dahulu maka GGL bernilai negatif.
Contoh Soal Hukum II Kirchoff :
a. Kuat arus yang mengalir dalam hambatan 1Ω, 2,5Ω dan 6Ω? Jawab :
Berdasarkan Hukum I Kirchhoff, I1 + I3 = I2 atau I1 = I2 – I3 …….(1)
Berdasarkan hukum II Kirchhoff untuk loop I diperoleh ΣE + ΣIR = 0
-4 + (0,5 + 1 + 0,5)I1 + 6I2 = 0 I1 + 3I2 = 2 ……….. (1) Berdasarkan hukum Kirchhoff II, untuk loop II diperoleh ΣE + ΣIR = 0
2 – (2,5 + 0,5)I1 + 6I2 = 0 3I3 – 6I2 = 2 ………. (3) Substitusikan persamaan (1) ke (2), sehingga diperoleh
I3 = I2 - I1 I3 = -2/9 A
