SEJARAH PENEMUAN LISTRIK
Pendahuluan
Jauh sebelum ilmu kelistrikan ada, masyarakat pada masa itu sudah takut dengan sengatan ikan listrik. Pasien yang terkena asam urat atau kantung kepala juga disuruh memegang ikan listrik dengan harapan sengatan listrik yang kuat dapat menyembuhkannya.
Era Penemuan dan Penelitian Tentang Listrik
Kemudian Luigi Galvani pada tahun 1791 mempublikasikan penemuan bioelektrik, menunjukkan bahwa listrik adalah sarana sel saraf mengirimkan sinyal ke otot. Pada tahun 1905 Albert Einstein menerbitkan makalahnya yang menjelaskan data eksperimen dari efek fotolistrik (fotovoltaik) sebagai hasil energi cahaya yang dibawa dalam paket terkuantisasi diskrit, sehingga memicu elektron.
Peran Listrik Terhadap Perkembangan
Hasil pengukuran kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian akan terlihat pada alat ukur ini. Arah arus dalam suatu rangkaian didefinisikan sebagai arus listrik yang mengalir dari terminal positif (+) ke terminal negatif (-) baterai (berlawanan arah dengan pergerakan elektron).
BESARAN DAN SATUAN
Pendahuluan
Besaran-besaran tersebut dinyatakan dalam satuan dan dimensi sehingga dapat diubah menjadi besaran lain. Besaran satuan SI yang dirasionalisasi meliputi satuan dasar yang terdiri atas 7 besaran dan 2 besaran tambahan.
Besaran Pokok
Hasil pengukuran fenomena besaran fisika terdiri dari besaran pokok, besaran pelengkap, besaran turunan, besaran vektor, dan besaran skalar. Besaran ini digunakan sebagai acuan konversi ke berbagai besaran fisika lainnya, termasuk besaran yang berkaitan dengan besaran listrik yang dibahas dalam buku ini.
Besaran Turunan
Dalam fisika dan teknik elektro/elektronik, frekuensi diberi huruf "f" dengan satuan Hertz (Hz). 1 Herz sama dengan satu getaran atau satu gelombang listrik dalam satu detik (1 Hertz = 1 gelombang per detik).
Konversi Satuan SI dengan Satuan Lama dan
Konversi Satuan SI dengan Satuan Warisan dan Satuan Non-SI Sebelum adanya SI, banyak satuan pengukuran yang digunakan.
Besarna Skalar dan Besaran Vektor
Pada Gambar 2.3 (a), besaran vektor arus 5 ampere digunakan dengan skala 1:1 yaitu 1 cm = 1 ampere, dan arah panah menunjukkan arah mengalirnya arus listrik. Ammeter diperlukan untuk mengetahui kuat arus listrik pada rangkaian listrik tempat komponen penerangan dipasang.
Sejarah proses penetapan SI
Arah arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah (berlawanan dengan pergerakan elektron). Berdasarkan sumber arus listrik yang dihasilkan ada 2 macam yaitu arus searah dan arus bolak-balik.
DASAR KELISTRIKAN
Pendahuluan
Listrik statis mempelajari sifat kelistrikan suatu benda tanpa memperhatikan pergerakan atau aliran muatan listrik yang dalam ilmu fisika disebut elektrostatika. Listrik statis merupakan fenomena listrik yang tidak bergerak karena energinya hanya terdapat pada suatu benda yang bermuatan listrik.
Atom dan Elektron
Perpindahan atau perpindahan elektron dari satu atom ke atom lainnya disebut dengan arus listrik, yang merupakan awal mula terjadinya arus listrik. Karena alasan tertentu, elektron dapat berpindah dari satu atom ke atom lainnya selama inti tetap ada.
Muatan Listrik
Atom yang mempunyai jumlah elektron sama dengan jumlah proton dan neutron disebut atom netral atau seimbang seperti terlihat pada Gambar 3.1 yaitu 3 elektron, 3 proton, dan 3 neutron. Pada atom netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tidak bermuatan).
Hukum Kekekalan Muatan
Muatan listrik merupakan muatan dasar yang dimiliki suatu benda, yang menyebabkan benda tersebut mengalami gaya pada benda lain yang ada di dekatnya dan juga bermuatan listrik. Ini adalah contoh hukum yang masih berlaku sampai saat ini, yang dikenal sebagai hukum kekekalan muatan listrik, yang menyatakan bahwa jumlah bersih muatan listrik yang ditempatkan pada dua benda berbeda (penggaris plastik dan sepotong wol) dalam satu kali gosok adalah proses yang dihasilkan adalah nol.
Hukum Coulomb
Jika medan listrik pada setiap titik di sekitar suatu (atau beberapa) muatan dihitung dan ditarik vektor-vektornya, maka akan terlihat garis-garis yang saling berhubungan yang disebut garis-garis medan listrik. Tanda muatan menentukan apakah garis-garis medan listrik yang dihasilkan berasal darinya atau menjauhinya.
Sifat Muatan Listrik
Induksi
Elektroskop
Apabila suatu benda bermuatan positif didekatkan pada bola logam (kepala elektroskop), terjadi pemisahan muatan secara induksi, elektron-elektron tertarik sehingga naik ke arah bola, sehingga kedua daun (foil) tersebut keluar. elektroskop bermuatan positif dan saling tolak menolak sehingga daunnya terbuka. Jika benda bermuatan negatif didekatkan ke bola logam (kepala elektroskop), maka elektron akan mengalami gaya tolak menolak sehingga bergerak menuju foil.
Medan Listrik
Medan listrik adalah suatu daerah atau ruang disekitar suatu benda bermuatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik. Apabila suatu benda bermuatan listrik diletakkan pada suatu ruangan, maka terdapat medan listrik pada ruangan tersebut.
Potensial/Tegangan listrik
Sedangkan jumlah muatan listrik yang dapat dipindahkan adalah 30 Colomb, tanyakan berapa beda potensial antara titik A dan B. Sumber tegangan dan arus searah adalah energi listrik yang mengalir secara merata setiap saat.
Arus Listrik
Arus bolak-balik (AC) adalah arus listrik yang berubah dari positif ke negatif atau sebaliknya. Arus bolak-balik (AC) adalah tegangan dan arus listrik yang besar dan arahnya berubah secara periodik dalam jangka waktu tertentu.
Hambatan (Tahanan) Listrik
Sebuah penghantar mempunyai nilai hambatan 1 Ω dan tegangan 1 V, sehingga arus listrik sebesar 1 A dapat mengalir diantara kedua ujung penghantar tersebut.Komponen yang khusus dibuat untuk menghambat arus listrik adalah resistor, yaitu resistor. komponen yang menghambat arus yang mengalir pada rangkaian.
Gaya Gerak Listrik
Bahan yang digunakan untuk membuat kawat konduktor juga mempengaruhi nilai resistansi dari jenis kawat konduktor, sehingga resistansi jenis logam yang satu dengan logam yang lain akan berbeda. Berapakah hambatan suatu kawat alumunium jika mempunyai hambatan tipikal sebesar Ω dengan panjang kawat 40 m dan diameter 4,2 mm.
Daya Hantar Listrik
Pada Gambar 4.38, [a] struktur dan simbol [b] dari JFET saluran-N ditunjukkan menunjukkan saluran yang terbuat dari bahan semikonduktor tipe-N dengan sumber ujung (S) dan saluran (D). Pada Gambar 4.47 Rangkaian Astabil IC-555 bekerja sebagai pembangkit sinyal kotak (pulsa) dengan frekuensi konstan, R1 menghubungkan Vcc dan pin (kaki) 7 yaitu pelepasan, R2 menghubungkan pin 7 (pengosongan), pin 6 ( Ambang Batas), dan Pin 2 (Pemicu). Untuk menghitung tegangan pada rangkaian seperti pada rangkaian pada Gambar 6.3 digunakan Persamaan 6.1 sehingga tegangan yang dihasilkan adalah.
KOMPONEN PASIF DAN AKTIF
Komponen Pasif
Pada dasarnya resistor merupakan suatu komponen elektronik yang bersifat pasif dan mempunyai nilai resistansi atau hambatan terhadap arus listrik. Sedangkan resistor variabel merupakan komponen yang dapat diubah sesuai kebutuhan dalam suatu rangkaian listrik/elektronik. Selain fungsinya, komponen ini dapat menghasilkan arus magnet dan arus listrik sebagai komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghasil muatan listrik.
Komponen Aktif
ALAT UKUR DAN PENGUJIAN KOMPONEN
Pendahuluan
Listrik merupakan fenomena fisika yang terjadi karena listrik dapat terjadi akibat proses alam seperti petir atau hewan yang mempunyainya untuk melindungi diri dari serangan predator (hewan liar). Dikatakan fenomena fisika karena listrik mempunyai besaran fisis yang dapat diukur dan dinyatakan dalam angka (kuantitatif). Besaran tersebut dapat ditentukan dengan alat ukur dan mudah didapat di pasaran dalam berbagai tipe dan merk.
Alat Ukur Amperemeter
Alat ukur amperemeter jenis ini umumnya dipasang pada peralatan elektronik untuk memantau langsung besarnya arus listrik yang mengalir melalui peralatan elektronik tersebut.
Alat Ukur Voltmeter
Sama seperti alat ukur ammeter, alat ukur voltmeter jenis ini dipasang pada peralatan elektronik untuk mengecek langsung besarnya tegangan pada peralatan elektronik tersebut.
Alat Ukur Ohmmeter
Alat Ukur Wattmeter
Sebaliknya, jika posisinya tidak tepat pada angka nol, maka harus diatur terlebih dahulu dengan memutar jarum pengatur pada alat ukur. Pada alat ukur wattmeter induksi terdapat dua jenis kumparan yaitu kumparan arus dan kumparan tegangan. Kelebihan alat ukur ini adalah: mempunyai skala yang luas, tidak terpengaruh oleh medan liar, mempunyai attenuator yang baik dan bebas dari kesalahan frekuensi.
Alat Ukur Cosφmeter
Alat Ukur Multimeter
Jika jarum multimeter tidak bergerak berarti transistor masih berfungsi dengan baik, sedangkan jika jarum multimeter bergerak berarti transistor rusak atau bocor melalui B-C; Jika multimeter menunjukkan angka sekitar 5-20K berarti transistor berfungsi dengan baik, jika sebaliknya tidak bergerak berarti transistor rusak atau hancur B-C;. Sebaliknya jika jarum multimeter tidak bergerak berarti transistor rusak atau bocor melalui C-E. Catatan: Tidak perlu memeriksa probe multimeter positif pada emitor dan probe negatif pada kolektor.
Alat Ukur Osiloskop
Dalam suatu rangkaian diketahui arus yang mengalir pada cabang pertama (I1) = 3 Amps dan pada cabang kedua (I2) = 5 Amps. Hitung besarnya ggl, hambatan pada baterai dan kuat arus baterai yang mengalir melalui rangkaian. Sebuah resistor sebesar 0,5 Ohm dipasang pada suatu rangkaian dan hasil pengukuran menunjukkan bahwa arus yang mengalir pada rangkaian tersebut adalah 3 Amps.
HUKUM-HUKUM RANGKAIAN
Hukum Ohm
Ketika ilmuwan Alessandro Volta menemukan sel elektrokimia, Ohm menggunakan hasil temuan tersebut untuk melakukan eksperimen dengan merancang peralatan dan menciptakan hukum Ohm, yang sekarang dikenal dalam bahasa Inggris sebagai "Hukum Ohm". Hasil percobaan tersebut dijadikan teori yaitu hukum Ohm yang menyatakan: “Besarnya kuat arus listrik (I) yang mengalir melalui suatu penghantar berbanding lurus dengan tegangan atau beda potensial (V) yang bekerja padanya, dan berbanding terbalik dengan hambatannya (R)". Jika rangkaian ditenagai oleh generator DC yang bertindak sebagai catu daya 24 volt dan resistor 6 Ω ditempatkan pada rangkaian.
Hukum Kirchhoff I
Arus total yang masuk melalui suatu titik cabang pada suatu rangkaian listrik sama dengan arus total yang meninggalkan titik cabang tersebut.” Arus (I) yang mengalir melalui titik cabang sama dengan arus yang meninggalkan cabang tersebut. Berdasarkan Gambar 6.6, dalam suatu rangkaian listrik rentang waktu tertentu, muatan yang mengalir melalui titik cabang kemudian bergerak keluar atau meninggalkan cabang tersebut, sehingga dapat dirumuskan secara umum hukum Kirchhoff.
Hukum Kirchhoff II
Perhatikan Gambar 7.9, rangkaian yang terdiri dari empat sel baterai yang masing-masing memiliki EMF 1,5 volt sebagai sumber tegangan untuk satu komponen lampu. Arus yang mengalir pada suatu rangkaian sebesar 6 amp melalui 2 buah resistor yang hambatannya R1 = 2 ohm dan R2 = 3 ohm. Arus mengalir pada rangkaian seri yang terdiri dari 2 buah resistor, dimana R1 = 4 Ohm dan hambatan pengganti (Rp) = 10 Ohm.
RANGKAIAN TEGANGAN/ARUS SEARAH
Pendahuluan
Rangkaian listrik hanya mempunyai arus listrik yang dapat mengalir jika rangkaian tersebut tertutup (terhubung). Rangkaian listrik adalah suatu cara atau jenis instalasi untuk menyalurkan arus listrik ke komponen-komponen atau peralatan listrik yang dihubungkan secara tertutup dalam suatu rangkaian. Pembahasan komponen-komponen yang dipasang pada suatu rangkaian adalah komponen aktif yaitu unsur-unsur yang dapat menghasilkan energi, contoh komponen tersebut adalah sumber tegangan arus searah.
Rangkaian Sumber Tegangan Elemen Arus
Sebuah lampu mempunyai hambatan 3 Ohm dihubungkan dengan enam sel baterai yang disusun secara seri, masing-masing menghasilkan EMF sebesar 2 Volt dan setiap sel mempunyai hambatan dalam sebesar 0,5 Ohm. Untuk menghitung tegangan sel baterai yang dihubungkan secara paralel digunakan persamaan 7.6 sehingga diperoleh beda potensial atau tegangan sebesar 1,5 Volt. Sambungan campuran merupakan gabungan sambungan seri dan paralel, seperti terlihat pada Gambar 5.8 dimana dua sel baterai masing-masing E1 dan E2 disusun secara seri dan paralel dengan dua sel baterai yang terdiri dari E3 dan E4.
Rangkaian Hambatan Resistor
Berdasarkan penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa apabila beberapa resistor dirangkai secara seri maka nilai hambatannya akan semakin besar sehingga arus yang mengalir pada rangkaian tersebut menjadi semakin kecil. Jika salah satu lampu kemudian padam atau putus, maka lampu yang lain padam karena tidak ada arus yang mengalir pada rangkaian tersebut. Ditanyakan berapa arus yang mengalir pada sambungan R1, R2, resistor pengganti (Rp), dan berapa total arus yang mengalir pada rangkaian tersebut.
Praktikum
ANALISIS RANGKAIAN
Pendahuluan
Pembagi Tegangan
Pembagi Arus
ENERGI DAN DAYA LISTRIK
Energi Listrik
Daya Listrik
![Gambar 3.5 Perpindahan elektron dari atom [a] ke atom [b]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/11268707.0/49.774.160.509.592.783/gambar-3-5-perpindahan-elektron-atom-a-atom.webp)
