Dasar-Dasar Kelistrikan

Arus, Tegangan,

Resistansi,Daya Listrik

Muhammad Alhan

Arus Listrik

• Elektron mengalir dari kutub negatif ke kutub positif dari sumber tegangan

• Arah aliran konvensional: dari kutub positif ke negatif dari sumber tegangan

• Kedua duanya disebut dengan arus listrik

Arus Listrik

• Arus listrik : banyaknya muatan listrik yang mengalir per satu satuan waktu

• Satuan (SI) : Ampere (A) atau Coulomb/detik

1 A = 1 Coulomb/detik 1 A = 1000 mA

) (det

) ) (

( t ik

Coulombs amperes Q

I 

Kerja

• Kerja dibutuhkan untuk menggerakkan suatu obyek

• Kerja (W) = Gaya (F) x Jarak (s)

• Satuan W (SI) = Joule (Newton x meter)

• 1 Joule adalah kerja yang dilakukan oleh gaya sebesar 1 Newton sejauh 1 meter

Energi

• Energi : Kapasitas untuk melakukan kerja

• Energi bersifat kekal : tidak dapat

dihasilkan dan tidak dapat dihilangkan

• Pada PLTA : energi air diubah menjadi energi listrik

• Potensial energi : energi yang dipunyai

benda karena posisinya

Energi

• PLTA

Tegangan

• Muatan mengalir karena ada beda

potensial listrik. Tidak ada perbedaan potensial tidak ada arus listrik

Air mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah Analogi air dalam

tabung

Air tidak mengalir karena potensialnya sama

Tegangan

• Beda potensial (tegangan/voltage) antara 2 titik adalah kerja yang dibutuhkan dalam Joule untuk menggerakkan 1 C muatan antara 1 titik dengan titik lainnya

• Satuan tegangan (SI) : volt (V)

(Coulombs) Q

(joules) (volts) W

V 

Tegangan

• Kerja yang diperlukan untuk menggerakkan muatan Q dari titik b ke a :

Ket :

Subskrip yang pertama (a) menujukkan titik kemana muatan bergerak

Q V

_ab

ab



W

Tegangan

• Jika kerja yang dilakukan untuk menggerakkan muatan positif dari b ke a (atau menggerakkan muatan negatif dari a ke b) maka titik a positif terhadap b

• Titik a : polaritas positif (+), titik b polaritas negatif (-)

Kutub positif

Kutub negatif

Suatu 6 V Tegangan (potensial naik /voltage rise) dari b ke a

Atau

Suatu 6 V Tegangan (potensial turun/voltage drop) dari a ke b

Sumber Tegangan

• Agar selalu terjadi beda potensial

dibutuhkan sumber tegangan. Contoh:

batere

• Analogi air yang dipompa sehingga selalu

terjadi perbedaan besar tekanan

Sumber Tegangan

• Prinsip elektromagnet

Generator mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik

• Prinsip Elektrokimia

mis: sel Volta, batere, mengkonversi energi kimia menjadi energi listrik

Sumber Tegangan

• Prinsip Termo Elemen

• Tegangan terjadi apabila ada perbedaan temperatur antara kedua material

• Prinsip Photovoltaic

• Energi radiasi matahari diubah menjadi energi listrik

• Prinsip Piezo Kristal

Resistansi

• Resistansi : sifat material yang mencegah pergerakan elektron

1. Kondutor :

- Resistansi kecil  mudah mengalirkan listrik.

Contoh: emas, tembaga, baja

2. Insulator

- Resistansi besar  sulit mengalirkan listrik Contoh: plastik, gelas

• Satuan (SI) : ohm dengan simbol : Ω simbol kuantitas : R

Hukum Ohm

• Arus I berbanding lurus dengan tegangan V dan berbanding terbalik dengan resistansi R

• Untuk setiap tegangan yang diberikan, semakin besar resistansi semakin kecil arus yang mengalir

• Resistansi listrik suatu konduktor adalah sama dengan 1 Ω jika tegangan yang diberikan sebesar 1 V menyebabkan arus mengalir sebesar 1 A

R

I  V

Resistivitas (1)

• Resistansi suatu konduktor berbanding lurus dengan panjangnya dan berbanding terbalik dengan luas

penampangnya.

• Untuk temperatur tetap :

ρ (rho)= resistivitas (ohm-meter/Ω.m) l = panjang (m)

A = luas penampang (m²)

A

R   l

Resistivitas (2)

• Resistivitas tergantung material dan temperatur

• Konduktor ρ = ~10^-8 Ω.m

• Insulator ρ = 10¹⁰ Ω.m

Resistor

• Resistor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian)

• Tipe: tetap (fixed) dan variabel (variable)

Bentuk fisik

Resistor

• Resistor terbuat dari carbon, lilitan kawat (wire wound), metal film

R I

V  .

I

Linear resistor non linear resistor Simbol rangkaian

Fixed Resistor

Fixed Resistor

• M

Kode Warna Resistor

Resistor Variabel

• Besar resistance dapat diubahubah

• Potensiometer resistor variabel yang digunakan untuk membagi tegangan

• Rheostat: resistor variabel untuk mengatur

arus

Produce and Absorb Energi

• Pada rangkaian listrik bila ada suatu komponen yang mengirimkan (menghasilkan) energi

(produce) maka ada komponen lain yang menyerap energi (absorb) tersebut

Mengirim energi Menerima energi

Daya (Power)

• Laju menghasilkan atau menyerap energi dari suatu komponen disebut daya (power)

• Satuan (SI) : watt (W)

• 1 watt = 1 Joule/detik

t x Q Q W t(detik)

W(joule)

P(watt)  

I(ampere) x

V(volt) (watt)

P 

Daya

• Daya yang dihasilkan atau diserap suatu komponen listrik :

- Daya positif : menyerap energi

- Daya negatif : mengirim(menghasilkan) energi

Daya yang diserap P=VI

Daya Resistor

• Daya yang diserap oleh resistor (linear) :

• Power rating : daya maksimum yang dapat diserap oleh resistor tanpa terjadi panas berlebihan yang dapat merusak resistor Mis: 1/8, 1/4 , 1 , 2, 5, 10, 20 watt

R R I

P V

²

2



