DASAR-DASAR KELISTRIKAN

KELISTRIKAN

Pada artikel kali ini admin mengupas tentang dasar-dasar kelistrikan. Seperti kita ketahui listrik adalah salah satu bagian yang sangat penting dalam sebuah mobil. Dimana pada sebauah mobil banyak komponen-komponen yang bekerja berdasarkan kelistrikan, misalnya ada kelistrikan bodi, kelistrikan mesin, kelistrikan panel instrumen, dan lain sebagainya. Namun untuk lebih memahami entang listrik penjelasan di bawah ini mungkin akan memberikan sedikit bagaimana listrik bisa terjadi.

I.  KOMPOSISI DARI BENDA-BENDA

Suatu benda bila kita bagi, kita akan mendapatkan suatu partikel yang di sebut molekul dan bila kita bagi lagi kita akan mendapatkan beberapa atom. Semua atom terdiri dari ” inti yang dikelilingi oleh partikel-partikel tipis yang biasa disebut dengan elektron-elektron”.   

Inti terdiri dari protondan neutron dalam jumlah yang sama, kecuali atom hydrogen yang kekurangan neutron.  

 

Proton dan elektronmempunyai suatu hal yang sama yaitu muatan listrik (electrical charge). Proton mempunyai muatan positf dan elektron mempunyai muatan negatif sedangkan neutron tidak bermuatan.

II. ELEKTRON BEBAS

Elektron-elektron yang orbitnya paling jauh disebut valence electron. Karena elektron yang mempunyai orbit paling jauh dari inti gaya tariknya lemah, maka elektron ini cenderung akan berpindah ke atom lain  tembaga, perak atau logam lainnya, valensi elektronnya akan bergerak hampir bebas terhadap intinya, dengan demikian elektron disebut elektron bebas

TIPE LISTRIK DAN SIFAT-SIFATNYA

I.  LISTRIK STATIS DAN LISTRIK DINAMIS

Ada dua tipe listrik yaitu : listrik statis dan listrik dinamis. Listrik dinamis dibagi menjadi arus searah (DC / Direct Current) dan arus bolak-balik (AC / Alternating Current).

A.   Listrik Statis

Bila sebatang kaca (glass rod) digosok dengan kain sutera, glass rod dan sutera menjadi bermuatan listrik, satu bermuatan positif dan satu lagi bermuatan negatif.

Tanpa menyentuh kedua benda tersebut dan menghubungkan dengan konduktor, muatan listrik tetap berada pada batang kaca dan kain sutera. Karena tidak terjadi gerakkan maka tipe kelistrikkan ini disebut listrik statis.

Dalam rumus elektron bebas, listrik statis adalah suatu keadaaan dimana elektron bebas sudah terpisah dari atomnya masing-masing, tetapi tidak bergerak dan hanya berkumpul di atas permukaan benda.

  

B.   Listrik Dinamis

Listrik dinamis adalah suatu ke-adaan dimana terjadinya perge-rakan dari elektron-elektron bebas melalui suatu konduktor.

Listrik arus searah (DC) adalah bila elektron-elektron bebas melalui suatu konduktor.  Listrik arus bolak-balik (AC) adalah bila elektron-elektron bebas bergerak dengan arah yang bervariasi.

II. ARUS LISTRIK

1.    Arus Listrik

Bila kita menghubungkan battery dan lampu dengan kabel tembaga, maka lampu akan menyala. Arus listrik mengalir dari positif ke negatif, tetapi elektron mengalir dari negatif ke positif.

2.    Satuan Pengukuran Arus Listrik

Besar arus listrik yang mengalir melalui konduktor adalah sama dengan jumlah elektron bebas yang melewati penampang konduktor setiap detik.

Arus listrik dinyatakan dengan I (intensity) sedangkan besar arus listrik dinyatakan dengan satuan ampere (A)

Satu ampere sama dengan pergerakan 6,25 x 10¹⁸ elektron bebas (1 coloumb) yang melewati konduktor tiap detik.

3.    Kejadian-Kejadian Yang Disebabkan Oleh Arus Listrik

Bila arus mengalir pada konduktor atau elektrolit akan menyebabkan tiga kejadian :
1.    Pembangkitan panas, contohnya headlight, cigarette lighter, dll.
2.    Aksi kimia terjadi pada elektrolit battery yang memungkinkan arus dapat mengalir.
3.    Pembangkitan magnet, bila arus listrik mengalir pada kumparan (relay, selenoid, dll)

III. TEGANGAN LISTRIK

Bila dua buah tangki air yang berbeda tingginya dihubungkan oleh pipa, air akan mengalir dari tangki yang lebih tinggi ke tangki yang lebih rendah. Hal ini disebabkan oleh adanya head (perbedaan tinggi) sehingga terjadi perbedaan tekanan (beda potensial).

Hal yang sama juga terjadi, bila lampu dihubungkan dengan battery oleh kabel.

Hal ini disebabkan oleh adanya potensial tinggi pada terminal positif dan potensial rendah pada terminal negatif battery (beda potensial), dan te-gangan listrik menyebabkan arus listrik akan mengalir dan lampu menyala. Tegangan listrik ini disebut dengan voltage.

  

Satuan Pengukuran Tegangan Listrik

Satuan tegangan listrik dinyatakan dengan volt (V)

Satu volt adalah tegangan listrik yang dapat mengalirkan arus sebesar 1 ampere pada konduktor dengan tahanan 1 W.

IV. TAHANAN LISTRIK

Dalam hal tahanan terhadap aliran listrik, maka benda-benda digolongkan ke dalam tiga kategori.

1.    Konduktor

Konduktor adalah material (benda-benda) yang dapat dialiri arus dengan mudah (emas, perak, tembaga, logam).

2.    Semi Konduktor

Semi konduktor adalah material dimana arus listrik dapat mengalir tetapi tidak semudah konduktor (silikon, germanium).

3.  Isolator

Isolator adalah material yang tidak dapat dialiri arus sama sekali (karet, kaca, plastik).

Tahanan Listrik

Tahanan listrik adalah derajat kesulitan dari arus listrik (elektron-elektron) mengalir melalui suatu benda.

Satuan Pengukuran Tahanan Listrik

Tahanan listrik dinyatakan dengan resistance (R) & satuan ohm (Ω).

Satu ohm adalah tahanan yang mampu menahan arus yang mengalir sebesar 1 A dengan tegangan 1 volt.

Hubungan Antara Diameter Dan Panjang Konduktor Dengan Tahanan 

Tangki-tangki dengan ketinggian sama tetapi dihubungkan oleh pipa-pipa dengan diameter berbeda. Meskipun ketinggiannya sama, tetapi air akan lebih mudah mengalir pada tangki-tangki yang dihubungkan dengan pipa yang lebih besar.

Kejadian ini juga berlaku untuk listrik, dimana arus listrik ( elektron ) lebih mudah mengalir pada kabel yang lebih besar.

Bila arus listrik mengalir pada jarak yang jauh (kabel yang panjang), maka tahanan akan menjadi lebih besar.

Kesimpulannya, tahanan listrik pada suatu konduktor akan berbanding lurus dengan panjang konduktor dan berbanding terbalik terhadap luas penampang konduktor.

Hubungan Antara Temperatur dan Tahanan Listrik

Tahanan listrik pada konduktor akan berubah-ubah dengan ada-nya perubahan temperatur, bi-asanya tahanan akan naik bila temperatur naik.

Bila sebuah lampu dihubungkan dengan battery melalui kawat, dan kawat tersebut kemudian di-panaskan dengan api, maka lampu akan menjadi redup.

> Thermistor adalah suatu material yang akan merubah tahanannya dalam dua cara terhadap perubahan suhu.

> Thermistor PTC (positive temperature coefficient) adalah thermistor yang tahanannya bertambah jika suhu naik.

> Thermistor NTC (negative temperature coefficient) adalah thermistor yang tahanannya berkurang jika suhu naik.

Tahanan Sambungan (Contact Resistance)

Bila penyambungan kabel ke battery atau ke beban keadaannya kurang baik, atau bila terdapat karat pada switch yang menghubungkan dua kom-ponen, maka arus listrik menjadi sulit mengalir.

Tahanan sambungan adalah tahanan yang disebabkan oleh hubungan yang kurang baik.

SIRKUIT KELISTRIKAN

I.  TEORI DASAR

Sirkuit kelistrikan adalah  rangkaian dimana arus listrik dapat mengalir.

Pada gambar di atas arus listrik mengalir dari terminal positif battery - kabel - fuse - switch - kabel - lampu - kabel - terminal negatif battery.

a.   Beban

Beban adalah Perlengkapan-perlengkapan kendaraan yang menggunakan listrik (lampu, klakson, motor wiper, dll).

Dalam sirkuit kelistrikan semua beban dikategorikan sebagai tahanan.

Sirkuit Listrik Pada Mobil

Dalam sirkuit kelistrikan mobil, salah satu ujung kabel dari setiap beban dihubungkan dengan body atau rangka mobil yang berfungsi sebagai massa (ground) dari sirkuit (mengembalikan arus ke negatif battery).

II. HUKUM OHM

Bunyi hukum ohm adalah Arus yang mengalir akan berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dan berbanding terbalik terhadap tahanan.

Penggunaan Hukum Ohm

III. TAHANAN RANGKAIAN

1.    Rangkaian Seri

Rangkaian seri mempunyai karakteristik :

a.  Tahanan total / kombinasi (combined resistance) selalu lebih besar dari nilai tahanan terbesar.

b.   Arus yang mengalir pada tiap-tiap hambatan sama.

c.  Tegangan sumber adalah hasil penjumlahan tegangan-tegangan jatuh    ( Voltage drop ).

Tahanan total : R₀  =  R₁+ R₂

     Arus listrik yang mengalir :   I  =  V   =      V       

                                                    R₀       R₁+R₂   

Hitunglah berapa tahanan total dan arus yang mengalir pada sirkuit di bawah ini:

Penurunan Tegangan (Voltage Drop)

Voltage drop adalah Besarnya perubahan tegangan dengan adanya tahanan.

2.    Rangkaian Pararel

Rangkaian pararel mempunyai karakteristik :
a.    Tahanan kombinasi selalu lebih kecil dari nilai tahanan terkecil.
b.    Tegangan pada tiap-tiap tahanan adalah sama.
c.    Arus total adalah penjumlahan dari arus-arus yang melewati tiap-tiap tahanan.

3.    Rangkaian Seri Pararel

IV. KERJA DAN DAYA LISTRIK

Daya Listrik (Electric Power)

Daya listrik adalah energi listrik yang dirubah menjadi energi lain (energi panas, energi radiasi / sinar, dan energi mekanis.

Satuan pengukuran daya listrik :

Kerja Listrik

Kerja listrik adalah jumlah kerja yang dilakukan oleh listrik, dinyatakan dengan simbol W (work) dengan satuan Ws (watt second), Wh, kWh.

Kerja listrik dapat dihitung dengan rumus :

            W =   P    x t

                 =  V x I x t

PENGARUH ARUS LISTRIK

A.  PEMBANGKITAN PANAS

Bila arus listrik mengalir melalui cigarette lighter, maka kabel nichrome pada cigarette lighter akan menjadi panas dan membara.

B. AKSI MAGNET

1.    Magnet

Magnet akan menarik logam karena mempunyai kemagnetan. Semua benda yang mempunyai kemagnetan disebut magnet. Kutub magnet (magnetic pole) adalah Bagian pada magnet yang mempunyai kemagnetan kuat. Bila magnet batang digantung dengan tali, maka magnet akan menunjuk ke arah kutub utara dan kutub selatan. Kutub magnet yang menunjuk ke arah kutub utara bumi disebut Utara (U) atau North (N), dan sebaliknya.

Bila dua buah magnet dengan kutub yang sama saling didekat-kan, maka magnet tersebut akan tolak-menolak. Bila dua buah magnet dengan kutub yang berbeda saling didekatkan, maka magnet tersebut akan tarik-menarik.

Gaya tarik-menarik dan tolak-menolak ini disebut gaya magnet

Bila serbuk besi ditaburkan di atas kaca dan sebuah magnet berbentuk tapal kuda ditempatkan di bawah kaca, serbuk besi akan membentuk formasi seperti pada gam-bar.

Garis-garis yang dibentuk oleh serbuk besi disebut garis-garis gaya magnet (magnetic line) atau magnetic flux. Bila kutub-kutub yang polaritasnya berbeda (U dan S), maka akan terben-tuk fluksi magnet yang saling tarik menarik. Bila kutub-kutub yang polaritasnya sama (U dan U atau S dan S), maka akan terbentuk fluksi magnet yang saling tolak menolak.

Fluksi magnet (magnetic flux) dimulai dari kutub utara ke kutub selatan.  

2.    Arus Listrik dan Kemagnetan

Bila sepotong kertas dan kawat disusun seperti pada gambar, kemudian kawat dialiri arus listrik. Serbuk besi yang disebarkan akan membentuk lingkaran-lingkaran. Kerapatan serbuk besi makin mendekati titik, makin rapat, yang menunjukkan bahwa medan magnet makin kuat. Saat diletakkan jarum magnet kecil pada kertas. Jarum akan menunjukkan arah fluksi magnet. Arah arus dan arah magnetic flux dapat dinyatakan dengan kaidah ulir kanan Yang berbunyi : ketika arus listrik searah dengan gerakan sekrup ulir kanan saat diputar masuk, fluksi magnet yang dihasilkan searah dengan gerakan memutar dari sekrup.

Bila konduktor lurus dibengkokkan, sehingga terbentuk lingkaran akan menghasilkan magnetic flux yang lebih besar dan lebih kuat. Ini menghasilkan kutub utara dan selatan seperti pada gambar.

Bila konduktor dililitkan berbentuk kumparan (gambar C) disebut selenoid.

Bila arus mengalir seperti pada gambar, arah magnetic flux sedemikian rupa sehingga kutub S berada dibawah selenoid sedangkan kutub U berada di atas. Garis gaya magnet akan bertambah sebanding dengan jumlah gulungan dan besarnya arus yang mengalir pada kumparan dan juga bila kita letakkan inti besi dalam kumparan.

3.    Gaya Elektromagnetik

Gaya Elektromagnetik adalah gaya yang bekerja pada konduktor bila arus mengalir pada konduktor di dalam medan magnet.

Bila sebuah konduktor dan dua buah magnet dengan kutub yang berbeda, disusun seperti pada gambar, kemudian arus listrik dialirkan melalui konduktor. Garis-garis gaya magnet di atas konduktor adalah lebih kecil karena fluksi magnet yang dihasilkan oleh magnet arahnya berlawanan dan yang dihasilkan oleh arus listrik. Sebaliknya garis-garis gaya magnet di bawah konduktor adalah lebih besar karena arahnya sama. Sehingga menyebabkan konduktor akan terdorong ke atas. Gaya ini disebut gaya elektromagnetic.

Arah gaya elektromagnetik dapat ditentukan oleh kaidah tangan kiri flemming.

Dimana, jari telunjuk menunjuk-kan arah fluksi magnet, jari tengah menunjukkan arah arus, dan ibu jari menunjukkan arah gerakan konduktor.

C. AKSI KIMIA

Bila dua plat logam dimasukkan ke dalam larutan garam atau asam sulfat. Kemudian dihubungkan dengan sirkuit kelistrikan seperti pada gambar, lampu akan menyala. Hal ini membuktikan telah terjadi aksi kimia pada plat logam sehinga arus dapat mengalir melalui cairan. Salah satu contoh aksi kimia adalah pengisian battery.

Demikian pembahasan tentang dasar-dasar listrik ini, semoga dapat bermanfaat.