Artikel
kali ini lebih saya tujukan kepada orang awam yang ingin mengenal dan
mempelajari teknik listrik ataupun bagi mereka yang sudah berkecimpung di dalam
teknik elektro untuk sekedar mengingat kembali teori-teori dasar listrik.
1.
Arus Listrik
adalah
mengalirnya elektron secara terus menerus dan berkesinambungan pada konduktor
akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya
tidak sama. satuan arus listrik adalah Ampere.
Arus
listrik bergerak dari terminal positif (+) ke terminal negatif (-), sedangkan
aliran listrik dalam kawat logam terdiri dari aliran elektron yang bergerak
dari terminal negatif (-) ke terminal positif(+), arah arus listrik dianggap
berlawanan dengan arah gerakan elektron.
Gambar
1. Arah arus listrik dan arah gerakan elektron.
“1
ampere arus adalah mengalirnya elektron sebanyak 624×10^16 (6,24151 × 10^18)
atau sama dengan 1 Coulumb per detik melewati suatu penampang konduktor”
Formula
arus listrik adalah:
I
= Q/t (ampere)
Dimana:
I = besarnya arus listrik yang mengalir, ampere
Q = Besarnya muatan listrik, coulomb
t = waktu, detik
2.
Kuat Arus Listrik
Adalah
arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron bebas yang pindah melewati
suatu penampang kawat dalam satuan waktu.
Definisi
: “Ampere adalah satuan kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118 milligram
perak dari nitrat perak murni dalam satu detik”.
Rumus
– rumus untuk menghitung banyaknya muatan listrik, kuat arus dan waktu:
Q = I x t
I = Q/t
t = Q/I
Dimana :
Q = Banyaknya muatan listrik dalam satuan coulomb
I = Kuat Arus dalam satuan Amper.
t = waktu dalam satuan detik.
“Kuat
arus listrik biasa juga disebut dengan arus listrik”
“muatan
listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif. Muatan positip dibawa oleh
proton, dan muatan negatif dibawa oleh elektro. Satuan muatan ”coulomb (C)”,
muatan proton +1,6 x 10^-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10^-19C. Muatan
yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan bertanda berbeda saling tarik
menarik”
3.
Rapat Arus
Difinisi :
“rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm² luas penampang kawat”.
Gambar
2. Kerapatan arus listrik.
Arus
listrik mengalir dalam kawat penghantar secara merata menurut luas
penampangnya. Arus listrik 12 A mengalir dalam kawat berpenampang 4mm², maka
kerapatan arusnya 3A/mm² (12A/4 mm²), ketika penampang penghantar mengecil
1,5mm², maka kerapatan arusnya menjadi 8A/mm² (12A/1,5 mm²).
Kerapatan
arus berpengaruh pada kenaikan temperatur. Suhu penghantar dipertahankan
sekitar 300°C, dimana kemampuan hantar arus kabel sudah ditetapkan dalam tabel
Kemampuan Hantar Arus (KHA).
Tabel
1. Kemampuan Hantar Arus (KHA)
Berdasarkan
tabel KHA kabel pada tabel diatas, kabel berpenampang 4 mm², 2 inti kabel
memiliki KHA 30A, memiliki kerapatan arus 8,5A/mm². Kerapatan arus berbanding
terbalik dengan penampang penghantar, semakin besar penampang penghantar
kerapatan arusnya mengecil.
Rumus-rumus
dibawah ini untuk menghitung besarnya rapat arus, kuat arus dan penampang
kawat:
J = I/A
I = J x A
A = I/J
Dimana:
J = Rapat arus [ A/mm²]
I = Kuat arus [ Amp]
A = luas penampang kawat [ mm²]
4.
Tahanan dan Daya Hantar Penghantar
Penghantar
dari bahan metal mudah mengalirkan arus listrik, tembaga dan aluminium memiliki
daya hantar listrik yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan atom, setiap atom
terdiri proton dan elektron. Aliran arus listrik merupakan aliran elektron.
Elektron bebas yang mengalir ini mendapat hambatan saat melewati atom
sebelahnya. Akibatnya terjadi gesekan elektron denganatom dan ini menyebabkan
penghantar panas. Tahanan penghantar memiliki sifat menghambat yang terjadi
pada setiap bahan.
Tahanan
didefinisikan sebagai berikut :
“1
Ω (satu Ohm) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063 mm dengan
penampang 1 mm² pada temperatur 0° C”
Daya
hantar didefinisikan sebagai berikut:
“Kemampuan
penghantar arus atau daya hantar arus sedangkan penyekat atau isolasi adalah
suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga tidak mempunyai
daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti sangat sulit dialiri arus
listrik”.
Rumus
untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus:
R = 1/G
G = 1/R
Dimana :
R = Tahanan/resistansi [ Ω/ohm]
G = Daya hantar arus /konduktivitas [Y/mho]
Gambar
3. Resistansi Konduktor
Tahanan
penghantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas penampangnya dan juga
besarnya tahanan konduktor sesuai hukum Ohm.
“Bila
suatu penghantar dengan panjang l , dan diameter penampang q serta tahanan
jenis ρ (rho), maka tahanan penghantar tersebut adalah” :
R
= ρ x l/q
Dimana :
R = tahanan kawat [ Ω/ohm]
l = panjang kawat [meter/m] l
ρ = tahanan jenis kawat [Ωmm²/meter]
q = penampang kawat [mm²]
faktot-faktor yang mempengaruhi nilai
resistant atau tahanan, karena tahanan suatu jenis material sangat tergantung
pada :
• panjang penghantar.
• luas penampang konduktor.
• jenis konduktor .
• temperatur.
“Tahanan
penghantar dipengaruhi oleh temperatur, ketika temperatur meningkat ikatan atom
makin meningkat akibatnya aliran elektron terhambat. Dengan demikian kenaikan
temperatur menyebabkan kenaikan tahanan penghantar”
5.
potensial atau Tegangan
potensial
listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang berbeda
potensialnya. dari hal tersebut, kita mengetahui adanya perbedaan potensial
listrik yang sering disebut “potential difference atau perbedaan potensial”.
satuan dari potential difference adalah Volt.
“Satu
Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu joule
untuk memindahkan muatan listrik satu coulomb”
Formulasi
beda potensial atau tegangan adalah:
V
= W/Q [volt]
Dimana:
V = beda potensial atau tegangan, dalam volt
W = usaha, dalam newton-meter atau Nm atau joule
Q = muatan listrik, dalam coulomb
RANGKAIAN
LISTRIK
Pada suatu rangkaian listrik akan mengalir
arus, apabila dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut :
1. Adanya sumber tegangan
2. Adanya alat penghubung
3. Adanya beban
Gambar
4. Rangkaian Listrik.
Pada
kondisi sakelar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban . Apabila
sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan Ampere meter akan
menunjuk. Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu rangkaian harus
tertutup.
1. Cara Pemasangan Alat Ukur.
Pemasangan alat ukur Volt meter dipasang paralel dengan sumber tegangan atau
beban, karena tahanan dalam dari Volt meter sangat tinggi. Sebaliknya
pemasangan alat ukur Ampere meter dipasang seri, hal inidisebabkan tahanan
dalam dari Amper meter sangat kecil.
“alat
ukur tegangan adalah voltmeter dan alat ukur arus listrik adalah amperemeter”
2. Hukum Ohm
Pada suatu rangkaian tertutup, Besarnya arus I berubah sebanding dengan
tegangan V dan berbanding terbalik dengan beban tahanan R, atau dinyatakan
dengan Rumus :
I = V/R
V = R x I
R = V/I
Dimana :
I = arus listrik, ampere
V = tegangan, volt
R = resistansi atau tahanan, ohm
• Formula untuk menghtung Daya (P), dalam
satuan watt adalah:
P = I x V
P = I x I x R
P = I² x R
3.
HUKUM KIRCHOFF
Pada
setiap rangkaian listrik, jumlah aljabar dari arus-arus yang bertemu di satu
titik adalah nol (ΣI=0).
Gambar
5. loop arus“ KIRChOFF “
Jadi:
I1 + (-I2) + (-I3) + I4 + (-I5 ) = 0
I1 + I4 = I2 + I3 + I5
Sumber by : http://blog.student.uny.ac.id/arieveenz/2012/08/16/teori-dasar-listrik/
