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 Listrikadalah
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 624x10^16 (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
Lebih jelasnya silahkan
Telusuri Link Berikut
Dunia Listrik
Semoga Bermanfaat
