RANGKAIAN LISTRIK Kuliah 1 (Umum)
DEFINISI Rangkaian listrik adalah susunan komponenkomponen elektronika yang dirangkai dengan sumber tegangan menjadi satu kesatuan yang memiliki fungsi dan kegunaan tertentu. Rangkaian listrik dibagi 2, yaitu 1. Rangkaian terbuka (tidak ada arus listrik mengalir) 2. Rangkaian tertutup (ada arus listrik mengalir)
2
RANGKAIAN TERBUKA & TERTUTUP
Rangkaian Terbuka
Rangkaian Tertutup
Arus listrik di dalam suatu rangkaian hanya dapat mengalir di dalam suatu rangkaian tertutup. 3
BESARAN POKOK DAN SATUAN YANG DIGUNAKAN DALAM SI * International System (SI)
Sistem Internasional (SI)
Quantities
Units
Symbol
Besaran
Satuan
mass
kilogram
kg
massa
kilogram (kg)
length
meter
m
panjang
meter (m)
time
second
s
waktu
detik / sekon (s)
Electric Current
ampere
A
Arus Listrik
Ampere (A)
Temperature
kelvn
K
Temperatur
Kelvin (K)
Amount of substance
mole
mol
Jumlah Zat
mol (mol)
Light Intensity
candela
Cd
Intensitas Cahaya
Candela (cd)
* Berdasar Konferensi Umum mengenai Berat dan Ukuran ke-14 tahun 1971 4
PREFIX DALAM SI (SISTEM SATUAN INTERNASIONAL) Untuk menyatakan bilangan yang lebih besar atau lebih kecil dari satu satuan dasar, dipergunakan notasi desimal (“standard decimal prefixes”) yang menyatakan pangkat dari sepuluh. Notasi lengkap
5
Artinya Singkatan (terhadap satuan)
Notasi lengkap
Artinya Singkatan (terhadap satuan)
Atto
a
10-18
Deka
da
101
Femto
f
10-15
Hekto
h
102
Pico
p
10-12
Kilo
k
103
Nano
n
10-9
Mega
M
106
Mikro
µ
10-6
Giga
G
109
Milli
m
10-3
Tera
T
1012
Centi
c
10-2
Deci
d
10-1
BESARAN LISTRIK DAN SATUAN SI BESARAN LISTRIK
SATUAN
ALAT UKUR
Tegangan Tahanan
volt ohm
Voltmeter Ohmmeter
Arus Daya Energi
ampere watt wattjam (kWh)
Amperemeter Wattmeter kWhmeter
Frekuensi Induktansi
hertz henry
Frekuensimeter Induktasimeter
Kapasitansi dll
farad
Kapasitasmeter
6
SATUAN BESARAN TURUNAN
7
SIMBOL KOMPONEN LISTRIK : sumber tegangan atau beda potensial : penghantar berarus listrik; arah panah menunjukkan arah aliran arus listrik.
: hambatan listrik atau resistor : sakelar : alat ukur amperemeter : alat ukur voltmeter : alat ukur ohmmeter 8
ELEMEN – ELEMEN LISTRIK Elemen aktif elemen yang menghasilkan energi (sumber tegangan dan sumber arus) Elemen pasif tidak dapat menghasilkan energi (R, L, C) R menyerap energi (resistor, tahanan atau hambatan, satuannya Ohm : Ω) L menyerap energi, dapat menyimpan energi dalam bentuk medan magnet (induktor, lilitan, belitan atau kumparan) C menyerap energi, dapat menyimpan energi dalam bentuk medan listrik (kapasitor, kondensator)
9
ARUS LISTRIK
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu penghantar per satuan waktu.
Q I t Dimana : Q= muatan listrik ( Coulomb ) t = waktu ( detik ) I = Kuat arus listrik (Coulomb / detik atau Ampere) muatan 1 elektron = -1,6021 x 10-19 Coulomb 10
Aliran muatan listrik dalam suatu rangkaian dapat dianalogikan seperti aliran air.
11
MENGUKUR KUAT ARUS LISTRIK
Alat untuk mengukur kuat arus listrik adalah amperemeter atau ammeter. Amperemeter disusun seri dengan komponen yang akan diukur kuat arusnya.
12
JENIS-JENIS ARUS Arus searah (Direct Current/DC) Arus yang mengalir dengan nilai konstan
Arus bolak-balik (Alternating Current/AC) Nilainya berubah-ubah secara periodik
13
SAKLAR DAN SEKRING (1) Saklar adalah alat untuk menyambung atau memutus aliran arus listrik.
14
SAKLAR DAN SEKRING (2)
ground
netral
isolator
15
arus sekering
penjepit
SUMBER TEGANGAN
Supaya arus listrik dapat terus mengalir dalam suatu penghantar, maka pada ujung – ujung penghantar itu harus selalu ada beda potensial. Alat yang dapat mengadakan selisih atau beda potensial disebut sumber tegangan atau sumber arus listrik. 16
MENGUKUR BEDA POTENSIAL ( TEGANGAN LISTRIK )
Alat pengukur tegangan listrik adalah voltmeter Voltmeter dipasang paralel dengan komponen yang akan diukur beda potensialnya.
17
SUMBER IDEAL DAN TIDAK IDEAL
Sumber Ideal sumber yang tidak memiliki tahanan dalam. Sumber tidak Ideal mempunyai tahanan dalam
rd
rd
18
GAYA, KERJA, DAYA
19
ENERGI (1)
Kerja yang dilakukan oleh gaya sebesar satu Newton untuk memindahkan benda sejauh satu meter. Berlaku hukum Kekekalan Energi tidak dapat dihasilkan dan tidak dapat dihilangkan Energi hanya berpindah dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya.
Contoh: Pada Pembangkit Listrik Tenaga Air, energi dari air yang bergerak berubah menjadi energi listrik, energi listrik akan berubah menjadi energi cahaya dan energi panas jika anergi listrik tersebut melewati suatu lampu.
20
ENERGI (2)
Energi yang diserap/dikirim pada suatu elemen yang bertegangan v dan muatan yang melewatinya Δq adalah Δw = vΔq Satuannya : Joule (J)
Untuk menyatakan apakah energi dikirim atau diserap tidak hanya polaritas tegangan tetapi arah arus juga berpengaruh.
Elemen/komponen listrik digolongkan menjadi : 1. Menyerap energi 2. Mengirim energi
21
ENERGI (3) 1. Menyerap energi Jika arus positif meninggalkan terminal positif menuju terminal elemen/komponen, atau arus positif menuju terminal positif elemen/komponen tersebut.
22
ENERGI (4) 2. Mengirim energi Jika arus positif masuk terminal positif dari terminal elemen/komponen, atau arus positif meninggalkan terminal positif elemen/komponen.
23
TUGAS Jika kuat arus dalam sepotong kawat penghantar = 2 Ampere, berapakah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui penampang kawat penghantar tersebut selama 1 menit ? Jika sebuah kawat penghantar listrik dialiri muatan listrik sebesar 360 Coulomb dalam waktu 1 menit, tentukan kuat arus listrik yang melintasi kawat penghantar tersebut ! Perhatikan gambar berikut!
1.
2.
3.
24
TUGAS 4.
5.
6.
25
TUGAS 7.
8.
9.
10.
26
Dalam sebuah rangkaian listrik diperlukan 9,25 μJ untuk memindahkan 0,5 μC dari satu titik ke titik berikutnya. Berapa beda potensial yang terjadi antara kedua titik tersebut? Energi listrik diubah menjadi panas pada laju 7,56 kJ/menit di dalam sebuah resistor yang memiliki arus sebesar 270 C/menit. Berapa beda tegangan antara terminal-terminal resistor tersebut? Satuan energi yang digunakan oleh perusahaan tenaga listrik adalah kilowatt-jam (kWh). Berapa Joule terdapat dalam 1 kWh? Sebuah pesawat televisi berwarna dengan daya 650 W dihidupkan dari jam 7 malam sampai 11.30 malam. Berapa energi yang dihabiskan dalam Mega Joule dan dalam kilowatt-jam?
