ELEKTRONIKA DASAR

Simon Patabang, ST., MT.

Buku Referensi

1. Dorf C. Richard, James A. Svoboda, 1996,

Introduction to Electric Circuits, 3rd Edition, John

Wiley & Son, Singapore

3. Hyat, William, 1972, Engineering Circuit Analysis, Mc 3. Hyat, William, 1972, Engineering Circuit Analysis, Mc

Graw Hill., Singapore.

4. Johnson, David. E, 1997, Electric Circuit Analysis,

Prentice Hall, London.

5. Smith, Ralph .J., 1984, Circuits, Devices and Systems,

John Willey & Son, Singapore.

Materi Kuliah

1. Konsep Dasar Rangkain Elektronika

2. Hukum/ Aturan Dalam Rangkain listrik

3. Analisis Rangkain

4. Teorema Rangkaian4. Teorema Rangkaian

5. Konsep Dasar Rangkaian AC

6. Analisis Rangkaian AC

7. Daya pada Rangkaian RLC

8. Frekuensi dan Resonansi Rangkaian

Penilaian

• Ujian Tengah Semester : 20%

• Ujian Akhir Semester : 20%

• Quiz : 10%

Tugas : 30%• Tugas : 30%

• Aktifitas Kuliah : 20%

KONSEP ELEKTRONIKA DASAR

• Elektronika adalah kumpulan dari komponen-komponen listrik yang membentuk sebuah rangkaianlistrik dengan tujuan tertentu.

• Komponen atau elemen2 listrik dihubungkan denganmetode tertentu dan paling sedikit mempunyai satumetode tertentu dan paling sedikit mempunyai satulintasan tertutup.

• Elemen atau komponen yang akan dibahas terbataspada elemen atau komponen yang memiliki dua buahterminal atau kutub pada kedua ujungnya. Untukelemen atau komponen yang lebih dari dua terminaldibahas pada mata kuliah Elektronika.

Jenis Komponen

1. Komponen aktif

2. Komponen pasif

• Elemen aktif adalah elemen yang• Elemen aktif adalah elemen yangmenghasilkan energi. Misalnya sumbertegangan dan sumber arus.

• Elemen pasif adalah elemen yang tidak dapatmenghasilkan energi tetapi menyerap energi. Misalnya resistor, kapasitor, dan induktor

Arus adalah besarnya tenaga yang dibutuhkan untuk

menggerakkan satu muatan selama t detik dari titik potensial

rendah ke titik potensial tinggi.

1. Arus searah (Direct

Current/DC)

Arus DC adalah arus yang

mempunyai nilai tetap ataumempunyai nilai tetap atau

konstan terhadap satuan

waktu, artinya diaman pun

kita meninjau arus tersebut

pada wakttu berbeda akan

mendapatkan nilai yang sama

2. Arus bolak-balik (Alternating Current/AC)

Arus AC adalah arus yang mempunyai nilai yang

berubah terhadap satuan waktu dengan karakteristik

akan selalu berulang untuk perioda waktu tertentu

(mempunyai perida waktu : T).

Tegangan

• Adalah besarnya tenaga yang dibutuhkan

untuk menggerakkan satu muatan sebesar

satu coulomb dari satu titik potensial tinggi ke

titik potensial rendah.

• Jadi tegangan adalah energi per satuan

muatan.

• Maka jika beda potensial antara kedua titik

sebesar 5 Volt, maka :

VAB = 5 Volt dan

VBA = -5 Volt

Energi

• Adalah besarnya kerja yang dilakukan oleh gayasebesar satu Newton untuk memindahkanmuatan/benda sejauh satu meter.

• Komponen listrik dapat menyerap dan ataumengirim energi listrik.

• Besarnya Energi yang diserap/dikirim pada suatukomponen yang bertegangan v dan muatan yangkomponen yang bertegangan v dan muatan yangmelewatinya Δq adalah Δw = vΔq

• Satuannya : Joule (J)

Hukum Kekekalan Energi

• Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapatdimusnakan, energi hanya berpindah dari satubentuk ke bentuk yang lainnya.

1. Menyerap Energi Listrik

• Komponen menyerap energi listrik jika arus

listrik mengalir dari terminal positif rangkaian

menuju terminal positip komponen.

1. Mengirim Energi Listrik

• Komponen mengirim energi listrik jika arus mengalir

dari terminal positip komponen menuju terminal

positip rangkaian

Daya

Adalah rata-rata kerja yang dilakukan untuk

memindahkan muatan sejauh 1 meter selama 1

detik.

Daya secara matematis : • Daya secara matematis :

• Satuannya : Watt (W)

Contoh

1. Jika arus 6 A, tentukan v jika elemen menyerap daya

18 W ?

Jawaban :

Arus positif karena dari potensial tinggi ke potensial

rendah.rendah.

2. Jika arus 6 A, tentukan v jika elemen mengirimkan

daya 18 W ?

Jawaban :

Arus negatif karena dari potensial rendah ke

potensial tinggi.potensial tinggi.

3. Tentukan daya pada rangkaian,

apakah sumber tegangan

mengirimkan atau menyerap daya !

Jawaban :

Arus positif karena dari potensial tinggi ke potensial

rendahrendah

i = 3 A

v = 6 V

p = vi = 3.6 = 18 W

Arus meninggalkan terminal positif sumber,

sehingga sumber mengirimkan daya.

Soal Latihan

1. Arus yang mengalir 2 A pada suatu elemen . Energi

untuk memindahkan arus selama 1 s adalah 10 J.

Tentukan tegangan yang melintasi elemen tersebut.

2. Jika V = 4 Volt dan i = -10 A. Tentukan daya diserap

atau dikirimkan.

3. Arus 6 A, tentukan V jika elemen menyerap daya P =3. Arus 6 A, tentukan V jika elemen menyerap daya P =

18 W

4. Tentukan daya pada rangkaian berikut

Simbol Komponen

1. Sumber Tegangan Ideal

• Sumber tegangan ideal adalah suatu sumber yangmenghasilkan tegangan yang tetap, tidaktergantung pada arus yang mengalir pada sumbertersebut, meskipun tegangan tersebut merupakanfungsi dari t.

• Besarnya tahanan dalam Rd = 0

Sifat Sumber Tegangan

a. Sumber Bebas

b. Sumber Tak Bebas

a. Sumber Bebas

• Yaitu sumber tegangan yang nilainya tegangannya

tidak bergantung pada harga tegangan atau arus

lainnya dalam rangkaian. Artinya nilai tegangannya

berasal dari sumber tegangan itu sendiri.

• Simbol :• Simbol :

b. Sumber Tegangan Tak Bebas

• yaitu sumber tegangan yang nilainya

bergantung pada harga tegangan atau arus

lainnya dalam rangkaian.

• Simbol :• Simbol :

2. Sumber Arus

• Sumber arus ideal adalah sumber yang

menghasilkan arus yang tetap, tidak bergantung

pada tegangan dari sumber arus lainnya dalam

rangkaian.

• Nilai Tahanan dalamnya Rd = ∞

Sifat sumber Arus

a. Sumber Arus Bebas

b. Sumber Arus Tak Bebas

a. Sumber Arus Bebas

• yaitu sumber arus yang besar arusnya tidak

bergantung pada harga tegangan atau arus

lainnya dalam rangkaian.

• Simbol :

b. Sumber Arus Tak Bebas

• Adalah sumber arus yang besar arusnya bergantungpada harga tegangan atau arus lainnya dalamrangkaian.

• Simbol :

3. Resistor/ Hambatan

• Resistor berfungsi sebagai penghambat arus, pembagiarus , dan pembagi tegangan.

• Nilai resistor tergantung dari besarnya hambatan jenisbahan resistor, panjang dan luas penampang dari resistoritu sendiri.

• Satuan dari resistor : Ohm (Ω)Satuan dari resistor : Ohm (Ω)

• Secara matematis :

dimana :

ρ = hambatan jenis

l = panjang dari resistor

A = luas penampang

• Jika suatu resistor dilewati oleh sebuah arus maka

pada kedua ujung dari resistor tersebut akan

menimbulkan beda potensial atau tegangan.

• Besarnya tegangan pada resistor dinyatakan dengan

rumus : VR = IxR

• Simbol :

4. Kapasitor (C)

• Kapasitor berfungsi untuk membatasi arus DC yang

mengalir pada kapasitor tersebut, dan dapat

menyimpan energi dalam bentuk medan listrik.

• Sering juga disebut dengan kondensator atau

kapasitansi.

Nilai kapasitor tergantung dari nilai permitivitas• Nilai kapasitor tergantung dari nilai permitivitas

bahan pembuat kapasitor, luas penampang dan jarak

antara kedua penampang kapasitor tersebut.

• Secara matematis :

dimana : ε = permitivitas bahan

A = luas penampang bahan

d = jarak dua keping

• Satuan dari kapasitor : Farad (F)

• Jika sebuah kapasitor dilewati oleh arus listrik makapada kedua ujung kapaistor tersebut akan munculbeda potensial atau tegangan.

• Jika kapasitor dicatu dengan tegangan konstan/DC, maka arus pada kapasitor sama dengan nol. Sehinggakapasitor bertindak sebagai rangkaian terbuka/ open circuit untuk.circuit untuk.

• Simbol :

5. Induktor

• Induktor berfungsi untuk menyimpan energi listrik

dalam bentuk medan magnet.

• Seringkali disebut sebagai induktansi, lilitan,

kumparan, atau belitan dengan satuan Henry (H).

Arus yang mengalir pada induktor akan menghasilkan• Arus yang mengalir pada induktor akan menghasilkan

fluksi magnetik (φ ) yang membentuk loop yang

melingkupi kumparan.

• Simbol :

• Jika induktor dilewati arus konstan/DC, maka

tegangan pada induktor sama dengan nol. Sehingga

induktor bertindak sebagai rangkaian hubung

singkat/ short circuit.

Aturan Penting Dalam Rangkaian Listrik

• Tegangan antara 2 titik a dan b digambarkan dengan

satu anak panah.

• Vab menunjukkan besar potensial relatif titik a

terhadap titik b.

• Tegangan dalam pembahasan kuliah adalah

tegangan drop/ jatuh yang bernilai positif, bila kita

bergerak dari potensial tinggi ke potensial rendah.

• Setiap arus yang melewati komponen pasif maka

terminal dari komponen tersebut pertamakali dialiri

arus akan menjadi potensial lebih tinggi

dibandingkan potensial terminal lainnya.

• Bedakan antara sumber tegangan dan pengukur

tegangan/ Voltmeter.tegangan/ Voltmeter.

– Sumber tegangan, tahanan dalamnya, Rd = 0

– Voltmeter tahanan dalamnya, Rd = ∞

• Voltmeter dipasang paralel padakomponen yang akan diukursupaya tidak ada arus yangmelalui Voltmeter.

• Bedakan antara sumber arus dan

pengukur arus/ Amperemeter

�Sumber arus (Rd = ∞ )�Sumber arus (Rd = ∞ )

�Amperemeter (Rd = 0)

• Amperemeter dipasang seri pada

komponen yang akan diukur supaya

tegangan pada Amperemeter

samadengan nol.

• Rangkaian Hubung Singkat (Short Circuit)

Tegangan Vab sama dengan 0, tidak tergantung pada

arus I yang mengalir padanya.

� Vab = 0

� Rd = 0

• Rangkaian Terbuka (Open Circuit)

Besarnya Arus sama dengan 0, tidak tergantung

pada tegangan Vab.

� I = 0

� Rd = ∞

Sekian