Bab 2 TTL Konsep Dasar

8/16/2019 Bab 2 TTL Konsep Dasar

1/8

PRINSIP DAN KONSEP DASAR LISTRIK

A. BESARAN, SATUAN, DAN DIMENSI.Dalam membahas prinsip dan konsep tentang listrik, terlebih dahulu perlu

kita mengetahui tentang besaran, satuan dan dimensi.

Besaran adalah sesuatu yang dapat du!ur.

Besaran terdiri dari:

• Besaran dasar atau besaran pokok yaitu besaran yang tidak

tergantung pada besaran lain.

• Besaran turunan, ini merupakan besaran yang diturunkan dari besaranbesaran dasar, jadi merupakan kombinasi dari besaran besaran dasar.

• Besaran pelengkap adalah besaran yang diperlukan untuk membentuk

besaran turunan.Satuan adalah u!uran dar pada suatu "esaran.

Satuan pan#ang pada sistem satuan metrik (universal)adalah dalam meter

(m). Satu meter ( 1 m ) didefnisikan sepersepuluh juta bagian dari jarak

antara kutub dan katulistia sepanjang meredian yang meleati !aris. !ada

tahun 1"#$ satuan panjang meter didefnisikan kembali lebih teliti dan

dinyatakan dalam standard optik yang disebut radiasi merah jingga dari

sebuah atom %rypton. Sehingga Satu (1) meter sama dengan 1.#&$.'#,'

panjang gelombang radiasi merah jingga dari atom %rypton*# dalam ruang

hampa. !ada tahun 1"*, kembali diajukan a+uan panjang yang didasarkan

pada ke+epatan +ahaya yaitu jarak yang ditempuh oleh +ahaya selama satu

per "".'".-&* detik.

Satuan $assa dalam gram (g). Satu gram (1 gram) didefnisikan massa

1 +m% air yang telah disuling dengan suhu - derajat el+ius () dan pada

tekanan udara normal ('#$ mm air raksa atau /g).

Satuan &a!tu dalam sekon (s). Satu sekon didefnisikan sebagai 10

*#-$$ hari matahari ratarata. %emudian a+uan satuan ini berubah lagi

menjadi ".1".#1.''$ kali perioda pan+aran +ahaya yang keluar dari atom

elsium.

!anjang dan aktu sebut juga dengan !uanttas dasar atau "esaranp'!'! yaitu besaran yang satuannya telah ditetapkan berdasarkan

kesepakatan internasional. dapun besaran pokok selengkapnya ada pada

tabel dibaah :

Ta"el (. Besaran p'!'!

Besaran P'!'! Satuan La$"ang

!anjang 2eter m

3aktu Detik s

2assa %ilogram kg

1


2/8

Suhu %elvin %

%uat arus listrik mpere

4ntensitas +ahaya andela +d

5umlah 6at 2ole mol

Dari besaran "esaran p'!'! di atas, selanjutnya melalui hubungan

perumusanperumusan gejala fsisnya, diperoleh berbagai "esaran turunan

dengan satuan turunan yang menyertainya.

ara penulisan dari besaranbesaran dengan menggunakan simbolsimbol

(lambang)) besaran dasar dikenal dengan d$ens yang gunanya untuk

menurunkan satuan dari suatu besaran. Bilanganbilangan ditulis dan

kalkulasi dilakukan dengan menggunakan notasi ilmiah, aalan metri+, dan

notasi rekayasa lainnya.

Ta"el ). *a!t'r per!alan

A&ala

n

Sng!ata

n

Nla A&alan Sng!ata

n

Nla

7era 7 1$1 Desi d 1$1

8iga 8 1$"

Senti + 1$

2ega 2 1$# 2illi m 1$

%ilo % 1$ 2ikro µ 1$#

/ekto h 1$ 9ano n 1$"

Deka da 1$1 !iko p 1$1

emto ; 1$1&

tto a 1$1*


3/8

B. ELEKTRON DAN ARUS LISTRIKSetiap benda terdiri dari unsur molekul, yang merupakan bagian terke+il

dari suatu bahan atau materi yang masih memiliki si;atsi;at seperti bahan

asalnya. Sedangkan dalam molekul terdapat suatu bagian yang kita sebut

atom.

(. Stru!tur At'$ +

tom terdiri dari inti atom (nukleus) dan elektronelektron yang bergerak

mengelilingi inti atom menurut orbitorbit tertentu. 4nti atom bermuatan

positi; (>) sedangkan elektron bermuatan negati; (). 4nti atom terdiri atas

proton yang bermuatan (>) dan neutron yang bermuatan netral.

?lektron bergerak berputar menurut suatu lintasan yang berbentuk

lingkaran atau elips yang disebut orbit. 7etapi ada kalanya elektron yang

berada diorbit terluar dapat terlepas dari inti atom dan bergerak bebas di luar

atom. ?lektronelektron ini disebut elektron bebas atau elektron valensi.

?lektron suatu atom dapat lepas dari orbitnya menjadi elektron bebas apabila

mendapat energi dari luar antara lain berupa: !anas, 7ekanan, 2edan

magnit.

). Ele!tr'stat! lstr! stats-

?lektrostatik atau listrik statis disebut juga listrik tak mengalir.

a. Muatan Lstr!

Suatu benda dapat kekurangan atau kelebihan elektron, karena itu benda :

-Bermuatan positif jika benda tsb kekurangan elektron atau kelebihan proton.

- Bermuatan negatif jika benda tsb kelebihan elektron atau kekurangan proton.

- Bermuatan netral jika benda tersebut jumlah proton dengan elektronnya sama.

Jadi benda/atom yang kehilangan elektron atau atom yang kelebihan proton disebutbermuatan positif sedangkan benda/atom yang kelebihan elektron disebut bermuatannegatif.

". u!u$ Muatan Lstr!

2uatan sejenis akan tolak menolak

8ambar 11. 2uatan sejenis tolak menolak


4/8

2uatan tak sejenis akan saling tarikmenarik

8ambar 1. 2uatan tak sejenis tarikmenarik

%. P'tensal dan Beda P'tensal

Bila suatu benda diberi muatan listrik, maka muatanmuatan itu akantolakmenolak. %arena adanya gaya tolakmenolak antara muatanmuatan itu

maka muatanmuatan listrik dalam benda tersebut memperoleh suatu energi.

?nergi ini berusaha untuk menjauhkan letak muatanmuatan antara yang

satu dengan yang lainnya. ?nergi ini disebut energ p'tensal lstr! .

?nergi potensial listrik untuk setiap satuan muatan disebut potensial listrik

atau sering juga disebut tegangan listrik .

!erhatikan dua bola yang bermuatan positi; pada gambar berikut

8ambar 1. !otensial lebih besar dari potensial B

5ika kita perhatikan bola memiliki muatan yang lebih banyak jika

dibandingkan dengan bola B, karena itu gaya tolak menolak antar muatan

pada bola lebih besar dari pada bola B. /al ini dapat dikatakan baha

potensial listrik bola lebih besar dari pada potensial listrik bola B. %arena

bola bermuatan lebih positi; dari bola B, maka bola lebih banyak

kekurangan elektron dari pada bola B. tau dengan kata lain, pada bola B

terdapat lebih banyak elektron dari pada bola .

pabila kedua bola tersebut dihubungkan dengan sebuah kaat penghantar,

maka sebagian elektron di bola B akan mengalir ke bola sampai potensial di

bola sama dengan bola B.

Sehingga didapat kesimpulan :

“ Muatan negatif atau elektron-elektron mengalir dari potensial

yang rendah ke potensial yang lebih tinggi.”

-


5/8

/ 0

2uatanmuatan negati; (elektron) mengalir dari potensial listrik rendah ke

potensial listrik yang lebih tinggi, perpindahan ini bisa juga kita sebut sebagai

aliran elektron. Sedangkan untuk muatan positi; mengalir dari potensial

tinggi ke potensial rendah disebut aliran arus konvensional .

8ambar 1 -. rus konvensional dan aliran elektron

Suatu penghantar dikatakan terdapat arus listrik apabila didalam penghantar

tersebut terjadi perpindahan muatan se+ara terus menerus. 5adi arus listrikadalah gerakan kumpulan elektron ke satu arah dalam suatu konduktor.

8ambar 1&. rus listrik dalam suatu konduktor

rah aliran arus listrik terjadi dari benda bermuatan negati; (kutub negati;) ke

benda yang bermuatan positi; (kutub positi;).

&


6/8

8ambar 1 #. rah aliran arus listrik

1. Kara!terst! ele!tr! !'ndu!t'r, nsulat'r, dan se$/!'ndu!t'r.

a- K'ndu!t'r penghantar-

%onduktor adalah benda atau materi yang mudah melepaskan elektron

atau benda yang mudah menghantarkan 0 mengalirkan arus listrik. /al ini

disebabkan karena dalam bahan konduktor tersebut mengandung banyak

elektron bebas sehingga perpindahan muatan listrik lebih mudah terjadi.

Bahanbahan yang dapat ber;ungsi sebagai konduktor diantaranya adalah

logamlogam seperti tembaga, perak, emas dan lainlainnya, selain itu

karbon, air raksa, tubuh manusia, kayu basah dan bumi (tanah) juga bisa

ber;ungsi sebagai penghantar.

2engapa bumi bisa dikategorikan sebagai penghantar @ %arena setiap

benda bermuatan listrik, apabila dihubungkan ke bumi maka muatan yang

ada pada benda tersebut akan dinetralkan oleh bumi. Sebagai +ontoh adalah

penangkal petir yang menghantarkan muatan listrik pada aan ke bumi.

"- Is'lat'r

4solator atau penyekat adalah bahan atau benda yang sulit melepaskanelektron bebas atau benda yang sulit sekali 0 tidak dapat mengalirkan arus

#


7/8

listrik. /al ini disebabkan karena atom dari bahan isolator memiliki elektron

valensi sebanyak * buah sehingga elektronelektronnya terikat kuat pada inti

atom, dan dibutuhkan energi yang besar untuk dapat melepaskan elektron

elektron ini

5adi ;ungsi dari isolator adalah menghambat atau menahan jalannya aruslistrik dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah. Sedangkan dalam

kehidupan seharihari, isolator banyak digunakan sebagai pelindung yang

menjaga agar jangan sampai arus listrik mengalir ke tempat yang tidak

diinginkan, misal setiap kaat penghantar atau kabel selalu dibungkus

dengan bahan sejenis karet.

8ambar 1'. %abel

Sedang dalam instalasi listrik, isolator digunakan sebagai tempat untuk

memegang atau merentangkan kaatkaat penghantar, dan juga sering

dipasang pada terminal penyambungan kabel listrik.

2enurut bentuk dan pemakaiannya dikenal beberapa jenis isolator seperti

isolator pasak (pin type insulator), isolator pos saluran (line post insulator)dan isolator gantung (suspension insulator).

dapun bahan yang paling banyak digunakan sebagai isolator adalah

porselen, karet dan ebonit.

'


8/8

8ambar 1*. 5enis isolator

2- Se$/!'ndu!t'r

Semikonduktor adalah bahan yang memiliki dua si;at, yaitu :

• !ada suhu kamar bersi;at sebagai konduktor listrik

• !ada suhu rendah memiliki tahanan atau hambatan listrik yangbesar

Semikonduktor adalah unsur yang susunan atomnya memiliki elektron

valensi lebih dari 1 dan kurang dari *. 7entu saja yang paling AsemikonduktorA

adalah unsur yang atomnya memiliki - elektron valensi. leh karena itu semi

konduktor tidak dapat digolongkan sebagai penghantar ataupun sebagaiisolator, tetapi bukan berarti bahan semikonduktor tidak berman;aat, justru

bahan semikonduktor banyak diguna kan sebagai bahan dasar pembuatan

komponen elektronika seperti dioda, C?D (Cight ?mitting Diode), transistor

dan lain lain, bahkan untuk komponen yang +anggih sekarang ini seperti

prosesor komputer juga terbuat dari bahan semikonduktor.

Bahan semikonduktor yang banyak dikenal +ontohnya adalah Sili+on (Si),

8ermanium (8e) dan 8alium rsenida (8as). 8ermanium dahulu adalah bahan

satusatunya yang dikenal untuk membuat komponen semikonduktor. Sekarang

silikon menjadi popular setelah ditemukan +ara mengekstrak bahan ini dari alam.

Silikon merupakan bahan terbanyak ke dua yang ada dibumi setelah oksigen().

*

Bab 2 TTL Konsep Dasar

Documents

Transcript of Bab 2 TTL Konsep Dasar