dasar kelistrikan

Sistem Kelistrikan dan Elektronika pada Kendaraan

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan 123

BAB 6 DASAR-DASAR KELISTRIKAN

Bab ini memberikan dasar-dasar kelistrikan sebagai pengetahuan awal untuk mempelajari bab-bab berikutnya. Kemampuan yanng ingin dicapai pada bab ini yaitu pemahaman teori dasar listrik, efek-efek yuang ditimbulkan oleh listrik, besaran-besaran listrik, alat ukur listrik, pengukuran besaran listrik, rangkaian listrik, istilah-istilah dalam pengukuran listrik, dan kemagnetan. Mempelajari listrik dan elektronika akan selalu berkaitan dengan energi yang yang diakibatkan oleh aliran arus (dalam teori lain juga disebut aliran elektron) pada berbagai penghantar dan komponen-komponen yang membentuk suatu rangkaian. Istilah listrik merupakan nama yang diberikan terhadap bidang kajian yang berkaitan dengan sistem rangkaian di mana elektron mengalir terutama melalui konduktor atau penghantar dengan berbagai macam kawat atau kabel. Istilah elektronika digunakan untuk hal-hal yang berkaitan dengan sistem-sistem rangkaian di mana tabung-tabung elektron atau komponen semi konduktor seperti dioda dan transistor mengatur aliran elektron. Energi yang merupakan kemampuan untuk melakukan kerja, terbagi dalam dua bentuk yaitu energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial didefinisikan sebagai energi yang tersimpan atau energi yang tidak aktif, misalnya energi yang ada pada terminal-terminal baterai. Energi ini (dalam bentuk tegangan) dapat melakukan kerja yang menyebabkan arus dapat mengalir jika suatu rangkaian dihubungkan ke terminal-terminal baterai tersebut. Aliran arus ini dapat menghasilkan kerja sehingga, misalnya, lampu menyala atau bel listrik berbunyi. Energi gerak (aliran arus) disebut dengan energi kinetik. Rangkaian listrik merupakan suatu sistem yang terdiri dari penghantar dan komponen-komponen yang digunakan untuk keperluan mengubah energi listrik menjadi bentuk energi lain yang berbeda. Rangkaian listrik secara umum terdiri dari beberapa bagian penting, yaitu sumber energi (misalnya baterai), penghantar atau kabel untuk mengalirnya arus, komponen pengontrol (misalnya saklar), dan beban. Beban merupakan alat tempat terjadinya perubahan (konversi) energi. Berikut ini dijelaskan mengenai dasar-dasar kelistrikan. Berikut ini dijelaskan secara rinci tentang dasar-dasar kelistrikan. 6.1. Teori Dasar Listrik

Gambar 6.1. Struktur atom

124

menemenjapropedisebdan memdan n

samaberadorbitndengamemdengamengpada dalam

Semua bempati ruangadi satu. Aterties yang but dengan ndikelelingi opunyai muaneutron tidak

G

Suatu atoa dengan prda dalam ornya untuk ban mencegpertahankanan satu bu

gitarinya. Beempat orbit

mnya terdiri d

benda padag pada dasatom merupasama dari bnukleus yangoleh partiketan listrik. P

k bermuatan

Gambar 6.2.

om berada droton. Protorbitnya. Gaybergerak kegah atau n inti atom. uah proton entuk atom tet yang berbedari 29 proto

Gamba

at, cair ataarnya tersusuakan bagianbenda yangg terbentuk

el lain yangProton bermn atau netral

Struktur ato

alam keadaon yang berya sentrifuga dalam. NemenetralkaHidrogen mdi dalam

embaga lebeda yang beon dan 29 ne

ar 6.3. Ion p

Sistem Ke

Direktorat

au gas yaun dari mole terkecil da dibentuk odari gabung

g disebut euatan positi.

om hidrogen

aan setimbanrmuatan posal mencegaeutron memn gaya tomempunyai nukleus daih komplekserputar meneutron.

positif dan io

elistrikan dan Ele

t Pembinaan Sek

ang mempuekul atau atoari suatu benlehnya. Inti gan antara pelektron. Seif, elektron b

n dan temba

ng apabila bsitif memperh elektron y

mpertahankaolak menolatom yang

an satu bus karena terdngitari sebua

n negatif

ektronika pada K

kolah Menengah

unyai massom yang tergnda yang mdari sebuah

proton dan ntiap partikebermuatan n

aga

banyaknya ertahankan eyang beradan keadaan ak proton paling sed

ah elektrondiri dari 29 eah nukleus y

Kendaraan

Kejuruan

sa dan gabung memiliki h atom neutron l atom negatif,

elektron elektron a pada proton untuk

erhana n yang elektron yang di

Sistem

Direkto

negation pdengaakibaterjad

jumlapada terhaterikajauh mudadapattekanberpilainny

Kelistrikan dan E

orat Pembinaan S

Sebuah atif sedangkaositif akan mannya agar

at adanya gadinya aliran e

Kemampuah elektron p

orbit yang dap proton

at (bound eledari inti ato

ah berpindaht berpindah

nan, cahayandah akibatya. Aliran ele

Gambar

Elektronika pada

Sekolah Meneng

atom yang an atom yangmenarik elemenjadi se

aya tarik daelektron.

G

uan mengapada orbit bberdekatansehingga p

ectrons). Elem mempunyh-pindah daakibat adan

a, gesekant pengaruh ektron bebas

6.5. Atom b

a Kendaraan

gah Kejuruan

mempunyaig kekurangaktron-elektroimbang. Per

ari ion-ion po

Gambar 6.4.

lirkan arus bagian luar d dengan int

posisinya teektron yangyai gaya tar

an ini disebunya gaya ata, panas, dgaya terse

s ini mengha

bahan kondu

i kelebihan an elektron don yang adarpindahan eositif suatu

Aliran elekt listrik dari

dari atom teti atom mem

etap atau te terletak parik yang lemut elektron bau paksaan

dan pengaruebut berpindasilkan suatu

uktor, semik

elektron didisebut denga pada atomelektron-elekatom yang

tron

suatu atomersebut. Elempunyai gayerikat dan inda orbit yan

mah terhadabebas (free

dari luar muh magnetdah dari sau arus listrik

konduktor, da

sebut denggan ion posi

m yang berdktron dari atolain menyeb

m tergantunktron yang ya tarik yanni disebut eng paling luap proton seelektron). E

misalnya aksiik. Elektron

atu atom kek.

an isolator

125

gan ion tif. Ion-

dekatan om lain babkan

ng dari berada

ng kuat elektron ar atau

ehingga Elektron i kimia,

n yang e atom

126

memdapatyang mengbaha samppenglogamyang sifat isolatsilikosampsebagelektrplasti PadapengsamabermbermbermbahaListriksearaAliranmengmeng

arus negat

Jumlah epengaruhi st dibagi medapat meng

ghantarkan dn yang tidak

Bahan yapai tiga elekthantar listri

m lain pada mempunyasebagai pe

tor yang bain. Bahan ya

pai delapan gai penghanron sangat sk, karet, kay

Listrik tera listrik statihantar listrik

a lain, beberuatan listrikuatan posituatan negatn tersebut dk dinamis (lisah (DC = dirn listrik terjagalir melalugalir, maka li

Jika elektsearah (DCtif dan seba

elektron bebsifat-sifat lisnjadi tiga mghantarkan dan tidak dak dapat mengang termasutron pada ork yang baikumumnya.

i empat elekenghantar liik juga padaang termasu

elektron pantar listrik ysulit untuk myu, dll. rbagi menjads, tidak terjk misalnya sapa elektron

k. Salah sattif, dan bahtif. Muatan-mdan tidak bstrik yang darect current) adi pada si suatu peistrik ini dise

ron bebas mC), dan jika ealiknya seca

bas pada otrik dari sua

macam (perharus listrik a

apat menghaghantarkan uk konduktorbit terluar dk, misalnya Bahan yan

ktron pada ostrik yang a kondisi la

uk dalam isoada orbit teyang tidak

mengalir. Bah

di dua macaadi aliran e

sebatang kan dibebaskau bahan terhan yang lamuatan ini abergerak kecapat mengaldan listrik a

aat elektronnghantar a

ebut dengan

Gambar 6.6

mengalir dalaelektron beb

ara berulang

Sistem Ke

Direktorat

orbit paling atu bahan. hatikan gamatau kondukantarkan ataarus listrik aor adalah bari atomnya tembaga, g termasuk orbit terluar baik pada innya, misa

olator adalahrluar dari abaik. Elektrhan yang ter

am, yaitu liselektron. Apaca dan kainn sehingga rsebut menjainnya men

akan tetap bcuali kedua lir) terdiri daarus bolak-bn-elektron leatau konduk

listrik dinam

. Listrik stat

am satu arahbas mengalig-ulang mak

elistrikan dan Ele

t Pembinaan Sek

luar dari Sifat listrik

mbar 6.5) yaktor, 2) sifat au semikondatau isolator.bahan yanga dan memp

besi, alumisemikondudari atomnykondisi tert

alnya karbonh bahan yantomnya danon tertahanrmasuk isola

strik statis dabila dua b

n sutera salikedua bahaadi kekuran

njadi kelebiherada pada bahan ters

ri dua macaalik (AC = aepas dari aktor. Karenamis.

tis

h, maka listrir berubah a

ka listrik ini

ektronika pada K

kolah Menengah

suatu atomdari suatu

aitu 1) sifat bahan yang

duktor, dan .

g mempunyaunyai sifat snium, dan ktor adalah

ya dan mementu dan s

n, germaniumg mempuny

n mempunyn sangat kuator misalnya

dan listrik dbuah bahan ng digeseka

an tersebut mngan elektrohan elektropermukaan

sebut disentm, yaitu listr

alternating cuatom-atomnya listrik ini

rik itu disebuarah dari podisebut listr

Kendaraan

Kejuruan

m akan bahan bahan

g dapat 3) sifat

ai satu sebagai logam-bahan

mpunyai sebagai m, dan yai lima ai sifat at dan a kaca,

inamis. bukan

an satu menjadi on atau n atau kedua tuhkan. rik arus urrent). ya dan

dapat

ut listrik ositif ke rik arus

Sistem

Direkto

bolakoleh adalayang pada

yaitu digundari pberpoyang mengyang (daerpembkonve

Kelistrikan dan E

orat Pembinaan S

k-balik (AC).baterai (ac

ah arus seadihasilkan okendaraan,

Ga

Teori alirateori konve

nakan pada positif ke neotensial ting

umumnya galir dari neg

berpotensirah +) untbahasan raensional.

Elektronika pada

Sekolah Meneng

. Contoh unccu) pada krah (DC), seoleh alterna dan arus lis

ambar 6.7.

an arus listrensional dansistem-siste

egatif atau dggi (+) ke

digunakan gatif ke posital negatif uk menyeimangkaian k

Ga

a Kendaraan

gah Kejuruan

ntuk listrik akendaraan, edangkan c

ator pada sisstrik PLN yan

Listrik arus s

rik yang dign teori elekem otomotif dari daerah daerah yanpada bidan

tif atau keleb(-) mengalirmbangkan kelistrikan

ambar 6.8.

arus searah dan batu b

contoh arus stem pengisng ada di ru

searah dan

gunakan dalktron. Teori

menyatakanyang kelebig berpotensng elektronbihan elektror ke daeramuatan. Udalam buk

Teori aliran

adalah listrbaterai. Arubolak-balik

sian baterai mah-rumah.

arus bolak-b

am rangkaiakonvensionn bahwan aihan proton sial rendah ika menyat

on menyebah yang kek

Untuk tidak ku ini me

arus

rik yang dihs yang dihadalah arus(charging s

.

balik

an listrik adal yang um

arus listrik matau daera(-). Teori eakan bahwbkan suatu kurangan e

membinguenggunakan

127

asilkan asilkan s listrik

system)

da dua, mumnya mengalir

h yang elektron a arus daerah

elektron ungkan, teori

128

6.2. listrikdidenmanuefek-eterandihubtombolistrik elektryang

ditimbberiku1. E

up

2. Ela

3. E

Efek-efek

Listrik me. Energi listr

ngar, tidak dusia. Meskipefek yang g setelah

bungkan denol bel ditekayang terbak

roda busi, sdapat ditimb

G

Beberapabulkan olehut.

Energi listrik ntuk memasada kendara

Energi listrik ampu pada kEnergi listrik

k yang Dit

erupakan surik merupakdapat disentpun begitu, aditimbulkannsaklar diakngan sumbean, adanya kar akibat aduara yang kbulkannya.

Gambar 6.9.

a contoh ah listrik dala

menjadi pasak air, setriaan, windowmenjadi cahkendaraan, dmenjadi kim

imbulkan o

uatu bentuk an bentuk etuh, dan tidaadanya enenya. Misaln

ktifkan, setrier listrik, beasap dan badanya hubunkeras sepert

Efek-efek y

alat-alat listam kehidup

anas : komika listrik, so

w defoger, dahaya : lampudan-lain-lain

mia : pada ba

Sistem Ke

Direktorat

oleh Listrik

energi dan energi yang ak dapat dicrgi listrik daya lampu yika listrik yl listrik yangau bahan tengan singkati bunyi peti

yang diakiba

rik yang m

pan sehari-h

por listrik, polder, penanan lain-lain.u pijar, lampun aterai saat pe

elistrikan dan Ele

t Pembinaan Sek

k

sering disetidak dapat

cium denganpat dilihat ayang tadinyyang menjag menghasilerbakar yangt, loncatan br, sengatan

tkan oleh lis

menunjukkanhari dapat

pemanas (hnak nasi listr

u tabung (lam

engisian (rec

ektronika pada K

kolah Menengah

but dengan dilihat, tidak

n indra pencatau dirasakaya padam madi panas slkan suara sg keluar darbunga api didan efek-ef

strik

n efek-efekdiuraikan s

heater) padarik, pemantik

mpu neon),

charging)

Kendaraan

Kejuruan

energi k dapat ciuman an dari

menjadi setelah setelah ri kabel antara fek lain

k yang sebagai

a ceret k rokok

lampu-



4. Energi listrik menjadi magnetik (elektromagnet) : solenoid pada motor starter, koil pada sistem pengapian mobil, kumparan rotor pada alternator, dan lain-lain.

6.3. Besaran-besaran Listrik dan Hukum Ohm Besaran-besaran listrik yang ditulis dalam buku ini dibatasi pada besaran-besaran listrik yang banyak digunakan pada rangkaian kelistrikan pada kendaraan. Besaran-besaran tersebut adalah tegangan, arus listrik, resistansi (tahanan), daya listrik, dan kapasitansi. 6.3.1. Tegangan Tegangan merupakan tekanan listrik yaitu suatu gaya potensial atau perbedaan muatan listrik pada dua tempat yang berbeda. Tegangan (dalam hukum Ohm ditulis dengan simbol E) diukur dengan satuan volt (V). Adanya perbedaan potensial atau tegangan dapat menyebabkan arus listrik mengalir melalui suatu penghantar yang menghubungkan antara satu titik yang berpotensial tinggi (+) ke titik lain yang berpotensial rendah (-). Berikut adalah tabel yang menjelaskan tentang tegangan dan satuannya.

Tabel 6.1. Tegangan dan Satuannya

Tegangan Satuan Satuan dalam Skala Kecil Satuan dalam Skala Besar Simbol V µV mV kV MV Sebutan Volt Micro-volt Mili-volt Kilo-volt Mega-volt Pengali 1 0,000001 0,001 1.000 1.000.000

6.3.2. Arus Tegangan atau beda potensial akan menyebabkan arus listrik mengalir. Arus merupakan laju aliran muatan positif menuju daerah yang bermuatan negatif melalui suatu penghantar. Arus (dalam hukum Ohm ditulis dengan simbol I) dinyatakan dalam satuan Amper dan diukur dengan alat yang disebut amper meter. Berikut adalah tabel yang menjelaskan tentang arus dan satuannya.

Tabel 6.2. Arus dan Satuannya

Arus Satuan Satuan dalam Skala Kecil Satuan dalam Skala Besar Simbol A µA mA kA MA Sebutan Amper Micro-amper Mili-amper Kilo-amper Mega-amper Pengali 1 0,000001 0,001 1.000 1.000.000

6.3.3. Resistansi Resistansi (dalam hukum Ohm ditulis dengan simbol R) merupakan tahanan dari suatu bahan konduktor untuk menghambat aliran arus listrik. Setiap logam yang digunakan sebagai penghantar mempunyai karakteristik hambatan yang berbeda. Besar tahanan suatu konduktor tergantung pada tahanan jenis

130

bahadan ptahantahan

ResSimbSebuPeng

besarlebih yang yang kondu

6.3.4 energJoulemelaksuatuatau dalamukura

n, panjang bpanjang konnan jenisnynan dan satu

sistansi bol utan gali

Luas penr dibanding panjang mependek metinggi me

uktor denga

Gambar

4. Daya Lis

Sebelum gi. Energi me). Daya mkukan kerja

u rangkaian P = E x I,

m satuan voan energi ya

bahan, luas duktor yanga berbeda.

uannya.

Tabel

Satuan Ω

Ohm 1

nampang kokonduktor dempunyai taskipun luas mpunyai nn temperatu

r 6.10. Perb

strik dan Ke

membahasmerupakan merupakan

per satuan listrik samadimana P a

olt, dan I aang digunak

penampangg sama, nilai Berikut a

6.3. Resista

Satuan dalaµΩ

Micro-ohm0,000001

onduktor yandengan penaahanan yang

penampangilai tahanan

ur yang rend

bedaan nilai

erja Listrik

s tentang dkemampuanlaju penggwaktu dan d

a dengan hadalah daya

adalah arus kan dalam

Sistem Ke

Direktorat

bahan, dani tahanannyadalah tabe

ansi dan Sat

am Skala KecmΩ

Mili-ohm0,001

ng kecil meampang yang lebih besagnya sama. n yang lebah.

resistansi pa

daya terlebihn untuk meunaan enediukur dalamasil perkalia

a dalam satdalam satusuatu perio

elistrikan dan Ele

t Pembinaan Sek

n temperatura bisa berbel yang me

tuannya

cil SatuankΩ

m Kilo-o1.00

empunyai tag lebih besar dibanding Konduktor d

bih besar d

ada beberap

h dahulu delakukan keergi atau km satuan waan antara tetuan watt, Euan amper.ode waktu d

ektronika pada K

kolah Menengah

r. Luas penaeda jika bahnjelaskan t

n dalam SkalaΩ Mohm Meg00 1.00

ahanan yangar. Konduktodengan kon

dengan temdibanding d

pa kondisi

isinggung trja (dalam

kemampuan att (W). Dayegangan daE adalah teg

Kerja merudan ditulis d

Kendaraan

Kejuruan

ampang an dan tentang

a Besar MΩ ga-ohm 00.000

g lebih or yang nduktor peratur dengan

tentang satuan

untuk a pada

an arus gangan upakan dengan



satuan watt-detik atau watt-jam. Kerja listrik didapat dari hasil perkalian daya (satuan watt) dengan waktu (satuan detik atau jam) atau W = P x t. Berikut adalah tabel yang menjelaskan tentang daya dan satuannya.

Tabel 6.4. Daya dan Satuannya

Daya Satuan Satuan dalam Skala Kecil

Satuan dalam Skala Besar

Simbol W mW kW MW Sebutan Watt Mili-watt Kilo-watt Mega-watt Pengali 1 0,001 1.000 1.000.000

6.3.5. Kapasitansi Kapasitansi atau kapasitas adalah kemampuan untuk menyimpan elektron-elektron atau energi listrik. Komponen yang dapat menyimpan elektron atau energi listrik disebut dengan kapasitor atau kondensator/kondensor. Besar kecilnya kapasitas kondensator tergantung dari besar kecilnya luas plat pada kondensator, jenis bahan dielektrikum, dan jarak antara kedua plat kondensator tersebut. Secara rinci penjelasan tentang kondensator dibahas pada Bab 7. Berikut adalah tabel yang menjelaskan tentang kapasitansi dan satuannya.

Tabel 6.5. Kapasitansi dan Satuannya

Kapasitansi Satuan Satuan dalam Skala Kecil Simbol F µF nF pF Sebutan Farad Mikro farad Nano farad Piko farad Pengali 1 1 x 10-6 1 x 10-9 1 x 10-12

6.3.6. Hukum Ohm Dalam suatu rangkaian, satu-satunya yang melawan aliran arus adalah resistansi atau tahanan. Hubungan antara tegangan yang diberikan pada suatu rangkaian (E), besarnya arus listrik yang mengalir pada rangkaian (I), dan tahanan (R) disebut Hukum Ohm. Karena arus terjadi akibat adanya tegangan yang diberikan pada rangkaian, maka arus berbanding lurus dengan tegangan. Apabila tegangan yang diberikan pada suatu rangkaian konstan, besarnya arus akan menurun jika besarnya tahanan dinaikan. Oleh karena itu besarnya arus berbanding terbalik dengan besarnya tahanan. Hubungan antara ketiga besaran tegangan, arus, dan tahanan dalam suatu rangkaian listrik secara matematis dinyatakan dengan persamaan berikut.

= ................................... 6.1 atau

= ................................. 6.2

atau = .................................. 6.3



di mana E = tegangan (volt), I = arus (amper), dan R = tahanan (ohm). Daya pada suatu rangkaian listrik sama dengan hasil perkalian antara tegangan dan arus atau

= .................................. 6.4

dimana P adalah daya dalam satuan watt, E adalah tegangan dalam satuan volt, dan I adalah arus dalam satuan amper. Contoh penggunaan hukum Ohm. 1. Tentukan tegangan yang harus diberikan pada suatu lampu jika arus yang

diperlukan adalah 1,5 amper dan tahanan lampu tersebut adalah 6 ohm. Berapa daya listrik pada rangkaian tersebut. Jawab : diketahui I = 1,5 A dan R = 6 ohm. Dengan hukum Ohm, = = 1,5 6 = 9 volt = = 9 15 = 13,5 W

2. Tentukan daya dan arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian jika tegangan yang diberikan sebesar 12 volt dan tahanan rangkaian tersebut 20 ohm. Jawab : diketahui E = 12 V dan R = 20 ohm. Dengan hukum Ohm,

= = = 0,6 A.

= = 12 0,6 = 7,2 W

3. Tentukan tahanan suatu rangkaian yang dapat mengalirkan arus sebesar 3 A jika tegangan yang diberikan pada rangkaian tersebut 15 V. Jawab : diketahui E = 15 V dan I = 3 A. Dengan hukum Ohm,

= = = 5 Ω.

= = 15 3 = 45 W

6.4. Rangkaian Listrik (Seri, Paralel, Gabungan) Energi listrik yang terdapat pada sumber tegangan seperti baterai tidak dapat mengalir tanpa ada pengantar yang menghubungkan antara terminal positif dan terminal negatifnya. Penghantar yang dipakai untuk mengalirkan arus berupa rangkaian listrik yang merupakan suatu jalur yang lengkap sebagai tempat arus mengalir saat tegangan diberikan pada rangkaian tersebut. Rangkaian yang lengkap biasanya terdiri dari sumber arus, penghantar atau kabel-kabel penghubung, beban atau komponen yang dapat bekerja bila diberi arus listrik

Sistem

Direkto

(lampalat pmasskelist

Pengtegan

Kelistrikan dan E

orat Pembinaan S

pu, motor listpengaman (sa. Gambarrikan.

Ga

ukuran padangan, pengu

Gambar

Elektronika pada

Sekolah Meneng

trik, kumpara(sekering, pr berikut m

ambar 6.11.

a rangkaiankuran arus,

r 6.12. Prins

a Kendaraan

gah Kejuruan

an, dll), alat pemutus ranmenunjukkan

Komponen

kelistrikan ydan penguk

sip penguku

atau kompongkaian / cir komponen

n dasar rang

yang umum

kuran tahana

uran teganga

onen pengonrcuit breaken-komponen

kaian kelistr

dilakukan aan atau resis

an, arus, dan

ntrol (saklar,er, fusiblelink dasar ran

rikan

adalah pengstansi.

n tahanan

133

relay), k), dan ngkaian

ukuran



Hal yang perlu diperhatikan dalam pengukuran (lihat gambar 6.12 dan baca kembali cara menggunakan multitester pada bab 4) adalah 1) pengukuran tegangan dilakukan dengan menghubungkan alat ukur (volt meter) secara paralel terhadap rangkaian, 2) pengukuran arus dilakukan dengan memasang alat ukur (amper meter) secara seri pada rangkaian, dan 3) pengukuran tahanan dilakukan dengan menghubungkan alat ukur (amper meter) ke komponen yang akan diukur tahanannya. Saat pengukuran tahanan, komponen harus dalam keadaan terlepas (tidak dalam rangkaian tertutup yang masih terhubung dengan komponen lain atau masih terdapat tegangan yang bekerja pada komponen tersebut).

Rangkaian listrik terdiri dari tiga macam, yaitu rangkaian seri, rangkaian paralel, dan rangkaian gabungan seri dan paralel. Secara rinci masing-masing rangkaian dijelaskan sebagai berikut. 6.4.1. Rangkaian Seri

Contoh rangkaian seri yang sederhana (dengan satu beban) ditunjukkan

pada gambar 6.13. Pada gambar tersebut tampak bahwa komponen alat pengaman, alat pengontrol, dan beban terpasang secara seri. Gambar 6.13 memperlihatkan rangkaian seri dengan dua beban (dua buah lampu yang dipasang secara seri).

Gambar 6.13. Rangkaian seri Dua buah lampu pada rangkaian di atas merupakan beban atau tahanan listrik. Pada rangkaian seri, total tahanan sama dengan jumlah seluruh nilai tahanan pada pada rangkaian tersebut. Secara matematis, nilai tahanan total pada rangkaian seri adalah

= … . ................ 6.5

Contoh : Jika pada rangkaian gambar 6.13 harga tahanan R1 adalah 4 Ω dan R2 adalah 2 Ω, maka tahanan total pada rangkaian seri tersebut (tahanan pada sekering dan saklar diabaikan) adalah

= = 4 2 = 6 Ω

Sistem

Direkto

mengterselampusemubahwperbeohm)

rangkbater

Jadi, tahanbebapersaI2 = I Dengdan Jumlajumladenga

Ga

Kelistrikan dan E

orat Pembinaan S

Apabila sgalir dari pobut (lihat gau menyala).

ua komponewa intensitasedaan teganrangkaian t

Berdasarkkaian sepertrai adalah 12

arus yang nan kedua bn akan be

amaan 6.1. Ksehingga te

gan demikian

ah teganganah teganganan besarnya

ambar 6.14.

Elektronika pada

Sekolah Meneng

saklar padaositif bateraambar 6.14) Karena ter

en dalam ras arus (dalamngan (dalamtersebut atau

kan persamti pada gam2 volt, maka

mengalir pbeban terseberbeda. TegKarena arugangan pad

n,

n E1 + E2 =n yang bekea tegangan b

Aliran arus

a Kendaraan

gah Kejuruan

gambar 6ai ke semua) kemudian pasang secangkaian adm amper) p

m volt) pada u dapat ditul

=

maan 6.2, mmbar 6.14, d

=

=

=

pada rangkabut berbedagangan pads yang men

da beban 1 d

= 2 = 2

= 8 + 4 =erja pada sebaterai.

pada rangk

.13 diaktifkaa komponeke massa /ara seri, bedalah sama

pada suatu rrangkaian d

lis dengan p

.

maka besarndapat dihitun

=

=

= 2 A

aian tersebua, maka tegada tiap be

ngalir pada sdan beban 2

= =

4 = 8 volt2 = 4 volt

= 12 volt =etiap tahana

aian seri da

an (dihubunn yang ada/ negatif batsarnya arus

a. Hukum rangkaian lisdibagi dengapersamaan b

...................

nya arus yang. Dengan

ut sebesar angan yang

eban dapat semua beba

dapat dinya

................

EBat (tegaan (beban a

n tegangan

ngkan), arusa pada ranterai (maka

s yang mengOhm menystrik sama dan tahanan berikut.

.................

ang mengali asumsi teg

2 A. Karen bekerja pa

dihitung dan sama, maatakan

.................

................ .

ngan bateraatau lampu)

pada tiap be

135

s akan ngkaian

kedua galir ke yatakan dengan (dalam

6.2

r pada gangan

na nilai da tiap dengan aka I1 =

6.6 6.7

ai). Jadi ) sama

eban

136

karaktahan3) jubesarsamarusak

LatihaPerhapada lampusama 6.4.2

rangkterseyang untukmaupberbe

listrikberiku

Untuk

Berdasarkkteristik rangnan pada ranumlah teganrnya tegang

a dengan tahk atau putus,

an : atikan gamb

lampu 2 au 2? Cek ja

a dengan teg

2. Rangkaia Tahanan

kaian paralebut tampak menuju lam

k lampu 2. Dpun ke lampeda tergantu

Dua buah. Pada rangut.

k dua tahana

kan hukumgkaian seri ngkaian besngan pada gan pada suhanan total r, maka rang

bar 6.14, jikaadalah 8 Ω, awabannya agangan sum

an Paralel

pada rangel yang sede

dua beban mpu bercabaDengan dempu 2 (R2). Bung dari nilai

Gam

h lampu padkaian parale

an,

m Ohm daadalah 1) a

sarnya samasemua ta

umber (baterangkaian, dkaian tidak a

a nilai tahanaberapa teg

apakah jumlbernya.

gkaian paraerhana ditun

(lampu) terang, satu ca

mikian arus liBesarnya aru

tahanan lam

mbar 6.15. R

da rangkaianel, tahanan t

=

=

Sistem Ke

Direktorat

n contoh arus yang ma, 2) tegangahanan dalarai), 4) juml

dan 5) jika saakan bekerja

an pada lamgangan yanlah teganga

alel terpasanjukkan padrpasang secabang untukistrik dapat us yang mempu-pampu

Rangkaian p

n di atas metotal dapat d

+ +

+

elistrikan dan Ele

t Pembinaan Sek

perhitunganmengalir ke san pada tiapam rangkaialah tahananalah satu koa.

mpu 1 adalahg bekerja p

an pada ked

ang secara a gambar 6

cara paralel.k lampu 1 damengalir ba

engalir padatersebut.

paralel

erupakan bedinyatakan d

..... +

ektronika pada K

kolah Menengah

n di atas, semua kom

p tahanan bean sama d

n dari tiap taomponen / ta

h 4 Ω dan tapada lampu ua beban te

berjajar. C6.15. Pada g. Kabel darian cabang

aik ke lamputiap tahana

eban atau tadengan pers

...............

..............

Kendaraan

Kejuruan

maka mponen/ erbeda, dengan ahanan ahanan

ahanan 1 dan

ersebut

Contoh gambar saklar lainnya

u 1 (R1) an bisa

ahanan samaan

. 6.8

. 6.9



=

............... 6.10

Contoh : Jika pada rangkaian gambar 6.15 harga tahanan lampu 1 (R1) adalah 4 Ω dan lampu 2 (R2) adalah 6 Ω, maka tahanan total pada rangkaian paralel tersebut (tahanan pada sekering dan saklar diabaikan) adalah

=

=

=

= 2,4 Ω

Apabila saklar pada gambar 6.15 diaktifkan (dihubungkan), arus akan mengalir dari positif baterai ke semua komponen yang ada pada rangkaian tersebut (lihat gambar 6.16) kemudian ke massa / negatif baterai (maka kedua lampu menyala). Karena terpasang secara paralel, arus mengalir ke lampu 1 dan ke lampu 2. Berdasarkan persamaan 6.2, maka besarnya arus yang mengalir pada rangkaian seperti pada gambar 6.16 dapat dihitung. Dengan asumsi tegangan baterai adalah 12 volt, maka

= =

,

= 5 A Jadi, arus yang mengalir pada rangkaian tersebut sebesar 5 A. Jika dilakukan pengukuran tegangan pada lampu 1 dan lampu 2 (lihat gambar 6.16), pengukuran pada kedua lampu tersebut menghasilkan harga tegangan yang sama. Jadi E1 = E2 = tegangan baterai. Karena nilai tahanan kedua beban tersebut berbeda, maka arus yang mengalir pada tiap beban berbeda (I1 ≠ I2). Arus pada tiap beban dihitung dengan persamaan 6.2.

=

Karena E1 = E2 = E (tegangan baterai), maka

138

Arus

Arus

Deng

arus

Arus

Jumlarangkpenju

karaktidak besar

ke Lampu 1

ke Lampu 2

gan demikian

ke lampu 1 a

ke lampu 2

ah arus ke kaian). Jadi umlahan aru

G

Berdasarkkteristik rang

sama, arusrnya tidak s

2

n,

adalah

adalah

semua lampbesarnya

s yang meng

Gambar 6.16

kan hukumgkaian parales yang men

sama, 2) jika

pu adalah Iarus yang galir pada ta

6. Aliran aru

m Ohm dael adalah 1)ngalir ke tiaa nilai tahan

Sistem Ke

Direktorat

=

=

=

=

= 3 A

=

=

= 2 A

1 + I2 = mengalir pa

ahanan 1 da

us pada rang

n contoh ) jika nilai taap tahanannan pada ti

elistrikan dan Ele

t Pembinaan Sek

3 + 2 =ada rangka

an tahanan 2

gkaian para

perhitunganhanan padaatau beba

ap percaba

ektronika pada K

kolah Menengah

= 5 A = I ian sama d

2.

lel

n di atas, a tiap percabn pada ranngan sama

Kendaraan

Kejuruan

I (arus dengan

maka bangan ngkaian , maka

Sistem

Direkto

arus samabesarkecil, masihbeker

LatihaPerhapada Cek jdengaBandmeng(hargperba 6.4.3 rangkparaleparalemenjapada conto

Kelistrikan dan E

orat Pembinaan S

yang menga, 4) jumlahrnya arus ya

dan 6) jikah dapat menrja.

an : atikan gamblampu 2 adjawabannyaan besarnyingkan besa

galir pada raa R1 dan

andingan ter

3. Rangkaia

Rangkaiakaian seri, ael arus meel arus menadi beberapkendaraan

oh rangkaian

Elektronika pada

Sekolah Meneng

alir ke tiap h arus padang mengala salah satungalir ke kom

bar 6.16, jikaalah 2 Ω, be

a apakah peya arus yarnya arus yangkaian seR2-nya samrsebut.

an Gabung

n gabunganrus hanya mmpunyai bengalir pada

pa jalur padbanyak me

n seri-parale

Gamb

a Kendaraan

gah Kejuruan

tahanan akaa semua talir pada rangu komponenmponen yan

a nilai tahanaerapa arus yenjumlahanyang mengyang mengaeperti pada ma pada ke

an

n sering dimempunyai seberapa jalu

bagian sera percabannggunakan l.

ar 6.17. Ra

an sama, 3)ahanan dalgkaian, 5) t

n / tahanan ng tidak rusa

an pada lamyang menga

arus pada alir pada alir pada rancontoh per

edua contoh

sebut juga satu jalur unur untuk meri dari rangkgan rangkarangkaian s

ngkaian ser

) tegangan am rangkaiahanan totarusak atau

ak atau rang

mpu 1 adalahlir pada lamkedua bebrangkaian

ngkaian ini rhitungan pah ini). Buat

rangkaian ntuk mengalengalir. Padkaian, kemuian paralel. seri-paralel.

ri-paralel

pada tiap taian sama d

al rangkaianputus, mak

gkaian masih

h 4 Ω dan tapu 1 dan lam

ban tersebutparalel te

dengan aruada rangkaia

kesimpulan

seri-paralel.lir. Pada randa rangkaiaudian arus Sistem kelBerikut sala

139

ahanan dengan makin

ka arus h dapat

ahanan mpu 2? t sama

ersebut. s yang an seri n hasil

. Pada ngkaian an seri-

terbagi istrikan ah satu



Dua buah lampu pada rangkaian di atas merupakan beban atau tahanan listrik yang terpasang secara paralel. Tahanan total (tahanan pengganti) dari kedua lampu paralel tersebut adalah RPar. Antara tahanan pengganti RPar dan tahanan geser R1 terangkai secara seri. Tahanan total rangkaian seri-paralel dari rangkaian tersebut adalah

= + ........................ 6.11

Dari persamaan 6.10 : (paralel) =

Persamaan 6.11 menjadi = +

....................... 6.12

Keterangan : R1 dan R2 pada persamaan 6.10 menjadi R2 dan R3 pada persamaan 6.12 karena notasi tersebut disesuaikan dengan notasi yang ada pada rangkaian paralel di gambar 6.17. Contoh : Jika pada rangkaian gambar 6.17 harga tahanan geser (R1) adalah 2 Ω, R2 adalah 4 Ω, dan R3 adalah 6 Ω, maka tahanan total pada rangkaian tersebut adalah

= +

= 2 +

= 2 +

= 2 + 2,4 → 2,4 = = 4,4 Ω

Apabila saklar pada gambar 6.17 diaktifkan (dihubungkan), arus akan mengalir dari positif baterai ke semua komponen yang ada pada rangkaian tersebut (lihat gambar 6.18) kemudian ke massa / negatif baterai (maka kedua lampu menyala). Berdasarkan persamaan 6.2, maka besarnya arus yang mengalir pada rangkaian seperti pada gambar 6.18, dapat dihitung. Dengan asumsi tegangan baterai adalah 12 volt, maka

=

=

,

= 2,7273 A



Jadi, arus yang mengalir pada rangkaian tersebut sebesar 2,7273 A. Karena R1 terhubung seri pada rangkaian tersebut, maka besarnya arus yang mengalir ke R1 sama dengan arus yang mengalir pada rangkaian yaitu 2,7273 A. Jika dilakukan pengukuran tegangan pada tahanan geser (R1) maka didapat E1 dan pengukuran pada lampu 1 (R2) dan lampu 2 (R3) (lihat gambar 6.18), didapat E2 dan E3. Karena lampu 1 dan lampu 2 paralel, maka E2 = E3. Dari persamaan 6.1, tegangan pada R1 adalah = = 2,7273 2 = 5,45 V Tegangan pada rangkaian paralel E2 atau E3 adalah , = , = 2,7273 2,4 , = 6,55 V Jumlah tegangan E1 + E2,3 = 5,45 V + 6,55 V = 12 V (= tegangan baterai). Karena nilai tahanan kedua lampu tersebut berbeda, maka arus yang mengalir pada tiap lampu juga berbeda (I2 ≠ I3). Arus pada tiap lampu dihitung dengan persamaan 6.2. = Karena E2 = E3, maka

Arus ke Lampu 1 = ,

Arus ke Lampu 2 = ,

Dengan demikian, arus ke lampu 1 adalah

= ,

= 1,64 A Arus ke lampu 2 adalah

= ,

= 1,09 A Jumlah arus ke tiap lampu I2 + I3 = 1,64 A + 1,09 A = 2,73 A ≈ arus yang mengalir ke rangkaian.

142

seri smeruyang teganbagia LatihaPerhadan tlampu 6.4.4

Ga

Karakterissama dengapakan jumlabekerja pa

ngan yang aan seri rusak

an : atikan gambtahanan padu 2? Berapa

4. Rangkaia

ambar 6.18.

stik rangkaian jumlah aruah tahanan ada bagian da pada bag

k atau putus,

bar 6.18, jikada R3 adalaha tegangan R

an Seri dan

Gambar 6.1

Aliran arus

an paralel aus cabang ppengganti pparalel sa

gian seri, 4) , maka rang

a nilai tahanh 6 Ω, berapR2 dan R3 ?

n Paralel pa

19. Baterai

Sistem Ke

Direktorat

pada rangk

dalah 1) arupada bagianparalel dengma denganjika salah s

kaian tidak d

nan pada Rpa arus yan

ada Baterai

dihubungka

elistrikan dan Ele

t Pembinaan Sek

kaian seri-pa

us yang men paralel, 2) t

gan tahanann tegangan satu kompondapat bekerj

1 adalah 4 Ωng mengalir

n secara se

ektronika pada K

kolah Menengah

aralel

ngalir pada tahanan ran

n seri, 3) tegsumber dik

nen / tahanaja.

Ω , R2 adalapada lampu

ri

Kendaraan

Kejuruan

bagian ngkaian gangan kurangi n pada

ah 2 Ω u 1 dan

Sistem

Direkto

dihubdihubparaletermikeduatermimemseri trangkdihubadala

positibagiadihubdihubteganNamuparalevolt tedapatmeninmeng 6.5.

adalavoltagtegankelistyang tegan

Kelistrikan dan E

orat Pembinaan S

Selain bebungkan secbungkan secel pada batenal positif a. Terminanal positif bpunyai tegatersebut mekaian menjabungkan secah jumlah da

G

Jika batef baterai pe

an ini dihubbungkan denbungkan denngan bateraun, kemampel menjadi detapi arus yt dinyatakanngkat, sedagalir jadi men

Istilah-isti Beberapa

ah 1) tegangge), dan 3) ngan yang terikan. Teganada pada

ngan diakib

Elektronika pada

Sekolah Meneng

eban dan cara seri atacara seri daerai. Jika babaterai pertl negatif bbaterai keduangan 12 voenjadi 12 +adi 24 voltcara seri, mari semua teg

Gambar 6.20

erai dihubunertama dihubungkan dengan terminangan massai yang dihupuan mengadua kali lipatyang mengan bahwa batengkan baterningkat.

lah dalam

a istilah dalaan sumber (penurunan

erdapat padngan yang tebeban untukbatkan oleh

a Kendaraan

gah Kejuruan

komponen au paralel, san paralel. aterai dihubtama dihubaterai perta

ua dihubungolt, maka teg+ 12 = 24 t. Dengan

maka teganggangan bate

0. Baterai di

ngkan secarubungkan deengan rangkal negatif ba. Jika tiap babungkan sealirkan arus. Jadi teganglir pada ranerai yang dirai yang dihu

Pengukur

am penguku(source voltategangan (

a baterai seersedia adak mengoperh adanya

pada rangksumber tegaBerikut diga

bungkan secungkan denama dihubugkan dengangangan batevolt. Jadi tdemikian,

gan menjaderai yang dih

ihubungkan

ra paralel (gengan termikaian. Termaterai keduaaterai memp

ecara parale pada bategan yang begkaian dapahubungkan ubungkan s

ran Listrik

ran rangkaiaage), 2) tega(voltage droebagai sumblah tegangarasikan beb

tahanan

kaian kelistangan atau ambarkan hcara seri (gangan terminungkan denn rangkaianerai yang ditegangan yajika dua bi naik dan

hubungkan s

secara para

gambar 6.2inal positif b

minal negatia dan dan bapunyai teganel tersebut arai yang dih

ekerja pada at lebih bessecara seri ecara parale

an listrik yaangan yang

op). Tegangaber arus padn dalam suaan listrik terlistrik. Ada

trikan yang baterai juga

hubungan seambar 6.19)nal negatif ngan massan. Jika tiap hubungkan ang bekerjabaterai atautotal tegang

secara seri.

alel

0), maka tebaterai keduf baterai pagian ini kemngan 12 voltakan tetap 1hubungkan rangkaian tear. Secara rtegangannyel arus yang

ng sering dtersedia (avan sumber da suatu ranatu rangkaiarsebut. Pen

anya tahan

143

dapat a dapat eri dan , maka baterai a, dan baterai secara

a pada u lebih gannya

erminal ua dan ertama mudian t, maka 12 volt. secara

etap 12 ringkas

ya akan g dapat

ijumpai vailable adalah

ngkaian an yang urunan an ini

144

menyterse

mengsesuadiset misalvoltmvoltmtersedyang berikudites ukur t 6.6.

Hubuuntuklistrikmagndapatpengamagnapab

yebabkan tbut dalam ra

Gambar

Pengukurgukur terminai. Untuk mepada skalanya dengan

meter dihubumeter dihubu

dia pada kunpenting. P

ut. Tempatkdan kabel hterpasang d

Kemagne Elektroma

ungan antarak mengasilka. Pada saat

net di sekitart dilihat nahantar ters

net yang dihaila dua bua

terjadinya pangkaian sis

r 6.21. Peng

ran tegangannal-terminal engukur tegaa DCV 50. Pn mengukur ngkan dengungkan dennci kontak. P

Pengetesan kan kabel mehitam ke bagan kemudia

etan

agnet beraa listrik dan an magnet dt arus listrik r penghantanamun dapsebut. Jarumasilkan olehh kumparan

penurunan stem kelistrik

gukuran tega

n sumber (bbaterai menangan baterPengukuran

tegangan ygan terminal ngan massaPenurunan tpenurunan

erah multitesgaian negatifn baca hasil

rti magnet magnet san

dan magnetmengalir me

ar tersebut. Kpat diketah

m pada komp aliran arus n yang diali

Sistem Ke

Direktorat

tegangan. kan dapat di

angan pada

baterai) dilaknggunakan rai (12 V), se

tegangan yyang ada papada kunci

a. Maka, ategangan metegangan d

ster ke bagif atau massl penunjukka

yang dihangat dekat kt dapat dimaelalui suatu Keberadaanui dengan

pas akan bertersebut. Feri arus listri

elistrikan dan Ele

t Pembinaan Sek

Ilustrasi telihat pada ga

rangkaian k

kukan dengavoltmeter delektor padayang tersediada kunci kokontak, sem

akan terukuerupakan sadapat dilakuan positif daa. Aktifkan ran alat ukur.

asilkan olekarena listrikanfaatkan unpenghantar medan ma

mendekatrgerak akiba

enomena lainik didekatka

ektronika pada K

kolah Menengah

egangan-tegambar berik

kelistrikan

an secara landengan skalaa multi testeia dapat dilaontak. Kaki mentara kakur teganganalah satu penukan dengaari komponerangkaian sa

eh adanya k dapat diguntuk menghr, terbentuk gnet tersebutkan kompat pengaruh n juga akan an satu sam

Kendaraan

Kejuruan

gangan ut.

ngsung a yang r dapat akukan merah

ki hitam n yang ngujian

an cara en yang aat alat

listrik. unakan asilkan medan ut tidak as ke medan terlihat

ma lain.

Sistem

Direkto

Kedukutub

mengsecarmagnyang kumpdibuakemusaat bebeterse

Kelistrikan dan E

orat Pembinaan S

a kumparanb-kutub man

Gambar 6 Arus listri

gitari penghara seri. Padnet dapat ter

kuat. Kuat paran dan mat dengan mudian ujung-

arus mengrapa penjepbut akan me

Elektronika pada

Sekolah Meneng

n tersebut aka yang berd

6.22. Medan

k yang menantar berbenda penghanrkonsentrasi

medan mamemperbesamelilitkan ka-ujung kumpgalir ke kupit kertas yanenempel pad

Ga

a Kendaraan

gah Kejuruan

kan saling taekatan.

n magnet di

galir melewantuk garis-gantar yang bi di pusat linagnet dapatr arus. Contawat berisoparan itu dihmparan terng terbuat dda paku ters

ambar 6.23.

arik menarik

sekitar peng

ati penghanaris gaya maberbentuk m

ngkaran dan t ditingkatkatoh medan molasi pada shubungkan drsebut, terjadari besi didebut.

Elektromag

atau tolak m

ghantar yang

tar yang luruagnet melingmelingkar (gmenghasilk

an dengan mmagnet yangsebuah pakdengan sebadi medan ekatkan, ma

gnet

menolak terg

g dialiri arus

us, medan mgkar yang tegulungan), kan medan mmenambah g sederhanaku (gambar buah baterai

magnet daaka penjepit

145

gantung

s listrik

magnet ersusun medan

magnet jumlah

a dapat 6.23),

i. Pada an bila t kertas



Elektromagnet banyak digunakan pada sistem kelistrikan pada kendaraan. Beberapa penggunaan elektromagnet dalam bidang otomotif di antaranya adalah motor starter untuk menggerakan mesin (engine) pada saat pertama kali dihidupkan, generator atau alternator untuk menghasilkan arus listrik yang dimanfaatkan untuk mengisi baterai, relai sebagai saklar elektromagnet yang dimanfaatkan untuk mengaktifkan rangkaian kelistrikan yang membutuhkan arus yang besar, solenoid (untuk menggerakan punyer pada motor starter, injektor pada sistem electronic fuel injection, kopling magnet pada AC, koil untuk menghasilkan tegangan tinggi pada sistem pengapian, dan lain-lain). 6.7. Ringkasan

Semua benda padat, cair atau gas yang mempunyai massa dan

menempati ruang pada dasarnya tersusun dari molekul atau atom yang tergabung menjadi satu. Atom merupakan bagian terkecil dari suatu benda yang memiliki propertis atau sifat yang sama dari benda yang dibentuk olehnya. Inti dari sebuah atom disebut dengan nukleus yang terbentuk dari gabungan antara proton dan neutron dan dikelilingi oleh partike lain yang disebut elektron. Setiap patikel atom mempunyai muatan listrik. Proton bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, dan neutron tidak bermuatan atau netral.

Bahan yang termasuk konduktor adalah bahan yang mempunyai satu sampai tiga elektron pada orbit terluar dari atomnya dan mempunyai sifat sebagai penghantar listrik yang baik, misalnya tembaga, besi, aluminium, dan logam-logam lain pada umumnya. Bahan yang termasuk semikonduktor adalah bahan yang mempunyai empat elektron pada orbit terluar dari atomnya dan mempunyai sifat sebagai penghantar listrik yang baik pada kondisi tertentu dan sebagai isolator yang baik juga pada kondisi lainnya, misalnya karbon, germanium, dan silikon. Bahan yang termasuk dalam isolator adalah bahan yang mempunyai lima sampai delapan elektron pada orbit terluar dari atomnya dan mempunyai sifat sebagai penghantar listrik yang tidak baik.

Teori aliran arus listrik yang digunakan dalam rangkaian listrik ada dua, yaitu teori konvensional dan teori elektron. Teori konvensional yang umumnya digunakan pada sistem-sistem otomotif menyatakan bahwan arus listrik mengalir dari positif ke negatif atau dari daerah yang kelebihan proton atau daerah yang berpotensial tinggi (+) ke daerah yang berpotensial rendah (-). Teori elektron yang umumnya digunakan pada bidang elektronika menyatakan bahwa arus mengalir dari negatif ke positif atau kelebihan elektron menyebabkan suatu daerah yang berpotensial negatif (-) mengalir ke daerah yang kekurangan elektron (daerah +) untuk menyeimbangkan muatan.

Energi listrik merupakan bentuk energi yang tidak dapat dilihat, tidak dapat didengar, dan tidak dapat dicium dengan indra penciuman manusia. Meskipun begitu, adanya energi listrik dapat dilihat atau dirasakan dari efek-efek yang ditimbulkannya. Misalnya lampu yang tadinya padam menjadi terang setelah saklar diaktifkan, setrika listrik yang menjadi panas setelah dihubungkan dengan sumber listrik, bel listrik yang menghasilkan suara setelah tombol bel ditekan, adanya asap dan bau bahan terbakar yang keluar dari kabel listrik yang terbakar akibat adanya hubungan singkat, loncatan bunga api di antara elektroda busi, suara yang keras seperti bunyi petir, sengatan dan efek-efek lain yang dapat ditimbulkannya.



Tegangan merupakan tekanan listrik yaitu suatu gaya potensial atau perbedaan muatan listrik pada dua tempat yang berbeda. Tegangan (dalam hukum Ohm ditulis dengan simbol E) diukur dengan satuan volt (V). Adanya perbedaan potensial atau tegangan dapat menyebabkan arus listrik mengalir melalui suatu penghantar yang menghubungkan antara satu titik yang berpotensial tinggi (+) ke titik lain yang berpotensial rendah (-). Arus merupakan laju aliran muatan positif menuju daerah yang bermuatan negatif melalui suatu penghantar. Arus (dalam hukum Ohm ditulis dengan simbol I) dinyatakan dalam satuan Amper dan diukur dengan alat yang disebut ampermeter. Resistansi (dalam hukum Ohm ditulis dengan simbol R) merupakan tahanan dari suatu bahan konduktor untuk menghambat aliran arus listrik. Hubungan antara ketiga variabel tersebut dinyatakan dalam Hukum Ohm (I = E / R). Setiap logam yang digunakan sebagai penghantar mempunyai karakteristik hambatan yang berbeda. Besar tahanan suatu konduktor tergantung pada tahanan jenis bahan, panjang bahan, luas penampang bahan, dan temperatur. Luas penampang dan panjang konduktor yang sama nilai tahanannya bisa berbeda jika bahan dan tahanan jenisnya berbeda.

Daya merupakan laju penggunaan energi atau kemampuan untuk melakukan kerja per satuan waktu dan diukur dalam satuan watt (W). Daya pada suatu rangkaian listrik sama dengan hasil perkalian antara tegangan dan arus atau P = E x I, dimana P adalah daya dalam satuan watt, E adalah tegangan dalam satuan volt, dan I adalah arus dalam satuan amper. Kerja merupakan ukuran energi yang digunakan dalam suatu periode waktu dan ditulis dengan satuan watt-detik atau watt-jam. Kerja listrik didapat dari hasil perkalian daya (satuan watt) dengan waktu (satuan detik atau jam) atau W = P x t.

Kapasitansi atau kapasitas adalah kemampuan untuk menyimpan elektron-elektron atau energi listrik. Komponen yang dapat menyimpan elektron atau energi listrik disebut dengan kapasitor atau kondensator/kondensor. Besar kecilnya kapasitas kondensator tergantung dari besar kecilnya luas plat pada kondensator, jenis bahan dielektrikum, dan jarak antara kedua plat kondensator tersebut.

Pengukuran besaran-besaran listrik dilakukan dengan menggunakan alat ukur multitester. Pengukuran pada rangkaian kelistrikan yang umum dilakukan adalah pengukuran tegangan, pengukuran arus, dan pengukuran tahanan atau resistansi. Hal yang perlu diperhatikan dalam pengukuran listrik adalah 1) pengukuran tegangan dilakukan dengan menghubungkan alat ukur (voltmeter) secara paralel terhadap rangkaian, 2) pengukuran arus dilakukan dengan memasang alat ukur (ampermeter) secara seri pada rangkaian, dan 3) pengukuran tahanan dilakukan dengan menghubungkan alat ukur (ampermeter) ke komponen yang akan diukur tahanannya.

Rangkaian listrik terdiri dari tiga macam, yaitu rangkaian seri, rangkaian paralel, dan rangkaian gabungan seri dan paralel. Karakteristik rangkaian seri adalah 1) arus yang mengalir ke semua komponen/tahanan pada rangkaian besarnya sama, 2) tegangan pada tiap tahanan berbeda, 3) jumlah tegangan pada semua tahanan dalam rangkaian sama dengan besarnya tegangan pada sumber (baterai), 4) jumlah tahanan dari tiap tahanan sama dengan tahanan total rangkaian, dan 5) jika salah satu komponen / tahanan rusak atau putus, maka rangkaian tidak akan bekerja.

Karakteristik rangkaian paralel adalah 1) jika nilai tahanan pada tiap percabangan tidak sama, arus yang mengalir ke tiap tahanan atau beban pada



rangkaian besarnya tidak sama, 2) jika nilai tahanan pada tiap percabangan sama, maka arus yang mengalir ke tiap tahanan akan sama, 3) tegangan pada tiap tahanan sama, 4) jumlah arus pada semua tahanan dalam rangkaian sama dengan besarnya arus yang mengalir pada rangkaian, 5) tahanan total rangkaian makin kecil, dan 6) jika salah satu komponen / tahanan rusak atau putus, maka arus masih dapat mengalir ke komponen yang tidak rusak atau rangkaian masih dapat bekerja.

Karakteristik rangkaian paralel adalah 1) arus yang mengalir pada bagian seri sama dengan jumlah arus cabang pada bagian paralel, 2) tahanan rangkaian merupakan jumlah tahanan pengganti paralel dengan tahanan seri, 3) tegangan yang bekerja pada bagian paralel sama dengan tegangan sumber dikurangi tegangan yang ada pada bagian seri, 4) jika salah satu komponen / tahanan pada bagian seri rusak atau putus, maka rangkaian tidak dapat bekerja. 6.8. Soal-soal Latihan Jawablah soal-soal berikut secara singkat dan jelas. 1. Jelaskan tentang teori dasar listrik: struktur atom, arus searah, arus bolak

balik, dan teori aliran arus. 2. Jelaskan efek-efek yang ditimbulkan oleh listrik. 3. Sebut dan jelaskan besaran-besaran listrik yang sering digunakan dalam

sistem kelistrikan pada kendaraan. 4. Sebutkan alat-alat ukur listrik yang umum digunakan dan jelaskan cara

penggunaannya 5. Sebut dan jelaskan istilah-istilah yang sering digunakan dalam pengukuran

listrik. 6. Buatlah rangkaian seri, paralel dan rangkaian gabungan seri paralel dan

jelaskan karakteristik rangkaian tersebut. 7. Sebutkan komponen-komponen kelistrikan pada bidang kelistrikan kendaraan

yang bekerja berdasarkan kemagnetan yang diakibatkan oleh aliran arus listrik dan jelaskan cara kerjanya.

8. Kunjungi bengkel sekolah, kemudian lakukan pengukuran tegangan pada sebuah baterai, dua baterai yang dihubungkan secara seri, tiga baterai yang dihubungkan seri, dua baterai yang dihubungkan paralel, dan tiga baterai yang dihubungkan paralel. Buat kesimpulan untuk pengukuran yang telah dilakukan.

9. Ambilah tiga buah lampu, misalnya lampu untuk sistem tanda belok, buat rangkaian seri dari ketiga lampu itu. Hubungkan dengan baterai rangkaian lampu tersebut. Buatlah kesimpulannya.

10. Ambilah tiga buah lampu seperti soal nomor 9 dan buat rangkaian paralel dari ketiga lampu itu. Hubungkan dengan baterai rangkaian lampu tersebut. Buatlah kesimpulannya.

dasar kelistrikan

Engineering

Transcript of dasar kelistrikan