Tahanan Listrik (resistor)Gerakan pembawa muatan dengan arah tertentu di bagian dalam suatu penghantar terhambat oleh terjadinya tumbukan dengan atom-atom (ion-ion atom) dari bahan penghantar tersebut. "Perlawanan" penghantar terhadap pelepasan arus inilah disebut sebagai tahanan (gambar 1.25).

Gambar 1.25        Gerakan elektron didalam penghantar logam

Satuan SI yang ditetapkan untuk tahanan listrik adalah Ohm.Simbol formula untuk tahanan listrik adalah RSimbol satuan untuk Ohm yaitu W (baca: Ohm). W adalah huruf Yunani Omega.Satuan SI yang ditetapkan 1 W didefinisikan dengan aturan sbb. :

1 Ohm adalah sama dengan tahanan yang dengan perantaraan tegangan 1 V mengalir kuat arus sebesar 1 A.

Pembagian dan kelipatan satuan :  

1 MW = 1 Megaohm  =  1000000 W  = 106 W1 kW  = 1 Kiloohm     =        1000 W  = 103 W1 mW = 1 Milliohm     =     1/1000 W  = 10-3 W

5.1 Tahanan Jenis (Spesifikasi Tahanan)

Percobaan :Penghantar bermacam-macam bahan (tembaga, alumunium, besi baja) dengan panjang dan luas penampang sama berturut-turut dihubung ke sumber tegangan melalui sebuah ampermeter dan masing-masing kuat arus (simpangan jarum) diperbandingkan.

Percobaan memperlihatkan bahwa besarnya arus listrik masing-masing bahan berlawanan dengan tahanannya. Tahanan ini tergantung pada susunan bagian dalam bahan yang bersangkutan (kerapatan atom dan jumlah elektron bebas) dan disebut sebagai tahanan jenis (spesifikasi tahanan).

Gambar 1.26Perbandingan tahanan suatu penghantar:a)Tembagab)Alumuniumc)Besi bajaSimbol formula untuk tahanan jenis adalah r (baca: rho). radalah huruf abjad Yunani.Untuk dapat membandingkan bermacam-macam bahan, perlu bertitik tolak pada kawat dengan panjang 1 m dan luas penampang 1 mm2, dalam hal ini tahanan diukur pada suhu 20OC.Tahanan jenis suatu bahan penghantar menunjukkan bahwa angka yang tertera adalah sesuai dengan nilai tahanannya untuk panjang 1 m, luas penampang 1 mm2 dan pada temperatur 20 OC Suatu tahanan jenis adalah

  

Sebagai contoh, besarnya tahanan jenis untuk :

            tembaga     r = 0,0178  W.mm2/m            alumunium  r = 0,0278  W.mm2/m

perak r = 0,016 W.mm2/m

5.2 Tahanan Listrik Suatu Penghantar 

Gambar 1.27     Rangkaian arus dengan panjang penghantar berbeda

b) Luas penampang berbeda

Gambar 1.28     Rangkaian arus dengan luas penampang penghantar berbeda

c) Bahan penghantar berbeda

Gambar 1.29     Rangkaian arus dengan bahan penghantar berbeda

Dari percobaan diatas terlihat bahwa :Tahanan listrik suatu penghantar R semakin besar,a) jika penghantar l  semakin panjangb) jika luas penampang A semakin kecilc) jika tahanan jenis r semakin besar.

Ketergantungan tahanan terhadap panjang penghantar dapat dijelaskan disini, bahwa gerakan elektron didalam penghantar yang lebih panjang mendapat rintangan lebih kuat dibanding pada penghantar yang lebih pendek.Dalam hal jumlah elektron-elektron yang bergerak dengan jumlah sama, maka pada penghantar dengan luas penampang lebih kecil terjadi tumbukan yang lebih banyak, berarti tahanannya bertambah.Bahan dengan tahanan jenis lebih besar, maka jarak atomnya lebih kecil dan jumlah elektron-elektron bebasnya lebih sedikit, sehingga menghasilkan tahanan listrik yang lebih besar.Ketergantungan tahanan listrik tersebut dapat diringkas dalam bentuk rumus sebagai berikut :

5.3.      Daya hantar dan hantar jenisSuatu beban dengan tahanan yang kecil menghantarkan arus listrik dengan baik. Dikatakan : “dia memiliki daya hantar yang besar”.Daya hantar yang besar sepadan dengan tahanan yang kecil dan sebaliknya daya hantar kecil sepadan dengan tahanan besar.

Daya hantar adalah kebalikan tahanan

Satuan SI yang ditetapkan untuk daya hantar adalah Siemens.Simbol formula untuk daya hantar adalah  G.Simbol satuan untuk Siemens adalah  S.

Satuan untuk hantar jenis adalahSuatu bahan penghantar dengan tahanan jenis kecil menghantarkan arus listrik dengan baik, dia sanggup menghantarkan dengan sangat baik. Hal ini disebut sebagai besaran hantar jenis atau besaran spesifikasi daya hantar dari bahan.

Analog dengan daya hantar dapat ditetapkan disini :

Hantar jenis adalah kebalikan tahanan jenis

Arus Listrik

Arus Listrik

adalah 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, ampereQ = Besarnya muatan listrik, coulombt = waktu, detik

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 tI = Q/tt = Q/I

Dimana :Q = Banyaknya muatan listrik dalam satuan coulombI = 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�

Rapat Arus

Difinisi :�rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm� 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 4mm�, maka kerapatan arusnya 3A/mm� (12A/4 mm�), ketika penampang penghantar mengecil 1,5mm�, maka kerapatan arusnya menjadi 8A/mm� (12A/1,5 mm�).

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 mm�, 2 inti kabel memiliki KHA 30A, memiliki kerapatan arus 8,5A/mm�. 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/AI = J x AA = I/J

Dimana:J = Rapat arus [ A/mm�]I = Kuat arus [ Amp] A = luas penampang kawat [ mm�]

Contoh Soal :

Dalam suatu penghantar mengalir muatan sebesar 3600 coulomb, selama 4 menit. Berapakah besar arus listriknya ?

Diketahui : Q = 3600 C

t = 4 menit = 4 x 60 s = 240 s = 240 dt

Ditanyakan : I = ?

Jawab :

I = Q/t

=3600 C/240s

= 15 Ampere

Jadi arus listrik yang mengalir = 15 ampere = 15 A

2. Didalam sebuah penghatar selama 2 menit mengalir arus listrik sebesar 2 Ampere. Tentukanlah besar muatan listriknya !

Diketahui : t = 2 menit = 2 x 60 detik = 120 s = 120 dt

I = 2 Ampere

Ditanyakan : Q = ?

Jawab : Q = I x t = 2 A x 120 dt = 240 A , dt = 240 Coulomb.

Jadi muatan yang mengalir = 240 Coulomb = 240 C

3. Muatan listrik sebesar 600 Coulomb mengakibatkan arus mengalir di dalam penghantar sebesar 3 Ampere. Berapa lama muatan itu mengalir ?

Diketahui : Q = 600 Coulomb

I = 3 Ampere

Ditanyakan : t = ?

Jawab :

t =Q/t

= 600c/13A

= 200 sekon

= 200 dt

Jadi lama muatan itu mengalir = 200 sekon = 200 detik

4. Selama 20 menit di dalam penghantar mengalir muatan sebesar 1200 Coulomb.

Berapakah besar arus listriknya ?

Diketahui :

t = 20 menit = 20 x 60 detik = 1200 s = 1200 dt

Q = 1200 Coulomb

Ditanyakan : I = ?

Jawab :

I = Q/t =1200C/1200s

= 1 Ampere

= 1 A

Jadi arus listrik yang mengalir dalam penghantar = 1 Ampere = 1 A

1 Ampere = 1000 mili Ampere = 10 m A

1 mili Ampere = 1000 mikro Ampere = 10 u A

1 Ampere = 1000 m A = 1000.000 mikro Ampere

Sumber Arus Listrik

Sumber arus listrik adalah penghasil arus listrik. Sumber arus listrik ada 2 macam :

Sumber arus listrik searah ( DC = Direct Current )

Yaitu sumber arus listrik yang tidak berubah fasenya. Pada gambar grafik yang memperlihatkan hubungan antara tegangan ( V ) dan waktu ( t ) pada

Arus Listrik searah ( DC ).

Gambar 3. Grafik Arus Listrik Searah ( DC)

Contoh Sumber arus listrik searah ( DC )

Batere/Baterai ( elemen kering )

Accumulator ( aki = accu ) (elemen basah )

Elemen Volta ( elemen basah )

Solar sel

Dinamo DC atau Generator DC

Adaptor AC ke DC : a. Adaptor Sistem Perata Tunggal, b. Adaptor Sistem Cabang Tengah, c. Adaptor Sistem jembatan, d. Adaptor Sistem Dwi Kutub

Sumbaer arus listrik bolak balik ( AC = Alternating Current )

Yaitu sumber arus listrik yang berubah-ubah fasenya setiap saat, jangka waktu tertentu mengalir ke satu arah,dan waktu yang lainnya kearah yang lain.

Gambar 4. Grafik Arus listrik bolak balik ( AC )

Contoh sumber arus listrik bolak balik ( AC )

Generator AC

Jala-jala PLN yang dihasilkan oleh : PLTA, PLTU, PLTP, PLTN, dll.

Inverter DC ke AC

Gambar Generator AC

Gambar Jaringan listrik PLN

Gambar inverter DC ke AC

Alat Ukur

Amperemeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besarnya arus listrik

Gambar Ampere Meter

Pengertian Tegangan pada Listrik. Ketika mulai menjelajahi dunia listrik dan elektronik, sangat penting untuk memulai dengan memahami dasar-dasarnya seperti tegangan, arus, dan resistansi atau hambatan. Ini adalah tiga bahan bangunan dasar yang dibutuhkan untuk memanipulasi dan memanfaatkan listrik. Pada awalnya, konsep-konsep ini bisa jadi terasa sulit untuk dipahami karena kita tidak bisa “melihat” mereka. Seseorang tidak dapat melihat dengan mata telanjang energi yang mengalir melalui kawat atau tegangan dari baterai yang duduk di meja. Bahkan petir di langit, meskipun terlihat, tidak benar-benar terjadi pertukaran energi dari awan ke bumi, tetapi reaksi di udara dengan energi melewatinya saja. Dalam rangka untuk mendeteksi transfer energi ini, kita harus menggunakan alat ukur seperti multimeter, analisa spektrum, dan osiloskop untuk memvisualisasikan apa yang terjadi dengan muatan dalam sistem. Jangan takut, artikel ini akan memberikan Anda pemahaman dasar tegangan, arus, dan resistansi dan bagaimana ketiganya berhubungan satu sama lain.

Arus listrik adalah aliran elektron dalam konduktor. Gaya yang dibutuhkan untuk membuat aliran arus melalui konduktor disebut tegangan dan potensial adalah istilah lain dari tegangan. Misalnya, elemen pertama memiliki muatan yang lebih positif, sehingga memiliki potensial tinggi. Di sisi lain, elemen kedua memiliki muatan yang lebih negatif sehingga memiliki potensial yang lebih rendah. Perbedaan antara dua titik disebut beda potensial.

Gaya gerak listrik berarti kekuatan yang membuat aliran arus terus menerus melalui konduktor. Gaya ini dapat dihasilkan dari generator listrik, baterai, senter baterai dan sel bahan bakar, dll

Volt, disingkat “V”, adalah satuan pengukuran yang digunakan secara bergantian untuk gaya tegangan, potensi, dan elektro. Satu volt berarti kekuatan yang membuat arus satu ampere bergerak melalui hambatan satu ohm.

Definisi Tegangan

Kita mendefinisikan tegangan sebagai jumlah energi potensial antara dua titik pada rangkaian. Salah satu memiliki muatan yang lebih dari yang lain. Perbedaan muatan antara antara dua titik disebut tegangan. Hal ini diukur dalam volt, yang, secara teknis, adalah perbedaan energi potensial antara dua titik yang akan memberi satu joule energi per coulomb muatan yang melewati itu (jangan panik jika ini tidak masuk akal, semua akan dijelaskan). Satuan “volt” dinamai dari fisikawan Italia Alessandro Volta yang menemukan apa yang dianggap baterai kimia yang pertama. Tegangan direpresentasikan dalam persamaan dan skema dengan huruf “V”.

Ketika menjelaskan tegangan, arus, dan resistansi, analogi umum untuk semuai ini adalah tangki air. Dalam analogi ini, muatan diwakili oleh jumlah air, tegangan diwakili oleh tekanan air, dan arus diwakili oleh aliran air. Jadi untuk analogi ini, ingat:

Air=muatanTekanan=TeganganArus = listrik

Bayangkan sebuah tangki air pada ketinggian tertentu di atas tanah. Di bagian bawah tangki ini ada selang.

Tekanan pada ujung selang dapat mewakili tegangan. Air di tangki mewakili muatan. Semakin banyak air di dalam tangki, semakin tinggi muatan, tekanan diukur pada ujung selang.

Kita bisa memikirkan tangki ini sebagai baterai, tempat di mana kita menyimpan sejumlah energi dan kemudian melepaskannya. Jika kita menguras tangki kita dalam jumlah tertentu, tekanan dibuat turun pada ujung selang. Kita dapat menganggap ini sebagai penurunan tegangan, seperti saat senter itu meredup saat baterai terus-terusan dipakai. Ada juga penurunan jumlah air yang akan mengalir melalui selang. Pengurangan tekanan berarti air kurang mengalir, yang membawa kita pada arus ini.

Tegangan Listrik

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 

Dimana:V = beda potensial atau tegangan, dalam voltW = usaha, dalam newton-meter atau Nm atau jouleQ = muatan listrik, dalam coulomb

RANGKAIAN LISTRIK

Pada suatu rangkaian listrik akan mengalir arus, apabila dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut :1. Adanya sumber tegangan2. Adanya alat penghubung3. 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�

Alat Ukur

Voltmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besarnya tegangan listrik.