Download - HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

Transcript
Page 1: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

i

HALAMAN FRANCIS

Editor Materi : Koko

Editor Bahasa : Willem

Ilustrasi Sampul :

Desain & Ilustrasi Buku : PPPPTK BOE MALANG

Hak Cipta © 2013, Kementerian Pendidikan & Kebudayaan

MILIK NEGARA

TIDAK DIPERDAGANGKAN

Semua hak cipta dilindungi undang-undang.

Dilarang memperbanyak (mereproduksi), mendistribusikan, atau memindahkan

sebagian atau seluruh isi buku teks dalam bentuk apapun atau dengan cara

apapun, termasuk fotokopi, rekaman, atau melalui metode (media) elektronik

atau mekanis lainnya, tanpa izin tertulis dari penerbit, kecuali dalam kasus lain,

seperti diwujudkan dalam kutipan singkat atau tinjauan penulisan ilmiah dan

penggunaan non-komersial tertentu lainnya diizinkan oleh perundangan hak

cipta. Penggunaan untuk komersial harus mendapat izin tertulis dari Penerbit.

Hak publikasi dan penerbitan dari seluruh isi buku teks dipegang oleh

Kementerian Pendidikan & Kebudayaan.

Untuk permohonan izin dapat ditujukan kepada Direktorat Pembinaan Sekolah

Menengah Kejuruan, melalui alamat berikut ini:

Pusat Pengembangan & Pemberdayaan Pendidik & Tenaga Kependidikan

Bidang Otomotif & Elektronika:

Jl. Teluk Mandar, Arjosari Tromol Pos 5, Malang 65102, Telp. (0341) 491239,

(0341) 495849, Fax. (0341) 491342, Surel: [email protected],

Laman: www.vedcmalang.com

Page 2: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

ii

DISKLAIMER (DISCLAIMER)

Penerbit tidak menjamin kebenaran dan keakuratan isi/informasi yang tertulis di

dalam buku tek ini. Kebenaran dan keakuratan isi/informasi merupakan tanggung

jawab dan wewenang dari penulis.

Penerbit tidak bertanggung jawab dan tidak melayani terhadap semua komentar

apapun yang ada didalam buku teks ini. Setiap komentar yang tercantum untuk

tujuan perbaikan isi adalah tanggung jawab dari masing-masing penulis.

Setiap kutipan yang ada di dalam buku teks akan dicantumkan sumbernya dan

penerbit tidak bertanggung jawab terhadap isi dari kutipan tersebut. Kebenaran

keakuratan isi kutipan tetap menjadi tanggung jawab dan hak diberikan pada

penulis dan pemilik asli. Penulis bertanggung jawab penuh terhadap setiap

perawatan (perbaikan) dalam menyusun informasi dan bahan dalam buku teks

ini.

Penerbit tidak bertanggung jawab atas kerugian, kerusakan atau

ketidaknyamanan yang disebabkan sebagai akibat dari ketidakjelasan,

ketidaktepatan atau kesalahan didalam menyusunmakna kalimat didalam buku

teks ini.

Kewenangan Penerbit hanya sebatas memindahkan atau menerbitkan

mempublikasi, mencetak, memegang dan memproses data sesuai dengan

undang-undang yang berkaitan dengan perlindungan data.

Katalog Dalam Terbitan (KDT)

Teknik Sepeda Motor, Edisi Pertama 2013

Kementerian Pendidikan & Kebudayaan

Direktorat Jenderal Peningkatan Mutu Pendidik & Tenaga Kependidikan, th.

2013: Jakarta

Page 3: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

iii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas

tersusunnya buku teks ini, dengan harapan dapat digunakan sebagai buku teks

untuk siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Bidang Studi Teknik Dasar

Lisrtrik Otomotif.

Penerapan kurikulum 2013 mengacu pada paradigma belajar kurikulum

abad 21 menyebabkan terjadinya perubahan, yakni dari pengajaran (teaching)

menjadi BELAJAR (learning), dari pembelajaran yang berpusat kepada guru

(teachers-centered) menjadi pembelajaran yang berpusat kepada peserta didik

(student-centered), dari pembelajaran pasif (pasive learning) ke cara belajar

peserta didik aktif (active learning-CBSA) atau Student Active Learning-SAL.

Buku teks ″Teknik Dasar Listrik Otomotif″ ini disusun berdasarkan

tuntutan paradigma pengajaran dan pembelajaran kurikulum 2013diselaraskan

berdasarkan pendekatan model pembelajaran yang sesuai dengan kebutuhan

belajar kurikulum abad 21, yaitu pendekatan model pembelajaran berbasis

peningkatan keterampilan proses sains.

Penyajian buku teks untuk Mata Pelajaran ″Teknik Dasar Listrik Otomotif″

ini disusun dengan tujuan agar supaya peserta didik dapat melakukan proses

pencarian pengetahuan berkenaan dengan materi pelajaran melalui berbagai

aktivitas proses sains sebagaimana dilakukan oleh para ilmuwan dalam

melakukan eksperimen ilmiah (penerapan scientifik), dengan demikian peserta

didik diarahkan untuk menemukan sendiri berbagai fakta, membangun konsep,

dan nilai-nilai baru secara mandiri.

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat PembinaanSekolah

Menengah Kejuruan, dan Direktorat Jenderal Peningkatan Mutu Pendidik dan

Tenaga Kependidikan menyampaikan terima kasih, sekaligus saran kritik demi

kesempurnaan buku teks ini dan penghargaan kepada semua pihak yang telah

berperan serta dalam membantu terselesaikannya buku teks siswa untuk Mata

Pelajaran Teknik Otomotif Sepeda Motor kelas XI/Semester 2 Sekolah Menengah

Kejuruan (SMK).

Jakarta, 12 Desember 2013

Menteri Pendidikan dan Kebudayaan

Prof. Dr. Mohammad Nuh, DEA

Page 4: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

iv

PETA KEDUDUDKAN MODUL

BIDANG KEAHLIAN : TEKNOLOGI DAN REKAYASA

PROGRAM KEAHLIAN : OTOMOTIF

PAKET KEAHLIAN : PEKERJAAN DASAR TEKNIK OTOMOTIF

KLAS SEMESTER BAHAN AJAR (BUKU)

XII

2

Pemeliharaan

Mesin

Kendaraan

Ringan 4

Pemeliharaan

Sasis dan

Pemindah

Tenaga 4

Pemeliharaan

Kelistrikan

Kendaraan

Ringan 4

1

Pemeliharaan

Mesin

Kendaraan

Ringan 3

Pemeliharaan

Sasis dan

Pemindah

Tenaga 3

Pemeliharaan

Kelistrikan

Kendaraan

Ringan 3

XI

2

Pemeliharaan

Mesin

Kendaraan

Ringan 2

Pemeliharaan

Sasis dan

Pemindah

Tenaga 2

Pemeliharaan

Kelistrikan

Kendaraan

Ringan 2

1

Pemeliharaan

Mesin

Kendaraan

Ringan 1

Pemeliharaan

Sasis dan

Pemindah

Tenaga 1

Pemeliharaan

Kelistrikan

Kendaraan

Ringan 1

X

2 Teknologi

Dasar

Otomotif 2

Pekerjaan

Dasar Teknik

Otomotif 2

Teknik Listrik

Dasar

Otomotif 2

1

Teknologi

Dasar

Otomotif 1

Pekerjaan

Dasar Teknik

Otomotif 1

Teknik Listrik

Dasar

Otomotif 1

Page 5: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

v

DAFTAR ISI

HALAMAN FRANCIS ............................................................................................. i

DISKLAIMER (DISCLAIMER) ................................................................................ ii

KATA PENGANTAR ............................................................................................... iii

PETA KEDUDUDKAN MODUL ............................................................................. iv

DAFTAR ISI ........................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ ix

I. PENDAHULUAN ............................................................................................ 1

A. Prasyarat ..................................................................................................... 1

B. Petunjuk Penggunaan ................................................................................. 1

C. Tujuan Akhir ................................................................................................ 1

D. Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar ...................................................... 2

E. Cek Kemampuan Awal ................................................................................ 2

II. PEMELAJARAN ............................................................................................. 3

BAB I BESARAN LISTRIK..................................................................................... 3

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR ............................ 3

A. PETA KONSEP ........................................................................................... 4

B. PETA KONSEP BESARAN LISTRIK ........................................................... 5

C. MATERI PEMBELAJARAN ......................................................................... 6

1. ARUS LISTRIK...................................................................................... 10

1.1. KUAT ARUS LISTRIK. ................................................................... 13

1.2. RAPAT ARUS ................................................................................. 15

2. TEGANGAN (VOLTAGE) ....................................................................... 20

2.1. Beda Potensial Tegangan .............................................................. 24

2.2. Jenis Tegangan Beda Potensial Tegangan ....................................... 26

3. HAMBATAN/TAHANAN ........................................................................... 30

3.1. Hambatan Kawat Penghantar ........................................................ 33

3.2. Tahanan Dalam Penghantar .......................................................... 35

3.3. Konduktor, Isolator Dan Resistor ...................................................... 39

Latihan Evaluasi : ............................................................................................. 41

Rangkuman ...................................................................................................... 42

Evaluasi ........................................................................................................... 43

Tugas Mandiri .............................................................................................. 43

Page 6: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

vi

BAB II HUKUM-HUKUM PADA DASAR LISTRIK ............................................... 44

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR .......................... 44

B. PETA KONSEP ......................................................................................... 45

C. MATERI PEMBELAJARAN ....................................................................... 47

1. HUKUM OHM........................................................................................ 47

1.1. HUBUNGAN DAYA DAN HUKUM OHM ........................................ 52

1.2. HUBUNGAN KALOR DENGAN HUKUM OHM ............................. 53

1.3. HUBUNGAN DAYA LISTRIK DENGAN HUKUM OHM .................. 54

2. HUKUM KIRCHOFF .............................................................................. 57

2.1. Hukum Kirchoff I ............................................................................ 58

2.2. HUKUM II KIRCHOFF (CLOSE LOOP) ......................................... 61

LATIHAN EVALUASI : ...................................................................................... 62

RANGKUMAN .................................................................................................. 63

TUGAS MANDIRI ............................................................................................ 63

BAB III KAIDAH FLAMING .................................................................................. 64

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR .......................... 64

B. PETA KONSEP ......................................................................................... 65

C. MATERI BELAJAR ................................................................................... 67

1. KUTUB MAGNET .................................................................................. 67

1.1. SIFAT MAGNET ............................................................................. 69

1.2. JENIS – JENIS BAHAN PEMBUAT MAGNET ............................... 70

2. INDUKSI ELEKTROMAGNET .............................................................. 71

2.1. JENIS-JENIS MAGNET ................................................................. 72

2.2. Cara membuat medan magnit ....................................................... 74

3. KAIDAH FLAMING ................................................................................ 76

3.1. Prinsip Flaming .............................................................................. 76

3.2. PENGGUNAAN HUKUM FLAMING .............................................. 78

LATIHAN EVALUASI ; ...................................................................................... 87

RANGKUMAN .................................................................................................. 88

EVALUASI ........................................................................................................ 88

TUGAS MANDIRI ............................................................................................ 89

BAB IV PENGUKURAN ARUS, TEGANGAN DAN TAHANAN ........................... 90

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR .......................... 90

Page 7: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

vii

B. PETA KONSEP ......................................................................................... 91

1. AMPER ................................................................................................. 93

2. VOLTMETER ........................................................................................ 97

3. OHMMETER ......................................................................................... 99

4. AVO METER ANALOG ....................................................................... 101

LATIHAN EVALUASI ...................................................................................... 107

RANGKUMAN ................................................................................................ 108

EVALUASI ...................................................................................................... 109

TUGAS MANDIRI .......................................................................................... 112

BAB V RANGKAIAN SERI, PARALEL DAN GABUNGAN ................................ 114

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR ........................ 114

B. PETA KONSEP ....................................................................................... 115

C. MATERI PEMBELAJARAN .................................................................... 118

1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ............................................................... 119

1.1. Rangkaian Seri Pada Rangkaian Arus Langsung ........................ 119

1.2. Rangkaian seri pada Hambatan .................................................. 121

2. Rangkaian Listrik Paralel .................................................................... 126

2.1. Rangkaian Paralel pada Sumber Tegangan ................................ 126

2.2. Rangkaian Paralel pada Hambatan ............................................. 127

3. RANGKAIAN LISTRIK CAMPURAN ................................................... 131

4. Rangkaian Listrik Majemuk ................................................................. 135

PERMASALAHAN ......................................................................................... 137

RANGKUMAN ................................................................................................ 139

TUGAS MANDIRI .......................................................................................... 141

BAB VI INDUKSI SENDIRI DAN MUTUAL PADA KEMAGNITAN ..................... 143

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR ........................ 143

B. PETA KONSEP ....................................................................................... 144

C. MATERI BELAJAR .................................................................................. 146

1. PENGERTIAN INDUKSI ..................................................................... 146

1.1. Induksi magnetis .......................................................................... 147

2. INDUKSI SENDIRI (SELF-INDUCTION EFFECT) ............................. 152

2.1. Jenis –Jenis induksi Diri (self indusinpada lilitan) : ...................... 154

2.2. INDUKTANSI BERSAMA ............................................................. 158

Page 8: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

viii

PERMASALAHAN ......................................................................................... 159

RANGKUMAN ................................................................................................ 161

KERJA MANDIRI ........................................................................................... 162

BAB VII MACAM-MACAM JENIS, UKURAN KABEL, TERMINAL DAN

PENGGUNAANNYA .......................................................................................... 163

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR ........................ 163

B. PETA KONSEP ....................................................................................... 164

C. MATERI BELAJAR .................................................................................. 166

1. KABEL ................................................................................................ 167

1.1. FUNGSI KABEL ........................................................................... 167

1.2. KOMPONEN KABEL ................................................................... 169

1.3. UKURAN KABEL ......................................................................... 172

2. KOMPONEN-KOMPONEN PENGHUBUNG ...................................... 177

2.1. Junction Block dan Relay Block ................................................... 177

2.2. Terminal Kabel (sepatu kabel) ..................................................... 177

2.3. Konektor ...................................................................................... 179

2.4. Baut Massa .................................................................................. 180

3. KOMPONEN-KOMPONEN PELINDUNGI SIRKUIT ........................... 181

3.1. Sekring (FUSE) ............................................................................ 181

3.2. Fusible Link .................................................................................. 183

3.3. Circuit Breaker ............................................................................. 183

LATIHAN EVALUASI ...................................................................................... 184

RANGKUMAN ................................................................................................ 185

EVALUASI ...................................................................................................... 185

TUGAS MANDIRI .......................................................................................... 186

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 187

Page 9: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Pengamatan rangkaian ................................................................ 7

Gambar 2. Pengamatan rangkaian ............................................................. 8

Gambar 3. Gerakan Elektron ......................................................................... 11

Gambar 4. Perumpaman Aliran arus .............................................................. 12

Gambar 5. Gambar Aliran Elektron Dan Arus listrik ....................................... 12

Gambar 6.Kerapatan arus listrik ..................................................................... 15

Gambar7. aliran arus ...................................................................................... 17

Gambar 8. Reaksi Kimia Baterai .................................................................... 17

Gambar 9. Grafik Arus Listrik Searah ( DC) ................................................... 27

Gambar 10. Grafik tegangan listrik Bolak-Balik .............................................. 28

Gambar 11. Penampang Kabel ...................................................................... 34

Gambar 12. Gerakan elektron di dalam penghantar logam ........................... 37

Gambar 13. Pergerakan tegangan dan arus terhadap tahanan ..................... 38

Gambar 14. Arus keluar Kirchoff .................................................................... 59

Gambar 15. Loop arus “ Kirchoff“ ................................................................... 59

Gambar 16. Pengaruh pada jarum kompas oleh penghantar yang dialiri arus

listrik ............................................................................................................... 71

Gambar 17. Arah Gaya Elektromagnet .......................................................... 83

Gambar 18. Arah medan magnet ................................................................... 85

Gambar 19. Model sederhana motor stater .................................................... 85

Gambar 20. Arah medan magnet ................................................................... 147

Gambar 21. Trafo step down .......................................................................... 148

Page 10: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

x

Gambar 22. Induksi Diri ................................................................................. 151

Gambar 23. Solenoida. .................................................................................. 153

Gambar 24. Perubahan arus di salah satu kumparan akan menginduksi arus

pada kumparan yang lain ............................................................................... 156

Gambar 25. bagian-bagian kabel ................................................................... 167

Gambar 26. Bagian Kabel tegangan rendah .................................................. 168

Gambar 27. bagian kabel bertegangan tinggi ................................................ 169

Gambar 28. Kabel Yang Diisolasi ................................................................... 169

Gambar 29. Jenis kabel ................................................................................. 171

Gambar 30. Penampang Kabel. ..................................................................... 172

Gambar 31. Isolasi ......................................................................................... 173

Gambar 32. Selang bakar ............................................................................. 174

Gambar 33. Selang kabel ............................................................................... 174

Gambar 34. Kotak Sekering .......................................................................... 175

Gambar 35. terminal kabel ............................................................................ 175

Gambar 36. terminal penghubung Kabel ....................................................... 176

Gambar 37. Konektor dari kabel ke komponen .............................................. 176

Gambar 38. Konektor ..................................................................................... 177

Gambar 39. Pin Kabel Konektor ..................................................................... 177

Gambar 40. Jumlah Pin konektor ................................................................... 177

Gambar 41. Baut Washer ............................................................................... 178

Gambar 42. sekring jenis blade (a) dan sekring jenis cartridge (b) ................ 179

Gambar 43. Circuit Breaker ............................................................................ 181

Page 11: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

1

I. PENDAHULUAN

A. Prasyarat

Materi konsep dasar-dasar listrik otomotif memberikan bekal awal dalam

memahami kompetensi teknik dasar listrik otomotif. materi ini disampaikan pada

kelas X smester 1.

B. Petunjuk Penggunaan

Buku ini dibuat dengan memberikan penjelasan tentang pengetahuan konsep

dasar-dasar listrik otomotif. Untuk memungkinkan siswa belajar sendiri secara

tuntas , maka perlu diketahui bahwa isi buku ini pada setiap kegiatan belajar

umumnya terdiri atas. Uraian materi, rangkuman, Lembar kerja, dan Pengayaan,

sehingga diharapkan siswa dapat belajar mandiri (individual learning) dan

mastery learning (belajar tuntas) dapat tercapai.

C. Tujuan Akhir

Tujuan akhir yang hendak dicapai adalah agar siswa mampu:

Memahami dan menyajikan data hasil analisis berdasarkan

pengamatan tentang dasar-dasar listrik otomotif

Memahami dan menyajikan data hasil analisis berdasarkan

pengamatan tentang Arus Listrik, Tegangan, Hambatan/Tahanan.

Memahami dan menyajikan data hasil analisis berdasarkan

pengamatan tentang Hukum Ohm dan Hukum Kirchoff

Memahami dan menyajikan data hasil analisis berdasarkan

pengamatan tentang Kutub Magnet, Induksi Elektromagnet dan

Kaidah Flaming

Memahami dan menyajikan data hasil analisis berdasarkan

pengamatan tentang ampere, Voltmeter, Ohmmeter dan Avometer

Memahami dan menyajikan data hasil analisis berdasarkan

pengamatan tentang Rangkaian Listrik Seri,Rangkaian Listrik Paralel,

Rangkaian Listrik Campuran dan Rangkaian Listrik Majemuk

Memahami dan menyajikan data hasil analisis berdasarkan

pengamatan tentang Pengertian Induksi dan Induksi Sendiri (Self-

Induction)

Page 12: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

2

Memahami dan menyajikan data hasil analisis berdasarkan

pengamatan tentang Kabel, Komponen Penghubung, Komponen

Pelindung Sirkuit, Komponen Pelindung Kabel dan Ukuran Kabel

D. Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar

Memahami jenis-jenis Besaran Listrik

Memahami Rumus Dasar Besaran Listrik

Memahami Hukum Ohm dan Kirchoff

Memahami Medan Magnet dan Arah Medan Magnet

Memahami Rangkaian Dasar Listrik Seri dan Paralel

Memahami Pengaruh Induksi terhadap timbulnya listrik

Memahami jenis kabel, ukuran kabel, dan konektor

E. Cek Kemampuan Awal

o Sebutkan satuan-satuan besaran listrik!

o Sebutkan cara pembentukan medan magnet!

o Apa yang dimaksud dengan GGL(Garis Gaya Listrik)?

o Apa yang dimaksud dengan HukumOhm dan Hukum Kirchoff!

o Sebutkan jenis-jenis rangkaian listrik!

o Sebutkan alat-alat yang digunakan untuk mengukur rangkaian listrik!

o Jelaskan Hukum Flamming!

o Sebutkan fungsi kabel!

Page 13: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

3

II. PEMELAJARAN

BAB I BESARAN LISTRIK

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR

KOMPETENSI DASAR PENGALAMAN BELAJAR

Setelah mengikuti pembelajaran

dengan kompetensi dasar-

dasar Listrik siswa dapat :

1. Menghayati dan

Mengamalkan perilaku

jujur, disiplin, tanggung

jawab, peduli (gotong

royong, kerjasama, toleran,

damai), santun, responsif

dan proaktif dan

menunjukan sikap sebagai

bagian dari solusi atas

berbagai permasalahan

dalam berinteraksi secara

efektif dengan lingkungan

sosial dan alam serta

dalam menempatkan diri

sebagai cerminan bangsa

dalam pergaulan dunia.

2. Memahami besaran listrik,

hukum Ohm dan Kirchof

padar listrik otomotip

3. Menerapkan Dasar Listrik

pada rangkaian seri, paralel

dan gabungan

Dari pembelajaran kompetensi dasar-

dasar Listrik siswa mendapatkan

pengalaman belajar :

1. Mengamati simulsi terkait materi pokok

besaran listrik dan Mengeksplorasi

dalam Menyelesaikan sosl-soal terkait

materi besaran listrik,

2. Mengamati simulsi terkait materi pokok

besaran listrik dan Mengeksplorasi

dalam Menyelesaikan sosl-soal terkait

Hukum Ohm dan Kirchof ,

3. Mengamati simulsi terkait materi pokok

besaran listrik dan Mengeksplorasi

dalam Menyelesaikan sosl-soal terkait

Kaidah Flaming

4. Mengkomunikasikan dalam pengukuran

tegangan, tahanan dan arus

5. Mengamati simulsi terkait materi dan

Mengeksplorasii rangkaian seri, paralel

dan gabungan.

6. Mengamati simulsi terkait materi pokok

besaran listrik dan

Mengeksplorasiinduksi sendiri, mutual

pada kemagnitan

7. Mengkomunikasikan macam-macam

8. Jenis, ukuran kabel, terminal dan

penggunaannya

Page 14: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

4

DASAR LISTRIK

1. BESARAN LISTRIK

2. HK. OHM & KIRCHOF

3. KAIDAH FLAMING

4. PENGUKURAN

TEGANGAN, TAHANAN &

ARUS

5. RANGKAIAN SERI PARALEL & GABUNGAN

6. INDUKSI DIRI, MUTUAL

PADA KEMAGNITAN

7. JENIS, UKURAN KABEL,

TERMINAL DAN

PENGGUNAAN

A. PETA KONSEP

Page 15: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

5

BESARAN LISTRIK

1. AMPER

2. VOLT

3. HAMBATAN

B. PETA KONSEP BESARAN LISTRIK

KUAT ARUS

RAPAT ARUS

HAMBATAN DALAM

PENGHANTAR

KONDUKTOR,

ISOLATOR

Page 16: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

6

Selamat! Sekarang kalian telah menjadi peserta didik SMK. Saatnya telah tiba

untuk mempelajari lebih dalam lagi tentang listrik melaluimata pelajaran. Dasar

Listrik Otomotif. Dasar Listrik Otomotip adalah ilmu yang mempelajari tentang

listrik sesuatu yang ada di kendaraan baik itu kendaraan ringan, dan

kendararaan berat secara sistematis.

melakukan serangkaian penelitian dengan sangat cermat dan hati-hati. Dengan

cara itu, mereka dapat menjelaskan apa dan mengapa sesuatu dapat terjadi

serta memperkirakan sesuatu yang terjadi saat ini maupun yang akan datang

terhadap alam sekitar. Hasil-hasil temuan mereka dapat dimanfaatkan untuk

kesejahteraan hidup manusia, seperti sepeda motor , mobil, excavator, dosher,

komputer, televisi, dan sebagainya.

Pada bab ini, kalian akan mempelajari apa yang diselidiki dalam Besaran Listrik

Otomotip, bagaimanamelakukan pengamatan, perhitungan serta pengukuran

sebagai bagian dari pengamatan tersebut. Langkah awal untuk mempelajari

benda-benda di sekitar adalah dengan melakukan pengamatan (observasi).

Sebagai permulaan, lakukankegiatan berikut untuk melatih pengamatan untuk

eksplorasi terhadap listrik disekitarmu.

C. MATERI PEMBELAJARAN

Page 17: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

7

PENGAMATAN

Gambar 1. Pengamatan rangkaian

Pada kegiatan ini, kalian telah menyimpulkan bahwa dalam kegiatanpengukuran

perlu menggunakan satuan baku, satuan yang disepakati bersama. Besaran

yang satuan nya didefinisikan ini disebut besaran pokok.

MENAKSIR / MENDISKRIPSIKAN RANGKIAN LISTRIK

1. Lihatlah gambar dibawah 1.1 , Rangkaian listrik , dan amati!

2. Buatlah taksiran arus listrik, tegangan dan hambatan pada rangkian

tersebut.

Catatlah taksiranmu dan taksiran teman-temanmu!

Membandingkan dan Berlatih

Bandingkan taksiranmu dan teman-temanmu dengan hasil perhitunganmu!

Page 18: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

8

Diskusikan, apakah dekatnya hasil taksiran dengan hasil pengukuran

sebenarnya dapat ditingkatkan dengan latihan? Untuk mengujinya, berlatihlah

menaksir dan menghitung kemudian uji dengan hasil pengukuran!

Gambar 2. Pengamatan rangkaian

Diskusikan:

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan hasil

pengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain ? Mengapa

Pengamatan

1. Rangkailah komponen-komponen listrik seperti gambar 1.1 , baterai, kawat

penghubung, lampu dan saklar !

2. Gerakan saklar ke bawah (tutup saklar) dimana pada posisi On.

3. Amati dari manakah lampu itu bisa hidup / menyala !

4. Hidup / nyalakan lampu beberapa menit (kurang lebih 3 menit), kemudian matikan.

4. Ulangi langkah tersebut sampai 3 (tiga) kali, sampai bisa menemukan komponen

yang bisa membuat lampu hidup / menyala!

Bagaimanakah hasil pengamatanmu? Temuan apakah yang dapat kamu ambil

sebuah kesimpulan untuk menjelaskan kenapa lampu bisa nyala ?!

Dari hasil temuan dilapangan silahkan sesuaikan dengan gambar 1.1 Rangkaian

listrik

Page 19: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

9

hasilnya demikian? Apakah yang memengaruhi hasil pengamatan tegangan

pada rangkaian listrik bisa menyalakan lampu ?

Pada kegiatan sebelumnya, kalian telah menyimpulkan bahwa dalam

kegiatan pengamatan pada rangkian listrik dimana lampu bisa menyala karena

adanya arus listrik, beda tegangan dan hambatan yang terdapat pada rangkian.

Arus listrik, beda tegangan dan hambatandapat di ukur dan perlu menggunakan

satuan baku, satuan yangdisepakati bersama.Besaran yang satuannya

didefinisikan ini disebut besaran pokok.

Besaran panjang, massa dan waktu disebut besaran pokok, karena dari

besaran ini dapat diturunkan besaran-besaran yang lain seperti gaya dan energi.

Besaran pokok didefinisikan sebagai besaran yang satuannya telah ditetapkan

terlebih dahulu.Satuan dari besaran pokok disebut satuan pokok.Satuan Pokok

SI seluruhnya ada tujuh, yaitu seperti yang terlihat pada Tabel 1.

Tabel 1 Satuan pokok SI

Besaran Satuan Simbol

Panjang

Massa

Waktu

Kuat arus listrik

Suhu

Jumlah zat

Intensitas cahaya

meter

kilogram

sekon

ampere

kelvin

mol

Candela

m

kg

s

A

K

mol

Cd

Tabel 1 Satuan pokok SI

Penggunaan berbagai macam satuan untuk besaran menimbulkan suatu

kesukaran, alat ukur suatu satuan tertentu menjadi macam-macam, yang lebih

menyulitkan lagi bahwa orang harus menyesuaikan diri terhadap berbagai

macam satuan.Dengan demikian diperlukan menetapkan satuan standar besaran

Page 20: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

10

pokok.Syarat untuk membuat satuan standar yang berguna adalah praktis

digunakan, mudah didapat, mudah dibuat ulang, dan tetap setiap saat.Maka

seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan sejumlah penemuan oleh

para ilmuwan, standar satuan terus berubah.Sebagai contoh, standar meter

mengalami perubahan beberapa kali dimana yang digunakan sekarang

ditetapkan pada tahun 1983 dan dianggap yang paling tepat sampai saat ini.

Berikut iniakan dijelaskan satuan standar besaran pokok untuk listrik, besaran

yang digunakan pada listrik terbagi menjadi dua, meliputi Besaran pokok dan

besaran turunan.

1. ARUS LISTRIK

Amper adalah satuan SI untuk besaran pokok listrik, dilambangkan dengan

huruf A. Satu amper adalah suatu arus listrik yang mengalir, sedemikian

sehingga di antara dua penghantar lurus dengan panjang tak terhingga, dengan

penampang yang dapat diabaikan, dan ditempatkan terpisah dengan jarak satu

meter dalam vakum, menghasilkan gaya sebesar 710 2 x newton per meter.

Satuan ini diambil dari nama André-Marie Ampère, salah satu penemu

elektromagnetik.

Adalah Elektron-elektron yang mengalir melalui suatu penghantar tiap

detik.atau dengan kata lain adalah mengalirnya elektron secara terus menerus

dan berkesinambungan pada konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada

beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama.

Besarnya arus listrik yang mengalir melalui konduktor adalah sama

dengan jumlah elektron bebas yang melewati penampang konduktor setiap

detik. Arus listrik dinyatakan dengan I (Intensity) sedangkan besar arus listrik

dinyatakan dengan satuan ampere, disingkat A.Satu amperA sama dengan

DEFINISI ARUS LISTRIK

Page 21: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

11

pergerakan 6.25 x 1018 elektron bebas yang melewati konduktor setiap detik.

Atau dengan pengertian lain 1 ampere arus adalah mengalirnya elektron

sebanyak 624x1016 (6,24151 × 1018) atau sama dengan 1 Coulumb per detik

melewati suatu penampang konduktor”

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 3. Gerakan Elektron

Elektron bebas yang bermuatan negative selamanya akan selalu tolak

menolak satu dengan lainnya. Bila ada kelebihan electron disatu tempat, maka

akan ada kekurangan electron ditempat lainnya, electron akan selalu bergerak

ketempat yang kosong, dan kemudian mencoba untuk saling menjauh satu

sama lainnya. Saat pergerakan ini terjadi, aliran atau arus elektron terbentuk,

Arus akan terus berlanjut sampai electron genap terpisah dari intinya.

Arus dapat digambarkan seperti laju aliran elektron, besarnya aliran

electron bias diumpamakan seperti pada pipa air. Pada pipa yang diameternya

lebih besar mempunyai kapasitas aliran yang lebih besar pula. Artinya adalah

aliran arus akan besar bila jumlah electron yang bergerak juga banyak,

sehingga semburan air bisa jauh seperti gambar dibawah ini.

Pada pipa yang diameter kecil mempunyai kapasitas aliran yang lebih kecil,

Page 22: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

12

artinya aliran arus akan kecil karena jumlah elektron yang mengalir kecil.

Berakibat semburan air melalui pipa menjadi kecil.

Gambar 4. Perumpaman Aliran arus

Jadi kesimpulannya adalah mengalirnya suatu electron sama dengan

mengalirnya suatu arus. Arus adalah mengalirnya electron secara kontinyu

pada konduktor akibat perbedaan jumlah electron pada beberapa lokasi yang

jumlah elektronnya tidak sama.

Gambar 5. Gambar Aliran Elektron Dan Arus listrik

Formula arus listrik adalah:

Dimana:

I = besarnya arus listrik yang mengalir, ampere

Q = Besarnya muatan listrik, coulomb

Page 23: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

13

t = waktu, detik

1.1. KUAT ARUS LISTRIK.

Adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron bebas yang

pindah melewati suatu penampang kawat dalam satuan waktu, dengan kata

lain Amper adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron

bebas yang pindah melewati suatu penampang kawat dalam satuan waktu.

“Ampere adalah satuan kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118

milligram perak dari nitrat perak murni dalam satu detik”. listrik yang dapat

memisahkan,118 milligram perak dari nitrat perak murni dalam satu

detik.Rumus – rumus untuk menghitung banyaknya muatan listrik, kuat arus

dan waktu.

Formula arus listrik adalah

1 (satu) Coulomb = 6,28 x 1018

electron

Dimana :

Q = Banyaknya muatan listrik dalam

satuan coulomb

I = Kuat Arus dalam satuan Amper.

t = waktu dalam satuan detik.

Definisi Kuat Arus Listrik

Page 24: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

14

PERMASALAHAN KUAT ARUS LISTRIK

Sebuah baterai memberikan arus 0,5 A kepada sebuah lampu

selama 2 menit.

Berapakah banyaknya muatan listrik yang dipindahkan ?

Diketahui: I = 0,5 amp

t = 2 menit.

Ditanyakan: Q (muatan listrik).

Penyelesaian:

t = 2 menit = 2 x 60 = 120 detik

Q = I x t

= 0,5 x 120 = 60 coulomb.

PEMECAHAN MASALAH

Page 25: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

15

1.2. RAPAT ARUS

Arus listrik 12 A mengalir dalam kawat berpenampang 4mm², maka

kerapatan arusnya 3A/mm² (12A/4 mm2), ketika penampang penghantar

mengecil 1,5mm², maka kerapatan arusnya menjadi 8A/mm2 (12A/1,5 mm²).

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).

Adalah besarnya arus listrik tiap-tiap luas penampang kawat (mm2)

Gambar 6.Kerapatan arus listrik.

Definisi

Rapat Arus

Page 26: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

16

Berdasarkan tabel KHA kabel pada tabel diatas, kabel berpenampang 4 mm², 2

inti kabel memiliki KHA 30A, memiliki kerapatan arus 8,5A/mm².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:

Formula arus listrik adalah : Dijabarkan sebagai berikut :

Dimana : S = Rapat arus [ A/mm²]

I = Kuat arus [ Amp]

Q = luas penampang kawat [ mm²]

Kejadian-Kejadian Yang Disebabkan Oleh Arus Listrik

Bila arus mengalir pada konduktor atau elektrolit akan menyebabkan

(menimbulkan) tiga kejadian :

a. Pembangkit panas

Page 27: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

17

Bila arus melewati konduktor, akan menghasilkan panas saat sistem

bekerja. Contohnya meliputi :Lampu kepala (Head Light), Korek api

dimobil (Cigarette Lighter), sekring (Fuse) dll.

Gambar7. aliran arus

b. Aksi kimia

Bila aksi kimia terjadi pada elektrolit (cairan yang dapat dilalui /dialiri arus

listrik) akan menyebabkan arus listrik mengalir. Baterai jenis basah

bekerja berdasarkan prinsip kimia.

Saat kondisi baterai kosong (teganan dan arus) yang tersimpan dibaterai

berkurang, reaksi kimia yang terjadi sebagai berikut :

Pb02 + Pb + 2H2S04 -----> 2PbS04 + 2H20

Di atas ditunjukkan terbentuknya timbal sulfat selama penggunaan

(discharging). Keadaan ini akan mengurangi reaktivitas dari cairan

elektrolit karena asamnya menjadi lemah (encer), sehingga tahanan

antara kutub sangat lemah untuk pemakaian. baterai perlu diisi tegangan

dan arus (charging) mengakibatkan pada reaksi kimia akan berubah.

Perubahannya sebagai berikut :2PbS04 + 2H20 ----> PbO2 + Pb + 2H2S02

Gambar 8. Reaksi Kimia Baterai

Page 28: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

18

c. Aksi magnet

Bila arus listrik mengalir pada kabel atau kumparan akan menghasilkan

medan magnet disekitarnya. Prinsip ini digunakan pada koil pengapian

(ignition coil), alternator, motor starter dan macam-macam solenoid.

RANGKUMAN ARUS LISTRIK:

Arus listrik terjadi karena mengalirnya elektron.

Bila aliran elektronnya banyak, maka arus yang mengalir juga lebih

banyak.

Melalui perbedaan potensial, arus bisa mengalir dari potensial yang tinggi

ke potensial yang lebih rendah.

Bila aliran elektron bebasnya banyak, maka akan menghasilkan panas,

karena itu kawat listrik menjadi panas dikarenakan banyaknya arus yang

lewat.

Jumlah arus dapat diterangkan dengan mengambil perumpamaan pada

jumlah air yang mengalir pada sebuah pipa.

Page 29: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

19

Besarnya arus yang melewati kebeberapa aktuator (beban) berarti tenaga

listriknya juga kuat.

Diketahui : I = 0,5 amp

t = 2 menit.

Ditanyakan : Q (muatan listrik).

Penyelesaian : t = 2 menit = 2 x 60 = 120 detik

Q = I x t

= 0,5 x 120 = 60 coulomb.

Diketahui : Q = 4500 C

I = 1500 mA = 1.5 A

Ditanyakan : t = ?

Jawab :

t = Q / I

= 4500 C / 1.5 A

= 3000 s = 3000 dt

= 50 menit = 5/6 jam

PERMASALAHAN RAPAT ARUS

1. Sebuah batere memberikan arus 0,5 A kepada sebuah lampu selama 2 menit.

Berapakah banyaknya muatan listrik yang dipindahkan ?

2. Muatan listrik 4500 C, arus listrik 1500 mA. Hitunglah waktunya

PEMECAHAN MASALAH 2

Page 30: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

20

2. TEGANGAN (VOLTAGE)

Besaran turunan yang digunakan pada listrik adalah tegangan.

BANDINGKAN DAN SIMPULKAN

Bandingkan hasil pengamatanmu dan hasil pengamatan temanmu! Catat

persamaandan perbedaannya! Jika hasil pembelajaran tegangan

dikomunikasikan kepada orang lain,apakah orang tersebut memperoleh

pemahaman yang sama? Berdasarkan hasil perbandingan tersebut, hal penting

apakah yang arus dirumuskan bersama? Diskusikan dalam kelompokmu

Diskusikan:

Pengamatan tegangan

1. Siapkan baterai bertengan 12 V, yang satu ber

tegangan rendah (kurang dari 12 V) dan satunya

bertegangan 12 V.

2. Siapkan bola lampu bertengan 12 V dan

penghantar (kabel)

3. Rangkailah, seperti gambar sebelah ini

4. Amati nyala lampu bila menggunakan tegangan

dibawah 12 V dan tegangan diatas 12 V

Page 31: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

21

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan hasil

pengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain ?

Mengapa hasilnya demikian? Apakah yang memengaruhi hasil pengamatan

tegangan pada rangkaian listrik bisa menyalakan lampu ?

Tegangan listrik merupakan perbedaan potensial listrik antara dua titik pada

suatu penghantar atau rangkaian listrik.Beda potensial adalah perbedaan

jumlah elektron yang berada dalam suatu arus listrik.

Bila suatu battery dihubungkan ke lampu dan lampu tersebut menyala, hal ini

terjadi dengan adanya aliran listrik. Arus bias mengalir karena ada perbedaan

potensial antara kutub positip dan kutub negatip. Arus mengali rmelalui lampu,

artinya bahwa electron bergerak dari "-" ke "+" sehingga lampu dapat

menyala.Selanjutnya bagaimana dan mengapa arus mengalir? Kita lihat contoh

pada kincir air ,kincir tidak akan berputar bila tidak ada air yang mengalir, hal

yang sama jika tidak ada arus yang mengalir, maka lampu tidak akan menyala.

Bagaimana air akan mengalir pada contoh dibawah ini? Bila tangki air A dan B

tingginya sama, air tidak akan mengalir dan kincir air juga tidak bias berputar.

Jika ada perbedaan tingg ipermukaan air diantara kedua tangki tersebut, maka

air bias mengalir dari tangki yang lebih tinggi ke tangki yang lebih rendah

dengan sendirinya.

Adalah mengalirnya elektron-elektron disebabkan adanya perbedaan

potensial listrik antara dua titik pada suatu penghantar atau rangkaian listrik.

Di satu sisi sumber arus listrik terdapat elektron yang bertumpuk

sedangkan di sisi yang lain terdapat jumlah elektron yang sedikit. Hal ini terjadi

karena adanya gaya magnet yang mempengaruhi materi tersebut. Dengan kata

lain, sumber tersebut menjadi bertegangan listrik. Tegangan listrik (disebut juga

voltase) identik dengan beda potensial.

DEFINISI TEGANGAN

Page 32: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

22

Pada dasarnya, beda potensial (tegangan) inilah yang menyebabkan aliran

elekron dari potensial rendah (negatif) ke potensial tinggi (positif). Artinya

adanya arus listrik disebabkan karena adanya tegangan listrik pada dua titik

(kutub positif dan kutub negatif). Pada rangkain listik, bisa jadi setiap komponen

listrik mempunyai beda potensial yang berbeda tergantung hambatan

komponen tersebut

Sebagai contoh,kincir air akan berputar. Hal yang sama juga berlaku pada

listrik, bila tidak ada perbedaan potensial, arus tidak mengalir, dan jika ada

perbedaan potensial, maka arus bisa mengalir dari potensial yang lebih tinggi ke

yang lebih rendah,hasilnya adalah arus atau tenaga listrik. Bila pergerakan

elektron bebas jumlahnya banyak,artinya adalah tenaga listriknya menjadi

besar.

Jika suatu kabel dihubungkan antara muatan positif dan muatan negatif,

maka elektron akan bergerak netral. Pada saat tersebut, panas terbentuk oleh

Page 33: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

23

pergerakan elektron. Reaksi pembangkitan panas ini merupakan salah satu

dari tiga kejadian yang disebabkan oleh adanya arus listrik, misalnya cigaret

lighter, electricstove ,dll. Kedua adalah kejadian Magnetic, yaitu bila arus

melewati suatu kabel atau kumparan maka akan menghasilkan medan

magnet, contohnya solenoid dan yang ketiga adalah arus dapat menyebabkan

kejadian reaksi kimia seperti misalnya yang terjadi pada battery. Mari kita lihat

aliran arus pada battery kendaraan. Sumber energi battery terdiri dari dua

terminal yaitu positif dan negatif.

Dari penjelasan mengenai muatan positif dan negatif, dapat dikatakan

bahwa atom terminal positif protonnya lebih banyak dari pada elekronnya,

sehingga terminalnya berisi muatan positif. Dan satunya lagi, atom yang

terdapat pada terminal negatif mempunyai electron yang lebih banyak

disbanding dengan proton, sehingga terminalnya bermuatan negatif. Terminal

negative mempunyai suplai electron bebas yang sangat banyak sekali,ke

semua electron ini ,terkumpul disuatu area yang kecil dan saling tolak–menolak

satu sama lainnya.

Jika perbedaan listrik secara alami terhubung dengan kedua kawat yang

bermuatan berbeda ,maka arus bias mengalir dikarenakan adanya perbedaan

potensial listrik antara kedua muatan sehingga arus dapat mengalir. Perbedaan

potensial listrik biasa disebut dengan tegangan (voltage). Karena ada

perbedaaan potensial listrik,maka terjadi electromotive force(emf).

Tegangan (V) adalah unit listrik untuk menerangkan jumlah tekanan listrik

Page 34: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

24

yang ada atau sejumlah tekanan listrik yang dibangkitkan oleh aksi kimia di

dalam battery. Simbol tegangan =E dan satuan teganan =V, dimana

Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu

joule untuk memindahkan muatan listrik satu coulomb”. Dari pernyataan diatas

dapat diformulasikan sebagai berikut :

Dimana ;

E = W (joule) / Q (coulombs)Volt

W = tenaga listrik

1Q =jumlah muatanlistrik

Persetaraan satuan :

1volt :0.001 KV

volt :1,000mV

1kV:1,000v

2.1. Beda Potensial Tegangan

Tegangan dapat disebut sebagai potensial dan perbedaan potensial. Pada

gambar 2-3 (tangki air) menerangkan bagaimana mereka berhubungan satu

sama lainnya, saat kedua tangki air dihubungkan dengan sebuah pipa, maka

air akan mengalir dari tangki yang lebih tinggi ke tangki yang lebih rendah.

Tinggi air diukur dari permukaan tanah. Untuk kelistrikan, potensial diukur

berdasarkan standar tingkatan kepastian yang disebut dengan alam (eart)

atau bumi (ground), potensial dari bumi (ground) diambil dalam angka 0

volt(V). Biasanya alam secara phisik mewakili ground, namun pada bidang

otomotif ground adalah terminal battery negative (-).

Page 35: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

25

Tinggi air pada tangki yang lebih rendah diibaratkan sebagai tinggi air dalam

nol volt (V). Pada battery, 12 volts artinya adalah perbedaan potensial antara

kedua terminal battery kutup positip dan kutup negatip.

Bila ketinggian tempat pada gambar diatas karenakan posisi air berbeda, air

akan mengalir dari tangki A ke tangki B, namun apabila bila posisinya tidak

berbeda (tekanansama), air tidak akan mengalir. Karena itulah, jika

tekanannya tidak berbeda atau sama ,arus akan diam. Karena tidak ada aliran

arus, maka Sistem tidak bekerja sehingga tidak terjadi panas. Jika ada

perbedaan tekanan antara tangki A dan B maka arus bias mendesak masuk

sehingga terjadi panas. Artinya adalah muatan positif pada battery adalah 12

volt dan negatifnya adalah 0 volt. Pada switch buka – tutup yang ada pada

gambar 2-4 dibawah, karena arus mengalir ,lampu bias menyala berdasarkan

posisi switch-nya. Agar terjadi aliran muatan (arus listrik) dalam suatu

rangkaian tertutup, maka haruslah ada beda potensial atau beda tegangan di

kedua ujung rangkaian (kutub baterai sebagai sumber tegangan).

Adalah perbedaan jumlah elektron yang berada dalam suatu arus listrik

Jika energi tiap muatan habis akibat penggunaan, maka di kedua ujung

rangkaian tidak akan ada beda potensial (beda potensial bernilai nol volt).

Akibatnya komponen-komponen elektronika seperti lampu, trafo, dan lain

Page 36: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

26

sebagainya tidak akan dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Perhatikanlah

gambar berikut. Adanya beda potensial pada ujung ujung sumber tegangan,

menyebabkan lampu dalam rangkaian tertutup tersebut dapat menyala. Pada

lampu terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kalor dan cahaya.

2.2. Jenis Tegangan Beda Potensial Tegangan

1. Sumber tegangan listrik searah ( DC = Direct Current )

Tegangan yang bekerja pada rangkaian arus listrik tertutup selalu dengan

arah yang sama, maka arus listrik yang mengalir arahnya juga sama.

Biasa disebut dengan arus searah (simbol normalisasi : ¾ ). Tegangan

listrik searah adalah arus listrik yang mengalir dengan arah dan besar

yang tetap/konstan.Yaitu sumber arus listrik yang tidak berubah fasenya.

Pada gambar grafik yang memperlihatkan hubungan antara tegangan (V)

dan waktu (t) pada tegangan Listrik searah (DC). Berarti bahwa pembawa

muatan listrik bergerak dengan arah arus listrik tertentu.

Besarnya tegangan listrik pada saat yang berbeda diperlihatkan pada

suatu grafik (grafik tegangan fungsi waktu). Untuk maksud ini sumbu

horisontal sebagai waktu (misal 1s, 2s, 3s dst.) dan sumbu vertikal

sebagai arusnya (misal 1A, 2A, 3A dst.).

Besarnya arus listrik yang

sekarang ditetapkan pada 1, 2

Page 37: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

27

atau 3 sekon, untuk masing -

masing waktu yang berlaku

ditarik garis lurus ke atas atau

ke bawah (lihat gambar 1.14).

Kita hubungkan titik yang

sesuai dengan suatu garis,

Gambar 9. Grafik Arus Listrik Searah ( DC)

dengan demikian maka didapatkan suatu grafik arus fungsi waktu (grafik

garis). Gambar grafik seperti ini dapat dibuat secara jelas dengan suatu

oscilloscope.

Contoh Sumber arus listrik searah ( DC )

1. Batere/Baterai ( elemen kering )

2. Accumulator ( aki = accu ) (elemen basah )

3. Elemen Volta ( elemen basah )

4. Solar sel

5. Dinamo DC atau Generator DC

6. Adaptor AC ke DC : a. Adaptor Sistem Perata Tunggal, b. Adaptor

Sistem Cabang Tengah, c. Adaptor Sistem jembatan, d. Adaptor

Sistem Dwi Kutub

2. Tegangan bolak-balik

Tegangan pada suatu rangkaian arus, arahnya berubah - ubah dengan

suatu irama / ritme tertentu, dengan demikian maka arah dan besarnya

arus selalu berubah - ubah pula. Biasa disebut arus listrik bolak-balik

(simbol normalisasi : ~ ). Berarti bahwa elektron bebasnya bergerak maju

dan mundur

Page 38: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

28

Gambar 10. Grafik tegangan listrik Bolak-Balik

Disini pada tegangan bolak-balik, sebagaimana digunakan didalam

praktik, arahnya selalu berubah - ubah (misalnya 50 kali tiap sekon),

electron - elektron di dalam penghantar kawat hanya sedikit berayun /

bergerak maju dan mundur.

Suatu tegangan listrik bergelombang yang besarnya selalu berubah,

tetapi arah tegangan listrik tersebut tetap konstan, maka dalam hal ini

berhubungan dengan suatu arus listrik yang terdiri atas sebagian

tegangan listrik searah dan sebagian yang lain berupa tegangan bolak-

balik. Biasa disebut sebagai tegangan bergelombang (alternating current).

Tegangan bergelombang adalah suatu arus yang terdiri atas sebagian

arus searah dan sebagian arus bolak-balik.Salah satu bentuk lain dari

arus bergelombang yang sering ditemukan dalam praktik yaitu berupa

pulsa arus searah (lihat gambar 4) tegangan hanya dapat diketahui dan

ditetapkan melalui reaksi atau efek yang ditimbulkannya.

Sebagai contoh akibat dari reaksi atau efek yang ditimbulkannya adalah

sebagai berikut :

1. Reaksi panas

Arus listrik selalu memanasi penghantarnya.Didalam kawat logam

misalnya, elektron-elektron saling bertumbukan dengan ion-ion atom,

bersamaan dengan itu elektron tersebut memberikan sebagian energi

geraknya kepada ion-ion atom dan memperkuat asutan panas ion-ion

atom, yang berhubungan dengan kenaikan temperatur.Penggunaan

reaksi panas arus listrik ini misalnya pada open pemanas, solder, kompor,

seterika dan sekering lebur.

Page 39: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

29

2. Reaksi cahaya

Pada lampu pijar reaksi panas arus listrik mengakibatkan kawat membara

dan dengan demikian menjadi bersinar, artinya sebagai efek samping dari

cahaya. Reaksi cahaya secara langsung ini ditemukan pada penggunaan

tabung cahaya, lampu mercury, lampu neon dan lampu indikator

(negative glow lamp).

3. Reaksi kemagnitan

Gas seperti neon, argon atau uap mercury dipicu/diprakarsai oleh arus

listrik sehingga menjadi bersinar.

Contoh sumber arus listrik bolak balik ( AC )

1. Generator AC

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

3. Inverter DC ke AC

PERMASALAHAN :

Energy 12.500 J, muatan 250 C. Hitunglah besar tegangan listriknya

PEMECAHAN MASALAH :

Diketahui : W = 12.500 J

Q = 250 C

Ditanyakan : V = ?

Jawab :

V = W / Q

= 12.500 J / 250 C

= 50 Volt

Page 40: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

30

3. HAMBATAN/TAHANAN

Panjang : 1 m dan 3 m

Luas penampang : Tetap

Bahan : Berubah-ubah

PERCOBAAN 1:

1. Sediakan 3 (tiga) jenis bahan kawat penghantar dari tembaga,

kuningan dan dari kawat nikelin.

2. Panjang kawat penghantar masing-masing 1 dan 3 meter.

3. sediakan bola lampu bertegangan 12 V sebanyak 3 buah.

4. Sediakan sumber tegangan 12 V

5. Hubungkan ke 3 (tiga) komponen kawat tembaga, kuningan

dan kawat nikelin dengan bola lampu serta sumber tegangan.

6. Rangkai seperti gambar disamping !

7. Amati nyala bola Lampu ! Mana yang lebih terang

Page 41: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

31

Diskusikan:

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan hasil

pengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain ?

Mengapa hasilnya demikian? Apakahyang memengaruhi hasil percobaan

tersebut?

Bandingkan dan Simpulkan

Jika prediksimu berbeda dengan kenyataannya, apa yang akan terjadi sesuai

hasilpengamatanmu?

Jenis Kawat

Panjang

Penghantar

1 meter

Panjang

Penghantar 3

meter

Kondisi

Menyala

(Terang /

Redup)

Kawat Tembaga

Kawat Nikelin

Kawat Kuningan

Page 42: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

32

Gambar Penampang kabel

dipanaskan

Diskusikan:

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan hasil

pengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain ?

Mengapa hasilnya demikian? Apakah yang memengaruhi hasil percobaan

tersebut?

Jenis Kawat

Bola lampu

(Tegangan lampu 12 V)

Tidak dipanaskan

Kondisi Menyala

(Terang / Redup)

kondisi dipanaskan

Kawat Tembaga

Kawat Nikelin

Kawat Kuningan

PERCOBAAN 2:

1. Seperti pada percobaan 1 (satu)

panaskan kawat penghantar

dengan menggunakan lilin dengan

jenis kawat penghantar berbeda-

beda!

2. Amati apa yang terjadi pada nyala

bola lampu?

Panjang : Tetap Luas penampang : Tetap Bahan : dipanaskan

Page 43: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

33

Jika suatu elektron bebas bisa bergerak didalam benda, dan dikarenakan

elektron mempunyai listrik alami, maka akan terjadi suatu aliran arus listrik.

Arus 1 ampere adalah elektron sebanyak 6.25x1018 electron bergerak dalam

satu detik. Perlu juga kita ketahui, bahwa semua jenis benda tersusun dari

atom-atom sehingga ada beberapa kemungkinan rintangan bagi elektron bebas

untuk bergerak, tertahannya pergerakan elektron bebas biasa disebut dengan

tahanan listrik.

Adalah hambatan-hambatan yang dialami oleh elektron-elektron pada

saat perpindahannya.Diukur dengan Ohm meter, satuan (ohm).

Semua benda terdiri dari struktur atom yang berbeda, Karena itulah ruang

lingkup elektron bebas untuk bergerak menjadi beragam tergantung dari jenis

bendanya. Walaupun elektron dengan jumlah yang sama persatuan, jumlah

elektron yang dapat mengalir melalui ruang sempit persatuan waktu dapat

berubah, semakin besar ketebalan suatu benda, maka pintu gerbang dimana

elektron dapat bergerak juga menjadi semakin lebar. Jika jarak mengalir

elektron jauh, maka waktu perjalanan juga akan semakinl ama, sehingga

jumlah elektron yang bergerak dalam unit waktu dapat berkurang. Artinya

adalah banyak tahanan listriknya.

3.1. Hambatan Kawat Penghantar

Besar hambatan suatu kawat penghantar (L). Sebanding dengan panjang

kawat penghantar. artinya makin panjang penghantar, makin besar

MATERI PEMBELAJARAN

Difinisi

Tahanan

Page 44: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

34

hambatannya, 2. Bergantung pada jenis bahan kawat (sebanding dengan

hambatan jenis kawat), dan 3. berbanding terbalik dengan luas penampang

kawat, artinya makin kecil luas penampang, makin besar hambatannya. Jika

panjang kawat dilambangkan ℓ, hambatan jenis ρ, dan luas penampang kawat

A. Secara matematis, besar hambatan kawat dapat ditulis:

Rumus untuk menjelaskan tahanan listrik adalah :

R = Tahanan suatubenda

𝜌 = Variable dari suatu benda (Ώ m)

L = Panjang kabel(m)

A = Lebar area(m2)

Gambar 11. Penampang Kabel

Besaran ρ dikenal sebagai hambatan jenis atau resistivitas yang nilainya

bergantung pada jenis bahan penghantar. Dalam suatu batas perubahan suhu

tertentu, perubahan hambatan jenis sebanding dengan besar perubahan suhu

(Δt), Karena hambatan R berbanding lurus dengan hambatan jenis ρ, maka

perubahan nilai hambatan akan mengikuti hubungan.Sehingga rumus

hambatan sebagai berikut :

Dimana:

Rt = hambatan pada suhu t0C,

R0 = hambatan mula-mula,

Page 45: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

35

α = Koefisien suhu hambatan

jenis (per 0C)

Δt = perubahan suhu (0C)

Koefisien suhu hambatan jenis (α) tergantung pada jenis bahan. Meskipun

hambatan jenis sebagian besar logam bertambah akibat kenaikan suhu, namun

bahan tertentu hambatan jenis justru akan semakin kecil akibat kenaikan suhu.

Hal ini terjadi pada bahan semikonduktor yaitu, karbon, grafit, germanium, dan

silikon.

Nilai hambatan suatu penghantar tidak bergantung pada beda

potensialnya. Beda potensial hanya dapat mengubah kuat arus yang melalui

penghantar itu. Jika penghantar yang dilalui sangat panjang, kuat arusnya akan

berkurang. Hal itu terjadi karena diperlukan energi yang sangat besar untuk

mengalirkan arus listrik pada penghantar panjang. Keadaan seperti itu

dikatakan tegangan listrik turun. Makin panjang penghantar, makin besar pula

penurunan tegangan listrik.

3.2. Tahanan Dalam Penghantar

Dalam suatu rangkaian listrik tentu terdapat hambatan. Hambatan / resistansi

merupakan karakteristik umum dari suatu rangkaian. Berikut akan dijelaskan

secara lebih detail karakteristik hambatan komponen-komponen dalam rangkaian

listrik. Besarnya hambatan kawat penghantar dipengaruhi oleh tiga faktor, yaitu

Hambatan jenis penghantar,panjang penghantar, dan luas penampang

penghantar

Page 46: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

36

Penghantar dari bahan metal mudah mengalirkan arus listrik, tembaga dan

aluminium memiliki daya hantar listrik yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan

atom, setiap atom terdiri proton dan elektron.Aliran arus listrik merupakan aliran

elektron.Elektron bebas yang mengalir ini mendapat hambatan saat melewati

atom sebelahnya.Akibatnya terjadi gesekan elektron denganatom dan ini

menyebabkan penghantar panas.Tahanan penghantar memiliki sifat

menghambat yang terjadi pada setiap bahan.

1 Ω (satu Ohm) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063

mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0° C”

Page 47: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

37

Adalah Kemampuan penghantar dalam menghantarkan daya hantar arus listrik

(arus).

Sedangkan penyekat atau isolasi adalah suatu bahan yang mempunyai

tahanan yang besar sekali sehingga tidak mempunyai daya hantar atau daya

hantarnya kecil yang berarti sangat sulit dialiri arus listrik”.

Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus:

Dimana :

R = Tahanan/resistansi [ ?/ohm]

G = Daya hantar arus/konduktivitas [Y/mho]

Gambar 12. Gerakan elektron di dalam penghantar logam

Difinisi

Daya hantar

Page 48: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

38

Jadi tahanan listrik pada suatu benda berbeda tergantung faktor sebagai

berikut:

a. Jenis benda

b. Bagian kabel

c. Panjang kabel

d. Temperatur

Juga jika suatu benda temperaturnya naik, gerakan atom akan menjadi lebih

lambat, karena atom – atom elektron bebas tersebut bergeraknya tidak bebas.

Jadi tahanan listrik akan naik apabila temperatur bendanya bertambah tinggi.

Huruf yang mewakili tahanan adalah : R Satuan tahanan adalah : Ω (ohm)

Simbol tahanan : --/\/\/\--

Gambar 13. Pergerakan tegangan dan arus terhadap tahanan

1 ohm : adalah suatu tahanan

listrik (konduktor) yang mampu

menahan aliran arus listrik

sebesar 1 ampere dengan

tegangan 1 volt

Page 49: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

39

3.3. Konduktor, Isolator Dan Resistor

Bila arus listrik mengalir melalui suatu benda dengan mudah, maka benda

tersebut disebut sebagai Konduktor (penghantar listrik). Logam seperti

tembaga, perak, emas, aluminum, dan baja dipakai sebagai penghantar

karena mereka adalah conductor yang baik. Tembaga banyak dipakai dalam

bentuk kabel karena ketahanannya dan biaya yang tidak begitu mahal.Lawan

dari conductor adalah insulator. Insulator adalah benda yang tidak bisa

mengalirkan arus listrik,

Contohnya adalah gelas, plastik, karet, dan keramik. Lapisan plastik pada

bagian luar kabel adalah salah satu contoh sebuah insulator. Saat elektron

bebas bergerak di dalam conductor, beberapa elektron bersinggungan dengan

atom-atom dan sebagian energi kinetik yang memancarkan cahaya atau panas.

Karena itulah, aksi pembangkitan panas disebut dengan Daya listrik (Joule

heat). Pembangkitan panas besarnya adalah sebanding dengan arus listrik dan

besar tahanan. Diformulasikan sebagai berikut :

Dimana ;

P : Daya (Jouleheat )

I : Aruslistrik

R : Tahanan

PERSETARAAN SATUAN

1kΩ =1,000Ω

1Ω=0.001kΩ

1MΩ=1,000,000Ω

Page 50: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

40

Alat yang menggunakan aksi pembangkitan panas adalah

- Electric Stove Electriciron

- Lamps

- Etc

Konductor Insulator

Tembaga

Besi

Baja

Alumunium

Perak

Kaleng

Ground (Bumi)

Gelas

Udara

Kayu kering

Pasir

Air yang disuling

Plastik

Kertas

Page 51: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

41

Latihan Evaluasi :

Kawat yang hambat jenisnya 0,000 001 Ωm dan luas penampangnya 0,000 000 25 m² digunakan untuk membuat elemen pembakar listrik 1kW yang harus memiliki hambatan listrik 57,6 ohm. Berapa panjang kawat yang diperlukan?

PEMECAHAN MASALAH :

Diketahui

ρ = 0,000 001 Ωm R = 57,6 Ω

A = 0,000 000 25 m²

Ditanya : L ?

Jawab

R = ρ (L/A) =

57,6 = 0.000 001 . (L/o.oooooo25)

L = 57,6 . 0,25

L = 14,4 m

Page 52: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

42

Rangkuman

Arus

1. Arus yang mengalir adalah sebesar jumlah elektron bebas.

2. Arus listrik menjalankan electric actuator

3. Bila tegangannya tinggi, arus yang mengalir juga banyak. Namun akan

mengakibatkan overheat bila aliran arusnya berlebihan.

4. Tahanan menahan aliran arus , jika tahanannya besar, aliran arus akan

berkurang.

5. Bila arus yang lewat berlebihan, akan terjadi panas.

6. Aksi megnet terjadi pada gulungan kawat yang dialiri listrik.

Tegangan

1. Bila ada potensial listrik, maka elektron mulai bergerak

2. Selanjutnya, aliran listrik dimulai

3. Bila tegangannya tinggi, elektron bisa bergerak lebih banyak lagi

4. Dan aliran listriknya juga menjadi lebih banyak

Resistance

1. Tahanan menghalangi gerak elektron bebas, juga menggangu aliran listrik

2. Jika tahanannya besar, aktuator kelistrikan 100% tidak bisa berjakan

karena tidak 100% arusyang lewat.

3. Tahanan dimulai dengan degradasi atau penuaian pada suatu wiring

harness.

4. Pada mobil problem kelistrikan dimulai dari tahanannya, kontak tahanan

pada connector,terlepasnya connector dan ground yang lemah.

Page 53: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

43

Evaluasi

1. Kawat yang hambat jenisnya 0,000 001 Ωm dan luas penampangnya 0,000

000 25 m² digunakan untuk membuat elemen pembakar listrik 1kW yang

harus memiliki hambatan listrik 57, 6 ohm. Berapa panjang kawat yang

diperlukan ?

2. Seutas kawat yang panjangnya 50 cm, luas penampangnya 2 mm2 ,

ternyata hambatannya 100 Ohm. Dengan demikian, hambatan jenis kawat

tersebut adalah…?

3. Sebuah Kawat penghantar setelah diberi beda potensial listrik pada kedua

ujung 2 detik kemudian besar arus yang mengalir secara konstan pada

kawat tersebut terukur 4 A.

Hitunglah :

a. Jumlah muatan yang mengalir dalam tiap satuan menit,

b. Jumlah elektron yang mengalir dalam per menit.

4. Sebuah baterai memberikan arus 0,5 A kepada sebuah lampu selama 2

menit. Berapakah banyaknya muatan listrik yang dipindahkan ?.

5. Pada sebuah penghantar kabel yang berupa kawat tembaga yang memiliki

luas penampang sebesar 1 mm2 terdapat 2 x 1021 elektron bebas per

meter persegi. Berapa rapat arus yang dapat dihitung apabila kawat

tersebut dialiri listrik selama 1 menit jika diketahui muatan 1 elektron = 1,6 x

10-19C ? Diketahui : A = 1 mm2 = 1 x 10-6 m2 dan n = 2 x 1021 elektron

per meter persegi dapat kita hitung rapat arus dari persamaan berikut.

Tugas Mandiri

Pilihlah suatu Lampu Penerangan di tempat workshop dimana

lampu tersebut b isa menyala terang dan redup sebagai

objek pengamatan.Kemudian,amati benda tersebut dengan

indramu. Lakukan penafsiran sebanyak – banyaknya terhadap benda

tersebut agar dapat kalian deskripsikan secara rinci. Buat laporan

tertulis tentang deskripsi objek itu. Lakukan analisis, adakah besaran

pada benda itu yang belum dapa diamati atau diukur. Kemukakan

idemu, bagaimana cara mengamati atau mengukurnya.

Page 54: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

44

BAB II HUKUM-HUKUM PADA DASAR LISTRIK

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR

KOMPETENSI DASAR

PENGALAMAN BELAJAR

Setelah mengikuti pembelajaran

dengan kompetensi dasar-dasar

Listrik siswa dapat :

1. Menghayati dan Mengamalkan

perilaku jujur, disiplin, tanggung

jawab, peduli (gotong royong,

kerjasama, toleran, damai), santun,

responsif dan proaktif dan

menunjukan sikap sebagai bagian

dari solusi atas berbagai

permasalahan dalam berinteraksi

secara efektif dengan lingkungan

sosial dan alam serta dalam

menempatkan diri sebagai cerminan

bangsa dalam pergaulan dunia.

2. Memahami besaran listrik, hukum

Ohm dan Kirchof padar listrik

otomotip

3. Menerapkan Dasar Listrik pada

rangkaian seri, paralel dan

gabungan

Dari pembelajaran kompetensi dasar-dasar

Listrik siswa mendapatkan pengalaman

belajar :

1. Mengamati simulsi terkait materi pokok

besaran listrik dan Mengeksplorasi

dalam Menyelesaikan Hukum Ohm dan

Kirchof ,

2. Mengamati simulsi terkait materi pokok

besaran listrik dan Mengeksplorasi

dalam Menyelesaikan sosl-soal terkait

Hukum Ohm dan Kirchof ,

3. Mengamati simulsi terkait materi pokok

Hukum Ohm dan Kirchof ,dan

Mengeksplorasi dalam Menyelesaikan

sosl-soal terkait Hukum Ohm dan

Kirchof ,

4. Mengkomunikasikan dalam Hukum

Ohm dan Kirchof ,

5. Mengamati simulsi terkait materi dan

Mengeksplorasi Hukum Ohm dan

Kirchof ,6.

Page 55: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

45

DASAR LISTRIK

HUKUM OHM

HUBUNGAN DAYA

HUBUNGAN KALOR

KIRCHOF

KIRCOF 1 KIRCOF 2

B. PETA KONSEP

Page 56: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

46

HUKUM-HUKUM PADA DASAR LISTRIK

Rudi seorang pelajar kelas 1 SMK yang baru masuk dari proses

penerimaan siswa baru. Pada suatu hari Andi bersama teman sekelasnya

dibimbing oleh guru pengajar dasar listrik otomotip melakukan praktikum di

workshop yang berkaitan dengan hambatan pada sumber tegangan.Andi

duduk berempat dalam satu kelompok sambil mendengarkan penjelasan guru.

Setelah pengarahan dari guru, Rudi dan ketiga temannya mulai melakukan

kegiatan untuk mengamati peralatan yang tersedia di meja praktikum yaitu dua

buah lampu yang berbeda hambatanya,penghantar, lampu dan sumber

tegangan yang telah dirangkaikan sesuai petunjuk buku dan pengarahan guru

mereka, mendapati lampu yang terpasang yang menyala terang dan satunya

menyalaredup. Rudii bertanya dalam hati, apa yang terjadi pada rangkaian

tersebut kaitannya dengan nyala lampu yang menyebabkan lampu dapat

menyala terang dan redup.

PENGAMATAN

1. Lakukan pengamatan terhadap dua buah lampu yang menyala terang dan

redup pada gambar diatas

2. Buatlah penafsiran lampu bisa menyala terang dan redup,

BANDINGKAN DAN SIMPULKAN

Bandingkan hasil pengamatanmu dan pengamatan temanmu! Catat persamaan

dan perbedaannya! Jika hasil pengamatan dikomunikasikan kepada orang lain,

apakah orang tersebut memperoleh pemahaman yang sama? Berdasarkan

hasil perbandingan tersebut, hal penting apakah yang harus dirumuskan

bersama?

Page 57: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

47

Diskusikan:

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan hasil

pengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain?

Mengapa hasilnya demikian ? Apakah yang memengaruhi hasil pengamatan

tegangan pada rangkaian listrik bisa menyalakan lampu

1. HUKUM OHM

Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar

mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus

ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama

halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa.

Tenaga (the force) yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam

sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari

potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah

tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar

energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan

titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak

ada artinya.

Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa

derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang

biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah

jumlah dari energi yang ada untuk mendorong electron, dan juga jumlah dari

hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama

C. MATERI PEMBELAJARAN

Page 58: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

48

halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam

hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk

menyatakan antara atau melewati titik pada suatu titik.

Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini,

kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi,

panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada

persamaan tersebut adalah arus listrik, tegangan,danhambatan.Symbol yang

digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar.

Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara

internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu

listrik. Ampere dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia

Alessandro Volta, dan ohm dari orang German Georg Simon Ohm.

Simbul matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance

(Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard

symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V

dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan

menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada

sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat lebih umum.

Pada materi besaran listrik telah dijelaskan dalam perhitungan elektro,

yang sering dibahas mengenai satuan couloumb, dimana ini adalah besarnya

energi yang setara dengan electron pada keadaan tidak stabil. Satu couloumb

setara dengan 6.250.000.000.000.000.000. electron (6,25.1018) Symbolnya

ditandai dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan elektron

mengalir, satu ampere sama dengan 1 couloumb dari electron melewati satu

titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak

melewati conductor (penghantar).

Pada materi besaran listriktelah didefinisikan apa itu volt, kita harus

mengetahui bagaimana mengukur sebuah satuan yang kita ketahui sebagai

energi potensial. Satuan energi secara umum adalah joule dimana sama

dengan besarnya work (usaha) yang ditimbulkan dari gaya sebesar 1 newton

yang digunakan untuk bergerak sejauh 1 meter (dalam satu arah). Dalam british

unit, ini sama halnya dengan kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan

Page 59: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

49

Definisi HUKUM OHM

sejauh 1 foot. Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I

joule energi yang digunakan untuk mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki

dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu dengan jarak 1 kaki menggunakan

parallel pulling dengan ¾ pound. Maka kesimplannya, 1 volt sama dengan 1

joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt baterai akan melepaskan

energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari electron yang bergerak pada

sebuah rangkian.

Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui

ketika kita mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah rangkaian.

Yang pertama dan mungkin yang sangat penting hubungan antara tegangan,

arus dan hambatan ini disebut hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm

dan dipublikasikannya pada sebuah paper pada tahun 1827, The Galvanic

Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah besarnya arus listrik

yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm

menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana

hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan.

Menyatakan bahwa besar arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar

selalu berbanding lurus dengan beda potensial yang diterapkan kepadanya.

Rumus hukum Ohm dapat digambarkan seperti segitiga sehingga dengan

mudah menghitung salah satu besaran listrik, jika kedua besaran yang lain

sudah diketahui :

Dimana :

E atau V atau U :Tegangan dinyatakan dengan

nilai volts.

I : Arus dinyatakan dengan amps

R : Hambatan dinyatakan dengan ohms

Page 60: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

50

Untuk mempermudah proses menghitung tegangan, hambatan dan arus dengan

cara menutup pakai tangan sesuai kondisi perhitungan yang dibutuhkan. Cara

untuk mengetahui atau menghitung tegangan dengan menutup bagian puncak

dari segitiga seperti terlihat pada gambar dibawah.

Menghitung tegangan

Gambar untuk menghitung tegangan

Menghitung arus

Gambar untuk menghitung arus

Menghitung Hambatan

Gambar menghitung arus

Page 61: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

51

Pembuktian hukum Ohm dengan menggunakan perhitungan sederhana secara

sederhana sebagai berikut :

Hitunglah besar tegangan U = I x R = 1 x 20 = 20 V

Hasil kontrol dengan voltmeter :

Hasil pengukuran = Hasil perhitungan

Hitunglah kuat arus

I =

Hasil kontrol dengan Ampermeter : I Pengukuran = 0,2A (Sama dengan

hasil perhitungan)

Hitunglah besar tahanan

R =

Lepaskan tahanan dari sumber tegangan pada saat pengukuran tahanan Hasil kontrol dengan Ohmmeter :

R pengukuran = 30 ( sama dengan hasil perhitungan ).

Page 62: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

52

1.1. HUBUNGAN DAYA DAN HUKUM OHM

Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus.

Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain, misalnya:

Energi listrik menjadi energi kalor / panas, contoh: seterika, solder, dan

kompor listrik.

Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.

Energi listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor listrik.

Energi listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian accu,

peristiwa penyepuhan (peristiwa melapisi logam dengan logam lain).

Jika arus listrik mengalir pada suatu penghantar yang berhambatan R, maka

sumber arus akan mengeluarkan energi pada penghantar yang bergantung

pada:

Beda potensial pada ujung-ujung penghantar (V).

Kuat arus yang mengalir pada penghantar (i).

Waktu atau lamanya arus mengalir (t).

Berdasarkan pernyataan di atas, dan karena harga V = R.I, maka persamaan

energi listrik dapat dirumuskan dalam bentuk :

dan karena I = V/R, maka persamaan energi listrik dapat pula dirumuskan

dengan:

W = V.I.T = (R.I).I.T

W = I2.R.T (dalam satuan watt-detik)

W = I2.R.T

W = (V/R2.R.T)

W = V2.T/R (dalam satuan watt-detik)

Page 63: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

53

Keuntungan menggunakan energi listrik:

a. Mudah diubah menjadi energi bentuk lain.

b. Mudah ditransmisikan.

c. Tidak banyak menimbulkan polusi/ pencemaran lingkungan.

1.2. HUBUNGAN KALOR DENGAN HUKUM OHM

Energi listrik yang dilepaskan itu tidak hilang begitu saja, melainkan berubah

menjadi panas (kalor) pada penghantar. Besar energi listrik yang berubah

menjadi panas (kalor) dapat dirumuskan:

Jika V, I, R, dan t masing-masing dalam volt, ampere, ohm, dan detik, maka

panas (kalor) dinyatakan dalam kalori.

Konstanta 0,24 didapat dari percobaan joule, Di dalam percobaannya Joule

menggunakan rangkaian alat yang terdiri atas kalorimeter yang berisi air serta

penghantar yang berarus listrik. Jika dalam percobaan arus listrik dialirkan pada

penghantar dalam waktu t detik, ternyata kalor yang terjadi karena arus listrik

berbanding lurus dengan:

a. Beda potensial antara kedua ujung kawat penghantar (V)

b. Kuat arus yang melalui kawat penghantar (i)

Q = 0,24 V I T kalori

Q = 0,24 I2 R T kalori

Q = 0,24 V2.T/R kalori

Page 64: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

54

c. Waktu selama arus mengalir (t).

Hubungan ketiganya ini dikenal sebagai "hukum Joule"

Karena energi listrik 1 joule berubah menjadi panas (kalor) sebesar 0,24 kalori.

Jadi kalor yang terjadi pada penghantar karena arus listrik adalah:

1.3. HUBUNGAN DAYA LISTRIK DENGAN HUKUM OHM

Adalah banyaknya energi tiap satuan waktu dimana pekerjaan sedang

berlangsung atau kerja yang dilakukan persatuan waktu. Dari definisi ini, maka

daya listrik (P) dapat dirumuskan dan daya sama dengan energi/waktu ( Daya

= energi/waktu).

Q = 0,24 V.I.T kalori

DEFINISI DAYA

P =W/T

P = V.I.T/T

= V.I

P = I2 R

P = V2/R (dalam satuan volt-ampere,( VA)

Page 65: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

55

Satuan daya listrik :

a. watt (W) = joule/detik

b. kilowatt (kW): 1 kW = 1000 W.

Dari satuan daya maka muncullah satuan energi lain yaitu:

Jika daya dinyatakan dalam kilowatt (kW) dan waktu dalam jam, maka satuan

energi adalah kilowatt jam atau kilowatt-hour (kWh).

1 kWh = 36 x 105 joule

Dalam satuan internasional (SI), satuan daya adalah watt (W) atau setara Joule

per detik (J/sec). Daya listrik juga diekspresikan dalam watt (W) atau kilowatt

(kW). Konversi antara satuan HP dan watt, dinyatakan dengan formula sebagai

berikut:

1 HP = 746 W = 0,746 kW

1kW = 1,34 HP

Sedangkan menurut standar Amerika (US standard), daya dinyatakan dalam

satuan Hourse Power (HP) atau (ft)(lb)/(sec).

Page 66: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

56

LATIHAN EVALUASI :

Pada sebuah rangkaian mengalis arus listrik sebesar 1500

miliAmpere dan hambatan listriknya 40 ohm. Tentukan besar

tegangan yang dipasang pada rangkaian tersebut ?

PEMECAHAN MASALAH :

Diketahui : I = 1500 miliAmpere = 1,5 A

R = 40 ohm

Ditanyakan : V = ?

Jawab :

V = I x R = 1,5 A x 40 ohm

TUGAS MANDIRI

1. Arus listrik 2A mengalir melalui seutas kawat penghantar ketika beda

potensial 12 V diberikan pada ujung-ujungnya. Tentukan hambatan listrik

pada kawat tersebut!

2. Pada sebuah rangkaian mengalis arus listrik sebesar 2500 miliAmpere

dan hambatan listriknya 60 ohm. Tentukan besar tegangan yang dipasang

pada rangkaian tersebut ?

3. Dalam hukum Ohm, kita mengenal tiga besaran listrik. Satuan setiap

besaran adalah: ….............sebutkan

Page 67: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

57

2. HUKUM KIRCHOFF

PENGAMATAN

Perhatikan gambar disamping ini,

siapkan baterai, ampermeter,berjumlah

empat (4) busi pijar (tahanan pada

listrik) dan penghantar. Rangkailah

komponen - komponen tersebut dan

perhatikan arus pada masing-masing

busi pijar (tahanan). Bila busi pijar

(tahanan) pada rangkaian satu atau dua

dilepas (tidak difungsikan). Apa yang

terjadi pada alat ukur amper ?

Bandingkan dan Simpulkan

Bandingkan hasil pengamatanmu dan pengamatan temanmu! Catat persamaan

dan perbedaannya! Jika hasil pengamatan dikomunikasikan kepada orang lain,

apakah orang tersebut memperoleh pemahaman yang sama? Berdasarkan

hasil perbandingan tersebut, hal penting apakah yang harus dirumuskan

bersama?

Page 68: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

58

Diskusikan:

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan hasil

pengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain?

Mengapa hasilnya demikian? Apakah yang memengaruhi hasil pengamatan

tegangan pada rangkaian listrik bisa menyalakan lampu

Gustaf Robert Kirchoff adalah seorang fisikawan jerman yang berkontribusi

pada pemahaman konsep dasar teori rangkaian listrik, spektroskopi, dan emisi

radiasi benda hitam yang dihasilkan oleh benda-benda yang dipanaskan.

Dalam kelistrikan, sumbangan utamanya adalah dua hukum dasar

rangkaian, yang kita kenal sekarang dengan Hukum I dan Hukum II

Kirchoff.Kedua hukum dasar rangkaian ini sangat bermanfaat untuk

menganalisis rangkaian-rangkaian listrik majemuk yang cukup rumit.Akan tetapi

sebagian orang menyebut kedua hukum ini dengan Aturan Kirchoff, karena dia

terlahir dari hukum-hukum dasar yang sudah ada sebelumnya, yaitu hukum

kekekalan energi dan hukum kekekalan muatan listrik.

2.1. Hukum Kirchoff I

Merupakan hukum kekekalan muatan listrik yang menyatakan bahwa

jumlah muatan listrik yang ada pada sebuah sistem tertutup adalah tetap. Hal

ini berarti dalam suatu rangkaian bercabang, jumlah kuat arus listrik yang

masuk pada suatu percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang ke

luar percabangan itu. Untuk lebih jelasnya tentang Hukum I Kirchoff,

perhatikanlah rangkaian berikut ini

Page 69: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

59

Gambar 14. Arus keluar Kirchof

Bila ada arus lain ( 2 atau 3 )

yang masuk pada cabang dan

kemudian keluar cabang ada 2

atau 3 maka rumusHukum Kirchof

dapat dijabarkan seperti gambar

dibawah ini :

Gambar 15. Loop arus “ KIRChOFF “

ARUS MASUK = ARUS KELUAR

Rumus arus masuk ada 2 atau 3 ;

I1 + (-I2) + (-I3) + I4 + (-I5 ) = 0

I1 + I4 = I2 + I3 + I5

Page 70: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

60

LATIHAN EVALUASI

Antara titik a dan b pada suatu rangkaian terdapat resistor/hambatan listrik 4

ohm. Arus yang mengalir dari a ke b adalah 3 Ampere. Jika, potensial di titik a

= 24 Volt. Berapakah potensial di titik B. ?

PEMECAHAN :

Diketahui : R = 4 Ohm R = 4 ohm

I = 3 Ampere a b

Va = 24 Volt

Ditanyakan : Vb = ?

Jawab : I 24 Volt

Va - Vb = I x R

24 V - Vb = 3 x 4

Vb = 24 V - 12 V

Vb = 12 V

Jadi, potensial di titik b adalah = 12 Volt = 12

Page 71: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

61

2.2. HUKUM II KIRCHOFF (CLOSE LOOP)

Adalah hukum kekekalan energi yang diterapkan dalam suatu rangkaian

tertutup. Hukum ini menyatakan bahwa jumlah aljabar dari GGL (Gaya Gerak

Listrik) sumber beda potensial dalam sebuah rangkaian tertutup (loop) sama

dengan nol. Secara matematis, Hukum II Kirchoff ini dirumuskan dengan

persamaan

Di mana V adalah beda potensial komponen komponen dalam rangkaian (kecuali

sumber ggl) dan E adalah ggl sumber. Untuk lebih jelasnya mengenai Hukum II

Kirchoff, perhatikanlah sebuah rangkaian tertutup sederhana berikut ini

Dari rangkaian sederhana di atas, maka akan berlaku persamaan berikut

(anggap arah loop searah arah arus)

Page 72: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

62

Persamaan dapat ditulis dalam bentuk lain seperti berikut

I . R = E - I .r

Di mana I . R adalah beda potensial pada komponen resistor R, yang juga

sering disebut dengan tegangan jepit

LATIHAN EVALUASI :

Antara titik-titik a dan b pada suatu rangkian terdapat resistor/hambatan listrik

2 ohm. Arus yang mengalir dari a ke b adalah 2 Ampere. Jika, potensial di titik

a = 5 Volt. Berapakah potensial di titik b ?

PEMECAHAN MASALAH :

R = 2 Ohm R = 2 ohm

Va = 5 Volt a b

I = 2 Ampere

Ditanyakan :Vb = ?

I 5 V

Jawab :

Va - Vb = I x R

5 V - Vb = 2 x 2

Vb = 5 V - 4 V

Vb = 1 volt

Jadi, potensial di titik b adalah = 1 Volt = 1 V

Page 73: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

63

RANGKUMAN

1. Hukum ohm, berbunyi bahwa besar arus listrik yang mengalir

melalui sebuah penghantar selalu berbanding lurus dengan beda

potensial yang diterapkan kepadanya

2. Hukum kirchoff i , berbunyi arus masuk = arus keluar

3. Hukum kirchoff ii, berbunyi tegangan masuk = tegangan keluar

TUGAS MANDIRI

1. Kuat arus I1 = 10 A, I2 = 5 A arah menuju titik A. Kuat arus I3 = 8 A arah

keluar dari titik A. Berapakah besar dan arah kuat arus I4?

2. Ada lima buah percabangan berarus listrik, percabangan berarus listrik

masuk yaitu I1 = 10 A, I2 = 5 A, sedangkan percabangan berarus listrik

keluar yaitu I3 = 5 A, I4 = 7 A, sedangkan I5 harus ditentukan besar dan

arahnya, tentukan I5 tersebut !

Page 74: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

64

BAB III KAIDAH FLAMING

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR

KOMPETENSI DASAR

PENGALAMAN BELAJAR

Setelah mengikuti pembelajaran

dengan kompetensi dasar-dasar

Listrik siswa dapat :

1. Menghayati dan Mengamalkan

perilaku jujur, disiplin, tanggung

jawab, peduli (gotong royong,

kerjasama, toleran, damai),

santun, responsif dan proaktif

dan menunjukan sikap sebagai

bagian dari solusi atas berbagai

permasalahan dalam

berinteraksi secara efektif

dengan lingkungan sosial dan

alam serta dalam menempatkan

diri sebagai cerminan bangsa

dalam pergaulan dunia.

2. Memahami besaran listrik,

hukum Ohm dan Kirchof padar

listrik otomotip

3. Menerapkan Dasar Listrik pada

rangkaian seri, paralel dan

gabungan

Dari pembelajaran kompetensi dasar-

dasar Listrik siswa mendapatkan

pengalaman belajar :

1. Mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

Mengeksplorasi dalam

Menyelesaikan sosl-soal terkait

materi KAIDAH FLAMING,

2. Mengamati simulsi terkait materi

pokok KAIDAH FLAMING dan

Mengeksplorasi dalam

Menyelesaikan sosl-soal terkait

KAIDAH FLAMING

3. Mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

Mengeksplorasi dalam

Menyelesaikan sosl-soal terkait

Kaidah Flaming

4. Mengamati simulsi terkait materi

dan Mengeksplorasii rangkaian

seri, paralel dan gabungan.

Page 75: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

65

KAIDAH FLAMING

1. KUTUP MAGNIT

2. INDUKSI EKTROMAGN

ETIK

3. JENIS - JENIS MAGNIT

4.KAIDAH FLAMING

B. PETA KONSEP

Page 76: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

66

Pengamatan

1. Ambilah suatu batang penghantar. Batangan magnet sejumlah 2 (dua)

batang.

2. Letakkan batang penghantar diantara kutub utara dan kutup selatan!

3. Lihat dan amati apa yang terjadi pada batang penghantar yang diletakkan

antar kedua kutub magnet!

4. Hasil pengamatan didiskusikan dengan teman yang selanjutnya

disimpulkan!

Bandingkan dan Simpulkan

Bandingkan hasil pengamatanmu dan pengamatan temanmu! Catat persamaan

dan perbedaannya! Jika hasil pengamatan dikomunikasikan kepada orang lain,

apakah orang tersebut memperoleh pemahaman yang sama? Berdasarkan

hasil perbandingan tersebut, hal penting apakah yang harus dirumuskan

bersama?

Diskusikan:

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan hasil

pengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain?

Mengapa hasilnya demikia ?

Apakah yang memengaruhi hasil pengamatan tegangan pada rangkaian listrik

bisa menyalakan lampu

Page 77: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

67

Salah satu fungsi utama dari kelistrikan adalah menimbulkan kemagnetan.

Yang dimaksud dengan kemagnetan adalah sifat yang dimiliki oleh logam

tertentu untuk menarik besi atau benda yang mengandung besi.Suatu benda

dapat mengandung magnet apabila kemagnetannya terpusat di tempat

tertentu.Magnet yang kuat selalu dapat menarik beban yang lebih berat

daripada magnet yang lemah. Berdasarkan percobaan ternyata magnet yang

terbuat dari besi lebih lemah daripada magnet yang dibuat dari logam

campuran. Magnet yang ada terdiri dari beberapa bentuk seperti magnet jarum,

magnet batang, magnet tapal kuda, magnet sentral dan lain-lain tergantung

fungsinya, tetapi semuanya mempunyai kemagnetan yang terpusat di suatu

tempat yang disebut kutub.

1. KUTUB MAGNET

Magnet memiliki dua tempat yang gaya magnetnya paling kuat. Daerah ini

disebut kutub magnet.Ada 2 kutub magnet, yaitu kutub utara (U) dan kutub

selatan (S).Seringkali kita menjumpai magnet yang bertuliskan N dan S. N

merupakan kutub utara magnet itu(singkatan dari north yang berarti utara)

sedangkan S kutub selatannya (singkatan dari south yang berarti

selatan).Kemagnetan suatu logam tidak dapat dilihat tetapi beberapa hasil

kerjanya dapat disaksikan. Untuk keperluan ini dapat menggunakan bantuan

serbuk besi.Caranya : Letakkan sebuah magnet dibawah sehelai karton, plastik

C. MATERI BELAJAR

Page 78: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

68

atau kaca tipis. Kemudian diatasnya ditaburi serbuk besi. Jika penutup tersebut

diketok-ketok, maka terlihatlah bahwa serbuk besi itu akan mengatur diri dalam

pola tertentu. Pola ini yang dinamakan medan magnet (seperti pada gambar

dibawah ini).

Gambar diatas menjelaskan bahwa menjelaskan bahwa garis gaya merupakan

garis yang keluar dari magnit melalui kutub utara dan masuk melalui kutub

selatan.Jadi garis gaya itu menunjukkan arah medan magnit, sedangkan jumlah

garis-garis gaya menunjukkan kekuatan medan magnit.Gaya tarik yang terkuat

dari magnit, terdapat pada ujungnya yaitu pada Kutub magnet.Magnet

mempunyai dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan. Penentuan dua

kutub magnet sangat membantu kita dalam penggunaan magnet.Untuk dapat

mengetahui arah garis gaya dalam medan magnet, terlebih dahulu harus

diketahui kutubnya. Dengan mengetahui kutub utara dan kutub selatan magnet

maka kita dapat memastikan arah garis gaya magnet.Oleh karena itu kutub

magnet dapat membantu kita dalam penggunaan magnet, khususnya untuk

mengetahui arah garis gaya magnet.

Page 79: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

69

1.1. SIFAT MAGNET

Sifat magnet adalah tarik menarik apabila didekatkan dua buah magnet yang

tidak sejenis. Dan akan tolak menolak apabila didekatkan dua buah magnet

yang sejenis.

Berdasarkan percobaan tentang kutub magnit, maka dapat dibuktikan bahwa:

“kutub magnit yang senama (sejenis) apabila didekatkan akan saling tolak

menolak,dan kutub magnit yang tidak senama (tidak sejenis) akan saling tarik

menarik”.

Medan magnet dan gari-garis gaya magnet sangat penting. Dengan adanya

medan dan garis gaya magnet menyebabkan magnet sangat bermanfaat bagi

kehidupan manusia, khususnya dalam menunjang pemanfaatan teknologi,

seperti pada bidang Elektro dan Otomotif.

Medan magnet dapat menghasilkan arus listrik pada kawat penghantar apabila

medan magnet bergerak berpotongan dengan kawat penghantar tersebut.

Selain itu, arus listrik yang dihasilkan oleh medan magnet yang mengalir pada

sebuah penghantar dapat juga berfungsi untuk pengisian aki pada kendaraan

(charge).

Kunci pokok untuk memudahkan kita dalam penggunaan magnet yaitu :

Garis gaya magnet mengalir dari kutub selatan ke kutub utara

Garis gaya magnet keluar dari kutub utara masuk kembali melalui kutub

selatan.

Page 80: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

70

1.2. JENIS – JENIS BAHAN PEMBUAT MAGNET

Gaya tarikan atau tolakan bahan yang berada pada suatu medan magnit

ternyata tidak sama, seperti misalnya pada besi dengan emas. Besi menarik

garis-garis gaya dengan kuat sedangkan emas kurang menarik garis-garis

gaya.Hasil percobaan di atas menunjukkan bahwa bahan-bahan di alam dapat

dikelompokan menjadi tiga macam, yaitu :

1) Bahan Feromagnit, yaitu bahan yang memiliki sifat kemgnitan yang

sangat kuat atau sangat kuat menarik garis-garis gaya magnit. Contoh :

Nikel, kobalt, besi, baja,dan lain-lain.

2) Bahan Paramagnit, yaitu bahan yang memiliki sifat kemagnitan yang

kurang kuat, atau kurang kuat menarik garis-garis gaya magnit. Contoh :

aluminium, platina, dan lain-lain.

3) Bahan Diamagnit, yaitu bahan yang tidak memiliki sifat magnit, atau

sedikit menolak garis-garis gaya magnit. Contoh : Bismuth, tembaga,

emas, dan lain-lain.

Istilah bahan magnetik yang umum digunakan adalah bahan ferromagnetik,

yang dapat dikategorikan menjadi 2 macam, yaitu :

1. Bahan yang mudah dijadikan magnet yang lazim disebut bahan magnetik

lunak. Bahan in banyak digunakan untuk inti transformator, inti motor atau

generator, rele, peralatan sonar atau radar.

2. Bahan ferromagnetik yang sulit dijadikan magnet tetapi setelah menjadi

magnet tidak mudah kembali seperti semula yang disebut dengan bahan

magnetik keras.Bahan ini digunakan untuk pabrikasi magnet permanen.

Sifat-sifat bahan magnetik mirip dengan sifat dari bahan dielektrik, dimana

momen atom dan molekul-molekul yang menyebabkan adanya dwikutub

sama dengan momen dwikutub pada bahan dielektrik. Magnetisasi pada

bahan magnet seperti polaritas pada bahan dielektrik.

Page 81: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

71

2. INDUKSI ELEKTROMAGNET

Kumparan yang dialiri arus listrik berubah menjadi magnet disebut

Elektromagnet. Berbicara tentang magnet tidak terlepas dari pembicaraan

tentang listrik.Pernyataan tersebut telah dibuktikan dalam percobaan. Misalnya:

bila sebuah kompas diletakkan dekat dengan suatu penghantar yang sedang

dialiri aruslistrik, maka kompas tersebut akan bergerak pada posisi tertentu

seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini.

Gambar 16. Pengaruh pada jarum kompas oleh penghantar

yang dialiri arus listrik

Kompas bergerak karena dipengaruhi oleh medan magnet. Ini berarti bahwa

gerakan kompas seperti pada percobaan di atas adalah akibat adanya medan

magnet yang dihasilkan oleh gerakan elektron pada kawat penghantar.Yang

dimaksud dengan elektromagnetik adalah magnet yang timbul pada suatu

penghantar lurus atau kumparan pada waktu dialiri arus listrik. Seperti halnya

pada magnet biasa, pada elektromagnetpun memiliki medan magnet yang

timbul disebabkan oleh adanya arus listrik yang mengalir melalui suatu kawat

penghantar. Untuk mengetahui bentukmedan magnet yang timbul di sekitar

penghantar, dapat dilakukan dengan suatu percobaan sederhana seperti

gambar dibawah ini.

Bahan-bahan yang dibutuhkan untuk membuktikan adanya medan magnet

diantaranya : (1) serbuk besai, (2) penghantar, (3)Kertas, (4) baterai 3 volt, (5)

medan magnet yang terbentuk, (6) medan magnet yang digambarkan berupa

garis.

Page 82: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

72

2.1. JENIS-JENIS MAGNET

Magnet dapat digolongkan atas 2 (dua) jenis.

1. Magnet tetap (permanen) Magnet tetap adalah magnet yang diperoleh dari

dalam alam (penambangan). Magnet ini berupa jenis besi yang disebut

Lodstone. Sifat atom magnet tetap tidak sama dengan sifat atom magnet

tidak tetap. Pada bahan magnet, garis edar elektron pada atom yang satu

dan lainnya membentuk formasi yang sejajar dan selalu tetap.Sedangkan

pada bahan yang bukan magnet, arah garis edar elektron pada setiap atom

tidak teratur.

2. Magnet tidak tetap (remanen atau buatan)

Magnet tidak tetap terdiri dari 3 (tiga) macam, yaitu :

1) Magnet hasil induksi.

Magnet hasil induksi ini dibuat dari besi atau

baja. Besi dan baja dapat dijadikan magnet

dengan cara induksi magnet. Besi dan baja

diletakkan di dekat magnet tetap Magnet

elementer yang terdapat pada besi dan baja

akan terpengaruh atau terinduksi magnet tetap

yang menyebabkan letaknya teratur dan

mengarah ke satu arah. Besi atau baja akan

menjadi magnet sehingga dapat menarik

serbuk besi yang berada di dekatnya.

Ujung besi yang berdekatan dengan kutub magnet batang, akan

terbentuk kutub yang selalu berlawanan dengan kutub magnet

Page 83: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

73

penginduksi. Apabila kutub utara magnet batang berdekatan dengan

ujung A besi, maka ujung A besi menjadi kutub selatan dan ujung B

besi menjadi kutub utara atau sebaliknya.

Magnet hasil induksi bersifat sementara. Mengapa demikian ?

Karena apabila medan magnet yang dibuat di sekitarnya dihilangkan,

maka garis elektron akan kembali keposisi tidak teratur. Dengan kata

lain kemagnetannya menjadi hilang.

2) Magnet hasil perlakuan listrik.

Magnet ini dibuat dari baja lunak ( baja karbon rendah ). Baja ini

dipilih karena sifat baja lunak sifat kemagnetannya relatif mudah

dihilangkan.Penghilangan sifat magnet ini memang diperlukan untuk

hampir semua peralatan magnet hasil perlakuan listrik karena

seringkali kutub-kutub magnetnya harus berubah-ubah pada

kecepatan tertentu. Untuk membentuk magnet ini, diperlukan elektro-

magnet (akan dijelaskan selanjutnya) sebagai bahan sumber medan

magnet. Selain dengan cara induksi, besi dan baja dapat dijadikan

magnet dengan arus listrik. Besi dan baja dililiti kawat yang dihu-

bungkan dengan baterai. Magnet elementer yang terdapat pada besi

dan baja akan terpengaruh aliran arus searah (DC) yang dihasilkan

baterai. Hal ini menyebabkan magnet elementer letaknya teratur dan

mengarah ke satu arah. Besi atau baja akan menjadi magnet dan

dapat menarik serbuk besi yang berada di dekatnya. Magnet yang

demikian disebutmagnet listrik atau elektromagnet.

Besi yang berujung A dan B dililiti kawat

berarus listrik. Kutub magnet yang

terbentuk bergantung pada arah arus ujung

kumparan.Jika arah arus berlawanan

jarum jam maka ujung besi tersebut

menjadi kutub utara. Sebaliknya, jika arah

arus searah putaran jarum jam maka

ujung besi tersebut terbentuk kutub

selatan. Dengan demikian, ujung A kutub

Page 84: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

74

utara dan B kutub selatan atau sebaliknya.

2.2. Cara membuat medan magnit

Ada 3 (tiga) cara yang dapat dilakukan untuk memperkuat medan magnet

pada elektromagnet

a. Membuat inti besi pada kumparan.

Cara ini dilakukan dengan jalan meletakkan sepotong besi di dalam

kumparan yang dialiri listrik. Besi tersebut akan menjadi magnet tidak

tetap (buatan atau remanen). Karena inti besi menjadi magnet, maka

inti besi itu akan menghasilkan medan magnet.

Dilain pihak kumparan juga akan menghasilkan medan magnet pada

arah yang sama pada inti besi. Hal ini akan menyebabkan terjadinya

penguatan medan magnet. Penguatan medan magnet diperoleh dari

penjumlahan medan magnet yang dihasilkan oleh besi dengan

medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan.

b. Menambah jumlah kumparan.

Tiap-tiap kumparan elektromagnet menghasilkan medan magnet.

Dengan penambahan jumlah kumparan sudah tentu akan

memperkuat medan magnet secara keseluruhan. Kuatnya medan

elektromagnet merupakan jumlah dari medan magnet yang dihasilkan

oleh masing-masing lilitan.

c. Memperbesar arus yang mengalir pada kumparan.

Besarnya arus yang dialirkan pada kumparan berbanding lurus

dengan besarnya medan magnet. Setiap elektron yang mengalir

pada penghantar menghasilkan medan magnet. Dengan demikian

Page 85: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

75

medan total tergantung dari banyaknya elektron yang mengalir setiap

detik atau kuat medan total ditentukan oleh besarnya arus yang

mengalir pada kumparan.

Berdasarkan jenis bahan yang digunakan, magnet dapat dibedakan menjadi

empat tipe:

1. Magnet Permanen Campuran

Sifat magnet tipe ini adalah keras dan memiliki gaya tarik sangat kuat.

Magnet permanen campuran dibagi menjadi:

- Magnet alcomax, dibuat dari campuran besi dengan almunium

- Magnet alnico, dibuat dari campuran besi dengan nikel

- Magnet ticonal, dibuat dari campuran besi dengan kobalt

2. Magnet Permanen Keramik

Tipe magnet ini disebut juga dengan magnadur, terbuat dari serbuk ferit

dan bersifat keras serta memiliki gaya tarik kuat.

3. Magnet Besi Lunak

Tipe magnet besi lunak disebut juga stalloy, terbuat dari 96% besi dan 4%

silicon.Sifat kemagnetannya tidak keras dan sementara.

4. Magnet Pelindung

Tipe magnet ini disebut juga mumetal, terbuat dari 74% nikel, 20% besi, 5%

tembaga, dan 1% mangan. Magnet ini tidak keras dan bersifat sementara.

Sebuah magnet akan hilang sifat kemagnetannya jika:

1. Magnet dipanasakan hingga berpijar atau dibakar

Pemanasan pada magnet menyebabkan sifat kemagnetannya berkurang

atau bahkan hilang. Hal ini terjadi karena tambahan energi akibat

pemanasan menyebabkan partikel-partikel bahan bergerak lebih cepat dan

lebih acak, maka sebagian magnet elementernya

2. Magnet dipukul atau ditempa hingga bentuknya berubah atau rusak

Magnet yang mengalami pemukulan akan menyebabkan perubahan

susunan magnet elementernya. Akibat pemanasan dan pemukulan

magnet elementer menjadi tidak teratur dan tidak searah.Magnet-magnet

elementer yang tadinya segaris (searah) menjadi berarah sembarangan,

Page 86: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

76

sehingga benda kehilangan sifat magnetiknya.

3. KAIDAH FLAMING

Pada materi ini akan dibahas mengenai magnet dan hubungan antara

kelistrikan dengan kemagnetan.Kaidah tangan kiri flaming adalah sebuah kaidah

untuk menentukan arah gaya elektromagnit atau putaran pada sebuah motor

listrik.kaidah tangan kiri flaming diciptakan oleh John Ambrose Flaming seorang

fisikawan kebangsaan Inggris pada abad 18-19, untuk mengenang jasanya maka

kaidah tangan kiri fliming digunakan rumus pada penentuan arah gaya magnit.

3.1. Prinsip Flaming

1. Bila arus mengalir dalam suatu penghantar (conductor), medan

magnet akan bangkit pada arah yang terlihat pada ilustrasi di bawah

sesuai kaidah Ampere dari ulir kanan tidak lagi menunjuk arah yang

sama seperti semula. Bahkan setiap benda di atas suhu tertentu

sama sekali tidak dapat dibuat menjadi magnet.

2. Bila penghantar diantara kutub N dan S dari sebuah magnet

permanen, maka garis gaya magnet yang terjadi oleh arus listrik

dalam penghantar dan garis gaya magnet dari magnet permanen

saling berpotongan menyebabkan magnetic flux bertambah dibagian

bawah penghantar dan berkurang di bagian atas penghantar.Kita

dapat menganggap bahwa magnetic flux adalah sebagai sabuk karet

yang telah ditegangkan. Jadi magnetic flux, maka gaya aka

Page 87: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

77

cenderung menarik pada satu garis lurus lebih kuat di bagian bawah

penghantar.Akibatnya dari hal ini di bawah penghantar akan

memperoleh gaya yang cenderung mendorongnya ke atas.

Kaidah ini berbunyi ukuran gaya

elektromagnetik paling besar saat arah

medan magnet tegak lurus dengan

arus, dan meningkat sebanding

dengan panjang konduktor, besar

arus, dan kekuatan medan magnet

dirumuskan sebagai berikut :

F = B .I . L

Dimana :

F : gaya elektromaknetik

B : Jumlah garis gaya magnit

I : Arus yang mengalir pada penghantar

L :panjang penghantar

Page 88: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

78

Fluksi magnet mempunyai beberapa karakteristik :

a. Fluksi magnet dimulai dari kutub U dan berakhir di kutub S suatu magnet

atau magnet-magnet

b. Arah dari fluksi magnet adalah sesuai dengan arah kutub U jarum magnet

bila jarum berada di dalam fluksi.

c. Seperti halnya serbuk karet, garis gaya magnet di dalam fluksi berusaha

sependek mungkin, sejajar dan sedekat mungkin dengan poros U-S dari

medan magnet. Pada saat yang sama, cenderung menolak garis gaya

magnet lainnya yang searah, sehingga juga cenderung membentuk busur

keluar poros U-S.

Induksi elektromagnetik adalah peristiwa timbulnya GGL atau arus listrik pada

suatu penghantar atau kumparan akibat mengalami perubahan garis-garis gaya

magnet (fluks magnetic).

3.2. PENGGUNAAN HUKUM FLAMING

Cara – cara untuk menghasilkan GGL/arus induksi :

1. Menggerak-gerakkan magnet di dekat kumparan percobaan faraday

2. Memutar kumparan pada medan magnet, prinsip kerja generator atau

alternator

Page 89: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

79

3. Memutar magnet di dalam kumparan prinsip kerja dynamo sepeda pancal

4. Menggerakkan penghantar memotong medan magnet prinsip timbulnya

gaya Lorentz, digunakan pada motor stater.

5. Mengalirkan arus bolak-balik (AC) kepada kumparan primer untuk

diinduksikan keada kumparan sekunder yang ada di dekatnya. Prinsip

kerja transformator (trafo)

Page 90: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

80

6. Mengalirkan arus searah (DC) yang diputus-putus kepada kumparan

primer untuk diinduksikan kepada kumparan sekunder yang ada

didekatnya, prinsip kerja inductor dan busi.

Cara-cara untuk membangkitkan medan magnit :

1. Mengalirkan arus ke sebuah penghantar. untuk menggerakkan

komponen-komponen pada sistem lain, sebagai contoh pada selenoit,

relai, motor wiper, starter, motor penghapus kaca dan jarum penunjuk

ammeter, volt meter, dan lain-lainnya.

Page 91: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

81

cara kerja :

Sekarang apa yang terjadi pada fluksi magnet bila konduktornya melingkar dan

bukan kawat lurus. Bila konduktor lurus secara bertahap dibengkokkanm, akan

membentuk lingkaran (gambar a sampa D). Fluksi dari setiap titiklingkarang

adalah sama arahnya (dalam hal ini, searah jarum bila dilihat dari bawah),

gabungan ini membentuk fluksi yang lebih besar dan lebih kuat.

Dengan kata lain, bila arus mengalir di dalam kumparan, arah fluksi magnet

sedemikian rupa sehingga kutub U dan S dihasilkan di dalam koil seperti pada

gambar di bawah.

Bila konduktor dililitkan membentik kumparan dalam suatu tabung, seperti pada

gambar C, disebut solenoid.

Page 92: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

82

Bila arus mengalir di dalam solenoid seperti pada gambar di bawah, arah fluksi

magnet sedemikian rupa sehingga kutub S yang dihasilkan berada di atas.

Jumlah garis gaya magnet juga bertambah sebanding dengan jumlah gulungan

dari kumparan.

Bila arus mengalir di dalam solenoid, jumlah garis gaya magnet bertambah

sebanding dengan besarnya arus. Prinsip solenoid yang diuraikan di atas dapat

dipergunakan untuk relay. Bila kita tempatkan logam yang dpat bergerak,

mudah terkena magnet (misalnya, plunger) di bawah solenoid, dan dengan

mengalirkan arus melalui solenoid. Hal ini karena medan magnet yang

dihasilkan solenoid menyebabkan logam menjadi magnet sehingga tertarik.

Akan tetapi bila medan magnet kurang kuat, logam tidak akan tertarik.

Page 93: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

83

Bila kita letakkan inti besi (iron core) di dalam solenoid, garis gaya magnet yang

dihasilkan akan bertambah. Akibatnya solenoid dapat menarik logam dengan

lebih kuat. Hal ini karena disamping fluksi dari kumparan itu sendiri ditambah

garis gaya magnet pada inti besi.

Gambar 17. Arah Gaya Elektromagnet

Kita umpamakan kutub U dan S magnet ditempatkan berdasarkan satu dengan

yang lainnya, dan konduktor diletakkan di tengahnya, seperti pada gambar,

kemudian arus listrik dialirkan melalui konduktor.

Page 94: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

84

Garis-garis gaya magnet di atas konduktor adalah lebih kecil karena fluksi

magnet yang dihasilkan oleh magnet arahnya berlawanan dengan arah fluksi

yang dihasilkan arus listri. Sebaliknya garis-garis gaya magnet di bawah

konduktor adalah lebih besar karena arah-arahnya sama (searah).

Karena garis gaya magnet bekerja serupa dengan sabuk karet, garis gaya

magnet cenderung menjadi lurus. Tendensi ini di bawah konduktor lebih kuat

dari pada di atasnya, sehingga konduktor terdorong ke atas.Gaya ini disebut

Gaya Elektromagnetik.

Jika sebuah konduktor memiliki arus yang mengalir melaluinya, maka akan

terbentuk medan magnet. Sebuah magnet permanen memiliki medan di antara

kedua kutubnya. Pada saat konduktor yang menghantarkan arus diletakkan

dalam medan magnet permanen, maka timbul gaya yang dihasilkan pada

konduktor karena medan magnet tersebut. Jika konduktor terbentuk dalam

sebuah simpul dan ditempatkan dalam medan magnetik, maka hasilnya adalah

sama. Karena aliran arus berada dalam arah yang berlawanan dalam coil,

sebuah sisi akan tertekan ke atas dan sisi lainnya tertekan ke bawah. Hal ini

akan membuat efek rotasi atau torsi pada koil.

Sama halnya dengan dengan sebuah lilitan kawat yang diletakkan diantara

kutub magnet permanen akan mulai berputar bila diberi arus (gambar 1.9 arah

medan magnet). Hal ini disebabkan arus mengalir dengan arah yang

bearlawanan pada masing-masing lilitan

Jadi gaya yang saling memotong dari lilitan dengan dari magnet itu sendiri.

Akibatnya lilitan kawat akan berputar searah dengan jarum jam. Seperti terlihat

Page 95: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

85

pada gambar 1.9 Arah medan magnet.

Gambar 18. Arah medan magnet

Pada motor yang sebenarnya beberapa set kumparan dipergunakan untuk

membatasi ketidak teraturan putaran dan menjaga kecepatan agar tetap

konstan tetapi prinsip kerjanya sama.

Selanjutnya motor seri DC yang dikombinasikan pada motor stater

menggunakan sejumlah kumparan yang disebut field coil yang dirangkai secara

seri dengan beberapa kumparan armature sebagai pengganti magnet

permanen (gambar 1.10 Model sederhana motor stater).

Bila penghantar (kumparan anker) bermedan magnet, ditempatkan pada area

medan magnet dari kumparan medan, garis gaya magnet dari kedua medan

magnet saling berpotongan. Hal ini akan menyebabkan perbedaan energi

kemagnetan di sekitar pengantar dan menghasilkan gaya EMF

(Elektromagnetic Force ).

Gambar 19. Model sederhana motor stater

Page 96: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

86

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada sebuah rangkaian dibawah ini. Pada

rangkaian ini sebuah commutator dan beberapa brush dipergunakan untuk

menjaga motor listrik agar tetap berputar dengan cara mengendalikan arus

yang mengalir melalui simpul kawat/wire (Gambar 1.11 rangkaian comutator

dan brush). Commutator berfungsi sebagai sebuah sambungan listrik geser

antara simpul kawat/wire dan brush. Commutator memiliki banyak segmen,

yang saling terisolasi satu dengan lainnya

Brush berada pada bagian atas commutator serta menggeser commutator

untuk membawa arus battery ke simpul kawat/wire yang berputar. Ketika simpul

kawat/wire berputar menajauh dari sepatu kutup, segmen commutator merubah

sambungan listrik antara brush dan simpul kawat/wire. Hal ini akan

membalikkan medan magnet pada sekeliling simpul kawat/wire.

Simpul kawat/wire akan tertarik kembali serta melalui potongan kutub (Pole

Piece) yang lain. Koneksi listrik yang berubah terus-menerus akan membuat

motor berputar. Sebuah gerakan tarik-dorong terus dibuat ketika setiap simpul

bergerak di dalam potongan kutub (Pole Piece).

Gaya elektromagnetis (F) tersebut sebanding dengan besarnya medan magnet

(B) , arus yang mengalir pada penghantar(i) dan panjang penghantar (l).

Dengan kata lain gaya elektromagnetis lebih besar bila medan magnetnya

makin kuat, bila arus listrik yang mengalir pada penghantar makin besar atau

biila panjang penghantar yang berada pada medam magnet semakin besar.

Berbagai simpul kawat/wire serta sebuah commutator dengan segmen banyak

dipergunakan untuk meningkatkan daya motor beserta kehalusannya. Setiap

simpul kawat/wire dihubungkan dengan segmen tersendiri pada commutator

untuk menghasilkan aliran arus melalui setiap simpul kawat/wire ketika brush

menyentuh setiap segmen. Pada saat motor berputar, banyak simpul

kawat/wire memberikan kontribusi pada gerakan tersebut dengan menghasilkan

gaya putar yang halus dan konstan.

Page 97: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

87

LATIHAN EVALUASI ;

Sebuah batang penghantar dengan panjang 25 centimeter dimasukkan pada celah

antara dua kutup magnet (utara dan selatan) yang selanjutnya batang penghantar

dialiri arus sebesar 5 ampere yang menghasilkan garis-garis gaya magnet sebesar 30

persatuan luas. Berapa besar gaya elektromagnetik yang terjadi?

PEMECAHAN MASALAH :

DIKETAHUI : L = 25 CM I = 5 A B = 30 Ditanyakan : Besar Gaya Elektromanitik ?

F = B .I . L = 30 .5 . 25 = 3750

Page 98: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

88

RANGKUMAN

1. Magnet memiliki dua tempat yang gaya magnetnya paling kuat. Daerah ini

disebut kutub magnet.Ada 2 kutub magnet, yaitu kutub utara (U) dan

kutub selatan (S).Seringkali kita menjumpai magnet yang bertuliskan N

dan S.

2. Magnet dapat digolongkan atas 2 (dua) jenis yaitu magnit permanan dan

non permanan.

3. Kaidah ini berbunyi ukuran gaya elektromagnetik paling besar saat arah

medan magnet tegak lurus dengan arus, dan meningkat sebanding

dengan panjang konduktor, besar arus, dan kekuatan medan magnet.

EVALUASI

1. Kawat yang hambat jenisnya 0,000 001 Ωm dan luas penampangnya

0,000 000 25 m² digunakan untuk membuat elemen pembakar listrik 1kW

yang harus memiliki hambatan listrik 79 ohm. Berapa panjang kawat yang

diperlukan?

2. Sebuah batang penghantar dengan panjang 80 centimeter dimasukkan

pada celah antara dua kutup magnet (utara dan selatan) yang selanjutnya

batang penghantar dialiri arus sebesar 15 ampere yang menghasilkan

garis-garis gaya magnet sebesar 60 persatuan luas. Berapa besar gaya

elektromagnetik yang terjadi?

3. Seutas kawat besi panjangnya 10 meter dan lulus penampangnya 1 mm2,

mempunyai hambatan jenis 10-7 Ohm m. Jika antara ujung – ujung

kawat dipasang beda potensial 60 Volt, tentukan kuat arus yang mengalir

dalam kawat!

4. Sebuah batang penghantar dengan panjang 110 centimeter dimasukkan

pada celah antara dua kutup magnet (utara dan selatan) yang selanjutnya

batang penghantar dialiri arus sebesar 10 ampere yang menghasilkan

garis-garis gaya magnet sebesar 60 persatuan luas. Berapa besar gaya

elektromagnetik yang terjadi?

Page 99: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

89

TUGAS MANDIRI

1. Kawat yang hambat jenisnya 0,000 001 Ωm dan luas penampangnya

0,000 000 25 m² digunakan untuk membuat elemen pembakar listrik 1kW

yang harus memiliki hambatan listrik 57,6 ohm. Berapa panjang kawat

yang diperlukan?

2. Seutas kawat besi panjangnya 20 meter dan lulus penampangnya 1

mm2 , mempunyai hambatan jenis 10-7 Ohm m. Jika antara ujung – ujung

kawat dipasang beda potensial 60 Volt, tentukan kuat arus yang mengalir

dalam kawat

3. Sebuah batang penghantar dengan panjang 60 centimeter dimasukkan

pada celah antara dua kutup magnet (utara dan selatan) yang selanjutnya

batang penghantar dialiri arus sebesar 10 ampere yang menghasilkan

garis-garis gaya magnet sebesar 50 persatuan luas. Berapa besar gaya

elektromagnetik yang terjadi?

4. Sebuah batang penghantar dengan panjang 90 centimeter dimasukkan

pada celah antara dua kutup magnet (utara dan selatan) yang selanjutnya

batang penghantar dialiri arus sebesar 10 ampere yang menghasilkan

garis-garis gaya magnet sebesar 60 persatuan luas. Berapa besar gaya

elektromagnetik yang terjadi?

Page 100: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

90

BAB IV PENGUKURAN ARUS, TEGANGAN DAN TAHANAN

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR

KOMPETENSI DASAR PENGALAMAN BELAJAR

Setelah mengikuti

pembelajaran dengan

kompetensi dasar-dasar

Listrik siswa dapat :

1. Menghayati dan

Mengamalkan perilaku

jujur, disiplin, tanggung

jawab, peduli (gotong

royong, kerjasama, toleran,

damai), santun, responsif

dan proaktif dan

menunjukan sikap sebagai

bagian dari solusi atas

berbagai permasalahan

dalam berinteraksi secara

efektif dengan lingkungan

sosial dan alam serta

dalam menempatkan diri

sebagai cerminan bangsa

dalam pergaulan dunia.

2. Memahami besaran listrik,

hukum Ohm dan Kirchof

padar listrik otomotip

3. Menerapkan Dasar Listrik

pada rangkaian seri,

paralel dan gabungan

Dari pembelajaran kompetensi dasar-

dasar Listrik siswa mendapatkan

pengalaman belajar :

1. Mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

Mengeksplorasi dalam

pengukuran arus, tegangan dan

tahanan,

2. Mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

Mengeksplorasi dalam

pengukuran arus, tegangan dan

tahanan

3. Mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

Mengeksplorasi dalam

Menyelesaikan pengukuran arus,

tegangan dan tahanan

4. Mengkomunikasikan dalam

pengukuran tegangan, tahanan dan

arus

5. Mengamati simulsi terkait materi

dan Mengeksplorasipengukuran

arus, tegangan dan tahanan

6. Mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

Mengeksplorasi induksi sendiri,

mutual pada kemagnitan

Page 101: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

91

ALA

T U

KU

R

AMPER METER

VOLT METER

HAMBATAN

AVO METER

AVO DIGITAL

B. PETA KONSEP

Page 102: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

92

PENGAMATAN

Perhatikan gambar diatas ini, siapkan baterai, ampermeter,berjumlah satu

(1),lampu (sebagai tahanan pada listrik) dan penghantar. Rangkailah komponen-

komponen tersebut dan pasang alat ukur perhatikan arus pada lampu.Berapa

arus yang digunakan pada alat ukur ?

Bandingkan dan Simpulkan

Bandingkan hasil perhitunganmu dengan menggunakan alat Ampermeter

Catat persamaan dan perbedaannya! Jika hasil perhitungan

dikomunikasikan kepada orang lain, apakah orang tersebut memperoleh

pemahaman yang sama?

Berdasarkan hasil perbandingan tersebut, hal penting apakah yang harus

dirumuskan bersama?

Diskusikan:

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan hasil

pengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain?

Mengapa hasilnya demikian?

Apakah yang memengaruh hasil pengamatan tegangan pada rangkaian listrik

bisa menyalakan lampu

Page 103: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

93

Dalam pengukuran dasar besaran-besaran listrik yang meliputi pengukuran

besaran dasar yaitu kuat arus listrik yang dinyatakan dengan Ampere, tegangan

yang dinyatakan dengan satuan Volt, dan hambatan yang dinyatakan dengan

satuan Ohm.

1. AMPER

Amper meter digunakan untuk mengukur besaran arus listrik.Ukuran

amper meterbiasanya dinyatakan dalam satuan yang disebut “ampere atau

amp”.Umumnya, kecuali amper meter jepitan, rangkaian harus dibuka dan

amper meter dihubungkan secara seri untuk mengukur aliran arus.sebelum

mengunakan alat ukur ini sebaiknya dikalibrasi dulu agar pembacaan akhir

menjadi tepat. Untuk mengalibrasi amper meter analog perhatikan jarum pada

skala, jarum harus tepat pada angka O. Bila kurang tepat putar baut pada

amper ke arah kiri atau ke kanan sampai jarum tepat menunjuk angka nol.

Amper meter yang dijual pada toko alat teknik beraneka ragam jenisnya,

saat digunakan mengukur pada sistem. Bila kita ingin mengukur arus listrik

pada arus AC maka gunakan amper meter jenis AC dan bila arus DC yang

diukur gunakan amper jenis DC. Bacalah instruksi yangdibuat oleh pabrik

pembuat tentang cara memasangnya atau menyambungnyake

rangkaian.Perhatikan gambar.dibawah ini, Setelah kita buka / putuskan

penghantar, kemudian sambungkan amperemeter di tempat itu.jangan sampai

terbalik dalam pemasangan kutup positip dan kutup negatip pada amper meter,

hal ini bisa menyebabkan pembacaan alat terbalik. Seharusnya jarum

menunjukkan angka pada alat ukur, karena terbalik tidak bisa menunjuk angka

yang sesuai.

Page 104: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

94

Setelah amperemeter terpasang, kita dapat mengetahui besar kuat arus

yang mengalir melalui penghantar dengan membaca amperemeter melalui

jarum penunjuk.

Dalam membaca amperemeter harus diperhatikan karakteristik alat ukur

karena jarum penunjuk tidak selalu menyatakan angka tepat.Perhatikan amper

meter sebelum membaca pada alat menggunakan satuan Mili Amper (mmA),

Mikro amper (µA) atau Amper.

Kuat arus yang terukur (pada alat) dapat dihitung dengan rumus:

A = Amperemeter yang digunakan

PENGUKURAN ARUS DENGAN AVO

Apabila dalam pengukuran arus menggunakan AVO meter, maka selector

harus ditempatkan pada posisi DcmA, jika menggunakan AVO analog, maka

cara membaca hasil pengukuran adalah batas ukur dibagi dengan

Page 105: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

95

penyimpangan skala penuh kemudian dikalikan dengan penunjukkan jarum,

atau dapat dituliskan dengan rumus:

Misalkan sebuah AVO meter analog untuk mengukur arus dengan batas ukur 10

amper dan simpangan skala penuh 50, apabila penunjukkan jarum pada angka

5, maka besarnya pengukuran adalah: (10/50) x 5 = 1 amper

Apabila dalam pengukuran menggunakan AVO digital, maka pembacaan harga

pengukuran tinggal melihat angka yang ditunjukkan dalam layar.Pengukur amper

harus mempunyai komponen tahanan yang nilainya sangat kecil, agar tidak

menimbulkan kerugian yang berarti terhadap alat yang diukur.

Page 106: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

96

1. TANG AMPER

Fungsi dan Kegunaan Tang Amper

Tang ampere alat praktis untuk mengukur arus listrik tanpa memutus jalur arus

tersebut. Sebuah tang ampere atau clamp meter terdapat fungsi lain selain

untuk ukur arus listrik adalah untuk ukur voltase atau ukur nilai tahanan atau

resistor.Dalam penggunannya tang amper tidak bisa atau kurang sesuai untuk

pengukuran arus kecil (mili amper / mikro amper), kesesuaian hanya pada arus

besar.misal mengukur arus pemakaian pada motor stater, lampu kepala (head

lamp), pengisian pada baterai (aki) dan lain-lain.

Cara mengukur kemampuan dinamo Amper seperti terlihat gambar dibawah,

dan kehati – hatian akan selalu diperlukan :

1. Taruh tang amper pada kabel positif Alternator (B+) yang berukuranbesar.

2. Hidupkan saklar ON/OFF tang Ampere

3. Pilih selektor AC/DC dan taruh di bagian DC

4. Pada Selektor Fungsi Volt/Amper/Ohm biasa dengan simol huruf V/A/Ohm

pilih pada huruf A untuk ukur Amper.

5. Pada selektor pemilihan arus maksimal pilih 200 Ampere.

6. Setelah alat sudah siap hidupkan mesin kemudian baca nilai arus listrik

yang ditunjukan oleh Tang Amper digital tersebut.

7. Lakukan pemeriksaan atau cek arus listrik saat mesin idle atau stationer

tanpa beban berapa hasil pengukuran arusnya.

8. Kemudian beri beban pada Altenator dengan menghidupkan AC mobil serta

lampu besar atau headlamp dan berapa hasil pengukuran arus listrik yang

ditunjukan.

9. Seperti gambar diatas terlihat 20,08 Ampere saat melakukan pengukuran

Page 107: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

97

arus listrik pada Dinamo Isi / Alternator dengan beban Ac mobil dihidupkan

dan Lampu besar di nyalakan.

2. VOLTMETER

Untuk mengukur tegangan kita harus menggunakan voltmeter yang dipasang

paralel terhadap komponen yang kita ukur beda potensialnya. Jadi tidak perlu

dilakukan pemutusan penghantar seperti pada amperemeter. Untuk

mengalibrasi volt meter analog perhatikan jarum pada skala, jarum harus tepat

pada angka O. Bila kurang tepat putar baut pada volt ke arah kiri atau ke kanan

sampai jarum tepat menunjuk angka nol. Lihat gambardibawah ini:

Pada rangkaian arus searah pemasangan kutub-kutub voltmeter harus

sesuai.Kutub positip dengan potensial tinggi dan kutub negatip dengan

Page 108: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

98

potensial rendah.Biasanya ditandai dengan kabel yang berwarna hitam dan

merah atau biru. Bila pemasangan terbalik akan terlihat penyimpangan yang

arahnya ke kiri dan bisa mengakibatkan proses kerusakan pada alat ukut.

Sedangkan pada rangkaian arus bolak balik tidak menjadi masalah.

Setelah voltmeter terpasang dengan benar maka hasil pengukuran harus

memperhatikan bagaimana menuliskan hasil pengukuran yang benar.

Tegangan yang terukur (V) adalah:

Page 109: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

99

Contoh Soal:

Jika angka yang ditunjuk jarum = 2, dan kabel merah pada angka 2 V maka

hasil pengukuran adalah:

3. OHMMETER

Ohm meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur hambatan listrik yang

merupakan suatu daya yang mampu menahan aliran listrik pada konduktor. Alat

tersebut menggunakan galvanometer untuk melihat besarnya arus listrik yang

kemudian dikalibrasi ke satuan ohm.

Yang perlu di Siapkan dan Perhatikan sebelum melakukan pengukuran

menggunakan ohm meter, yaitu :

1. Pastikan alat ukur tidak rusak secara Fisik (tidak peccah).

2. Atur Sekrup pengatur Jarum agar jarum menunjukkan angka nol (0), bila

menurut anda angka yang ditunjuk sudah nol maka tidak perlu dilakukan

pengaturan sekrup.

3. Lakukan Kalibrasi alat ukur. Posisikan saklar pemilih pada skala ohm

pada x1 Ω, x10, x100, x1k, atau x10k selanjutnya tempelkan ujung kabel

terminal negatif (hitam) dan positif (merah). Atur jarum AVO merer tepat

pada angka nol sebelah kanan dengan menggunakan tombol pengatur

Nol Ohm.

4. Setelah kalibrasi atur saklar pemilihpada posisi skala Ohm yang

diinginkan yaitu pada x1 Ω, x10, x100, x1k, atau x10k, Maksud tanda x

(kali /perkalian) disini adalah setiap nilai yang terukur atau yang terbaca

pada alat ukur nantinya akan dikalikan dengan nilai skala Ohm yang

dipilih oleh saklar Pemilih.

5. Pasangkan alat ukur pada komponen yang akan diukur (ingat jangan

pasang alat ukur ohm saat komponen masih bertegangan).

Page 110: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

100

Cara Membaca Ohm Meter

1. Untuk membaca nilai Tahanan yang terukur pada alat ukur Ohmmeter

sangatlah mudah.

2. Anda hanya perlu memperhatikan berapa nilai yang di tunjukkan oleh

Jarum Penunjuk dan kemudian mengalikan dengan nilai perkalian Skala

yang di pilih dengan sakelar pemilih.

3. Misalkan Jarum menunjukkan angka 20 sementara skala pengali yang

anda pilih sebelumnya dengan sakelar pemilih adalah x100, maka nilai

tahanan tersebut adalah 2000 ohm atau setara dengan 2 Kohm.

Misalkan pada gambar terbaca nilai tahanan suatu Resistor:

Kemudian saklar pemilih menunjukkan perkalian skala yaitu x 10k maka nilai

resistansi tahanan / resistor tersebut adalah:

Nilai yang di tunjuk jarum = 26

Skala pengali = 10 k

Maka nilai resitansinya = 26 x 10 k = 260 k Ω= 260.000 Ohm (Ω).

Page 111: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

101

4. AVO METER ANALOG

Multimeter adalah salah satu alat/perkakas Ukur yang digunakan untuk

mengukur Arus listrik (Ampere), Hambatan listrik (Ohm) dan tegangan listrlk

(volt). Alat pengukur listrik ini sering kita kenal dengan sebutan AVOM

(Ampere/Volt/Ohm Meter).

Ada dua kategori multimeter

a. Multimeter digital / DMM (digital multimeter) tampilannya menggunakan

tampilan angka, dan keunggulannya lebih akurat hasil

pengukurannya,

b. Multimeter / AVO Meter dilengkapi dengan dua kabel pencolok/kabel

penyidik yang masing-masing berwarna merah dan hitam. Untuk dapat

bekerja, avometer memerlukan sumber listrik berupa battery.Dalam

penyimpanan yang cukup lama, battery ini harus dilepaskan.Multimeter

analog hasil pengukurannya ditunjukkan oleh jarum cara membaca

hasil pengukurannya harus jeli melihat jarum penunjuknya.Kedua

kategori multimeter diatas fungsi dan cara penggunaannya sama,

masing-masing dapat mengukur listrik AC, maupun listrik

DC.Multimeter ini tersedia dengan kemampuan untuk mengukur

hambatan ohm, tegangan (Volt) dan arus (mA). Analog tidak

digunakan untuk mengukur secara detail suatu besaran nilai

komponen, tetapi kebanyakan hanya digunakan untuk baik atau

jeleknya komponen pada waktu pengukuran atau juga digunakan

Page 112: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

102

untuk memeriksa suatu rangkaian apakah sudah tersambung dengan

baik sesuai dengan rangkaian blok yang ada.

Bagian-bagian AVO meter sebagai berikut :

1. Saklar Jangkah (range selector) : Saklar jangkah ini digunakan untuk

memilih jenis besaran yang yang akan diukur (Ampere, Volt maupun

Ohm) dan saklar jangkah juga menunjukkan batas skala pengukuran.

2. Sekerup Kontrol NOL : Untuk mengatur posisi jarum, sebelum

pengukuran, jarum harus menunjukkan tepat angka NOL, bila tidak

sekerup kontrol NOL ini diputar untuk diatur ulang.

3. Kabel Penyidik : digunakan untuk menempelkan ke obyek yang di ukur.

Kabel MERAH dipasang pada lubang PLUS dan kabel hitam dipasang

pada lubang MINUS atau COMMON.

Multimeter / AVO Meter harus digunakan secara tepat, yang sangat

perlu dan selalu diperhatikan adalah pemilihan saklar jangkah yang tepat/

pemilihan obyek yang akan diukur. Kesalahan pemilihan jangkah dapat

mengakibatkan kerusakan avometer misalnya pengukuran voltage

dengan jangkah pada posisi OHM, maka akibatnya akan fatal bisa

menyebabkan AVO meter rusak. Bila besaran yang diukur tidak dapat

diperkirakan sebelumnya, harus dibiasakan memilih jangkah/skala

tertinggi.Setiap selesai pengukuran, dibiasakan meletakkan jangkah pada

posisi OFF atau VDC angka tertinggi.

Page 113: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

103

CARA MENGUKUR HAMBATAN / RESISTANSI

Putar saklar jangkah pada posisi OHM (misalnya x1, x10 atau x1k) ,kemudian

kalibrasi dengan cara ujung kabel penyidik merah dan hitam disentuhkan dan

lakukan zero seting (jarum menunjuk pada angka nol) dengan cara putar

sekrup tombol nol dan putar pula tombol kontrol nol.

Page 114: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

104

CARA MENGUKUR RESISTOR

Cara mengukur Resistor bisa anda lihat pada gambar diatas. Hasil pengukuran,

misalnya apabila jarum penunjuk menunjuk pada angka 4,5 ohm, sedang

saklar jangkah kita posisikan pada x10 maka hasil pengukurannya adalah 4,5

x10 = 45 Ohm, jadi resistor yang kita ukur mempunyai hambatan 45 Ohm.

MENGUKUR TEGANGAN DC

Perkirakan tegangan yang akan diukur, letakkan saklar jangkah pada skala

yang lebih tinggi. penyidik merah pada positif dan hitam pada negative.

CARA MENGUKUR TEGANGAN DC

Seperti halnya pada pengukuran VDC, perkirakan tegangan yang akan diukur,

letakkan jangkah pada skala yang lebih tinggi jika tidak diketahui pasang

jangkah pada posisi skala tertinggi agar AVOmeter tidak rusak. Pada umumnya

AVOmeter hanya dapat mengukur arus berbentuk sinus dengan frekuensi

antara 30 Hz30 KHz. Hasil pengukuran adalah tegangan efektif (Veff). Hasil

pengukuran akan ditunjukkan langsung oleh jarum penunjuk (analog) dan

angka jika anda menggunakan AVOmeter Digital. Satuannya adalah Volt AC.

Page 115: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

105

Dalam melakukan pengukuran terkait besaran listrik wajib dilakukan dengan

hati-hati, terutama dengan arus bolak-balik AC. Kesalahan prosedur dapat

menyebabkan kena sengat listrik alias ke setrum.

MENGUKUR ARUS (SEARAH)

Rangkaian yang akan diukur diputuskan pada salah satu titik, dan melalui

kedua titik yang terputus tadi arus dilewatkan melalui avometer, sebelumnya

muatan semua elco di discharge.

CARA MENGUKUR ARUS LISTRIK

Hasil pengukuran akan ditunjukkan langsung oleh jarum penunjuk (analog) dan

angka jika anda menggunakan AVOmeter Digital. Satuannya adalah Ampere.

Page 116: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

106

CARA PEMERIKSAAN KONDENSATOR

Sebelumnya muatan kondensator didischarge.Posisikan saklar jangkah pada

OHM, tempelkan penyidik merah pada kutub POSITIF dan hitam pada

NEGATIF.Bila jarum menyimpang ke KANAN dan kemudian secara berangsur-

angsur kembali ke KIRI, berarti kondensator baik.Bila jarum tidak bergerak,

kondensator putus dan bila jarum mentok ke kanan dan tidak balik,

kemungkinan kondensator bocor.

Pemilihan skala batas ukur X 1 untuk nilai elko diatas 1000uF, X 10 untuk

untuk nilai elko diatas 100uF-1000uF, X 100 untuk nilai elko 10uF-100uF dan

X 1K untuk nilai elko dibawah 10uF.

CARA MENGUJI DIODA

Dengan jangkah OHM x1 k atau x100 penyidik merah ditempel pada katoda

(ada tanda gelang) dan hitam pada anoda, jarum harus ke kanan. Panyidik

dibalik ialah merah ke anoda dan hitam ke katoda, jarum arus tidak

bergerak.Bila demikian berarti dioda dalam keadaan baik.Cara demikian juga

dapat digunakan untuk mengetahui mana anoda dan mana katoda dari suatu

diode yang gelangnya terhapus.

Page 117: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

107

LATIHAN EVALUASI

1. Hitunglah nilai hambatan bila selektor di 10 x seperti pada gambar

dibawah ini ?

2. Hitunglah nilai hambatan bila selektor di 100 x seperti pada gambar

dibawah ini ?

Page 118: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

108

RANGKUMAN

1. Amper meter digunakan untuk mengukur besaran arus listrik. Alat ukur

amper dipasangan secara seri.

2. Volt meter digunakan untuk mengukur tegangan sumber. Alat ukur

dipasang secara paralel.

3. Ohm meter digunakan untuk mengukur nilai hambatan atau konduktor dari

sebuah benda, pemasangan alat ukur tidak boleh menggunakan sumber

tegangan.

4. Sebelum menggunakan semua jenis alat ukur harus dikalibrasi

Page 119: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

109

EVALUASI

1. Hitunglah nilai tegangan bila selektor di 50 DCV seperti pada

gambar dibawah ini ?

2. Hitunglah nilai tegangan bila selektor di 250 ACV seperti pada

gambar dibawah ini ?

Page 120: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

110

3. Hitunglah nilai arus bila selektor di 2,50 ACV seperti pada gambar

dibawah ini ?

4. Hitunglah nilai tegangan bila selektor di 1000 ACV seperti pada

gambar dibawah ini ?

Page 121: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

111

5. Hitunglah nilai tegangan bila selektor di 250 ACV seperti pada

gambar dibawah ini ?

6. Hitunglah nilai tegangan bila selektor di 50 ACV seperti pada

gambar dibawah ini ?

Page 122: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

112

TUGAS MANDIRI

1. Hitunglah nilai arus bila selektor di 2,50 ACV seperti pada gambar

dibawah ini ?

2. Hitunglah nilai tegangan bila selektor di 1000 ACV seperti pada gambar

dibawah ini ?

Page 123: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

113

3. Hitunglah nilai tegangan bila selektor di 50 ACV seperti pada gambar

dibawah ini ?

Page 124: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

114

BAB V RANGKAIAN SERI, PARALEL DAN GABUNGAN

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR

KOMPETENSI DASAR

PENGALAMAN BELAJAR

Setelah mengikuti pembelajaran

dengan kompetensi dasar-dasar

Listrik siswa dapat :

1. Menghayati dan Mengamalkan

perilaku jujur, disiplin, tanggung

jawab, peduli (gotong royong,

kerjasama, toleran, damai),

santun, responsif dan proaktif dan

menunjukan sikap sebagai bagian

dari solusi atas berbagai

permasalahan dalam berinteraksi

secara efektif dengan lingkungan

sosial dan alam serta dalam

menempatkan diri sebagai

cerminan bangsa dalam

pergaulan dunia.

2. Memahami besaran listrik, hukum

Ohm dan Kirchof padar listrik

otomotip

3. Menerapkan Dasar Listrik pada

rangkaian seri, paralel dan

gabungan

Dari pembelajaran kompetensi dasar-

dasar Listrik siswa mendapatkan

pengalaman belajar :

1. Mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

Mengeksplorasi dalam rangkaian

seri, paralel dan gabungan

2. Mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

Mengeksplorasi dalam rangkaian

seri, paralel dan gabungan

3. Mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

Mengeksplorasi dalam

Menyelesaikan rangkaian seri,

paralel dan gabungan

4. Mengkomunikasikan dalam

pengukuran tegangan, tahanan dan

arus

5. Mengamati simulsi terkait materi

dan Mengeksplorasi rangkaian seri,

paralel dan gabungan

Page 125: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

115

RANGKAIAN LISTRIK

SERI

PARALEL

CAMPURAN

B. PETA KONSEP

Page 126: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

116

PENGAMATAN1

Perhatikan gambar diatas ini, siapkan baterai, 3 (tiga) buah lampu 12 V 5W dan

penghantar. Rangkailah komponen-komponen tersebut seperti pada gambar

diatas dan perhatikan jenis rangkaianapa yang digunakan ? Bila rangkaian diatas

difungsikan apa yang terjadi pada nyala lampu? Apa akibatnya bila rangkaian

tersebut mengalami kerusakan (satu lampu Putus) ?

PENGAMATAN2

Perhatikan gambar diatas ini, siapkan baterai, 3 (tiga) buah lampu 12 V 5W dan

penghantar. Rangkailah komponen-komponen tersebut seperti pada gambar

diatas dan perhatikan jenis rangkaianapa yang digunakan ? Bila rangkaian diatas

difungsikan apa yang terjadi pada nyala lampu? Apa akibatnya bila rangkaian

tersebut mengalami kerusakan (satu lampu Putus) ?

Bandingkan dan Simpulkan

Bandingkan hasil pengamatanmu dengan temanmu, catat persamaan dan

perbedaannya! Jika hasil pengamatanmu dikomunikasikankepada orang lain,

apakah orang tersebut memperoleh pemahaman yang sama? Berdasarkan hasil

perbandingan tersebut, hal penting apakah yang harus dirumuskan

Page 127: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

117

Page 128: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

118

Diskusikan:

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan

hasilpengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain ?

Mengapa hasilnya demikian?

Apakah yang memengaruhi hasil pengamatan pada rangkaian listrik bisa

menyalakan lampu dan mematikan lampu ?

Rangkaian Listrik adalah rangkaian elektronika yang tersusun dari

beberapa komponen-komponen elektronika yang kemudian di rangkai dengan

sumber tegangan sehingga menjadi satu kesatuan yang memiliki fungsi dan

kegunaan masing-masing.Arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian

hanya dapat berfungsi apabila rangkaian tersebut berada dalam keadaan

terbuka. Rangkaian listrik nantinya akan menyediakan jalan bagi arus listrik

agar dapat mengalir dan beroprasi dengan baik. Arus yang mengalir nantinya

akan dikendalikan oleh tenaga, contohnya adalah baterai. Karena baterai dapat

menghasilkan tekanan listrik atau tegangan yang mendorong elektron di

sepanjang kabel.

Baterai yang sudah dialiri arus juga dapat mengubah energi kimia menjadi

energi listrik.Setiap sel mengandung dua elektroda dan bahan kimia yang

disebut larutan elektrolit.Larutan elektrolit berguna untuk memindahkan

elektron.Kelebihan dari pemakaian elektron yaitu dapat mengalir ke rangkaian

yang dihubungkan ke baterai sebagai arus listrik.Beberapa jenis baterai yang

dapat diisi ulang dan di gunakan kembali adalah baterai Nikel Cadmium dan Aki

Mobil.

Pada rangkaian kelistrikan otomotip pada kendaraan kecil, ringan, dan

kendaraan berat begitu pula pada bidang listrik menggunakan sumber listrik

C. MATERI PEMBELAJARAN

Page 129: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

119

dengan arus DC (Arus langsung) agar kendaraan tersebut bisa bergerak dan

pada sistem elektronik bisa bekerja.Pada rangkaian kelistrikan yang terpasang

pada kendaraan dan pada sistem elektronik yang sudah terangkaian tersebut

mengenal menggunakan rangkaian seri, paralel dan gabungan.

Pada materi ini akan dibahas mengenai rangkaian seri, paralel, gabungan dan

campuran.

1. RANGKAIAN LISTRIK SERI

Rangkaian listrik seri adalah suatu rangkaian listrik,dimana Dua tahanan atau

lebih yang dirangkaikan berurutan atau berderet, input suatu komponen

berasal dari output komponen lainnya.

1.1. Rangkaian Seri Pada Rangkaian Arus Langsung

Suatu rangkaian lengkap terdiri dari suplai tenaga, pelindung sirkuit, beban,

beberapa. pengontrol, dan jalur. Saat sebuah conductor menghubungkan

seluruh komponen ukung ke ujung, hasilnya disebut dengan rangkaian seri.

Bila beberapa battery dihubungkan satu sama secara seri (ujung ke ujung),

jumlah total tegangan yang keluar adalah hasil dari penambahan antara

battery2 tersebut. Meskipun rangkaian ini memberikan tegangan yang lebih

besar, kapasitas gabungan mereka untuk mensuplai arus adalah sama

seperti pada satu battery tunggal.

Di formulasikan sebagai berikut :

V = V1 + V2 + V3 + V4

Total tegangan battery

1.5 volt x 4 batteries = 6 volt

Page 130: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

120

Total tegangan battery

12 volt x 2 batteries = 24 volt

Tahanan atau sumber tenaga yang cara merangkaiannya secara seri,

komposisi rangkaian yang disambungkan ke tahanan adalah sama seperti

tampak pada gambar di bawah.

Hal inilah yang menyebabkan rangkaian listrik seri dapat menghemat biaya

(digunakan sedikit kabel penghubung). Selain memiliki kelebihan, rangkaian

listrik seri juga memiliki suatu kelemahan, yaitu jika salah satu komponen

dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tidak akan berfungsi

sebagaimana mestinya. Misal tiga buah bola lampu dirangkai seri, maka input

dari lampu satu akan datang dari output lampu yang lain. Jika salah satu lampu

dicabut atau rusak, maka lampu yan lain akan ikut padam. Perhatikanlah

rangkaian seri tiga lampu dibawah ini

Page 131: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

121

1.2. Rangkaian seri pada Hambatan

Pada rangkaian beberapa resistor yang disusun seri, maka dapat diperoleh nilai

resistor totalnya dengan menjumlah semua resistor yang disusun seri tersebut.

Untuk menghitung total tahanan didalam sirkuit seri adalah sebagai berikut :

Persamaan hambatan pengganti rangkaian seri dapat dicari dari persamaan awal

diatas, di mana kuat arus listrik pada tiap tiap hambatan adalah sama,

sedangkan beda potensial di tiap tiap hambatan bernilai berbeda. Untuk

membuktikan arus yang mengalir sama dan tegangan yang mengalir berbeda

dengan melihat gambar dibawah ini.

Tahanan – tahanan yang dirangkaikan secara seri dialiri oleh arus yang sama

R total = R1 + R2 + R3

+ …….Rn.

Page 132: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

122

Besar arus tidak berubah-ubah di dalam rangkaian seri

Hasil pengukuran : It = 1,26 A

I1 = 1,26 A

I2 = 1,26 A

Tegangan total hubungan seri adalah jumlah setiap tegangan pada tahanan –

tahanan

Hasil pengukuran : U1 = 6 v

U2 = 6 v

U tot = 12

Sehingga dapat disimpulkan bahwa untuk hambatan seri memiliki ciri-ciri yang

dapat diformulasikan sebagai berikut :

Page 133: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

123

Page 134: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

124

LATIHAN EVALUASI

1. Tiga buah tahanan masing-masing 100 Ohm, 80 Ohm dan 40 Ohm

dihubungkan berurutan ( seri ) dan dihubungkan pada tegangan 220 volt.

Hitunglah tahanan total, besar arus dan tegangan masing-masing tahanan?

PEMECAHAN MASALAH

R = R1 + R2 + R3 = 100 + 80 + 40 = 220

I = A1220

220

R

U

U1 = I × R1 = 1 × 100 = 100 V

U2 = I × R2 = 1 × 80 = 80 V

U3 = I × R3 = 1 × 40 = 40 V

Usumber = U1 + U2 + U3

220 V= 100 + 80 + 40 V

Page 135: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

125

LATIHAN EVALUASI

2. Dua lampu berukuran sama 12V/15W disusun secara berderet dan

dihubungkan pada tegangan 12 volt..Hitunglah tahanan totaldan, besar

arus Ωdan?

PEMECAHAN MASALAHAN

U (Tegangan) = 12 V

P (Daya) = 15 W

Rumus daya (P) = I . V

15 = I . 12

I = 15 / 12

= 1,25 A

Untuk mencari R kita menggunakan hukum Ohm

V = I . R

R = V / I

= 12 / 1,25

= 9,6 Ω karena dipasang seri

Rt = 9, 6 + 9,6

= 19,2 Ω

Page 136: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

126

2. Rangkaian Listrik Paralel

Rangakain listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input

komponen berasal dari sumber yang sama. Semua komponen satu sama lain

tersusun paralel.

2.1. Rangkaian Paralel pada Sumber Tegangan

Rangkaian Seri dan Paralel merupakan jenis-jenis rangkaian yg dipakai

tuk menyambungkan dua ataupun lebih komponen elektrik sehingga

menjadi satu kesatuan yang utuh. Bila dilihat dari cara penyusunannya,

maka rangkaian seri di susun dengan cara bersambung atau sejajar.

Contohnya dalam kehidupan sehari-hari adalah pada lampu senter yang

komponen baterainya disusun berurutan. Berbeda halnya

dengan rangkaian paralel, dimana penyusunan komponennya dengan

cara berderet. Kalau rangkaian ini contohnya adalah lampu listrik yang

biasa kita gunakan dirumah.

Sebelum berbicara membahas lebih lanjut mengenai rangkaian

campuran, mari kita teliti satu persatu mengenai rangkaian ini. Rangkaian

seri memiliki dua/lebih beban elektrik yg disambungkan dengan catu-daya

melalui sebuah rangkaian.Dengan menggunakan rangkaian jenis ini, kita

bisa mengisikan beban listrik yang banyak di satu rangkaian saja.Contoh

penerapan rangkaian ini dengan beban yang banyak adalah pada lampu-

lampu di pohon natal, dimana bisa terdapat lebih dari dua puluh lampu

hanya pada satu rangkaian. Jenis rangkaian ini akan memberikan arus

yang lewat sama besarnya di tiap-tiap elemen yg disusun seri.

Pada Rangkaian Paralel jika dua buah baterai di jumper menjadi satu,

maka tegangannya tidak bertambah (tetap) tetapi arusnya bertambah.Hal

ini sesuai hukum Kirchoff I pada materi yang dahulu.

Hal inilah yang menyebabkan susunan paralel dalam rangkaian listrik

menghabiskan biaya yang lebih banyak (kabel penghubung yang

diperlukan lebih banyak).

Page 137: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

127

2.2. Rangkaian Paralel pada Hambatan

Selain kelemahan tersebut, susunan paralel memiliki kelebihan tertentu

dibandingkan susunan seri. Adapun kelebihannya adalah jika salah satu

komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tetap berfungsi

sebagaimana mestinya. Misal tiga buah lampu tersusun paralel, lampu

juga bisa diumpamakan tahanan, jika salah satu lampu dicabut atau

rusak, maka lampu yang lain tidak akan ikut mati begitu juga pada

tahanan. Perhatikanlah gambar susunan paralel tiga lampu (tahanan)

berikut ini

Rangkaian paralel pada hambatan adalah sebuah rangkaian yang terdiri dari

dua atau lebih hambatan yang tersusun secara berderet atau tersusun

paralel.Sama seperti pada rangkaian seri, rangkaian paralel juga digunakan

untuk mendapatkan nilai hambatan pengganti. Perhitungan rangkaian paralel

sedikit lebih rumit dari rangkaian seri.

Formulasi / rumus rangkaian paralel sebagai berikut:

Page 138: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

128

Persamaan hambatan pengganti paralel dapat dicari dari persamaan awal, di

mana beda potensial di masing masing komponen adalah sama satu sama lain,

sedangkan kuat arus yang masuk titik percabangan sama dengan jumlah kuat

arus di masing masing komponen. Untuk membuktikan arus yang mengalir

sama dan tegangan yang mengalir berbeda dengan melihat gambar dibawah

ini.

Page 139: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

129

Hasil pengukuran : U1 = 12 V

U2 = 12 V

U3= 12 V

Ut = 12 V

Diperoleh : U1 = U2 = U3 = Ut

Kesimpulan : Hubungan pararel terletak pada tegangan yang sama pada

setiap cabang.

Diperoleh : I1 + I2 + I3 = It

Kesimpulan : Jumlah arus masuk = jumlah arus keluar

Hubungan paralel terdiri dari berbagai arus cabang.

Semua arus cabang bersumber dari arus utama, dan arus keluar kembali pada

jepitan tertutup.

Page 140: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

130

1. Jika R1 = 10 ohm, R2 = 15 ohm dan R3 = 30 ohm disusun paralel,

berapakah hambatan pengganti dari rangkaian diatas?

Karena paralel maka :

1/R1+1/R2+1/R3 = 1/10+1/15+1/30= 6/30

Rangkaian pengganti = 30/6 = 5 Ohm

2. Dua buah tahanan, masing – masing R1 = 10 Ohm, dihubungkan pararel

dengan 200 V. Tentukan tahanan total arus yang mengalir pada tahanan

masing – masing serta perbandingan I1 : I2 ; R : R2 dan buatkan gambar.

Page 141: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

131

PEMECAHAN MASALAH

Rt= 4010

40.10

=

50

400 = 8

I= Rt

U =

8

200 = 25 A

I1=1R

U =

10

200 = 20 A

I2=2R

U =

40

200 = 5 A

Kontrol : It = I1 + I2 = 20 + 5 = 25 A

2

1

I

I =

5

20 = 4 A Atau

1

2

R

R =

10

40 = 4

3. RANGKAIAN LISTRIK CAMPURAN

Rangkaian campuran merupakan gabungan dari rangkaian seri dan rangkaian

paralel.Untuk membuat rangkaian ini umumnya sangat sulit, karena kita harus

menggabungkan antara rangkaian seri dan rangkaian paralel.Untuk lebih

jelasnya tentang rangkaian listrik gabungan (seri-paralel) perhatikanlah gambar

dibawah ini

:

Page 142: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

132

Untuk mencari besarnya hambatan pengganti rangkaian listrik gabungan seri -

paralel adalah dengan mencari besaranya hambatan tiap tiap model rangkaian

(rangkaian seri dan rangkaian paralel), Selanjutnya mencari hambatan

gabungan dari model rangkaian akhir yang didapat. Misalnya seperti rangkaian

di atas, maka model rangkaian akhir yang didapat adalah model rangkaian seri,

sehingga hambatan total rangkaian dicari dengan persamaan hambatan

pengganti rangkaian hambatan seri.

Berikut adalah simulasi fisis rangkaian listrik seri-paralel atau sering juga

disebut rangkaian listrik campuran.Dalam rangkaian listrik ini, sifat sifat

rangkaian seri dan rangkaian paralel tetap berlaku.Untuk memudahkan

perhitungan rangkaian campuran seri paralel langkah petama yang paling

mudah dengan menghitung terlebih dahulu rangkaian hambatan seribaru

setelah itu menghitung rangkaian hambatan paralel, atau sebaliknya paralel

dulu baru seri, sebagai contoh lihat gambar dibawah ini.

Langkah pertama (1) adalah sebagai berikut ;

a. Hitung rangkaian kelistrikan seri

Rt = R1 + R2

Page 143: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

133

Langkah ke dua (2) adalah sebagai berikut ;

c. Hitung rangkaian kelistrikan

paralel

d. Hasil akhir untuk rangkian tersebut

adalah seri, maka formulasinya

adalah :

R pengganti = Rt + Rp

PERMASALAHAN

Hitunglah hambatan

pengganti pada rangkaian

disamping ini :

Page 144: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

134

PEMECAHAN PERMASALAHAN

Prinsip penyederhanaan rangkaian untuk perhitungan / aturan :

R1,2 = 21 R/1R/1

1

Rt = R12 + R3 =

21 R/1R/1

1

+ R3

R2, 3 = 2

100 = 50

Langkah 1 : perhitungan

R2, 3, 4 = R2, 3 + R4 = 350

Langkah 2 :perhitungan

R1234 = 2341

2341

RR

R.R

R23

R1 400

R4 300

350

R23

4

400 R1

Page 145: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

135

Langkah 3 : perhitungan Rt

Rt = 2341

2341

RR

R.R

= 750

350.400

Rt = 186,67

4. Rangkaian Listrik Majemuk

Rangkaian Listrik majemuk adalah rangkaian listrik yang terdiri dari dua buah

loop atau lebih. Gambaran berikut adalah rangkaian listrik majemuk beserta cara

memecahkannya

Langkah-langkah untuk menyelesaikan rangkaian majemuk di atas adalah:

1) Andaikan arah loop I dan loop II seperti pada gambar

2) Arus listrik yang melalui r1, R1, dan R4 adalah sebesar I1, yang melalui r2,

R2, dan R3 adalah sebesar I2, dan R5 dilalui arus sebesar I3

3) Persamaan Hukum I Kirchoff pada titik cabang b dan e adalah

I1 + I2 = I3

I3 = I1 + I2

4) Persamaan Hukum III Kirchoff pada setiap loop adalah seperti berikut

Loop I

Rt

Page 146: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

136

a-b-e-f-a (arah looop sama dengan arah arus)

ΣE + ΣV = 0

I1R1 + I3R5 + I1R4 + I1r1 - E1 = 0

E1 = I1(r1 + R1 + R4) + I3R5

Loop II

b-e-d-c-b (arah loop searah dengan arah arus)

ΣE + ΣV = 0

I3R5 + I2R3 + I2r2 - E2 + I2R2 = 0

Dengan menggunakan Hukum I Kirchoff, diperoleh persamaan I3 = I1 + I2, dan

dari Hukum II Kirchoff diperoleh persamaan (1) dan persamaan (2). Dari ketiga

persamaan tersebut dapat ditentukan nilai dari I1, I2, dan I3.Jika dalam

perhitungan diudapat kuat arus berharga negatif, berarti arah arus sebenarnya

berlawanan dengan arah arus yang anda andaikan. Namun perhitungannya tidak

Page 147: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

137

perlu diulang karena nilai arusnya adalah tetap sama hanya arahnya saja yang

berbeda.

PERMASALAHAN

1. Perhatikanlah gambar rangkaian berikut. Tentukanlah besar tegangan

listrik antara titik a dan b

PEMECAHAN MASALAH :

1) Gambarkan arah arus pada setiap loop

Hukum I Kirchoff pada titik P

I3 = I1 + I2..................(1)

2) Persamaan Hukum II Kirchoff pada setiap loop

Page 148: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

138

Loop I (arah loop searah putaran jarum jam)

Σ E + Σ IR = 0

-3 + 12 + I1(3 + 1 + 2) - I2 = 0

6I1 - I2 = -9.......................(2)

Loop II (arah loop searah putaran jarum jam)

Σ E + Σ IR = 0

-12 + I2 + 4,5 I3 = 0

-12 = I2 + 4,5(I1 + I2) = 0

4,5 I1 + 5,5 I2 = 12

9 I1 + 11 I2 = 24.................(3)

3) Kemudian eliminasi persamaan (2) dan persamaan (3) untuk memperoleh

nilai I1

4) Untuk memperoleh nilai I2, substitusikan nilai I1 ke dalam persamaan (2)

6I1 - I2 = -9

6(-1) - I2 = -9

I2 = 3A

Page 149: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

139

5) Menghitung nilai I1 dari persamaan 1)

I3 = I1 + I2

-1 A + 3 A = 2 A

6) Menghitung tegangan listrik antar titik a dan b

Vab = I3 . R

Vab = 2 A . 4,5 Ω= 9 volt

RANGKUMAN

A. Rangkaian Seri

Dua elemen dikatakan seri, jika dan hanya jika:

1. Ujung terminal dari dua elemen tersebut terhubung dalam suatu

simpul.

2. Ujung elemen yang lain tidak terhubung dalam satu (terpisah).

Jika kita memiliki rangkaian gabungan seri dari n tahanan seperti Gambar 2.3,

maka kita dapat mengganti tahanan-tahanan ini dengan satu tahanan tunggal

yaitu Rek atau dapat pengganti, di mana:

Rek = R1 + R2 + … + Rn

B. Rangkaian Paralel

Dua elemen dikatakan paralel, jika dan hanya jika:

1. Ujung dari dua elemen terhubung dalam satu simpul.

Page 150: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

140

2. Ujung-ujung elemen yang lain terhubung dalam satu simpul yang lain

pula.

Jika kita mempunyai gabungan paralel dari n tahanan, seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 2.4, maka kita dapat mengganti tahanan ini dengan

satu tahanan tunggal:

C. Rangkaian Kombinasi

Hal – hal yang perlu diperhatikan:

1. Gambarkan lagi rangkaian aslinya dengan rangkaian baru yang lebih

mudah dimengerti.

2. Jika dalam suatu rangkaian kombinasi paralel terdapat dua atau lebih

tahanan seri, dapatkan nilai total dari tahanan seri tersebut dengan

menjumlahkannya.

3. Gunakan rumus tahanan paralel untuk mendapatkan tahanan total dari

rangkaian bagian paralel.

4. Tambahkan rangkaian yang tersusun paralel tersebut dengan yang

tersusun seri dengannya.1/Rp1 = (1/R2) + (1/R3)

Rt = R1 + Rp1

Page 151: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

141

TUGAS MANDIRI

1. Jika hambatan R1 = 12 Ohm, R2 = 4 Ohm dan R3 = 3 Ohm, sedangkan

kuat arus I1 = 0,5 A berapakah besar kuat arus total yang mengalir dalam

rangkaian?

2. Diketahui : Tiga buah kumparan masing–masing 75 Ohm

dihubungkan pararel dengan 150 Volt.

Ditanyakan : Arus total, tahanan total dan rangkaiannya.

R2

R1

R3

I1

I2

I3

I

150 V

Page 152: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

142

3. Hitung besarnya nilai hambatan pada gambar dibawah ini

4. Hitunglah nilai arus pada masing masing hambatan pada gambar

dibawah ini.

5. Hitunglah nilai semua arus dan tegangnan pada

Page 153: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

143

BAB VI INDUKSI SENDIRI DAN MUTUAL PADA KEMAGNITAN

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR

KOMPETENSI DASAR

PENGALAMAN BELAJAR

setelah mengikuti pembelajaran dengan

kompetensi dasar-dasar listrik siswa

dapat :

1. menghayati dan mengamalkan

perilaku jujur, disiplin, tanggung

jawab, peduli (gotong royong,

kerjasama, toleran, damai),

santun, responsif dan proaktif dan

menunjukan sikap sebagai bagian

dari solusi atas berbagai

permasalahan dalam berinteraksi

secara efektif dengan lingkungan

sosial dan alam serta dalam

menempatkan diri sebagai

cerminan bangsa dalam pergaulan

dunia.

2. memahami besaran listrik, hukum

ohm dan kirchof padar listrik

otomotip

3. menerapkan dasar listrik pada

rangkaian seri, paralel dan

gabungan

dari pembelajaran kompetensi dasar-

dasar listrik siswa mendapatkan

pengalaman belajar :

1. mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

mengeksplorasi dalam

menyelesaikan induksi sendiri dan

mutual pada kemagnitan

2. mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

mengeksplorasi dalam

menyelesaikan sosl-soal terkait

induksi sendiri dan mutual pada

kemagnitan

3. mengamati simulsi terkait materi pokok

besaran listrik dan mengeksplorasi

dalam menyelesaikan sosl-soal induksi

sendiri dan mutual pada kemagnitan

4. mengkomunikasikan dalam induksi

sendiri dan mutual pada

kemagnitan

5. mengamati simulsi terkait materi

dan mengeksplorasiinduksi sendiri

dan mutual pada kemagnitan

6. mengamati simulsi terkait materi

pokok besaran listrik dan

mengeksplorasi induksi sendiri,

Page 154: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

144

mutual pada kemagnitan

INDUKSI

1. PENGERTIAN

INDUKSI

2. SELF INDUCTIN

3. INDUKTANSI BERSAMA

B. PETA KONSEP

Page 155: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

145

PENGAMATAN 1

Perhatikan gambar disamping ini, siapkan sebuah batang magnit jenis tapal

kuda, volt meter, kawat email dari tembagasebagai penghantar, dan inti (batang )

besi. Rangkailah komponen-komponen tersebut seperti pada gambar diatas dan

Dekatkan magnit tapal kuda pada lilitan yang terpasang pada inti besi.

Perhatikan alat ukur tegangan apa yang terjadi pada?

PENGAMATAN 2

Perhatikan gambar disamping ini, siapkan sebuah batang magnit jenis tapal

kuda, volt meter, kawat email dari tembagasebagai penghantar, dan inti (batang )

besi. Rangkailah komponen-komponen tersebut seperti pada gambar diatas dan

Gerakkan dengan lambatmagnit tapal kuda pada lilitan yang terpasang pada inti

besi. Perhatikan alat ukur tegangan apa yang terjadi pada?

PENGAMATAN 3

Perhatikan gambar disamping ini, siapkan sebuah batang magnit jenis tapal

kuda, volt meter, kawat email dari tembagasebagai penghantar, dan inti (batang )

besi. Rangkailah komponen-komponen tersebut seperti pada gambar diatas dan

Gerakkan dengan Cepat magnit tapal kuda pada lilitan yang terpasang pada inti

besi. Perhatikan alat ukur tegangan apa yang terjadi pada?

Page 156: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

146

Bandingkan dan Simpulkan

Bandingkan hasil pengamatanmu dan pengamatan temanmu! Catat persamaan

dan perbedaannya! Jika hasil pengamatan dikomunikasikan kepada orang lain,

apakah orang tersebut memperoleh pemahaman yang sama? Berdasarkan

hasil perbandingan tersebut, hal penting apakah yang harus dirumuskan

bersama?

Diskusikan:

Buat kelompok diskusi, bandingkan hasil pengamatanmu dengan hasil

pengamatan kelompok lain. Adakah yang berbeda dari kelompok lain ?

Mengapa hasilnya demikian? Apakah yang mepengaruhi hasil pengamatan

tegangan pada rangkaian diatas?

1. PENGERTIAN INDUKSI

Pada percobaan diatas Jika magnet digerak-gerakkan dekat kumparan, maka

terjadi perubahan medan magnet dan selanjutnya timbul tegangan listrik.

Tegangan tersebut disebut “Tegangan Induksi, tegangan Induktansi merupakan

sifat sebuah rangkaian listrik atau komponen yang menyebabkan timbulnya ggl

di dalam rangkaian sebagai akibat perubahan arus yang melewati rangkaian

C. MATERI BELAJAR

Page 157: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

147

(self inductance) atau akibat perubahan arus yang melewati rangkaian primer

dan sekunder yang dihubungkan secara magnetis (induktansi bersama atau

mutual inductance). Pada kedua keadaan tersebut, perubahan arus berarti ada

perubahan medan magnetik, yang kemudian menghasilkan ggl. Apabila sebuah

kumparan dialiri arus, di dalam kumparan tersebut akan timbul medan

magnetik.

Cara-Cara Untuk Membangkitkan Induksi

Untuk membangkitkan induksi pada sebuah lilitan (kumparan / transformator)

adalah sebagai berikut :

1.1. Induksi magnetis

Jika magnet digerak-gerakkan dekat

kumparan, maka :

Terjadi perubahan medan magnet

Timbul tegangan listrik

Cara kerja :

Medan magnet induksi akan selalu

melawan arah magnet. Ketika kita

menggerakkan magnet keluar dari

kumparan, arus akan berubah dan

demikian pula arah medan magnet.

Sekarang, kutub selatan medan magnet induksi berada di dekat kutub utara

magnet. Kutub-kutub yang berlawanan saling tarik menarik. Dengan demikian,

terdapat sebuah gaya yang berupa mencegah kita menggerakkan magnet

menjauhi kumparan.Kemana pun arah kita menggerakkan magnet, terdapat

gaya yang melawan pergerakkan tersebut. Kita harus melakukan kerja otot

ekstra untuk dapat menggerakkan magnet. Energi tambahan yang kita gunakan

ini akan dikonversikan menjadi gaya gerak listrik atau timbul beda tegangan,

Page 158: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

148

diantara ujung-ujung kawat kumparan. Contoh pada komponen kendaraan ini

digunakan untuk sistem pengisiandan penerangan pada sepeda motor yang

menggunakan lilitan (kumparan) dan magnit sebagai sumber magnit.

untukmenghasilkan sumber tegangan.

Ingat, sifat magnet: kutub-kutub sejenis saling tolak menolak dan

kutub-kutub yang berlawanan saling tarik menarik

1.2. Transformator

1. Prinsip kerja :

Jika pada sambungan primer

transformator dihubungkan dengan

arus bolak – balik maka :

Ada perubahan arus listrik

Perubahan medan magnet

o Terjadi tegangan induksii

o Lampu menyala

2. Cara Kerja Transformator

Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-

balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan

magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti

besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-

ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan

induktansi timbal-balik (mutual inductance). Mengakibatkan lampu menyala, bila

dihubungkan dengan sistem audio maka suara akan timbul.

Page 159: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

149

Pada skema transformator

disamping, ketika arus listrik dari

sumber tegangan yang mengalir

pada kumparan primer berbalik arah

(berubah polaritasnya) medan

magnet yang dihasilkan akan

berubah arah sehingga arus listrik

yang dihasilkan pada kumparan

sekunder akan berubah polaritasnya.

Gambar 20. Arah medan magnet

Perbandingan Tegangan

Perbandingan tegangan sebanding

dengan perbandingan jumlah lilitan

Jumlah lilitan sedikit

tegangan induksi kecil

Jumlah lilitan banyak

tegangan induksi besar

Melihat pernyataan diatas maka

dapat diformulasikan sebagai berikut.

Dimana :

Vp = tegangan primer (volt)

Vs = tegangan sekunder (volt)

Page 160: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

150

Np = jumlah lilitan primer

Ns = jumlah lilitan sekunder

Simbol Transformator

Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan

sekunder transformator ada dua jenis yaitu:

1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-

balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan

kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).

Contoh penggunaan :

Tranformator untuk listrik dari tegangan asal 110 V menjadi 220 V

2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan

bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan

kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns),

sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan

Contoh penggunaan : Adaptor AC-DC.

Gambar 21. Trafo step down

Page 161: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

151

Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan

sekunder adalah:

1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).

2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).

3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,

Sehingga dapat dituliskan

Karakteristik transformator

Kerja transformator yang berdasarkan induksi-elektromagnetik,

menghendaki adanya plat-plat besi yang akan menjadi magnet antara

rangkaian primer dan sekunder. plat-plat besi magnet ini berupa inti besi tempat

melakukan fluks bersama. Berdasarkan cara melilitkan kumparan pada inti,

dikenal dua macam transformator, yaitu tipe batang dan tipe persegi (kotak).

Contoh alat penerapan dari Transformator

TV

Komputer

Mesin foto copy

Gardu listrik,dll.

a. Transformasi Dengan Arus Searah

Tidak dapat berfungsi dengan arus searah,

karena :

Arus tetap

Tidak tejadi perubahan medan magnet

Tidak ada induksi

Page 162: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

152

Bagaimana agar terjadi perubahan

medan magnet ?

Dengan memberi saklar pada sambu-

ngan primer. Jika saklar dibuka / ditutup

( on / off ), maka :

a. Arus primer terputus – putus

b. Ada perubahan medan magnet

c. Terjadi induksi

Contoh penggunaan : Koil untuk sistem pengapian pada kendaraan, tegangan

kerja 12 V menjadi 25 – 50 KV .

2. INDUKSI SENDIRI (SELF-INDUCTION EFFECT)

Selanjutnya, apabila arus yang mengalir besarnya berubah-ubah terhadap

waktu akan menghasilkan fluks magnetik yang berubah terhadap waktu.

Perubahan fluks magnetik ini dapat menginduksi rangkaian itu sendiri, sehingga

di dalamnya timbul ggl induksi. Ggl induksi(gaya gerak listrik)yang diakibatkan

oleh perubahan fluks magnetik sendiri dinamakan ggl induksi diri.Dengan

pengertian lain induksi diri adalah induksi yang disebabkan oleh dirinya sendiri

pada saat bekerja dan tidak bekerja.

Medan magnet akan dibangkitkan pada saat arus mengalir melalui

kumparan. Akibatnya, EMF (electromotive force) dibangkitkan dan

menghasilkan garis gaya magnet (magnetic flux) dengan arah yang ber-

lawanan dengan pembentukan garis-garis gaya magnet dalam kumparan

(coil). Ofeh karena itu arus tidak akan mengalir seketika pada saat dialirkan ke

kumparan tetapi membutuhkan waktu untuk menaikkan arus tersebut

Page 163: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

153

sebagai contoh Bunga api yang terjadi pada saat memutuskan suatu sirkuit arus

selalu disebabkan karena induksi diri

Gambar 22. Induksi Diri

Ggl terinduksi ini berlawanan arah dengan perubahan fluks. Jika arus yang

melalui kumparan meningkat, kenaikan fluks magnet akan menginduksi ggl

dengan arah arus yang berlawanan dan cenderung untuk memperlambat

kenaikan arus tersebut. Dapat disimpulkan bahwa ggl induksi ε sebanding

dengan laju perubahan arus yang dirumuskan :

Dimana :

I = Arus mengalir pada rangkaian

t = Waktu arus mengalir

L = konstanta lilitan

dengan I merupakan arus sesaat, dan tanda negatif menunjukkan bahwa ggl

yang dihasilkan berlawanan dengan perubahan arus. Konstanta kesebandingan

L disebut induktansi diri atau induktansi kumparan, yang memiliki satuan henry

(H), yang didefinisikan sebagai satuan untuk menyatakan besarnya induktansi

suatu rangkaian tertutup yang menghasilkan ggl satu volt bila arus listrik di dalam

rangkaian berubah secara seragam dengan laju satu ampere per detik.Seperti

terlihat pada grafik dibawah ini.

Page 164: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

154

Grafik diatas menunjukkan saat arus listrik sistem (misal sistem audio)

dihidupkan akanmengalir sumber tegangan dan arus ke sistem audio, karena

adanya induksi sendiri dari sistem belum hilang mengakibatkan arus listrik pada

sistem tidak bisa maksimum. Agar sistem audio berfungsi maksimal butuh waktu

lama sehingga grafik untuk arus jadi melengkung. Saat sistem listrik (misal

sistem audio) dimatikan arus listrik seharusnya hilang dengan cepat karena ada

induksi sendiri maka sistem audio tidak mati dengan cepat.

Atau pengertian lain dari grafik diatas sebagai berikut :

a) Saat stop kontak dipasang , induksi sendiri (self induction) memperlambat

arus listrik mencapai maksimum sehingga suara audio kecil.

b) Saat stop kontak dilepas, induksi sendiri memperlambat pemutusan arus

listrik, akibat adanya loncatan bunga api pada stop kontak pemutus dan

suara audio tidak mati dengan cepat

2.1. Jenis –Jenis induksi Diri (self indusinpada lilitan) :

a. Induktansi Diri pada Solenoida dan Toroida

Solenoida merupakan kumparan kawat yang terlilit pada suatu pembentuk

silinder.Pada kumparan ini panjang pembentuk melebihi garis tengahnya. Bila

arus dilewatkan melalui kumparan, suatu medan magnetik akan dihasilkan di

dalam kumparan sejajar dengan sumbu.

Page 165: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

155

Gambar 23. Solenoida.

Sementara itu, toroida adalah solenoida yang dilengkungkan sehingga

sumbunya menjadi berbentuk lingkaran.Induktor adalah sebuah kumparan yang

memiliki induktansi diri L yang signifikan.

Induktansi diri L sebuah solenoida dapat ditentukan dengan menggunakan

persamaan 4 pada induksi elektromagnetik. Medan magnet di dalam solenoida

adalah:

B = μ .n.I

Page 166: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

156

dengan n = N/l, dari persamaan 3. pada induksi elektromagnetik dan (1) akan

diperoleh:

Jadi,

karena ΦB = B.A = μ0.N.I.A / l, Perubahan I akan menimbulkan perubahan fluks

besar :

Sehingga

Dengan:

L = induktansi diri solenoida atau toroida ( H)

μ0 = permeabilitas udara (4 π × 10-7 Wb/Am)

N = jumlah lilitan

l = panjang solenoida atau toroida (m)

A = luas penampang (m2)

Page 167: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

157

b. Energi yang Tersimpan pada Induktor

Energi yang tersimpan dalam induktor (kumparan) tersimpan dalam bentuk

medan magnetik. Energi U yang tersimpan di dalam sebuah induktansi L yang

dilewati arus I, adalah:

U = ½ LI2 ............................................................ (5)

Energi pada induktor tersebut tersimpan dalam medan magnetiknya.

Berdasarkan persamaan (4), bahwa besar induktansi solenoida setara dengan

B = μ0.N2.A/l, dan medan magnet di dalam solenoida berhubungan dengan

kuat arus I dengan B = μ0.N.I/ Jadi,

𝐁 .

µ𝟎 . 𝐍

Maka, dari persamaan (5) akan diperoleh:

Apabila energi pada persamaan (6) tersimpan dalam suatu volume yang

dibatasi oleh lilitan Al, maka besar energi per satuan volume atau yang disebut

kerapatan energi, adalah:

Page 168: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

158

2.2. INDUKTANSI BERSAMA

Apabila dua kumparan saling berdekatan, seperti pada Gambar 4, maka

sebuah arus tetap I di dalam sebuah kumparan akan menghasilkan sebuah

fluks magnetik Φ yang mengitari kumparan lainnya, dan menginduksi ggl pada

kumparan tersebut.

Gambar 24. Perubahan arus di salah satu kumparan akan menginduksi arus

pada kumparan yang lain

Menurut Hukum Faraday, besar ggl ε2 yang diinduksi ke kumparan tersebut

berbanding lurus dengan laju perubahan fluks yang melewatinya. Karena fluks

berbanding lurus dengan kumparan 1, maka ε2 harus sebanding dengan laju

perubahan arus pada kumparan 1, dapat dinyatakan:

Dengan M adalah konstanta pembanding yang disebut induktansi bersama.Nilai

M tergantung pada ukuran kumparan, jumlah lilitan, dan jarak pisahnya.

Induktansi bersama mempunyai satuan henry (H), untuk mengenang fisikawan

asal AS, Joseph Henry (1797 - 1878). Pada situasi yang berbeda, jika

perubahan arus kumparan 2 menginduksi ggl pada kumparan 1, maka

konstanta pembanding akan bernilai sama, yaitu:

Page 169: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

159

Induktansi bersama diterapkan dalam transformator, dengan memaksimalkan

hubungan antara kumparan primer dan sekunder sehingga hampir seluruh garis

fluks melewati kedua kumparan tersebut.

PERMASALAHAN

Contoh Soal 1 :

Sebuah kumparan mempunyai induktansi diri 2,5 H. Kumparan tersebut dialiri

arus searah yang besarnya 50 mA. Berapakah besar ggl induksi diri kumparan

apabila dalam selang waktu 0,4 sekon kuat arus menjadi nol?

Penyelesaian:

Diketahui:

L = 2,5 H Δt = 0,4 s

I1 = 50 mA = 5 × 10-2 A

I2 = 0

Ditanya: ε = ... ?

Pembahasan :

Contoh Soal 2 :

Sebuah induktor terbuat dari kumparan kawat dengan 50 lilitan. Panjang

kumparan 5 cm dengan luas penampang 1 cm2. Hitunglah:

a. induktansi induktor,

b. energi yang tersimpan dalam induktor bila kuat arus yang mengalir 2 A!

Penyelesaian:

Diketahui:

N = 50 lilitan

L = 5 cm = 5 × 10-2

m

A = 1 cm2 = 10-4 m2

Page 170: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

160

Ditanya:

a. L = ... ?

b. U jika I = 2 A ... ?

Pembahasan :

Contoh Soal 3 :

Untuk menyalakan lampu 10 volt dengan tegangan listrik dari PLN 220 volt

digunakan transformator step down. Jika jumlah lilitan primer transformator

1.100 lilitan, berapakah jumlah lilitan pada kumparan sekundernya ?

Penyelesaian:

Diketahui: Vp = 220 V

Vs = 10 V

Np = 1100 lilitan

Ditanyakan: Ns = ........... ?

Jawab:

Jadi, banyaknya lilitan sekunder adalah 50 lilitan

Page 171: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

161

RANGKUMAN

1. SELF-INDUCTION EFFECT

Medan magnet akan dibangkitkan pada saat arus mengalir melalui

kumparan. Akibatnya, EMF (electro¬motive force) dibangkitkan dan

menghasilkan garis gaya magnet (magnetic flux) dengan arah yang

ber¬lawanan dengan pembentukan garis-garis gaya mag¬net dalam

kumparan (coil). Ofeh karena itu arus tidak akan mengalir seketika pada

saat dialirkan ke kum¬paran tetapi membutuhkan waktu untuk

menaikkan arus tersebut.

Bila arus mengalir dalam sebuah kumparan dan kemudian arus

diputuskan tiba-tiba, maka EMF akan dibangkitkan dalam kumparan

dengan arah dimana arus cenderung mengalir (arah yang merintangi

hilangnya garis gaya magnet). Dengan cara ini, bila arus mulai mengalir

ke kumparan, atau bila arus di-putuskan, maka kumparan

membangkitkan EMFyang bekerja melawan perubahan garis gaya

magnet pada kumparan. Inilah yang disebut "self induction effect".

2. MUTUAL INDUCTION EFFECT

Apabila dua kumparan disusun dalam satu garis clan besarnya arus

yang mengalir pada satu kumparan (kumparan primer) dirubah, maka

EMF akan bangkit pada kumparan lainnya (kumparan sekunder) dengan

arah melawan perubahan garis gaya magnet pada kumparan primer. Ini

disebut "mutual induction effect".semakin cepat perubahan banyaknya

garis gaya magnet yang dibentuk pada kumparan, semakin tinggi

tegangan yang diinduksi.

Untuk memperoleh EMF yang besar dari mutual in¬ductance (tegangan

sekunder yang dibangkitkan), maka arus yang masuk pada kumparan

primer harus sebesar mungkin dan pemutusan arus harus secepat

mungkin.

Page 172: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

162

KERJA MANDIRI

1. Untuk menyalakan lampu 25volt dengan tegangan listrik dari PLN 220

volt digunakan transformator step down. Jika jumlah lilitan primer

transformator 2.100 lilitan, berapakah jumlah lilitan pada kumparan

sekundernya ?

2. Sebuah induktor terbuat dari kumparan kawat dengan 50 lilitan. Panjang

kumparan 5 cm dengan luas penampang 1 cm2. Hitunglah:

a. induktansi induktor,

b. energi yang tersimpan dalam induktor bila kuat arus yang mengalir

2 A

3. Sebuah kumparan mempunyai induktansi diri 4,5 H. Kumparan tersebut

dialiri arus searah yang besarnya 55mA. Berapakah besar ggl induksi

diri kumparan apabila dalam selang waktu 0,8 sekon kuat arus

menjadi nol?

Page 173: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

163

BAB VII MACAM-MACAM JENIS, UKURAN KABEL, TERMINAL

DAN PENGGUNAANNYA

A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR

KOMPETENSI DASAR

PENGALAMAN BELAJAR

Setelah mengikuti pembelajaran

dengan kompetensi dasar-dasar

Listrik siswa dapat :

1. Menghayati dan

Mengamalkan perilaku jujur,

disiplin, tanggung jawab,

peduli (gotong royong,

kerjasama, toleran, damai),

santun, responsif dan proaktif

dan menunjukan sikap

sebagai bagian dari solusi

atas berbagai permasalahan

dalam berinteraksi secara

efektif dengan lingkungan

sosial dan alam serta dalam

menempatkan diri sebagai

cerminan bangsa dalam

pergaulan dunia.

2. Memahami besaran listrik,

hukum Ohm dan Kirchof

padar listrik otomotip

3. Menerapkan Dasar Listrik

pada rangkaian seri, paralel

dan gabungan

Dari pembelajaran kompetensi

dasar-dasar Listrik siswa

mendapatkan pengalaman

belajar :

1. Mengkomunikasikan dalam

macam - macam Jenis, ukuran

kabel, terminal dan

penggunaannya

2. Mengamati simulsi terkait

materi dan Mengeksplorasi

macam-macam jenis, ukuran

kabel, terminal dan

penggunaannya

3. Mengamati simulsi terkait

materi pokok besaran listrik

dan Mengeksplorasi induksi

sendiri, mutual pada

kemagnitan

4. Mengkomunikasikan macam-

macam jenis, ukuran kabel,

terminal dan penggunaannya

Page 174: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

164

KA

BEL

/ W

IRIN

G

KABEL

KONEKTOR

TERMINAL

B. PETA KONSEP

Page 175: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

165

PENGAMATAN

1. Lakukan pengamatan terhadap jenis kabel gambar diatas ada yang berserabut

banyak dan serabut tunggal

2. Buatlah penafsiran tentang kabel berserabut banyak dan tuggal.

Menaksir / mendiskripsikan kabel di otomotip

1. Lihatlah gambar dibawah diatas,bila dirangkai ke Rangkaian listrik dan

dihubungkan dengan sumber tegangna dan diberi beban sebuah lampu,

amati apa yang terjadi pada nyala lampu!

2. Buatlah taksiran tentang kabel berserabut banyak dan tunggal pada

rangkian tersebut. Catatlah taksiranmu dan taksiran teman-temanmu!

Membandingkan dan Berlatih

Bandingkan taksiranmu dengan teman-temanmu dengan hasil

pengamatanmu mu! Diskusikan, apakah ada kesamaan tafsiranmmu dengan

pengukuran sebenarnya dapat ditingkatkan dengan latihan ? Untuk

mengujinya, berlatihlah menaksir dan menghitung kemudian uji dengan hasil

pengukuran!

Page 176: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

166

.

Wiring harness adalah kumpulan dari satu atau lebih wire dengan

beberapa part untuk mengalirkan arus listrik agar sistem sistem pada kendaraan

bisa bekerja. wiring harness pada kendaraan kecil sebagai contoh sepeda motor,

mobil dan kendaraan berat tentu akan berbeda tergantung dari engine yang

digunakan. Sebagai contoh untuk sepeda motor agar bisa berjalan pada sistem

kelistrikan membutuhkan rangkaian pengapian untuk mesin diesel tentu tidak

menggunakan sistem pengapian untuk menghidupkan kendaraan. Jaringan kabel

(wiring harness) adalah sekelompok kabel – kabel dan kawat yang masing –

masing terisolasi, menghubungkan ke komponen – komponen , dan melindungi

komponen – komponen sirkuit , dan sebagainya, kesemuanya disatukan dalam

satu unit untuk mempermudah dihubungkan antara komponen – komponen

kelistrikan dari suatu kendaraan.

Untuk itu sistem waring sangat penting untuk menjalankan kendaraan.

Kabel adalah media penghantar untuk menyalurkan arus listrik, data, maupun

informasi melalui media konduktor terbaik berupa bahan logam atau bahan

lainya, tergantung dari jenis kabel tersebut. Pembungkus kabel yang merupakan

isolator terbuat dari bahan plastik lentur atau karet dengan fungsi sebagai

pelindung fisik dari kerusakan berupa bunga api, benturan, air dan lain-lain. Pada

jenis kabel tertentu, bagian pembungkus ini dilengkapi juga dengan pembungkus

yang melindungi dari interferensi elektromagnetik. Masing – masing jaringan

kabel (wiring harness) yang ada pada kendaraan baik kendaraan kecil (sepeda

motor), kendaraan ringan (mobil) dan kendaraan pada alat berat (excavator,

doser dll), terbagi menjadi 3 (tiga ) bagian penting terdiri dari item berikutini :

C. MATERI BELAJAR

Page 177: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

167

1. KABEL

Jaringan kabel (wiring harness) adalah sekelompok kabel – kabel yang masing–

masing terisolasi, menghubungkan ke komponen – komponen , dan melindungi

komponen – komponen sirkuit pada masing-masing sistem. Kabel yang digunakan

pada kendaraan (sepeda motor, mobil, truk, excavator, doser dsb) dikategorikan

sebagai Auto-Cable. Yaitu kabel yang spesifikasinya disesuaikan dengan keperluan

kendaraan pada umumnya, dengan tegangan kerja 12/24 volt DC. Tidak seperti

kabel lainnya, Auto-Cable diukur dari diameter luar keseluruhan atau tebal kabel.

1.1. FUNGSI KABEL

Kabel yang digunakan pada kendaran berfungsi untuk :

1. Penghantar arus listrik bertenaga besar (Power Cable)

Kabel ini digunakan untuk menyalurkan arus yang besar yang berasal

dari tegangan baterai, ukuran diameter kabel yang digunakan harus

besar.

Contoh penggunaan :

Kabel baterai ke motor stater(kode warna merah)

Kabel massa kendaraan(kode warna hitam)

Page 178: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

168

2. Penghantar arus listrik dan data informasi.

Kabel ini digunakan untuk menyalurkan arus yang kecil yang berasal

dari tegangan baterai, ukuran diameter kabel yang digunakan harus

kecil yang sesuaikan dengan kebutuhan pada sistem kelistrikan pada

kendaraan. Sebagai contoh antara kabel yang digunakan untuk

menggerakan motor stater dan sistem pengapian. Diameter kabel yang

digunakan untuk menggerakkan motor stater harus besar karena

motor stater bekerja membutuhkan arus yang besar. Motor stater akan

menghisap sumber arus 60 -70 % dari kapasitas baterai. sebagai

contoh bila kita menggunakan baterai dengan kapasitas baterai 40 AH,

saat bekerja motor stater menghisap sumber arus 70% X 40 AH.

Sehingga arus untuk motor stater 24 A. Bila kita menggunakan kabel

kecil berakibat isolator kabel meleleh terbakar.

Contoh penggunaan :

Kabel sistem pengapian (kode warna lihat handbook masing

kendaraan)

Kabel sistem penerangan (kode warna lihat handbook masing

kendaraan)

Kabel sistem power window (kode warna lihat handbook masing

kendaraan)

Kabel sistem AC dll (kode warna lihat handbook masing

kendaraan)

Kabel penghantar data informasi digunakan untuk menyalurkan arus

yang kecil yang berasal dari sistem kontrol elektronik. Kabel jenis ini

harus khusus dan terlindungi dari listrik yang mengandung

elektromagnetik. Kabel penghantar data informasi digunakan pada

kendaraan yang memiliki sistem yang sudah modern sebagai contoh

kendaraan yang menggunakan sistem elektronik. Kendaraan yang

menggunakan sistem EFI (Electronic Fuel Injektion) dan CR

(CammodRail) agar mesin bisa bekerja maka sinyal-sinyal elektronik

(sensor engine) mengirim data-data ke kontrol unit. Kontrol unit akan

mengola data dan memberi sumber tegangan balik ke injektor. Bila

kabel tidak terlindungi dari medan magnit akibat sistem lain bekerja

Page 179: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

169

maka berakibat data informasi akan kacau yang akan diberikan ke

injektor dan sistem tidak bekerja normal.

Contoh Penggunaan data dan informasi :

Kabel Pengirim sinyal (sensor) ABS (antilck Brake System)

Kabel pengirim sinyal putaran mesin (crank sensor)

Kabel pengirim Detonasi mesin, dsb.

1.2. KOMPONEN KABEL

Komponen-komponen penting yang ada pada kabel diantaranya :

1. Penghantar (Konduktor) adalah media untuk menghantarkan arus listrik

2. Isolator adalah bahan dielektrik untuk mengisolasi dari penghantar yang

satu terhadap yang lain dan juga terhadap lingkungan disekelilingnya yang

mengandung elektromagnetis.

3. Pelindung luar adalah bahan yang memberikan perlindungan terhadap

kerusakan mekanis, pengaruh bahan-bahan kimia elektrolysis, api atau

pengaruh pengaruh luar lainnya yang merugikan.

Gambar 25. bagian-bagian kabel

Macam-macam kabel yang digunakan pada kendaraan dibedakan menjadi 3 (tiga)

bagian :

Kawat tegangan rendah

Kawat tegangan tinggi (pada sistem kelistrikan mesin)

Kabel-kabel yang diisolasi

Beberapa tipe kawat dan kabel dibuat dengan tujuan untuk digunakan dalam

beberapa kondisi yang berbeda (besarnya arus yang mengalir, temperatur,

Page 180: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

170

penggunaan dan lain-lain).

Kabel Bertegangan Rendah

Sebagian besar kawat dan kabel yang terdapatdalam kendaraanadalah kabel yang

bertegangan rendah (low-voltage wire). Masing-masing kabel bertegangan rendah

terdiri dari elemen kabel dan isolasinya. Elemen kabel ini berfungsi sebagai

konduktor untuk mengalirkan sumber tegangan listrik yang akan digunakan ke

sistem-sistem pada kendaraan. Isolasi berfungsi sebagai pelindung luar dan

hubungan singkat antar kabel saat disatukan dengan sistem kelistrikan lain.

Contoh penggunaan kabel bertegangan rendah :

kabel positip dan negatip koil

Kabel penggerak motor wiper

kabel penggerak klakson dll

Gambar 26. Bagian Kabel tegangan rendah

Kawat tegangan tinggi (pada sistem pengapian)

Untuk mengalirkan arus listrik yang bertegangan tinggi dihasilkan oleh ignition coil ke

busi melalui distributor tanpa adanya kebocoran, dipakai kabel tegangan tinggi.

Kabel yang disebut high tension cord ini memiliki konstruksi yang andal untuk tetap

bekerja prima pada tegangan tinggi.Kabel dibangun dari berbagai lapisan bahan.

Page 181: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

171

Kabel inti penghantar atau coredibungkus dengan insulator karet yang tebal.

Selanjutnya, insulator karet (rubber insulator) dilapisi oleh pembungkus

(sheath).Bagian kabel resistive dibuat dari bahan fiberglass yang dicampur dengan

karbon dan karet sintetis. Ini dilakukan agar memberikan peregangan yang cukup

kuat untuk meredam gangguan bunyi pengapian (interfensi) pada radio/tape.

Gambar 27. bagian kabel bertegangan tinggi

Pada setiap permukaan pembungkus, dicetak tanda tahanan sebagai ciri bahwa inti

dari kabel tegangan tinggi adalah kabel bertahanan (resistive wire).

Yang penting diperhatikan, saat melepas kabel tegangan tinggi, pegang dan tariklah

selalu pada bagian tutupnya. Jangan sekali-kali memegang dan menarik

pembungkusnya. Alasannya, itu dapat mengakibatkan kabel terlepas dari tutupnya

dan bisa merusak kabel. Misalnya putus pada inti yang mengakibatkan arus listrik

tidak dapat mengalir sempurna ke busi. Imbasnya kinerja sistem pengapian mobil

menjadi tidak optimal lagi.

Page 182: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

172

Gambar 28. Kabel Yang Diisolasi

Kabel yang diisolasi (shielded cable) digunakan, pada saluran kabel antene radio,

ignition signal line,oxygen sensor signal line, dan lain sebagainya.Hanya kelistrikan

yang bertegangan rendah dan arus rendah yang mengalir melalui signal line ini,

Gambar 110. Bagian kabel Diisolasi

signal dapat lebih mudah terpengaruh oleh gangguan yang ditimbulkan (suara dari

switch saat ON/OFF, suara pengapian dan sebagainya). Oleh sebeb itu, kabel yang

diisolasi yang dirancang untuk mencegah gangguan yang ditimbulkan sumber dari

luar dan digunakan untuk signal line

1.3. UKURAN KABEL

Kabel adalah suatu komponen yang digunakan untuk menghubungkan komponen

satu dengan komponen yang lainnya yang terbuat dari tembaga dan diberi isolasi

supaya tidak terjadi konseleting.

Kabel yang digunakan pada kendaraan (mobil, motor, truk dsb) dikategorikan

sebagai Auto-Cable. Yaitu kabel yang spesifikasinya disesuaikan dengan keperluan

kendaraan pada umumnya, dengan tegangan kerja 12 / 24 volt DC. Tidak seperti

kabel lainnya, Auto-Cable diukur dari diameter luar keseluruhan atau tebal kabel.

Diameter kabel terdiri atas berbagai ukuran. Penggunaan kabel berbeda-beda

ukurannya, bergantung pada berapa besar arus yang mengalir. Bila arus yang

mengalir besar, berarti harus menggunakan kabel yang berdiameter besar, tetapi bila

arus yang mengalir kecil, cukup menggunakan kabel yang berdiameter kecil. Untuk

Page 183: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

173

lebih jelasnya lihat tabel dibawah ini

Cara pembacaan tabel, untuk sumber tegangan 12 V untuk pemakaian arus 5 A

dengan daya listrik yang digunakan 30 Watt maka butuh diameter kabel 0,8 mm.

Gambar 29. Jenis kabel

Perancang kendaraan khususnya teknisi listrik (electrical) sudah memperhitungkan

kabel dengan tebal berapa yang digunakan untuk tiap fungsi di kendaraan tersebut.

Page 184: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

174

Tentunya dengan memperhitungkan juga panjang kabel yang dibutuhkan untuk

menyambung satu titik komponen ke komponen lainnya.

Semakin panjang kabel, akan ada kerugian tegangan yang diakibatkan adanya

resistansi pada kawat konduktornya. Kawat yang digunakan umumnya ada dua

macam, yaitu berbahan dasar Tembaga murni dan Aluminium. kabel-kabel dengan

panjang yang sama, namun dengan ketebalan yang berbeda, menghasilkan

tegangan output yang berbeda.Yang terbaik adalah yang berbahan dasar tembaga.

Gambar 30. Penampang Kabel.

Dari tabel dibawah ini, misalnya kabel dengan ukuran 1 mm² pada temperatur 20º C :

penghantarnya memiliki resistansi sebesar 23.4 ohm setiap 1 km panjang kabel dan

penyekatnya memiliki resistansi sebesar 51 M ohm setiap 1 km panjang kabel.

Tabel pengaruh suhu terhadap tahanan per Km

Page 185: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

175

Komponen-komponen pelindung Kabel

Auto-cable mempunyai isolasi yang dirancang cukup tahan terhadap suhu panas dan

minyak/oli. Sehingga tidak mengganggu kemampuan untuk melindungi kawat di

dalamnya. Jika mudah meleleh atau bereaksi dengan minyak/oli maka bisa

menyebabkan short-circuit atau korslet. Komponen-komponen pelindung digunakan

untuk melindungi kawat dan kabel, yang membungkusi kabel agar terlindung dari

benturan,panas, gangguan elektromagnetik kotoran,air dan lain-lain. Komponen

pelindung ini harus terpasang dengan baik agar sistem kelistrikan yang dibungkus

(dilindungi) bisa berfungsi dengan baik.

Macam-macam komponen pelindung kabel antara lain :

Isolasi

Isolasi tersebut biasa disebut rubber tape, berbahan karet yang lentur dan memiliki

lem perekat khusus bernama Etilen linerless Propylene Rubber (EPR), memiliki

kemampuan tahan panas. Sehingga kabel-kabel yang dibungkusnya tak cepat rusak.

Rubber tape banyak merek. Ada 3M Scotch, Plymouth, Omega dan lainnya. Untuk

produk biasa berukuran 19 mm x 9,1 m x 0,7 mm.

Gambar 31. Isolasi

Selang bakar (Cable shrink)

Selang pembungkus ini terbuat dari bahan plastik yang mudah menyusut bila terkena

Page 186: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

176

panas, tahan panas setelah terjadi penyusutan. Penyusutan selang bakar mengacu

berapa kali lebih kecil kabel, sebagai contoh ukuran selang bakar 3 mm : 1 mm saat

dibakar akan menyusut menjadi 1/3 dari ukuran aslinya.

Gambar 32. Selang bakar

Selang kabel

Selang ini terbuat plastik yang keras dan tidak mudah berubah bentuk saat terjadi

benturan, bentuk selang ini melingkar-lingkar.

Gambar 33. Selang kabel

Page 187: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

177

2. KOMPONEN-KOMPONEN PENGHUBUNG

Jaringan kabel dibagi dalam beberapa bagian untuk lebih memudahkan dalam

pemasangan pada kendaraan. Bagian jaringan kabel dihubungkan kesalah satu

bagian oleh komponen penghubung sehingga komponen kelistrikan dan elektronik

dapat berfungsi seperti yang direncanakan

2.1. Junction Block dan Relay Block

Junction block (J/B) adalah salah satu kotak (Block) dengan connector yang

dikelompokkan bersama-sama untuk sirkuit kelistrikan. Pada umumnya terdiri dari

bus bars dalam bentuk cetakan papan sirkuit (PCB) dengan sekring, relay, circuit

breaker dan alat lain terpasang di dalamnya.Relay block (R/B) sama dengan junction

block, tetapi tidak memiliki bus bar atau centralized connecting function lainya

Gambar 34. Kotak Sekering

2.2. Terminal Kabel (sepatu kabel)

Terminal kabel berfungsi sebagai penghubung antara kabel satu dengan kabel yang

lain, sehingga terbentuk satu kesatuan yang utuh dari sebuah kabel.

Page 188: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

178

Jenis terminal berdasarkan penggunaanya :

Terminal massa dibedakan berdasarkan diameter kabel menjadi :

Gambar 35. terminal kabel

Terminal penghubung Kabel dibedakan berdasar diameter kabel

Gambar 36. terminal penghubung Kabel

Page 189: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

179

2.3. Konektor

Konektor digunakan untuk menghubungkan kelistrikan antara dua jaringan kabel

atau antara sebuah jaringan kabel dan sebuah komponen.

Gambar 37. Konektor dari kabel ke komponen

Jenis -jenis Konektor

Dilihat dari hubungan terpasang Mengenal istilah konektor laki-laki dan konektor

perempuan, karena bentuk terminalnya berbeda. Agar hubungan antar konektor tidak

lepas saat pemasangan maka semua konektor dilihat padaluar konektor terdapat

pengunci di bagian atas.

Gambar 38. Konektor

Page 190: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

180

Jumlah pin kabel yang terpasang. Dibagi menjadi :

a. Satu Pin

b. Dua pin

c. Tiga pin

d. Multi pin

Gambar 39. Pin Kabel Konektor

Gambar 40. Jumlah Pin konektor

2.4. Baut Massa

Baut massa (ground bolt) adalah baut khusus untuk menjamin massa yang dapat

dipercaya dari jaringan kabel dan komponen listrik lainya ke bodi. Contoh berikut ini

beberapa buah baut massa yang banyak digunakan

Baut dengan washer yang tidak dapat dilepas (mati)

Page 191: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

181

Gambar 41. Baut Washer

Note : “PERBEDAAN BAUT MASSA”

Permukaan baut massa ditandai dengan crom hijau setelah diproses secara

listrik untuk mencegah oksidasi. Model baut ini mudah dibedakan dengan baut

biasa oleh adanya warna hitam kehijauan

3. KOMPONEN-KOMPONEN PELINDUNGI SIRKUIT

Sekring,fusible link dan circuit breaker digunakan sebagai komponen-komponen

yang melindungi sirkuit. Barang-barang ini disisipkan ke dalam sirkuit kelistrikan dan

sistem kelistrikan untuk melindungi kabel kabel dan connector yang digunakan dalam

sirkuit untuk mencegah timbulnya kebakaran oleh arus yang berlebihan atau

hubungan singkat.

3.1. Sekring (FUSE)

Fungsi

Sekring (fuse) ditempatkan pada bagian tengah sirkuit kelistrikan. Bila arus yang

berlebihan melalui sirkuit, maka sekring akan berasap atau terbakar, itu adalah

elemen dalam sekring yang mencair, sehingga sistem sirkuit terbuka dan mencegah

komponen-komponen lain dari kerusakan disebabkan arus yang berlebihan.

Tipe Sekring

Tipe sekring dikelompokkan ke dalam tipe sekring blade dan tipe sekring cartridge.

Page 192: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

182

Gambar 42. sekring jenis blade (a) dan sekring jenis cartridge (b)

Tipe ini paling banyak digunakan. Tipe sekring blade dirancang lebih kompak dengan

elemen metal dan rumah pelindung yang tembus pandang, diberi kode warna untuk

masing-masing tingkatan arus (5A-30A).

Identifikasi Sekring

Tabel Arus sekering

Kapasitas Sekring (A) Identifikasi Warna

5 Coklat kekuning-kuningan

7,5 Coklat

10 Merah

15 Biru

20 Kuning

25 Tidak berwarna

30 hijau

Page 193: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

183

3.2. Fusible Link

Fungsi dan Konstruksinya

Fungsi dan konstruksi fusible link sama dengan sekring. Perbedaan utama pada

fusible link adalah dapat digunakan untuk arus yang lebih besar karena ukurannya

lebih besar dan mempunyai elemen yang lebih tebal.

Seperti juga sekring, fusible link juga dapat terbakar atau putus, dan harus diganti

dengan yang baru. Fusible link diklasifikasikan kedalam tipe Link dan tipe cartridge.

Fusible Link Tipe Cartridge

Fusible link tipe cartridge dilengkapi dengan terminal dan bagian sekring dalam satu

unit. Rumahnya diberi kode untuk masing-masing tingkatan arus.

Tabel Arus pada Fusible link

Kapasitas Fusible

Link (A)

Persamaan Luas

Penampang pada

Fusible Link

Identifikasi Warna

30 0.3 Merah Muda

40 0.5 Hijau

50 0.85 Merah

60 1.0 Kuning

80 1.25 Hitam

100 2.0 biru

3.3. Circuit Breaker

Circuit Breaker digunakan sebagai pengganti sekring untuk melindungi dari kesulitan

pengiriman tenaga dalam sirkuit, seperti power window, sunroof dan sirkuit pemanas

(heater).

Page 194: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

184

Konstruksi

Prinsip dasar dari circuit breaker terdiri dari sebuah lempengan bimetal yang

dihubungkan pada kedua terminal dan satu diantaranya bersentuhan.

Gambar 43. Circuit Breaker

LATIHAN EVALUASI

Sebutkan Macam-macam kabel yang digunakan pada kendaraan ?

Sebutkan jenis kabel yang digunakan pada sistem pengapian di kendaraan ?

Sebutkan dan jelaskan nama-nama komponen pada kabel ?

Sebutkan dimana penggunaan kabel tegangan rendah berarus besar ?

Page 195: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

185

RANGKUMAN

Kabel yang digunakan pada kendaran berfungsi untuk Penghantar arus listrik

bertenaga besar (Power Cable) dan Penghantar arus listrik dan data informasi.

Sekring,fusible link dan circuit breaker digunakan sebagai komponen-komponen

yang melindungi sirkuit. Barang-barang ini disisipkan ke dalam sirkuit kelistrikan dan

sistem kelistrikan untuk melindungi kabel kabel dan connector yang digunakan dalam

sirkuit untuk mencegah timbulnya kebakaran

EVALUASI

Sebutkan fungsi pelindung kabel yang digunakan pada kendaraan ?

Sebutkan fungsi terminal kabel yang digunakan pada kendaraan ?

Sebutkan dan jelaskan nama-nama komponen pada kabel ?

Sebutkan dimana penggunaan kabel tegangan rendah berarus kecil pada sistem

kendaraan ?

Page 196: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

186

TUGAS MANDIRI

Buatlah pengertian tentang ukuran kabel pada masing-masing baris pada tabel

diatas !

Page 197: HALAMAN FRANCIS - OTOMOTIF SMK YADIKA … · PETA KEDUDUDKAN MODUL BIDANG KEAHLIAN : ... 1. RANGKAIAN LISTRIK SERI ... 2. Rangkaian Listrik Paralel ...

187

DAFTAR PUSTAKA

Modul Sistem Pengapian Konvensional , P4TK / VEDC Malang

Modul Sistem Listrik, P4TK / VEDC Malang

New Step 1 Training Manual, Toyota

Sistem Pengapian Training Manual, Toyota

Buku diklat Training Manual, KPC