makalah teori dasar kelistrikan

TEORI DASAR KELISTRIKAN

 

DI SUSUN OLEH         : SUPYAN SAURI

KELAS                         : X  TKJ 2

SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN SMK NEGERI 1 PLERED

       

KATA PENGANTAR

Bismillahirohmanirahim

Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Allah SWT karena dengan karunia-Nyalah saya dapat menyelesaikan tugas EAD yang berjudul teori dasar kelistrikan.Shalawat dan shalam semoga dilimpahkan oleh-Nya kepada junjungan Nabi Muhammad SAW, yang membawa umatnya dari yang gelap gulita ke arah alam yang sangat terang benderang, juga kepada keluarga, sahabat, serta semua pengikutnya yang setia disepanjang zaman.

Dalam kesempatan yang berbahagia ini penyusun merasa sangat bersyukur kepada Allah atas kenikmatan yang telah diberikan-Nya, sehingga pada kesempatan ini penyusun dapat menyelesaikan makalah ini. Walaupun banyak sekali kekurangan yang berada dalam makalah ini namun penulis berusaha dengan segenap kemampuan untuk memberikan kesan yang sangat berguna sehingga makalah yang kami susun ini dapat berguna bagi siapa saja yang membacanya.

Kami sadari bahwa dalam pembuatan makalah ini banyak sekali kekurangan sehingga perlu adanya penjelasan lebih lanjut guna memberikan penjelasan yang lebih kompleks dengan apa yang memang perlu dijelaskan. Hal ini memang perlu dilakukan demi memberikan pemahaman yang lebih komfrehensif. Penyusun mohon maaf apabila dalam pembuatan makalah ini banyak sekali kekurangan. Untuk itu kritik dan saran sangat kami harapkan guna perbaikan pembuatan makalah dimasa yang akan datang.

Wallahul Muwafiq Illa Aqwamith Thareqh

Plered, 09 November  2012

 

Penyusun

DAFTAR ISI

1.       Judul

2.       kata Pengantar

3.       Daftar Isi

4.       Bab I Pendahuluan

1.1 cara memperoleh sumber listrik

1.2 batere atau accumulator.

1.3 arus listrik

1.4 kuat arus listrik

1.5 tahanan dan daya hantar

1.6 potensial.

5.       Bab II

 rangkaian arus searah

2.1. cara pemasangan alat ukur

2.2. hukum ohm

6.       Bab III

3.1. Pengertian arus bolak-balik

3.2. reaktansi kapasitip atau capasitor

7.       Bab IV

Daya listrik arus bolak-balik

8.       Bab V

V.1. pengertian arus listrik

V.2. Besaran listrik dan satuannya

I.                    Pendahuluan

Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik adalah elektron-elektron yang berpindah dari satu atom ke atom yang lainnya bergerak beraturan dalam sebuah konduktor. listrik terjadi karena adanya gerakan elektron. Sedangkan arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif.

Ini adalah gambar arus listrik,

Tiap atom terdiri dari inti yang bermuatan listrik positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif. Dalam inti atom terdapat proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan, Pada dasarnya elektron terikat pada inti atom, tetapi elektron akan dapat lepas dari suatu atom dan berpindah ke atom lain karena adanya suatu energi yang mendorong. Jadi kalo gak dikasi reaksi dari luar, elektron gak akan keluar dan tetap pada garis edarnya (orbitnya). Kalo dikasi reaksi dari luar seperti digosok, diberi tegangan listrik, maka elektronnya akan keluar dan terlepas dari orbitnya. Nah elektron yang lepas dari orbitnya itu disebut elektron bebas.
Dengan adanya elektron bebas akan timbul atom bermuatan yang biasa disebut ion. Pada benda yang terbuat dari logam (besi, tembaga, perak, timah, dll) elektronnya mudah berpindah. Benda yang elektronnya mudah berpindah disebut konduktor. Sedangkan pada bahan-bahan bukan logam (kayu, karet, kaca) elektronnya sulit bergerak. Benda yang elektronnya sulit bergerak disebut isolator.

 

 Untuk dapat menggerakkan elektron bebas dibutuhkan suatu gaya (untuk mendorong). gaya ini biasanya disebut gaya gerak listrik (GGL). Sekarang pertanyaannya adalah bagaimana kita dapat menghasilkan dan mendapatkan sumber gaya gerak listrik itu?

1.1.Arus listrik

adalah mengalirnya electron secara kontinyu pada konduktor akibat perbedaan jumlah electron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama. satuan arus listrik adalah Ampere.

1.2.Batere atau Accumulator.

Batere atau akumulator adalah sebuah sel listrik dimana didalamnya berlangsung proses elektrokimia yang reversibel ( dapat berbalikan ) dengan efisiensinya yang tinggi. Yang dimaksud dengan proses elektrokimia reversibel, adalah didalam batere dapat berlangsung proses pengubahan kimia menjadi tenaga listrik ( proses pengosongan ), dan sebaliknya dari tenaga listrik menjadi tenaga kimia ( pengisian kembali dengan cara regenerasi dari elektroda-elektroda yang dipakai, yaitu dengan melewatkan arus listrik dalam arah ( polaritas ) yang berlawanan didalam sel.    Tiap sel batere ini terdiri dari dua macam elektroda yang berlainan, yaitu elektroda positif dan elektroda negatif yang dicelupkan dalam suatu larutan kimia.

1.3.Generator arus searah.  

 

Adalah mesin pengubah energi mekanik menjadi energi listrik, sedangkan penggerak dari generator disebut prime mover yang dapat berbentuk turbin air, uap, mesin diesel dll.

Prinsip kerjanya adalah berdasarkan hokum Faraday dimana konduktor memotong medan magnit dan emf atau induksi akan timbul beda tegangan dan adanya komutator yang dipasang pada sumbu generator maka pada terminal generator akan terjadi tegangan searah.

1.4.Kuat Arus Listrik.

 

Adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron bebas yang pindah melewati suatu penampang kawat dalam satuan waktu.

Difinisi : Amper adalah satuan kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118 milligram perak dari nitrat perak murni dalam satu detik.

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

1.5.Tahanan dan daya hantar.

 

Tahanan difinisikan sbb :

1 (satu Ohm / Ω) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0º C.

Daya hantar didifinisikan sbb :

Kemampuan penghantar arus atau daya hantar 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.

1.6. potensial.

potensial listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang berbeda potensialnya. dari haltsb diatas kita mengetahui adanya perbedaan potensial listrik yang sering disebut potential difference. satuan dari potential difference adalah Volt.

II. rangkaian arus searah.

• Arus searah (Direct Current/DC)

Arus DC adalah arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan terhadap satuan waktu, artinya dimana pun kita meninjau arus tersebut pada wakttu berbeda akan mendapatkan nilai yang sama.

Gambar Arus DC

• Arus bolak-balik (Alternating Current/AC)

Arus AC adalah arus yang mempunyai nilai yang berubah terhadap satuan waktu dengan karakteristik akan selalu berulang untuk perioda waktu tertentu (mempunyai perida waktu:T).

Gambar Arus AC

Pada suatu rangkaian akan mengalir arus,apabila dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

1. Adanya sumber tegangan

2. Adanya alat penghubung

3. Adanya beban

Pada kondisi sakelar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban .

Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan Ampere meter akan menunjuk.

Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu rangkaian harus tertutup.

2.1. CARA PEMASANGAN ALAT UKUR.

Pemasangan alat ukur Volt meter dipasang parallel dengan sumber tegangan atau beban, karena tahanan dalam dari Volt meter sangat tinggi.

Sebaliknya pemasangan alat ukur Ampere meter dipasang seri, hal ini disebabkan tahanan dalam dari Amper meter sangat kecil.

2.2. HUKUM OHM.

Pada suatu rangkaian tertutup :

Besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding terbalik dengan beban tahanan R, atau dinyatakan dengan Rumus :

 

III PENGERTIAN ARUS BOLAK-BALIK.

3.1. pengertian arus bolak- balik

Bila sebatang penghantar digerakan sedemikian rupa didalam medan magnet, hingga garis-garis medan magnet terpotong bebas didalam penghantar akan bekerja gaya, yang menggerakan elektron tersebut sejurus dengan arah penghantar. Akibatnya ialah penumpukan elektron (pembawa muatan negatip) disebelah bawah dan kekurangan elektron yang sebanding diujung batang sebelah atas. Didalam batang penghantar terjadi tegangan, selama berlangsungnya gerakan penghantar didalam medan magnet.

Membangkitkan tegangan dengan bantuan medan magnet dinamakan menginduksikan, dan kejadian itu sendiri dinamakan induksi tegangan.

Gambar arus bolak-balik:

 

3.2. Reaktansi kapasitip. (Tahanan kapasitip).

Sebuah kondensator yang sering disebut capasitor ”C” dihubungkan dengan sumber tegangan arus bolak-balik berbentuk sinus yang ditetapkan dengan rumus sbb:

e = Em.sin ωt ∞

 

Jika sebuah capasitor dihubungkan dengan sumber arus searah, maka arus searah yang dapat mengalir hanya sesaat saja dan waktu yang pendek, yaitu pada saat capasitor dalam keadaan diisi (charged). Kemudian arus searah didalam capasitor akan menjadi nol kembali. Hal tersebut membuktikan bahwa capasitor tidak dapat dilalui arus searah atau dikatakan kapasitor memblokir arus searah. Menurut teori arus searah yang mengalir jumlah muatannya ditentukan dengan rumus :

Q = i .t atau i = Q/t.

Pada hakikatnya kapasitor tidak dilalui arus bolak-balik, akan tetapi secara berganti-ganti diisi dalam arah positip dan negatip. Selama saat yang pendek (dt), kapasitor ini diisi oleh harga saat dari arus bolak-balik i_C. Jumlah listrik yang diisikan pada kapasitor selama saat dt, adalah :

dQ = i_C. Dt

i_C= dQ/dt.

IV.  Daya Listrik Arus Bolak-Balik.
Daya listrik adalah besar energi listrik yang ditransfer oleh suatu rangkaian listrik tertutup. Daya listrik sebagai bentuk energi listrik yang mampu diubah oleh alat-alat pengubah energi menjadi berbagai bentuk energi lain, misalnya energi gerak, energi panas, energi suara, dan energi cahaya. Selain itu, daya listrik ini juga mampu disimpan dalam bentuk energi kimia. Baik itu dalam bentuk kering (baterai) maupun dalam bentuk basah (aki).

Simbol (rumus)
Daya merupakan jumlah energi listrik yang mengalir dalam setiap satuan waktu (detik). Sehingga formula daya listrik bisa dituliskan sebagai berikut:
P=W/t
Dimana

P = daya (Watt atau Joule/sekon);

W = energi listrik (Joule);

t = waktu (sekon).

Karena W=V×I×t atau W=I^2×R×t atau W=V^2/R×t, jika W disubstitusi, maka persamaan daya listrik akan menjadi:
P=V×I atau
P=I^2×R atau
P=V^2/R
dimana P = daya (Watt), V = tegangan (Volt), I = kuat arus (Ampere), dan R = hambatan (Ohm).

Satuan (unit)
Satuan dari daya dalam SI adalah Joule/sekon atau Watt.

rumus :

i = I_m. Sin ωt.

Dan tegangan tukar menurut rumus :

e = Em. sin (ωt+90º)

rumus tegangan e diatas.karena tegangan e mendahului 90º terhadap kuat arus i, sehingga tegangan itu dapat diaggap sebagai tegangan cosinus :

e = Em. Cos ωt

Hasil kali e dan i antara saat-saat t=0 sampai t=B memberikan lengkung w (P) yang pasitip; antara saat-saat t = B sampai t = C dimana hasil kali +i dan –e akan menghasilkan lengkung garis w (P) yang negatip, antara saat-saat t=C dan t=D hasil kali –i dan +e akan menghasilkan lengkung w positif dan antara saat t=D dan t=E dimana hasil klai +e dan –i akan menghasilkan lengkung w (P) negatif, Sehingga julah usaha : e.i.t = w (P) (joule).

v. besaran listrik dan satuannya.

V.1. Pengertian Arus listrik dan tegangan

adalah banyaknya elektron (muatan listrik) yang mengalir melalui suatu titik dalamrangkaian listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuanCoulomb/detik atau Ampere, diambil dari nama seorang ahli fisika Perancis Andre MarieAmpere (1775-1836). Arus listrik mengalir dari kutub positif menuju kutub negative, halitu disebabkan karena kutub positif memiliki potensial lebih tinggi dibanding kutubnegative.

Tegangan

adalah suatu perbedaan potensial yaitu perbedaan jumlah elektron yang beradadalam suatu materi. Di satu sisi materi terdapat elektron yang bertumpuk sedangkan disisi yang lain terdapat jumlah elektron yang sedikit. Hal ini terjadi karena adanya gayamagnet yang mempengaruhi materi tersebut. Dengan kata lain, materi tersebut menjadi bertegangan listrik. Besarnya efek dari aliran listrik tersebut tergantung dari besarnya perbedaan elektron yang terkumpul di suatu materi (beda potensial).

Arus Bolak-Balik 

yaitu arus listrik yang diperoleh dari generator bolak-balik atautransformator. Arus ini dapat dibangkitkan dalam jumlah yang besar. Simbol arus bolak- balik ( ~ ). Arus bolak-balik juga disebut arus AC [Alternating Current] atau arus kuat.Biasanya digunakan dalam instalasi bangunan, industri, dll.Arus dan tegangan bolak-balik (AC) yaitu arus dan tegangan yang besar dan arahnya berubah terhadap waktu secara periodik.

V.2. besaran listrik dan satuannya

BESARAN LISTRIK	SATUAN	ALAT UKUR
Arus	Amper	Ampere Meter
Tegangan	Volt	Volt Meter
Tahanan	Ohm	Ohm Meter
Daya Semu	Va
Daya Aktif	Watt	Watt Meter
Daya Reaktif	Var	Var Meter
Energi Aktif	Wh	Kwh Meter
Energi Reaktif	Varh	Kvarh Meter
Faktor Daya	-	Cos Meter
Frekuensi	Hz	Frekuensi Meter