1PAGE

TUJUAN Setelah mempelajari bab ini mahasiswa :1. Mengetahui teori dasar pembangkitan listrik

2. Mampu Menjelaskan besaran dan satuan listrik

Tahanan

Arus listrik

Tegangan

3. Memahami hubungan antara besaran listrik dengan hukum ohm4. Menghitung daya listrik 5. Dapat menjelaskan rangkaian listrik yang digunakan pada mobil Menghitung tahanan total pada rangkaian seri dan paralel Menghitung tegangan total pada rangkian seri dan paralel

Menerapkan konsep rangkaian seri, paralel dan gabungan pada kelistrikan mobil

A. PENDAHULUANListrik merupakan suatu bentuk energi yang tidak dapat dilihat tetapi dapat dirasakan manfaatnya dalam kehidupan sehari-hari. Sejak ditemukannya motor bensin (Gasoline engine) energi listrik telah digunakan untuk menyalakan campuran bahan bakar dengan udara di dalam ruang bakar. Pada kendaraan (mobil dan sepeda motor) energi listrik digunakan untuk penggerak mula (starter), penerangan, kelengkapan-kelengkapan seperti Audio, AC, instrumen dan lain-lain.B. TEORI PEMBANGKITAN LISTRIKTimbulnya listrik itu disebabkan oleh adanya gerakan perpindahan elektron-elektron atom suatu benda secara beraturan. Setiap benda di alam ini terdiri dari molekul-molekul. Molekul terdiri dari bagian-bagian kecil yang disebut dengan atom, setiap atom memiliki inti yang bermuatan positif dan elektron yang bermuatan negatif. Elektron bergerak mengelilingi inti pada suatu jarak tertentu seperti halnya bumi mengelilingi matahari. Elektron yang letaknya paling jauh dari inti disebut elektron bebas. Karena letaknya yang jauh dari inti maka ikatannya terhadap inti menjadi lemah sehingga mudah terlepas dari ikatannya dan meninggalkan inti.

Apabila atom-atom dari suatu benda, kehilangan elektron bebas karena pengaruh luar, maka benda tersebut menjadi bermuatan positif. Sebaliknya apabila benda tersebut mendapat penambahan elektron bebas dari luar, maka benda itu akan menjadi bermuatan negatif. Jika ada dua buah benda yang satu bermuatan positif dan lainnya negatif dihubungkan dengan kawat maka akan mengalirlah elektron-elektron dari benda bermuatan negatif yang kelebihan elektron ke benda bermuatan positif yang kekurangan elektron hingga keadaannya menjadi seimbang. Aliran elektron ini disebut dengan aliran listrik atau arus listrik(elecktric current). Jadi arus mengalir dari bagian negatif ke bagian positif. Kemudian bila elektron-elektron bebas bergerak dengan arah yang tetap, maka listrik dinamis ini dinamakan listrik arus searah atau DC (Direct Current) bila arah gerakkan dan jumlah arus (besar arus) bervariasi secara periodik terhadap waktu, maka listrik dinamis ini dinamakan dengan listrik arus bolak-balik (AC) C. BESARAN LISTRIK1. Tegangan (Voltage) Tegangan adalah potensi yang dikandung oleh sumber listrik yang besarnya tergantung dari jarak potensi yang satu dengan potensi yang lain. Dengan demikian tegangan merupakan penyebab mengalirnya elektron-elektron. Tegangan disimbolkan dengan huruf U ( Jerman : Ursache), atau dengan huruf V (voltage) dan diukur dengan voltmeter dalam satuan volt. Satu volt adalah perbedaan tegangan (potensial) yang diperlukan untuk mengalirkan arus sebesar satu amper pada suatu tahanan yang besarnya 1 ohm.

2. Arus ListrikArus listrik adalah banyaknya elektron yang mengalir di dalam suatu penghantar yang merupakan rangkaian tertutup. Satuannya adalah ampere(A) dengan simbol I Satu amper menunjukkan banyaknya arus listrik yang mengalir di dalam suatu cairan nitrat perak yang yang dapat memindahkan cairan tersebut seberat 1,118 mgr dalam waktu 1 detik.

Tegangan kecil ----------------------Tegangan besar ------------------------Arus kecil

Arus besar

3. Tahanan (Resistance)

Tahanan yaitu hambatan yang dihadapi oleh aliran listrik pada suatu penghantar. Satuan hambatan adalah ohm(() dengan simbol R. 1 ohm menunjukkan besarnya hambatan (perlawanan) yang dihadapi arus listrik dalam suatu pipa gelas yang berisi raksa berdiameter 1 mm dengan panjang 1063 mm pada suhu 20. Besarnya hambatan listrik pada suatu penampang dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

R = Hambatan kawat penghantar

( = Hambatan jenis

L = Panjang kawat dalam (m)A = Luas penampang kaawat(m2).

Selanjutnya tahanan jenis suatu material dapat dilihat pada tabel berikut:

Bahan penghantarTahanan jenis pada 200 C

Perak

Tembaga

Campuran aluminium

Wolfram

Nikel

Besi, baja

Konstantan0,0164

0,0178

0,03

0,0550

0,0780

0,12 0,16

0,10

Contoh soal

a. Hitunglah besarnya tahanan kabel dibuat dari bahan tembaga. Panjang 50 m dan luas penampang 1,5 mm2. Tahanan jenis = 0,0178

Penyelesaian :Dik :L = 50 m :A : 1.5 mm2

( = 0,0178

R = = = 0,6 (b. Hitunglah panjang kawat pada sebuah koil dengan R = 2,75 , luas penampang kawat tembaga = 0.2 mm2

Jawab :

Dik :R = 2,75 ( ,A = 0,2

( = 0,018

EMBED Equation.3 Untuk mencari diameter menggunakan persamaan

Sedangkan untuk mencari luas penampang menggunakan persamaan

Soal latihan:a. Hitunglah panjang kabel yang dibutuhkan untuk membuat sebuah koil dengan ketentuan: R = 0,045 K( luas penampang kawat tembaga = 0.6 mm2b. Hitunglah besarnya tahanan kabelistrik dibuat dari bahan tembaga. Jika Panjang kabel 175 m dan luas penampang 2 ,5 mm2. Tahanan jenis = 0,0178

4. Hukum OhmHubungan antara besaran-besaran listrik di atas dapat dinyatakan dengan hukum Ohm. Dengan persamaan berikut:

Dimana : R = Tahanan((/ohm)

E = Tegangan(V)

I = Arus listrik(A)

Kuat arus berbanding langsung dengan beda tegangan sehingga hasil bagi dari beda tegangan dan kuat arus merupakan suatau bilangan tetap. bilangan ini merupakan merupakan suatu tahanan dari kawat penghantar yang dilalui arus tadi. Dengan pertolongan segitiga kita dapat menghitung salah satu besaran listrik, jika kedua besaran yang lain sudah diketahui.

Menghitung tegangan

E = R x I ..........V

Menghitung tahanan

R = . (Menghitung kuat arus

I = A

5. Daya ListrikDaya listrik adalah besarnya tenaga yang dikandung oleh aliran listrik. besarnya daya listrik ditentukan oleh besarnya tegangan dan besarnya arus listrik yang mengalir setiap satuan waktu. Jika daya listrik dinyatakan dalam huruf P maka besarnya daya listrik adalah

P = E .I

Dimana U(E) merupakan satuan untuk tegangan dan I merupakan satuan dari amper. Maka satuan daya menjadi volt amper(VA) atau dapat dinyatakan dengan Watt.

Dengan mensubtitusikan hukum ohm akan diperoleh persamaan sebagai berikut:

, jika maka rumus Daya adalah:

Contoh soal

1. Suatu lampu pijar dengan tahanan 5 ohm dihubungkan dengan tegangan 25 volt . Berapa besar dayanya ?Jawab : I = = = 5 A

P = E . I = 25 . 5 = 125 W

2. Sebuah lilitan dengan tahanan 4 ohm daliri arus listrik sebesar 3 amper. Hitunglah berapa daya lampu tersebut.

Jawab:

P = I2 . R

= 32 . 4 = 36

P = 36 Watt

D. RANGKAIAN LISTRIKRangkaian listrik adalah seluruh bagian kelistrikan yang dihubungkan satu sama lain, sehingga merupakan suatu hubungan rantai atau hubungan keliling. Syarat-syarat suatau rangkaian listrik adalah: Penghantar

sumber arus beban atau tahanan aliran arus dan

suatu rangakain tertutup

.Dalam suatu rangkaian listrik berlaku hukum Kirchof 1, Jumlah kuat arus yang mengalir ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus listrik yang meninggalkan titik percaabangan itu.

1. Rangkain seri

Rangkain seri tahananRangkaian seri tahanan adalah tahanan yang dihubungkan secara berderet oleh sebuah penghantar seperti gambar di bawah ini:

R1, R2, R3, R4 adalah tiga resistor( hambatan yang dihubungkan secara seri) yang diwakili oleh hambatan pengganti Rtotal (Rt)

Rtotal = R1 + R2 + R3 +R4,

Arus yang mengalir dalam rangkaian adalah sama sedangkan teganganya adalah: Vtotal = E1 + E2 + E3 + E4

Contoh soal:

Jika: R1 2ohm, R2 8 ohm, R3 6, R4 4ohm dan I =3 A, hitunglah

a. Rtotalb. E1, E2, E3, E4, dan Etotal

Jawab

a. Rtotal

Rtotal = R1 + R2 + R3 +R4,

=

2 + 8 + 6 + 4

=

20 ohm

b. E1 = R1. I = 3 . 2 Etotal=E1 + E2+ E3 + E4

= 6 Volt

=6 + 24 +18 + 12

E2 = R2. I = 8 . 3

=60 Volt

= 24 Voltatau Et=I . Rt

E3 = R3 . I = 6 . 3=3 .20

= 18 volt=60 Volt

E4 = R4 . I = 4 . 3 = 12 Volt

Rangkaian seri sumber arusTujuan dari rangkain seri sumber arus adalah agar tegangan yang di peroleh sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan. Dalam hubungan seri sumber arus berlaku rumus:

Etotal

= E1 + E2 + E3 + E4Etotal

= Jumlaah tegangan yang dihasilkan

E1, E2, E3, E4= Tegangan atau sumber arus yang dihubungkan

Sedangkan besarnya Itotal = I1 = I2 = I3 = I4

Dari rumus diatas ternyata pada hubungan seri, besarnya tegangan totalnya adalah jumlah tegangan dari semua sumber arus yang dihubungkan sedangkan arus totalnya (sama dengan arus yang terdapat pada tiap sumber tegangan)

2. Rangkaian paralelRangkaian paralel tahanan

Dalam rangkaian paralel tahanan disusun berjajar atau berderet seperti terlihat pada gambar

Untuk menghitung Rtotal dari rangakaian diatas dapat dituliskan dalam bentuk rumus sebagai berikut:

Rangakain paralel sumber arus

Selain dihubungkan secara seri, sumber arus dapat dihubungkan secara paralel. Tujuannya adalah agar arus yang dihasilkan akan menjadi lebih besar tetapi tegangannya tetap.

Beradasarkan gambar diatas, maka hubungan parallel akan berlaku rumus Itotal = I1 + I2 +I3

Itotal = jumlah arus yang dihasilkan

I1, I2, I3= besar arus tiap sumber

Sedangkan besarnya tegangan total adalah:

Etotal = E1 = E2 =E3

Dari uraian diatas dapat disimpulkan bahwa pada sambungan parallel tegangan totalnya adalah sama besarnya dengan tegangan masiang-masing sumber arus.EVALUASI

1. Jelaskan secara secara singkat timbulnya listrik

2. Jelaskan hubungan antara besaran-besaran listrik dengan menggunakan hukum ohm.

3. Hitunglah Tahanan total dari rangkaian berikut:a.

b.

4. Hitunglah R3

5. Dua buah tahanan, R1 = 70 Ohm, R2 = 40 Ohm dihubunghan secara seri kemudian dihubungkan dengan tegangan 220 V. Hitunglah tahanan total, kuat arus, tegangan pada setiap tahanan dan perbandingan setiap tegangan dan tahanan itu sendiri.

6. 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 ,tegangan masing-masing tahanan dan daya yang digunakan.7. Sebuah lampu diode 2 volt 100 mA dihubungkan dengan tegangan 12 volt, berapa besar tahanan depan yang diperlukan supaya lampu diode tidak putus ?

P= E . I

P = 60 W

E = 12 V

I = 5 A

EMBED Equation.3

Perbedaan potensial----------------------------------Tegangan tinggi

Kutub yang kekurangan lektron disebut-------------- Kutub positif

Kutub yang kelebihan elektron disebut--------------- Kutub negatif

Tegangan rendah

Tegangan Tinggi

Kekurangan Elektron Kelebihan Elektron

( Potensial Rendah ) ( Potensial Tinggi )

EMBED MSPhotoEd.3

EMBED Equation.3

P

E . I

0,1 A

inti

elektron

I

I1

I2

I = I1 + I2

R1

R2

R3

R4

E1

E2

E3

E4

Etotal

R1

R2

Etotal

E3

E2

E1

PAGE 3

_1208716838.unknown

_1208981988.unknown

_1208982264.unknown

_1235317934.unknown

_1263074393.unknown

_1263075373.unknown

_1262720979.unknown

_1208982421.unknown

_1208982048.unknown

_1208981665.unknown

_1208733328.unknown

_1014466149.unknown

_1014466242.unknown

_1208645724.unknown

_1208645742.unknown

_1014466278.unknown

_1014466371.unknown

_1014466267.unknown

_1014466193.unknown

_1014466072.unknown

_1014466123.unknown

_1014466019.unknown

_1014271774.bin