sesi 01 satuan sistem internasional

Satuan Sistem Internasional

Oleh:

I Made Wirawan

Sistem Satuan

Pada awal perkembangan teknik pengukuran, dikenal dua

sistem satuan yaitu

a) sistem metrik (dipelopori Perancis sejak 1795) dan

b) sistem CGS (centimeter-gram-second) yang dipelopori oleh

Amerika Serikat dan Inggris

(Amerika Serikat dan Inggris juga menggunakan sistem metrik

untuk kepentingan internasional)

Sejak tahun 1960 dikenalkan Satuan Sistem Internasional (SI

Unit) sebagai kesepakatan internasional.

Secara praktis besaran listrik yang sering digunakan

adalah volt, amper, ohm, henry, dsb. Kini satuan SI

sudah membuat daftar besaran, satuan dan simbol

dibidang kelistrikan dan kemagnetan yang berlaku

internasional.

Satuan Sistem Internasional Dasar

Ukuran Standar Kelistrikan

Ukuran standar dalam pengukuran sangat penting, karena

sebagai acuan dalam peneraan alat ukur yang diakui oleh

komunitas internasional. Ada enam besaran yang berhubungan

dengan kelistrikan yang dibuat sebagai standart, yaitu standar

1. amper,

2. resistansi,

3. tegangan,

4. kapasitansi,

5. induktansi,

6. kemagnetan dan

7. temperatur.

Ukuran Standar Kelistrikan

1. Standar ampere, menurut ketentuan Standar

Internasional (SI) adalah arus konstan yang dialirkan pada

dua konduktor didalam ruang hampa udara dengan jarak 1

meter, diantara kedua penghantar menimbulkan gaya = 2 x

10-7 newton/m panjang.

2. Standar resistansi, menurut ketentuan SI adalah kawat

alloy manganin resistansi 1Ώ yang memiliki tahanan listrik

tinggi dan koefisien temperature rendah, ditempatkan

dalam tabung terisolasi yang menjaga dari perubahan

temperatur atmospher.

Ukuran Standar Kelistrikan

3. Standar tegangan, ketentuan SI adalah tabung gelas Weston

mirip huruf H memiliki dua elektrode, tabung elektrode positip

berisi elektrolit mercury dan tabung electrode negatip diisi

elektrolit cadmium, ditempatkan dalam suhu ruangan. Tegangan

electrode Weston pada suhu 20°C sebesar 1.01858 V.

4. Standar Kapasitansi, menurut ketentuan SI, diturunkan dari

standart resistansi SI dan standar tegangan SI, dengan

menggunakan sistem jembatan Maxwell, dengan diketahui

resistansi dan frekuensi secara teliti akan diperoleh standar

kapasitansi (Farad).

Ukuran Standar Kelistrikan

5. Standar Induktansi, menurut ketentuan SI, diturunkan

dari standar resistansi dan standar kapasitansi, dengan

metode geometris, standar induktor akan diperoleh.

6. Standart temperature, menurut ketentuan SI, diukur

dengan derajat Kelvin besaran derajat kelvin didasarkan

pada tiga titik acuan air saat kondisi menjadi es, menjadi

air dan saat air mendidih. Air menjadi es sama dengan

0°Celsius = 273,16°Kelvin, air mendidih 100°C.

Ukuran Standar Kelistrikan

7. Standar luminasi cahaya, menurut ketentuan SI adalah

Kandela yaitu yang diukur berdasarkan benda hitam seluas

1 m2 yang bersuhu hk lebur platina ( 1773 oC ) akan

memancarkan cahaya dalam arah tegak lurus dengan kuat

cahaya sebesar 6 x 105 kandela.

Satuan Sistem Internasional Turunan

Satuan Tambahan Notasi

1. Arus Listrik

Arus listrik adalah mengalirnya elektron secara terus

menerus dan berkesinambungan pada konduktor akibat

perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang

jumlah elektronnya tidak sama. satuan arus listrik adalah

Ampere.

Arus listrik bergerak dari terminal positif (+) ke terminal

negatif (-), sedangkan aliran listrik dalam kawat logam

terdiri dari aliran elektron yang bergerak dari terminal

negatif (-) ke terminal positif(+), arah arus listrik dianggap

berlawanan dengan arah gerakan elektron.

Arus Listrik

“1 ampere arus adalah mengalirnya elektron sebanyak 624x10^16 (6,24151 × 10^18) atau sama dengan 1 Coulumb per detik melewati suatu penampang konduktor”

Formula arus listrik adalah:

I = Q/t (ampere)

Dimana:I = besarnya arus listrik yang mengalir, ampereQ = Besarnya muatan listrik, coulombt = waktu, detik

Kuat Arus Listrik

Kuat arus listrik adalah arus yang tergantung pada banyak

atau sedikitnya elektron bebas yang pindah melewati

suatu penampang kawat dalam satuan waktu.

Definisi :

“Ampere adalah satuan kuat arus listrik yang dapat

memisahkan 1,118 milligram perak dari nitrat perak murni

dalam satu detik”.

Arus Listrik

“Kuat arus listrik biasa juga disebut dengan arus listrik”

“Muatan listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif.

Muatan positip dibawa oleh proton, dan muatan negatif

dibawa oleh elektron. Satuan muatan ”coulomb (C)”, muatan

proton +1,6 x 10^-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x

10^-19C. Muatan yang bertanda sama saling tolak menolak,

muatan bertanda berbeda saling tarik menarik”

Rapat Arus

Difinisi :

“rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm² luas

penampang kawat”.

Arus listrik mengalir dalam kawat penghantar secara

merata menurut luas penampangnya. 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 listrik

Tahanan dan Daya Hantar Penghantar

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.

Tahanan didefinisikan sebagai berikut :

“1 Ω (satu Ohm) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063 mm dengan penampang 1 mm² pada temperatur 0° C"

Daya hantar didefinisikan sebagai berikut:

“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”.

Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik

terhadap daya hantar arus:

R = 1/G

G = 1/R

Dimana :

R = Tahanan/resistansi [ Ω/ohm]

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

Tahanan penghantar besarnya berbanding terbalik terhadap luas penampangnya dan juga besarnya tahanan konduktor sesuai hukum Ohm.

“Bila suatu penghantar dengan panjang l , dan diameter penampang q serta tahanan jenis ρ (rho), maka tahanan penghantar tersebut adalah” :

R = ρ x l/q

Dimana :

R = tahanan kawat [ Ω/ohm]

l = panjang kawat [meter/m] l

ρ = tahanan jenis kawat [Ωmm²/meter]

q = penampang kawat [mm²]

"Tahanan penghantar dipengaruhi oleh temperatur, ketika

temperatur meningkat ikatan atom makin meningkat

akibatnya aliran elektron terhambat. Dengan demikian

kenaikan temperatur menyebabkan kenaikan tahanan

penghantar"

Potensial atau Tegangan potensial listrik adalah fenomena berpindahnya arus listrik akibat

lokasi yang berbeda potensialnya. dari hal tersebut, kita mengetahui adanya perbedaan potensial listrik yang sering disebut “potential difference atau perbedaan potensial”. satuan dari potential difference adalah Volt.

“Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu joule untuk memindahkan muatan listrik satu coulomb”

Formulasi beda potensial atau tegangan adalah:

V = W/Q [volt]

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

RANGKAIAN LISTRIK

Pada suatu rangkaian listrik akan mengalir arus, apabila

dipenuhi syarat-syarat sebagai berikut :

1. Adanya sumber tegangan

2. Adanya alat penghubung

3. Adanya beban

Cara Pemasangan Alat Ukur.

Pemasangan alat ukur Volt meter dipasang paralel dengan

sumber tegangan atau beban, karena tahanan dalam dari

Volt meter sangat tinggi.

“alat ukur tegangan adalah voltmeter”

Pemasangan alat ukur Ampere meter dipasang seri, hal ini

disebabkan tahanan dalam dari Amper meter sangat kecil.

“alat ukur arus listrik adalah amperemeter”

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 :

I = V/R

V = R x I

R = V/I

Dimana;

I = arus listrik, ampere

V = tegangan, volt

R = resistansi atau tahanan, ohm

Formula untuk menghtung Daya (P)

Besaran daya dalam satuan watt adalah:

P = I x V

P = I x I x R

P = I² x R

Definisi

Satuan farad (F) adalah kapasitansi dari sebuah kapasitor

antara pelat-pelat dengan selisih 1 volt bilamana muatan

listrik sebesar 1 coulomb.Oleh karena itu, 1 farad = 1

coulomb/volt

Besaran Henry (H) merupakan Induktansi suatu rangkaian

tertutup yang menghasilkan gaya gerak listrik 1 volt jika

arus listrik dalam rangkaian dengan rata-rata 1

ampere/detik.Oleh karena itu maka 1 henry = 1 volt detik

per ampere

Satuan Hertz(Hz) merupakan nilai frekuensi dengan suatu

fenomena periodic yang mempunyai priode 1 detik

Definisi

Energi Joule(J) adalah kerja yang dilakukan jika suatu benda dipindah sepanjang 1 meter dengan gaya 1newton pada arah gaya.Dengan demikian maka 1 joule = 1 newton meter

Besaran Newton (N) merupakan gaya yang memberikan massa sebesar 1 kg suatu percepatan 1 meter per detik.

Satuan Ohm (Ω) merupakan resistansi listrik antar dua titik penghantar sebuah penghantar,bilamana antara kedua titik dipasang tegangan 1 volt maka akan menghasilkan arus sebesar 1 ampere

Definisi

Besaran Pascal (P) adalah satuan tekanan sebesar 1

newton permeter kuadrat

Sudut Radian (rad) merupakan satuan ukuran sudut datar

dengan titik tertinggi pada pusat lingkaran

Besaran Siemens (S) adalah satuan konduktansi listrik

sebesar kebalikan ohm yang biasa disebut Mho

Definisi

Steradian (sr) merupakan satuan ukuran sudut ruang

dengan titik tertinggi pada pusat bola

Tesla (T) merupakan satuan padat fluks magnet yang sama

besarnya dengan 1 weber/meter kuadrat

Besaran volt (V) merupakan perbedaan potensial listrik

antara dua titik suatu kawat penghantar yang dialiri arus

listrik constant sebesar 1 ampere.

Definisi

Satuan watt (W) merupakan daya yang menghasilkan

energy sebanyak 1 joule perdetik.

Besaran Weber (Wb) adalah fluks magnet yang jika

mengait satu putaran pada suatu rangkaian.