bab ii komponen pasif

Penerapan Konsep Dasar Listrik dan Elektronika untuk Kelas X

BAB IIKOMPONEN-KOMPONEN PASIF

KOMPETENSI DASAR : Mengenal Komponen Elektronika

TUJUAN PEMBELAJARAN : Setelah pembelajaran, peserta diklat diharapkan dapat:

Menyebutkan jenis-jenis komponen pasif

Menghitung nilai resistansi berbagai jenis resistor

Menghitung nilai kapasistansi berbagai jenis kapasistor

Menguji komponen pasif

Mengidentifikasi jenis-jenis kapasitor

Memahami fungsi kapasitor

Memahami muatan pada kapasitor

Menyebutkan jenis-jenis Induktor

Menyebutkan macam-macam bahan inti

Memahami hubungan diameter kumparan dengan

Induktansi

A. Jenis-jenis Komponen Pasif

1. Resistor.

Di dalam rangkaian listrik terdapat sambungan-sambungan berbagai rangkaian

dengan menggunakan kawat tembaga, karena tembaga merupakan konduktor yang baik

untuk mengalirkan arus listrik. Tembaga memiliki tahanan listrik yang sangat rendah.

Akan tetapi sejumlah sambungan pada rangkaian membutuhkan tahanan listrik yang

lebih besar. Sehingga dibutuhkan komponen elektronika yang mempunyai tahanan besar,

yaitu diketemukannya resistor. Tahanan (resistor) berfungsi sebagai penahan arus.

Tahanan ini mempunyai simbol :

Dadan Juansah, S.Pd. SST. Halaman 1 dari 36

Simbol amerika

Simbol eropa


Gambar 2.1. Simbol-simbol resistor

Resistor ditemukan oleh GEORGE SIMON OHM, tahun 1827, seorang ahli fisika

berkebangsaan Jerman. Resistor atau tahanan mempunyai satuan Ω (ohm) untuk

menghormati sang penemu resistor itu sendiri. Kelompok-kelompok Resistor terdiri dari:

a. Resistor tetap (fixed resistor), yaitu resistor yang mempunyai nilai resistansi tetap,

tidak dapat berubah-ubah. Yang termasuk ke dalam resistor tetap adalah :

1. Resistor karbon, terbuat bahan karbon (sering kita temui di pasar elektronika)

2. Resistor metal film, terbuat dari bahan metal film

3. Resistor keramik, terbuat dari bahan keramik, dll.

Contoh bentuk-bentuk atau jenis-jenis resistor dapat dilihat seperti pada gambar di

bawah ini :


Gambar 2.2. Bentuk fisik resistor berdaya rendah


Resistor tetap mempunyai kode warna dalam menentukan nilai resistansinya.

Warna resistor ini berlaku secara internasional. Kode warna resistor terdiri dari empat

warna berbeda ataupun sama yang terdapat pada bodinya. Resistor yang mempunyai

empat kode warna adalah resistor jenis karbon, yang banyak dijual di pasar elektronik.

Pembacaan kode warna resistor dapat dilihat pada tabel di bawah ini :

KODE WARNA CINCIN KE-1 CINCIN KE-2 CINCIN KE-3 (FAKTOR PENGALI)

TOLERANSI

Hitam 0 0 100

Coklat 1 1 101 ±1%

Merah 2 2 102 ±2%

Jingga 3 3 103

Kuning 4 4 104

Hijau 5 5 105 ±0.5%

Biru 6 6 106 ±0.25%

Ungu 7 7 107 ±0.1%

Abu-abu 8 8 108

Putih 9 9 109

Perak 10-2 ±10%

Emas 10-1 ±5%

Gambar 2.4. Tabel kode warna resistor dan nilai besarannya.


Gambar 2.3. Bentuk fisik resistor berdaya tinggi


Contoh pembacaan kode warna pada resistor karbon

Cincin warna ke-1 dengan warna : merah ; bernilai : 2


Cincin warna ke-3 dengan warna : kuning ; bernilai : 104

Cincin warna ke-4 dengan warna : emas ; bernilai : 5%

Sehingga resistor di atas mempunyai nilai resistansi sebesar : 22 x 104 Ω +/- 5% atau

seharga dengan 220 kΩ +/- 5%.

Nilai toleransi dari resistor adalah untuk menentukan besaran nilai resistansi

maksimum dan minimum. Dari contoh di atas nilai toleransi dapat dihitung seperti

contoh di bawah ini.

Nilai toleransi resistansi = 220.000 Ω x 5 %

= 220.000 Ω x 5/100

= 220.000 Ω x 0,05

= 11000 Ω

Nilai resistansi maksimum (Rmax) = 220.000 + 11.000

= 231.000 Ω

= 231 kΩ

Nilai resistansi minimum (Rmin) = 220.000 – 11.000

= 209.000 Ω

= 209 kΩ

Contoh pembacaan kode warna pada resistor metal film


Cincin warna ke-1

Cincin warna ke-2

Faktor Pengali

Toleransi


Cincin warna ke-1 dengan warna : coklat ; bernilai : 1



Cincin warna ke-4 dengan warna : coklat ; bernilai : 101

Cincin warna ke-5 dengan warna : coklat ; bernilai : 1%

Sehingga resistor di atas mempunyai nilai resistansi sebesar : 122 x 101 Ω +/- 1%

atau seharga dengan 1220 Ω +/- 1%. Dengan cara yang sama seperti menghitung nilai

toleransi resistor karbon di atas, nilai R maksimum dan minimum dari resistor metal

film dapat dicari.

Nilai-nilai resistansi tahanan yang ada di pasar elektronika adalah :


Cincin warna ke-1

Cincin warna ke-2

Cincin warna ke-3

Faktor Pengali

Toleransi


Gambar 2.5. Nilai-nilai resistansi yang beredar di pasar elektronika

Daya pada Resistor tetap.

Resistor mempunyai bentuk dan ukuran yang berbeda-beda. Bentuk dan ukuran yang

berbeda-beda dari resistor karena disesuaikan dengan pemakaian daya listriknya.

Semakin kecil ukuran resistor, semakin kecil daya listriknya. Semakin besar ukuran

resistor maka semakin besar daya listriknya.


2,2 mm0,25 W

6,3 mm

3,2 mm0,5 W

9,2 mm


Gambar 2.6. Bentuk dan ukuran resistor disesuaikan dengan daya listriknya

Penggunaan daya listrik resistor dapat dihitung dengan rumus :

Contoh soal :

Jika terdapat tegangan yang melewati resistor 820 ohm adalah sebesar 12 volt,

berapakah daya listriknya ?

Jawab :

Jadi resistor yang dapat digunakan pada daya tersebut adalah sebesar ¼ W.

Juga kita dapat mencari berapa daya listrik dari sebuah resistor yang akan kita

gunakan sebagai penahan arus dari sebuah lampu LED yang terpasang pada sebuah


6 mm

14 mm

2 W

5K6 10%

9x9x50 mm

11 W


power supply misalnya. Dengan cara yang sama dengan contoh perhitungan di atas

kita lebih leluasa untuk mencari resistor-resistor yang akan digunakan pada sebuah

pesawat elektronika tanpa menemui kesulitan-kesulitan. Untuk resistor yang

mempunyai daya besar, banyak digunakan pada rangkaian-rangkaian power supply

atau amplifier yang didesain untuk menghasilkan penguatan (output daya) yang besar.

Resistor Non Linear

Resistor jenis non linear tergolong ke dalam jenis resistor yang tetap jika tegangan

atau arus konstan atau tidak berubah. Tetapi pada beberapa rangkaian elektronika

resistor non linear ini akan berubah harga atau nilai tahanannya jika dalam rangkaian

tersebut (dalam rangkaian yang mengandung komponen-komponen resistor non

linear) tegangan dan arusnya berubah dikarenakan pengaruh dari temperature atau

cahaya yang sangat peka terhadap komponen-komponen jenis resistor non linear.

Komponen-komponen jenis resistor non linear adalah :

a. LDR ( Light Dependent Resistor) adalah resistor non linier yang

tergantung kepada cahaya.

b. NTC ( Negative Temperature co-efficient) adalah resistor non linier yang

tergantung kepada suhu rendah.

c. PTC ( Positive Temperature co-efficient) adalah resistor non linier yang

tergantung kepada suhu tinggi.

Simbol dan bentuk fisik dari resistor non linier adalah sebagai berikut :



Gambar 2. 7. Simbol dan bentuk fisik resistor non linier (NTC, PTC dan LDR)

b. Resistor tidak tetap atau disebut dengan resistor variable, yaitu resistor yang

mempunyai nilai resistansi yang dapat berubah-ubah. Yang termasuk ke dalam

resistor variabel adalah :

4. Potensiometer putar dan geser, adalah salah satu komponen resistor yang

dapat berubah-ubah nilai resistansinya dengan cara diputar ataupun digeser.

Potensiometer jenis ini banyak digunakan pada pesawat elektronika terutama

amplifier, radio, dan lain-lain. Pada amplifier seringkali kita temui komponen

ini untuk mengubah volume suara, pada rangkaian tone control untuk

mengubah frekuensi tinggi (treble) dan mengubah frekuensi rendah (bass)

Bentuk asli dan simbol dari potensiometer adalah sebagai barikut :

Gambar 2.8. Bentuk fisik potensiometer putar dan geser.

Penampang dari potensiometer adalah :



Gambar 2.9. Bagian-bagian penampang sebuah potensiometer putar

5. Trimpot, adalah singkatan dari trimmer potensiometer. Trimpot adalah suatu

komponen yang nilai resistansinya dapat berubah-ubah dan mempunyai daya

yang kecil yaitu berkisar antara 0,1 watt sampai dengan 0,5 watt. Trimpot

mempunyai ukuran dan bentuk yang berbeda-beda. Seperti yang ditunjukkan

pada gambar simbol dan bentuk trimpot di bawah ini :

Gambar 2.10. Simbol dan bentuk fisik trimpot

2. Rangkaian Resistor.

a. Rangkaian Seri



Apabila dua buah resistor atau lebih disambungkan satu sama lainnya,

terbentuklah sebuah rangkaian resistor. Dua buah resistor atau lebih tersebut

disambungkan pada ujung-ujungnya sehingga arus listrik mengalir melewati

masing-masing resistor secara bergiliran, maka resistor-resistor ini dikatakan

terhubung secara seri. Kita dapat menentukan nilai tahanan efektif resistor-

resistor seri dengan cara menjumlahkan nilai-nilai tahanan dari semua resistor

tersebut.

Contoh :

Pada suatu rangkaian terdapat 3 buah resistor yang dirangkaikan secara seri,

seperti pada gambar di bawah ini, tahanan efektifnya adalah 10 ohm + 10 ohm +

10 ohm = 30 ohm.

Gambar 2.11. Rangkaian seri resistor

Persamaan untuk mencari nilai tahanan efektif rangkaian seri adalah :

b. Rangkaian Paralel


10 Ω 10 Ω 10 Ω

30 Ω

RTotal = R1 + R2 + R3……+ Rn


Tahanan efektif dari dua buah resistor atau lebih yang terhubung secara paralel

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

Contoh:

Tahanan efektif dari rangkaian di bawah ini dapat ditentukan dengan menghitung

1/Rtot = 1/10 + 1/10

= 2/10

= 0,2 Ω

Rtot = 1/0,2 Ω

= 5 Ω

c. Rangkaian Campuran.


1 1 1 1 1 Rtot R1 R2 R3 Rn

+ ...+ +

10 Ω 10 Ω

Perhatikan :a. Nilai tahanan seri selalu lebih besar dari nilai tahanan masing-masing

resistor yang terpisah.b. Nilai tahanan paralel selalu lebih kecil dari nilai tahanan terkecil yang

ada dalam rangkaian.


Di dalam sebuah rangkaian campuran, sebagian diantara resistor-resistor yang

ada di dalamnya terhubung secara seri sedangkan sebagian lainnya

terhubung secara parallel. Analisa terlebih dahulu kelompok-kelompok

tahanan di dalam rangkaian tersebut, yang semuanya terhubung secara seri

atau yang semuanya terhubung secara parallel. Gambarkan kembali rangkaian

tersebut dengan menggantikan tiap-tiap kelompok resistor dengan sebuah

tahanan ekivalen. Secara bertahap, sederhanakanlah rangkaian tersebut hingga

menghasilkan sebuah tahanan akhir tunggal. Perhatikan contoh di bawah ini :

Perhatikan 2 buah resistor yang terletak di dalam kotak dengan garis putus-

putus. Selesaikan terlebih dahulu perhitungan resistor yang terhubung secara

parallel tersebut, hitung dengan persamaan atau rumus untuk menghitung

tahanan efektif. Dari gambar di atas dapat dianalisa sebagai berikut :

1/Rtot = 1/10 + 1/10

= 2/10

= 0,2 ohm

Rtot = 1/0,2

= 5 Ω

penyederhanaan gambar rangkaiannya adalah :

Penyeselesaian akhirnya adalah :

Rtot = 5 Ω + 10 Ω

= 15 Ω

3. Pengukuran Resistor dengan Multimeter.


10 Ω

10 Ω

10 Ω

5 Ω 10 Ω

15 Ω


Gambar 2.12. Mengukur resistor dengan multimeter

Pada contoh gambar di atas, kode warna yang tertera dalam bodi resistor adalah

merah; merah; jingga; emas. Dengan melihat tabel di atas, maka diperoleh :

Merah pada cincin ke-1 mempunyai harga : 2

Merah pada cincin ke-2 mempunyai harga : 2

Jingga pada cincin ke-3 mempunyai harga pengali : 104

Emas pada cincin ke-4 mempunyai harga toleransi : 5 %, sehingga harga resistansi

dari tahanan tersebut adalah : 22 x 104 Ω +/- 5% atau 220 k Ω +/- 5%. Dalam

menganalisa harga resistansi dari sebuah tahanan dengan kode warna yang sama

dengan contoh di atas, maka langkah yang harus dilakukan dalam melakukan

pengukuran dengan menggunakan multimeter analog adalah sebagai berikut :

1. Posisikan range selector switch pada panel ohm meter, dan pada batas ukur x 1k,

agar multimeter dapat menunjukkan harga yang benar.

2. Letakkan kedua probe pada kedua kaki resistor dengan tidak memperhatikan

polaritas, karena resistor komponen elektronika yang tidak berpolar.


Batas Ukur

Tahanan (ohm)

Range selector switchPada batas ukur 10x

Terminal (+) Terminal (-)

Resistorkarbon

10x

1kx

1x


3. Analisa hasil pengukuran dari data-data pengukuran yang sudah dicatat, dengan

cara dihitung. (lebih jelasnya dapat dilihat dari Buku Alat Ukur Listrik-

kurikulum KTSP 2006).

Apabila langkah-langkah seperti yang dituliskan di atas sudah dilakukan dengan

baik, akan tetapi jika dalam pengukuran resistor tersebut menemukan

ketidakcocokan nilai resistansinya antara hasil pengukuran dengan hasil menghitung

kode warnanya, maka kemungkinan-kemungkinan kesalahan yang sering dilakukan

oleh seseorang dalam melakukan pengukuran adalah sebagai berikut :

1. Nilai resistor hasil pengukuran akan berbeda dengan hasil analisa perhitungan

kode warna, karena adanya harga toleransi dari sebuah resistor.

2. Kesalahan dalam meletakkan multimeter pada saat melakukan pengukuran.

3. Multimeter tidak dikalibrasi terlebih dahulu

4. Tidak memposisikan range selector switch pada batas ukur ohm meter.

B. Jenis Kapasitor dan kegunaannya.

Sebuah kapasitor terdiri dari dua buah plat logam dengan sebuah lapisan isolator

(penyekat) diantara kedua pelat tersebut.

Gambar 2.13. Gambar Dielektrikum kapasitor.

Lapisan isolator yang digunakan dapat berupa sebuah lempengan plastik tipis, namun

dalam beberapa jenis kapasitor lapisan ini adalah udara. Apabila sebuah kapasitor


Pelat logam

Kawat Terminal

Lapisan Isolator


disambungkan ke sebuah sumber listrik DC, elektron-elektron akan berkumpul pada

pelat yang tersambung ke terminal negatif sumber. Elektron-elektron ini akan menolak

elektron-elektron yang ada pada pelat di seberangnya. Elektron-elektron yang tertolak

akan mengalir menuju terminal positif sumber.

Gambar 2.14. Bahan dielektrikum kapasitor

Sebuah kapasitor yang disambungkan seperti ini ke sebuah sumber daya dengan seketika

akan menjadi bermuatan. Tegangan antara kedua pelatnya adalah sama dengan tegangan

sumber daya. Ketika kapasitor tersebut dilepaskan dari sumber daya, kapasitor tetap

mempertahankan muatannya. Karena lapisan isolator yang ada pada kapasitor, arus tidak

dapat mengalir melewati kapasitor. Kapasitor akan tetap bermuatan hingga waktu yang

tidak terbatas, maka kapasitor pada saat itu berfungsi menyimpan muatan listrik.

Jenis-jenis kapasitor yang banyak ditemui di pasar elektronika adalah sebagai berikut :

a. Poliester.

Bahan isolator yang digunakan adalah polyester yang mampu memberikan nilai

kapasitansi yang relatif tinggi. Kedua pelat kapasitor terbuat dari bahan kertas logam

(metal foil) atau dapat juga berupa lapisan bahan film yang disuntikan ke dalam bahan

isolator. Tumpukan kedua pelat dengan bahan isolator diantaranya dibentuk menjadi

sebuah gulungan untuk meminimalkan ukurannya dan dilapisi dengan bahan isolasi

plastik. Kapasitor-kapasitor polyester adalah kapasitor-kapasitor serbaguna dan sangat

umum digunakan.


+++++++

-------

+ -Sumber daya

Lapisan Isolator


Gambar 2.15. Simbol, Jenis kapasitor polyester dan poliestiren

b. Poliestiren.

Kapasitor-kapasitor jenis ini dibuat dengan cara yang sama dengan kapasitor polyester

Penggunaan poliestiren sebagai bahan isolator menghasilkan kapasitansi yang

relative lebih rendah dibandingkan dengan dengan polyester. Akan tetapi bahan ini

dapat menghasilkan nilai toleransi yang lebih rendah, sehingga sangat cocok untuk

digunakan dalam aplikasi-aplikasi rangkaian penala (tuning) dan rangkaian tapis

(filter). Bentuk seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.15.

c. Variabel.

Kapasitor-kapasitor jenis ini memiliki dua kumpulan pelat, dimana pelat-pelat

tersebut ditempatkan secara berselingan dan tersambung secara elektris. Salah satu

kumpulan pelat berada pada posisi tetap. Pelat-pelat pada kumpulan lainnya dapat

digeser-geser sehingga kita dapat mengubah jarak antara pelat-pelat kapasitor.

Perubahan jarak ini akan mengakibatkan berubahnya nilai kapasitansi. Kapasitor-

kapasitor jenis variable mempunyai ukuran besar, yang banyak digunakan untuk


Simbolkapasitor

Jenis kapasitor Poliester Jenis kapasitor Poliestiren


aplikasi penalaan pada pesawat-pesawat penerima radio, memanfaatkan udara

sebagai isolatornya. Lapisan film plastik digunakan sebagai isolator pada kapasitor-

kapasitor trimmer berukuran kecil. Beberapa kapasitor trimmer memiliki sebuah

sekrup yang dapat diputar-putar untuk mengencangkan atau merenggangkan jepitan

antara pelat-pelat dan lapisan filmnya, sehinga menyebabkan berubahnya kapasitansi.

Gambar 2.16. poin a, b dan c adalah kapasitor variable, poin d adalah jenis trimmer.

d. Elekrolit kondensator (ELCO).

Kapasitor-kapasitor jenis ini digunakan untuk menyimpan muatan listrik dalam

jumlah besar. Kapasitansi dari jenis ini pada umumnya adalah 1 μF atau lebih dan

dapat mencapai hingga 10.000 μF. Dua jenis eletrolit kondensator yang paling banyak

digunakan adalah :

1. Elektrolisis alumunium

2. Kapasitor butir tantalum.

Elektrolit kondensator dapat menyimpan muatan listrik dalam jumlah besar selama

berjam-jam. Proses pengosongan muatan listriknya pun menjadi lama. Jadi hati-hati

terhadap kapasitor jenis ini. Antisipasi agar tidak terkena aliran listriknya, maka kaki

kapasitornya dihubung pendekan. Kapasitor jenis ini mempunyai polaritas

( mempunyai kutub) yang berarti bahwa kapasitor jenis ini mempunyai terminal

positif dan negatif. Kedua terminal ini harus dihubungkan dengan polaritas yang



benar. Apabila pemasangan kutubnya salah, akan terjadi kapasitor tersebut meledak.

Pada kapasitor jenis butir tantalum dapat rusak hanya dalam beberapa detik karena

kesalahan polaritas sambungan.

Bahan isolator diantara kedua pelat elektrolit kondensator (khususnya tipe

alumunium) tidak sekuat bahan isolator pada jenis-jenis kapasitor lainnya. Dapat

terjadi kebocoran arus sebesar beberapa microampere diantara kedua pelat kapasitor.

Kapasitor-kapasitor jenis ini memiliki nilai toleransi yang cukup tinggi, biasanya +/-

20% atau lebih bahkan lebih besar lagi. Kapasitor-kapasitor jenis ini tidak dapat

digunakan pada rangkaian-rangkaian tapis presisi tinggi atau rangkaian timer

(pewaktu).

Kapasitor jenis butir tantalum dibuat dengan nilai-nilai kapasitansi yang lebih rendah

dibandingkan dengan tipe elektrolisis alumunium. Akan tetapi jenis ini pada

umumnya memiliki ukuran yang lebih kecil, sehingga sangat berguna dalam aplikasi-

aplikasi yang melibatkan keterbatasan ruang.

Gambar 2.17. Jenis elektrolit kondensator

1. Kode Warna Kapasitor

Seperti halnya resistor, kapasitor pun mempunyai kode warna dalam menentukan

nilai kapasitansinya. Kapasitor ditemukan oleh Mikail Faraday. Kapasitor



mempunyai satuan Farad, untuk menghormati yang menemukannya. Satuan terkecil

dari farad adalah μF (mikro farad), nF (nano farad) dan pF (piko farad) atau dapat

dituliskan :

Contoh kode warna pada kapasitor :

Gambar 2.18. Kode warna pada kapasitor

Pada contoh gambar 2.6. diperlihatkan contoh kode warna yang terdapat pada bodi

kapasitornya. Sama seperti pada resistor, setiap warna pada bodi kapasitor

mempunyai nilai tertentu untuk menganalisa dan menentukan nilai kapasitansinya.

KODE WARNACINCIN KE-1

dan KE-2

CINCIN KE-3 (FAKTOR PENGALI)

CINCIN KE-4 (TOLERANSI)

TEGANGAN KERJA

Hitam 0 x 1 pF ± 20%

Coklat 1 x 10 pF ± 1%

Merah 2 x 100 pF ± 2% 250V

Jingga 3 x 1 nF ± 2.5%

Kuning 4 x 10 nF 400V

Hijau 5 x 100 nF ± 5%

Biru 6 x 1 µF

Ungu 7 x 10 µF

Abu-abu 8 x 100 µF

Putih 9 x 1000 µF ± 10%

Gambar 2.19. Tabel kode warna kapasitor


1 F = 106 μF = 109 nF = 1012 pF


Jadi untuk menghitung nilai kapasitansi sebuah kapasitor seperti pada contoh

gambar 2.6., dapat dihitung sebagai berikut :

2. Pengisian dan Pengosongan Kapasitor

Dalam suatu percobaan pada suatu rangkaian seperti di bawah ini


A

VC1

R1

10K

B

A S1

1000 μ

6 V

0V


Gambar 2.20. Rangkaian percobaan pengisian dan pengosongan kapasitor

Pada rangkaian percobaan tersebut memiliki sebuah saklar untuk mengisi dan

melepaskan muatan kapasitor. Rangkaian juga memiliki sebuah resistor untuk

membatasi arus menjadi lebih kecil. Karena adanya resistor ini, proses pengisian dan

pelepasan muatan kapasitor menjadi lebih lama. Langkah-langkah kegiatan praktek

untuk mengoperasikan rangkaian tersebut adalah :

1. Aturlah saklar agar berada pada posisi A untuk melepaskan muatan kapasitor

apabila kapasitor memang telah terisi.

2. Aturlah saklar agar berada pasa posisi B dan perhatikan meteran seiring dengan

terisinya muatan kapasitor.

3. Aturlah saklar untuk berada pada posisi A dan perhatikan meteran ketika kapasitor

melepaskan muatannya.

Dalam percobaan di atas, muatan mengalir terlalu cepat bagi kita sehingga tidak dapat

mengetahui secara persis apa yang terjadi. Perubahan tegangan juga dapat dilihat

secara lebih jelas, dengan menyambungkan sebuah oscilloscope pada titik dimana

voltmeter berada. Tampilan yang diperlihatkan oleh oscilloscope akan berbentuk

kurang lebih seperti berikut ini :

Gambar 2.21. Grafik pengisian muatan kapasitor


6

volt 3

0 50 detik

Pengisian Muatan


Ketika saklar diatur pada posisi A, tegangan pada kaki resistor yang tersambung ke

catu daya sebesar 6 volt, sedangkan tegangan kaki yang tersambung ke kapasitor

adalah 0 volt. Menurut hukum Ohm, arus yang melewati resistor adalah 6/10.000 =

600 μA. Pengisian muatan akan dimulai dan tegangan pada kapasitor (lihat grafik)

akan naik secara tajam. Tegangan R1 pada sisi catu daya tetap 6 volt, namun

tegangan pada sisi kapasitor mengalami kenaikan. Beda tegangan antara kedua

ujung resistor R1 akan berkurang. Hukum Ohm tetap berlaku, sehingga arus yang

melewati R1 berkurang. Ini berarti bahwa laju pengisian muatan C1 semakin

menurun dan kenaikan tegangan pada kapasitor akan melambat. Tegangan naik

semakin lambat hingga mencapai titik 6 volt, tidak ada perbedaan tegangan antara

kedua kaki R1 sehingga tidak ada arus listrik yang mengalir melewati resistor ini.

Grafik berubah menjadi datar. Hal ini menandakan bahwa kapasitor telah terisi

penuh. Sebuah kurva yang berbentuk seperti grafik pada gambar 2.7. disebut

sebagai kurva eksponensial.

Hal sebaliknya akan terjadi ketika kapasitor melepaskan muatan listriknya. Pada

proses awal terjadi beda tegangan sebesar 6 volt antara ujung-ujung resistor R1,

sehingga arus sebesar 600 μA mengalir meninggalkan kapasitor, melewati R1,

menuju ke terminal 0 volt. Tegangan akan menjadi semakin kecil seiring dengan

pelepasan muatan kapasitor. Tegangan akan turun semakin lambat. Ketika tegangan

mencapai nol, kapasitor telah mengosongkan seluruh muatannya.


volt

6

3

0 50 detik

Pengosongan Muatan


Gambar 2.22. Grafik pengosongan muatan kapasitor

Pada proses pengisian dan pengosongan kapasitor, terjadi perubahan-perubahan

muatan listrik, hal tersebut terjadi karena kapasitor mempunyai fungsi sebagai

penyimpan arus listrik sementara. Pada kedua bahan dielektrikum yang membentuk

kapasitor terdapat muatan-muatan listrik yang berbeda. Pada bahan dielektrikum

pertama terdapat muatan positif dan pada sisi lainnya bermuatan negatif. Sedangkan

diantara kedua bahan dielektrikum tersebut terdapat tegangan kerja kapasitor.

Hubungan antara muatan yang berbeda pada kedua bahan dielektrikum dinyatakan

dalam Q dan tegangan antara kedua bahan dielektrikum tersebut dinyatakan dalam

V, sehingga kapasitas sebuah kapasitor dinyatakan dengan persamaan :

Dimana :

C =Kapasitas dalam farad (F)

Q =Banyaknya muatan dalam coulomb

V =Tegangan yang ada diantara keping dielektrikum dalam volt (V)

Besar kapasitas dari kondensator ini tergantung dari besar kecilnya luas pelat

kondensator dan jenis dielektrikumnya (ε), serta jarak antara kedua plat kondensator

tersebut. Oleh karena itu, kapasitas suatu kapasitor juga dapat dicari dengan

persamaan :

Dimana :

D =Luas bidang plat (cm2)

d =Jarak antara plat (cm)


C = Q

V

C = ε .D

12,56 x d


ε =Konstanta dielektrikum

3. Hukum Coulomb

Pada tahun 1785, Charles Coulomb, mengadakan penelitian yang pertama

mengenai gaya yang ditimbulkan oleh dua buah benda bermuatan. Coulomb

membuat suatu kesimpulan sebagai berikut :

“Besarnya gaya interaksi antara dua buah benda titik yang bermuatan listrik

adalah berbanding lurus dengan perkalian antara masing-masing muatan dan

berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan titik tersebut”.

Besarnya gaya interaksi itu, dalam bentuk matematik dapat dinyatakan sebagai

berikut :

Untuk muatan-muatan titik yang berada di ruang vakum (ruang hampa) atau di

udara,

(1.1)

Untuk muatan-muatan titik yang berada di medium dielektrik

(1.2)

Keterangan :

F : besarnya gaya interaksi yang dialami oleh masing-masing muatan,

satuannya Newton (N).

q1, q2 : besarnya masing-masing muatan, satuannya Coulomb ©.

ke : konstanta dielektrik dari medium (permitivitas relative).

k : konstanta pembanding dengan k = 1/ 4

e0 : permitivitas dalam vakum (ruang hampa).

0 = 8,854187818 X 10-12 C2/N.m2

Harga 0 biasanya diambil 8,9 X 10-12 C2/N. m2

r : jarak antara kedua muatan listrik satuannya meter (m).



Hubungan k dengan ke adalah :

(1.3)

= permitivitas dalam medium dielektrik.

Catatan :

1. Gaya interaksi adalah tarik menarik jika kedua muatan berlainan tanda dan tolak

menolak jika kedua muatan bertanda sama.

Gaya interaksi antara dua muatan listrik:

(a)dua buah muatan listrik ayang berlainan tanda.

(b)Dua buah muatan titik yang bertanda sama.

2. Gaya interaksi yang sering disebut gaya coulomb, merupakan besaran vector,

sehingga akan berlaku hukum penjumlahan secara vector.

3. Besarnya gaya coulomb yang dialami oleh muatan pertama akibat muatan kedua,

sama dengan besarnya gaya coulomb yang dialami oleh muatan kedua akibat

adanya muatan pertama.

4. permitivitas dalam udara dapat dianggap sama dengan ruang vakum (hampa

udara).

Berikut tabel dielektrikum kondensator :

Nama Isolasi Dielektrikum Nama Isolasi Dielektrikum

Udara

Gelas

Mika

Kertas Minyak

Kertas Biasa

Kertas Parafin

Fiber

Shellak

1

3 – 7

5 – 7

5

2,5

3

4 – 5

3 – 4

Karet Keras

Porselin

Ebonit

Bakelit

Marmer

Kondensa

Kerapar

Aquadex

2 – 3

5

3

2,5

7 – 9

40 – 80

80

80

Gambar 2.23. Tabel dielektrikum kapasitor



4. Rangkaian Kapasitor.

a. Rangkaian Seri Kapasitor

Apabila dua buah kapasitor atau lebih disambungkan satu sama lainnya,

terbentuklah sebuah rangkaian kapasitor. Dua buah kapsitor atau lebih tersebut

disambungkan pada ujung-ujungnya sehingga arus listrik mengalir melewati

masing-masing kapasitor secara bergiliran, maka kapasitor-kapasitor ini

dikatakan terhubung secara seri. Kita dapat menentukan nilai kapasitas efektif

kapasitor-kapasitor seri dengan cara seperti contoh di bawah ini.

Pada suatu rangkaian terdapat 2 buah kapasitor yang dirangkaikan secara seri,

seperti pada gambar di bawah ini, kapasitansi efektifnya adalah :

1/Ctot = 1/10 + 1/10

= 2/10

= 0,2 F

Ctot = 1/0,2 Ω

= 5 F

Persamaan untuk mencari nilai kapasitansi efektif pada rangkaian seri adalah :

b. Rangkaian Paralel Kapasitor.

Kapasitansi efektif dari dua buah kapasitor atau lebih yang terhubung secara

paralel dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :


CTotal = C1 + C2 + C3……+ Cn

1 1 1 1 1 Ctot C1 C2 C3 Cn

+ ...+ +

10 F 10 Ff


Contoh:

Kapasitansi efektif dari rangkaian di bawah ini dapat ditentukan

dengan menjumlahkan besaran kapasitansinya.

Ctotal = 10 F + 10 F

= 20 F

5. Pengukuran Kapasitor dengan AVO meter

Gambar 2.24. Pengukuran kapasitor elektrolit dengan AVO meter

Mengukur kapasitor elektrolit dengan multimeter sangat mudah dilakukan, yaitu

dengan cara menempatkan kedua probe multimeter pada kedua kaki kapasitor

elektrolit yang mempunyai polaritas. Tempatkan probe (+) AVO meter ke kaki

positif kapasitor elektrolit dan tempatkan probe (-) AVO meter ke kaki negatif


10 F 10 F

Ω

Kapasitor elektrolit

+ -


kapasitor elektrolit. Perhatikan pointer (jarum penunjuk pada AVO meter), apakah

menunjukkan suatu harga tahanan atau tidak, jika menunjukkan harga tahanan,

abaikan nilai tahanannya dan perhatikan jika pointer setelah menunjuk suatu harga

tertentu, posisinya bergerak kembali menuju angka nol (ke arah kiri dari AVO

meter), maka disimpulkan maka kapasitor tersebut dikatakan sistem pengisian dan

pengosongannya bekerja dengan baik. Apabila setelah dilakukan pengukuran dengan

cara yang sama, pointer tidak bergerak atau tidak menunjuk harga tahanan tertentu

atau pointer bergerak menunjuk harga dan tidak bergerak lagi ke angka nol, maka

disimpulkan bahwa kapasitor elektrolit tersebut tidak dapat digunakan atau

dikatakan rusak.

C. Kumparan/Induktor

Pada sebuah percobaan diperlihatkan bahwa ketika arus mengalir di dalam

sebuah kawat, sebuah medan magnet akan terbentuk di sekeliling kawat. Apabila

kawat digulung dan dibentuk menjadi sebuah kumparan, medan magnet yang

dihasilkan akan menyerupai medan magnet dari magnet batangan. Medan magnet

dipresentasikan oleh garis-garis gaya yang mengindikasikan arah medan magnet di

dalam dan di sekitar kumparan.

Gambar 2.25. Garis-garis gaya magnet


U S

Arus yang

diberikanMedan Magnet

+ -


Arus dapat menghasilkan sebuah medan magnet dan hal sebaliknya juga

berlaku. Pada gambar di bawah ini, sebuah magnet batangan yang digerakkan masuk

ke dalam sebuah kumparan menginduksikan arus pada kumparan.

Gambar 2.26. Induksi magnet

Arus akan mengalir dan beda tegangan akan dihasilkan hanya ketika magnet berada

dalam keadaan bergerak. Apabila kita membiarkan magnet diam, arus akan berhenti.

Apabila kita menggerakkan magnet keluar dari (atau menjauhi) kumparan, arus akan

mengalir ke arah yang berlawanan.

Perhatikan bahwa arus mengalir ke arah yang sama dengan arah aliran medan

magnet. Hal ini berarti bahwa arus induksi menghasilkan medan magnet dengan

kutub utaranya berada di ujung kumparan yang terdekat dengan magnet. Medan

magnet induksi ini berupaya menolak magnet (kutub-kutub sejenis saling tolak

menolak). Medan magnet ini berupaya untuk menghentikan gerakan magnet

memasuki kumparan.

1. Jenis-jenis dan bentuk Kumparan/induktor.

Kumparan atau induktor seperti halnya resistor dan kapasitor mempunyai berbagai

macam bentuk dan kegunaan. Beberapa bentuk dan kegunaannya adalah sebagai

berikut :


SU

+ -Beda Tegangan induksi


a. Choke Coil, disebut juga dengan kumparan redam, yaitu kumparan yang

digunakan untuk frekuensi sebesar 50 Hz, mempunyai induktansi sebesar 8 Henry

dan tahanan dalamnya sebesar 350 0hm. Kumparan ini sering disebut dengan

nama trafo. Bentuk dan konstruksinya sering kita temui, khususnya pada

peralatan-peralatan elektronik, seperti adaptor pengganti baterai, bagian regulator

dari televisi, radio maupun amplifier. Bentuknya mempunyai ukuran yang

berbeda-beda, itu menandakan beda arusnya.

Gambar 2.27. Choke coil (trafo)

Piranti ini untuk menahan sinyal-sinyal AC frekuensi tinggi agar tidak melewati

satu bagian tertentu dari rangkaian. Sinyal-sinyal frekuensi rendah atau tegangan

DC akan dibiarkan lewat. Choke berukuran besar mempunyai bentuk seperti

trafo, sedangkan choke yang kecil terdiri dari butiran-butiran atau gelang-gelang

yang terbuat dari bahan ferit, yang dirangkaikan pada seutas kawat yang

membawa sinyal-sinyal frekuensi tinggi. Ferit adalah sebuah bahan yang

mengandung besi, sehingga bahan ini berperan sebagai inti yang menyediakan

saluran bagi garis-garis gaya magnet di sekitar kawat. Terkadang sebuah choke

dibuat dengan cara melilitkan kawat pada sebuah cincin ferit.

b. Kumparan Penala. Piranti ini digunakan pada pesawat-pesawat pemancar dan

penerima radio untuk menala (tuning) rangkaian elektronik di dalamnya agar

bekerja pada suatu frekuensi radio tertentu. Kumparan dililitkan pada sebuah

wadah plastik. Wadah ini memiliki sebuah inti ferit atau inti keramik debu besi

yang dapat diputar keluar masuk kumparan untuk menala rangkaian. Dua buah



kumparan atau lebih dapat dililitkan pada sebuah wadah untuk membentuk sebuah

trafo.

Gambar 2.28. Kumparan penala (transformator frekuensi radio dengan inti udara)

2. Kode warna Induktor.

Kode warna inductor sama halnya dengan menganalisa kode warna pada resistor.

Hanya perbedaan yang mencolok adalah warna body-nya. Induktor lebih cenderung

berwarna hijau pada bodi komponennya. Induktor mempunyai satuan Henry.

KODE WARNA CINCIN KE-1 CINCIN KE-2 CINCIN KE-3 (FAKTOR PENGALI)

TOLERANSI

Hitam 0 0 100

Coklat 1 1 101 ±1%

Merah 2 2 102 ±2%

Jingga 3 3 103

Kuning 4 4 104

Hijau 5 5 105 ±0.5%

Biru 6 6 106 ±0.25%

Ungu 7 7 107 ±0.1%

Abu-abu 8 8 108

Putih 9 9 109

Perak 10-2 ±10%

Emas 10-1 ±5%

Gambar 2.29. Tabel kode warna induktor

Contoh pembacaan kode warna pada induktor :


Cincin warna ke-1

Cincin warna ke-2

Faktor Pengali

Toleransi


Cincin warna ke-1 dengan warna : kuning ; bernilai : 4


Cincin warna ke-3 dengan warna : hitam ; bernilai : 100

Cincin warna ke-4 dengan warna : merah ; bernilai : 2%

Sehingga resistor di atas mempunyai nilai induktansi sebesar : 42 x 100 μH +/- 2%

atau seharga dengan 42 μH +/- 2%.

Nilai toleransi dari induktor adalah untuk menentukan besaran nilai induktansi

maksimum dan minimum. Menghitung nilai toleransi langkah-langkahnya sama

seperti menghitung nilai toleransi dari sebuah resistor.

3. Cara menggulung kumparan

Guna memperkecil efek kulit, dapat dipakai :

a. Kawat Litz, yang terdiri dari banyak kawat-kawat lembut yang dianyam menjadi

satu penghantar. Setiap kawat halus itu terisolasi dengan email.

b. Pita pipih dari tembaga (sebagai pengganti kawat bulat), terutama dipakai dalam

pemancar radio dengan daya tinggi (pada proses penggulungannya lilitan-lilitan

diberi spasi yang lebar, guna mengecilkan kapasitas liar).

c. Penghantar yang geronggong, dipakai dalam teknik frekuensi tinggi.

Guna mengecilkan kapasitas, diterapkan cara penggulungan yang macam-macam,

seperti pada gambar 2.30 berikut ini :

Gambar 2.30. Kumparan lapis ganda untuk mengecilkan kapasitas

Keterangan :

r = jari-jari kumparan (cm)

p = panjang (cm) √ (9r + 10p) L

N = banyaknya lilitan 0,39r2


1 2 3 4

11 10

5 6 7

89121314d

p

r

N =


L = induktansi (μH)

4. Faktor kualitas Q

Perbandingan antara reaktansi induksi (XL) dan kerugian-kerugian yang ada pada

kumparan (r) disebut faktor kualitas (Q) atau :

Persamaan tersebut digunakan dalam sirkit-sirkit dengan daya pilah (selektivitas)

tinggi, diperlukan kumparan dengan faktor Q yang besar. Selain itu digunakan

dalam sirkit-sirkit yang perlu meluluskan suatu jalur frekuensi yang lebar,

diperlukan faktor Q yang kecil.

D. Evaluasi

Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar, dengan memberi tanda silang (X)

pada huruf a,b,c,d atau e.

1. Tahanan atau resistor adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi sebagai :

a. Penahan Tegangan c. Penahan Arus e. Penahan Panas

b. Penahan Daya Listrik d. Penahan Muatan

2. Resistor atau tahanan mempunyai satuan Ω (ohm) untuk menghormati sang penemu

resistor itu sendiri. Resistor ditemukan oleh :

a. Mikail Faraday c. Kirchoff e. Mikail Simon Ohm

b. George Boole d. George Simon Ohm

3. Resistor terbagi menjadi 2 bagian, yaitu :

a. Resistor tetap dan resistor carbon c. Resistor Metal Film dan Kertas

b. Resistor Metal film dan resistor variable d. Resistor tetap dan resistor variable

c. Resistor Metal Film dan carbon


Q = XL

r


4. Resistor mempunyai bentuk dan ukuran yang berbeda-beda. Bentuk dan ukuran yang

berbeda-beda dari resistor karena disesuaikan dengan pemakaian :

a. Daya listriknya c. Arus listrik e. Panas atau suhu

b. Tegangan Listrik d. Muatan Listrik

5. Resistor jenis non linear tergolong ke dalam jenis resistor yang tetap jika tegangan

atau arus konstan atau tidak berubah, tetapi dipengaruh oleh :

a. Temperature dan cahaya. c. Arus listrik e. Panas atau suhu

b. Tegangan Listrik d. Muatan Listrik

6. Potensio meter putar dan geser, adalah salah satu komponen resistor yang dapat

berubah-ubah nilai resistansinya dengan cara diputar ataupun digeser, termasuk ke

dalam resistor jenis :

a. Resistor tetap c. Resistor Metal Film

b. Resistor metal film d. Resistor variable

c. Resistor karbon

7. Trimpot, adalah singkatan dari trimmer potensiometer. Trimpot adalah suatu

komponen yang nilai resistansinya dapat berubah-ubah dan mempunyai daya yang

kecil yaitu berkisar :

a. 0,1 watt s/d 0,5 watt. c. 0,5 watt e. 0,1 s/d 1 watt

b. 0,1 watt d. 1 watt

8. Kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi sebagai :

a. Penyimpan Tegangan c. Penyimpan Arus e. Penyimpan Panas

b. Penyimpan Daya Listrik d. Penyimpan Muatan

9. Kapasitor mempunyai satuan Farad untuk menghormati sang penemu kapasitor itu

sendiri. Kapasitor ditemukan oleh :

a. Mikail Faraday c. Kirchoff e. Mikail Simon Ohm

b. George Boole d. George Simon Ohm

10. LDR singkatan dari kata :

a. Ligth Diode Resistor c. Led Dependent Resistor e. Led Diode Resistor

b. Ligth Dependent Resistor d. Lay out Dependent Resistor



Uraian

1. Apa fungsi dari resistor ?

2. Gambarkan symbol resistor untuk amerika dan symbol resistor untuk eropa ?

3. Berapakah nilai induktansi di bawah ini dilihat dari kode warnanya ?

4. Sebutkan bagian-bagian penampang dielektrikum sebuah kapasitor elektrolit !


bab ii komponen pasif

Documents