ELEMEN LISTRIK

1. PENDAHULUANRangkaian listrik adalah hubungan beberapa elemen

listrik yang membentuk paling sedikit sebuah Loop tertutup

yang dapat dialiri arus listrik.

Elemen listrik yang di maksud terbagi atas dua jenis

yaitu :

a. Elemen pasif, yang berupa beban listrik.

b. Elemen aktif, yang berupa sumber tegangan listrik /

sumber energi listrik.

Ditinjau dari jenis sumber energi (sumber tegangan) yang

di gunakannya maka rangkaian listrik dapat dibagi atas :

a. Rangkaian listrik arus searah.

b. Rangkaian listrik arus bolak – balik.

2. ELEMEN PASIFYang di maksud dengan elemen pasif dalam rangkaian

listrik adalah beban listrik yang terhubung pada elemen aktif

(sumber tegangan atau sumber arus). Beban listrik tersebut

dapat berupa lampu, pemanas air, seterika, motor listrik dan

lain – lain.

Semua bentuk beban listrik dapat direpresentasikan dalam

bentuk komponen sederhana yaitu :

Resistor / hambatan / tahanan

Induktor / kumparan

Kapasitor / kondensator

Berikut ini akan diuraikan ketiga sifat dan

karakteristik beban-beban tersebut.

Halaman 1 dari 13

2.1. Resistor / hambatanResistor atau biasa juga disebut pelawan / hambatan /

tahanan berfungsi untuk menghambat atau memperkecil arus

listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian atau jaringan.

Simbol resistor diperlihatkan pada gambar 1 di bawah :

atau

Resistor memiliki nilai resistansi dengan satuan ohm

atau disingkat dengan huruf yunani omega . Nama Ohm

diberikan atas dasar penghargaan kepeda yang menemukannya

yaitu seorang bangsa jerman yang bernama George Simon Ohm

(1787 – 1854 ).

Besarnya hambatan dalam suatu bahan ditentukan oleh :

- Hambatan jenis bahan ( Ohm meter ) dengan simbol

- Panjang bahan ( meter ) dengan simbol

- Luas penampang bahan ( m2 ) dengan simbol A.

Dalam bentuk persamaan :

(ohm)

Adakalanya parameter suatu bahan dinyatakan dengan

besaran konduktivitas ( G ), dimana :

Sehingga :

Dimana :

G = Konduktivitas (siemen atau mho)

= Konduktivitas jenis ( siemen/meter )

Halaman 2 dari 13

Gbr. 1. Simbol resistor/hambatan

Besarnya nilai hambatan juga dipengaruhi oleh perubahan

suhu :

Rt = Ro {1 + 0 ( t – to )}

Dimana :

Rt = Resistansi pada suhu t 0c (ohm ).

Ro = Resistansi pada suhu mula – mula (ohm)

t = Suhu akhir ( 0c )

to = Suhu mula – mula ( 0c )

O = Koefisien suhu tahanan jenis pada suhu to (1/oC).

Hambatan jenis suatu bahan () adalah hambatan dari

bahan tersebut sepanjang 1 meter dengan luas penampang 1 m2 ,

Pada temperatur 20 0c. Hambatan jenis biasa juga disebut

hambatan spesifik.

Koefisien suhu tahanan atau koefisien suhu hambatan

adalah perubahan hambatan untuk setiap ohm hambatan dalam

setiap derajat celcius.

Pada kebanyakan bahan, hambatan akan naik apabila

temperatur naik, dan hanya pada beberapa macam bahan saja

yang hambatannya menurun. Bahan – bahan yang di sebut

belakangan ini , yang dikatakan mempunyai koefisien

temperatur negatif.

Tabel berikut menyajikan beberapa bahan dengan hambatan

jenisnya dan koefisien suhu tahanannya.

Halaman 3 dari 13

BahanTahanan Jenis, ρ

pada 20 0C (µΩ.m)Koefisien Suhu, αo

(1/oC)

Aluminium

Tembaga

Air raksa

Timbal

Nikel

Platina

Timbal

Besi

Perak

Seng

Constantaan

Kanthal

Manganin

Nikrom

Nikelin

Wolfram

Arang

Keramik

Kain plastik

0,028

0,0175

0,95

0,21

0,11

0,098

0,11

0,12

0,016

0,063

0,5

1,5

0,43

1

0,42

0,055

100

10 - 10

10 - 10

0,0046

0,0038

0,0009

0,0037

0,0045

0,0039

0,0045

0,0047

0,0037

0,0039

-0,00003

0,00005

0,00001

0,0002

0,00025

0,0048

-0,0005

Contoh soal :

1. Sebuah kawat tembaga dengan penampang 1 mm dan panjang 20

m. Berapa besarkah hambatan kawat tersebut ?

Diketahui : A = 1 mm = 10 m

l = 20 m

= 0.0175 µΩ.m = 0,0175 . 10 Ω m

Ditanyakan : R = ….. ?

Halaman 4 dari 13

Penyelesaian :

R = 0,35

2. Suatu hambatan yang terbuat dari kawat perak, pada suhu

20 C mempunyai nilai tahanan 30 . Temperatur hambatan

tersebut meningkat sampai 40 C. Berapa besarkah

peningkatan hambatannya ?

Diketahui : Ro = 30

To = 20 C

t = 40 C

= 0,0037 /oC

Ditanyakan : Rt = ….. ?Penyelesaian :

Rt = Ro {1 + ( t – to ) }

= 30 ( 1 + 0,0037 . 20 ) Rt = 32,22

Dalam suatu rangkaian listrik dua buah atau lebih tananan

dapat dihubungkan seri atau paralel atau gabungan keduanya.

Gambar 2 dibawah memperlihatkan tiga buah tahanan yang

dihubungkan secara seri.

Nilai tahanan total atau tahanan pada titik A – B

adalah :

R = R = R + R + R

Halaman 5 dari 13

Gbr. 2. Tiga buah hambatan dihubung seri

Untuk tahanan – tahanan yang dihubungkan secara pararel

diperlihatkan pada gambar 3 dibawah ini :

Nilai tahanan total atau tahanan pada titik A – B

adalah :

Kombinasi hubungan yang mungkin untuk tiga buah hambatan

adalah hubungan seri – paralel, diperlihatkan pada gambar 3,

di bawah :

Halaman 6 dari 13

Gbr. 3. Tiga buah hambatan dihubung paralel

Gbr. 4. Kombinasi hubungan yang mungkin terjadi untuk 3 buah hambatan

Contoh soal :

Empat buah hambatan dengan nilai masing – masing adalah

sebagai berikut : dan .

Keempat hambatan tersebut dihubung seperti pada gambar

dibawah. Hitung hambatan pengganti atau hambatan total dari

hubungan tersebut.

Penyelesaian :

R1 dan R2 dihubung paralel, diperoleh : RP1 = 16 ohm

R3 dan R4 dihubung paralel, diperoleh : RP2 = 4 ohm

RP1 dan RP2 terhubung terhubung seri, maka Rtotal = 20 ohm

2.2. Induktor Induktor atau induktansi adalah suatu elemen pasif dari

rangkaian listrik yang berupa kawat dari suatu kumparan yang

dapat menyimpan energi listrik selama beberapa periode dan

melepaskannya selama periode lainnya, sehingga daya rata –

ratanya menjadi nol.

Besarnya induktansi dinyatakan sebagai :

Dimana :

L = induktansi ( henry )

Φ = fluks magnet (weber )N = jumlah lilitan

i = arus pada induktor ( ampere ).

Halaman 7 dari 13

Sama halnya dengan resistor, induktor dapat juga

dihubung seri, paralel maupun seri – paralel. Besarnya

induktansi total dalam suatu rangkaian dapat dihitung dengan

metode yang sama dengan menghitung besarnya tahanan total.

Simbol induktor diperlihatkatkan pada gambar 5

di bawah :

atau

Gbr. 5. Simbol induktor

2.1.2. KAPASITORKapasitor merupakan suatu elemen pasif dari rangkaian

listrik yang terdiri dari dua lempengan penghantar dan suatu

bahan isolasi. Bahan isolasi antara lempengan - lempengan itu

kita namakan dielektrikum.

Kapasitor juga mempunyai kemampuan untuk menyerap

(menyimpan) muatan listrik yang tergantung besarnya kapasitas

kapasitor (kapasitansi) tersebut. Kapasitor sering juga

disebut sebagai kondensator.

Besarnya kapasitansi suatu kapasitor dinyatakan

sebagai :

Dimana :

C = kapasitansi (farad)

Q = muatan listrik (coulomb)

V = beda potensial (volt)

Halaman 8 dari 13

Seperti halnya pada resistor dan induktor, kapasitor

dapat juga dihubungkan secara seri, paralel maupun gabungan

keduanya (seri-paralel).

Gambar 6 di bawah adalah simbol simbol kapasitor :

Besar kapasitansi total (CT atau CAB) untuk rangkaian

seri kapasitor adalah :

Untuk 3 buah kapasitor yang dihubungkan paralel,

besarnya kapasitansi total (CT atau CAB) adalah :

Halaman 9 dari 13

Gbr. 6. Simbol kapasitora. Kapasitor bipolarb. Kapasitor non polar

Gbr. 7. Hubungan seri 3 buah kapasitor

Gbr. 8. Hubungan paralel 3 buah

kapasitor

3. ELEMEN AKTIFElemen aktif adalah sumber energi listrik yang dapat

berupa sumber tegangan / arus searah ataupun bolak – balik.

Misalnya : generator, accu (accumulator), battery dan

lain-lain.

Gambar 9 di bawah ini memperlihatkan simbol sumber

tegangan dan sumber arus .

Gambar 9(a) dan 9(c) menunjukkan simbol sumber tegangan

dan sumber arus yang bebas, artinya sumber tegangan dan

sumber arus tersebut terpengaruh oleh perubahan – perubahan

beban yang terhubung padanya . beban yang di maksud adalah

beban listrik yang dapat berupa resistor, induktor ataupun

kapasitor.

Sedangkan gambar 9(b) dan 9(d) menunjukkan simbol sumber

tegangan dan sumber arus yang tidak bebas atau sumber

tegangan ideal atau sumber arus ideal. Sumber tegangan ideal

atau sumber arus ideal tidak terpengaruh oleh perubahan –

perubahan beban yang terhubung padanya.

Halaman 10 dari 13

Gbr. 9. Simbol sumber arus dan sumber tegangan

(a) dan (b) : sumber tegangan(c) dan (d) : sumber arus

Sumber arus ideal mempunyai tahanan dalam yang besarnya

tak terhingga , Rd = tak terhingga (~), sedangkan sumber

tagangan ideal mempunyai tahanan dalam yang besarnya sama

dengan nol, Rd = 0.

Gbr 10 dibawah ini memperlihatkan sumber arus dan sumber

tegangan dengan tahanan dalamnya masing – masing .

Gbr. 10(a). Sumber tegangan bebas atau sumber tegangan riil dengan tahanan dalam Rd yang terpasang seri. R

Halaman 11 dari 13

Gbr. 10(b). Sumber arus bebas atau sumber arus riil dengan tahanan dalam Rd yang terpasang paralel. Rd

≠ tak terhingga (~).

Gbr. 10. Sumber tegangan bebas dan sumber arus bebas dengan tahanan dalamnya masing-masing.

TRADE TRAINING PROGRAMATS – PT. INCO

Handout :

Elemen LIstrik

Disusun Oleh :

M. Hamzah

Akademi Teknik SoroakoJl. Sumantri Brojonegoro No. 1, Sorowako,

92984Sulawesi Selatan

Telp. (021) 5249100 Ext. 3801 –3804Fax. (021) 5249598

Halaman 12 dari 13

Halaman 13 dari 13