TEORI DASAR KELISTRIKAN

Kelistrikan mempunyai fungsi dan peranan yang penting pada alat–alat berat. Listrik menyediakan energi untuk Memutar engine pada saat starting, Mengoperasikan lampu-lampu, Mengoperasikan gauge–gauge dan aksesoris, mengisi battery, dan sebagainya.

Teory Electron

 Semua material terdiri dari molekul, dan molekul juga terdiri dari atom. Atom mempunyai suatu inti dengan elektron yang beredar disekitarnya. Inti atom terdiri dari kutub positif (proton) dan negatif (elektron). Kebanyakan atom dikenal hanya memiliki proton dan elektron. Elektron memiliki muatan listrik negatif (-), sedangkan proton memiliki muatan positif (+). Netron tidak memiliki muatan listrik atau netral. Muatan listrik negatif yang dimiliki oleh elektron seimbang dengan muatan listrik positif yang dimiliki oleh proton. Hal ini dikenal sebagai ikatan elektron.  

Elektron yang berada di luar ikatan, dapat beredar bebas dari aplikasi gaya luar, seperti pergerakan melalui medan magnet, friksi atau pengaruh kimia. Elektron tersebut dikenal sebagai elektron bebas. Elektron bebas dapat meninggalkan garis edarnya, dimana dapat diisi oleh elektron yang memaksa keluar dari garis edar pada atom yang lain. Elektron bebas berpindah satu atom ke atom berikutnya, disitulah arus elektron diproduksi. Ini adalah prinsip dasar dari kelistrikan.

Ada tiga faktor dasar kelistrikan yaitu Tegangan (Voltage), Arus (Current), Tahanan (Resistance).

Tegangan

Karena adanya gaya dari medan elektrostatiknya, muatan listrik mampu menggerakkan muatan lainnya dengan cara menarik atau menolak yang disebut dengan tenaga potensial.

Ketika suatu muatan berbeda dari yang lainnya maka akan timbul perbedaan potensial antara muatan tersebut. Nilai dari perbedaan muatan potensial tersebut di dalam medan electrostastic dikenal dengan nama electromotif force  (EMF) atau gaya gerak listrik. Satuan dari perbedaan potensial itu adalah volt, untuk menghormati penemunya Alessandro Volta seorang ilmuwan Italy. Karena volt ini digunakan sebagai satuan perbedaan potensial maka sering disebut dengan Voltage.

Ada tiga faktor dasar kelistrikan yaitu Tegangan (Voltage), Arus (Current), Tahanan (Resistance).

Tegangan

Karena adanya gaya dari medan elektrostatiknya, muatan listrik mampu menggerakkan muatan lainnya dengan cara menarik atau menolak yang disebut dengan tenaga potensial. Ketika suatu muatan berbeda dari yang lainnya maka akan timbul perbedaan potensial antara muatan tersebut. Nilai dari perbedaan muatan potensial tersebut di dalam medan electrostastic dikenal dengan nama electromotif force  (EMF) atau gaya gerak listrik. Satuan dari perbedaan potensial itu adalah volt, untuk menghormati penemunya Alessandro Volta seorang ilmuwan Italy. Karena volt ini digunakan sebagai satuan perbedaan potensial maka sering disebut dengan Voltage.

Arus (Current)

Dalam pengembangannya untuk menyelidiki hukum dari gaya antara atom yang bermuatan seorang ilmuwan yang bernama Charles Coulomb mengadopsi sebuah satuan pengukuran yang disebut dengan Coulomb. Satuan tersebut ditulis dalam notasi ilmiah yang diekspresikan sebagai satu Coulomb = 6,28 X 10 ¹⁸  proton atau electron. Secara sederhana kita kenal jika di dalam konduktor tembaga mengalir satu Ampere, berarti ada 6,28 juta–juta electron yang mengalir dalam satu detik. Intensitas dari arus tersebut dinyatakan dalam Ampere (A).

Ada dua cara untuk menggambarkan arus listrik yang mengalir melalui konduktor. Pertama dengan menggunakan teori atom untuk menerangkan komposisi dari cara ilmuwan menentukan arus sebagai pergerakan dari muatan positip di dalam konduktor dari polaritas positip ke polaritas negatip kesimpulan ini tetap digunakan oleh beberapa standarisasi engineer atau teks book, beberapa contoh dipakai untuk mengukur aliran cairan, gas, dan semi konduktor, cara ini disebut dengan teori konvensional.

Dalam menemukan teori atom tersebut untuk menerangkan komposisi dari cara dan penentuan arus yang mengalir yang berdasarkan atas aliran electron (muatan negatip) menuju ke proton atau muatan positip (berlawanan arahnya dari teori konvensional) teori ini disebut dengan teori electron.

Tahanan (Resistance)

George Simon Ohm menemukan bahwa pada tegangan yang tetap jumlah arus yang mengalir melalui material tergantung dari tipe material dan ukurannya. Dengan kata lain semua material terdapat perlawanan terhadap aliran dari electron yang disebut dengan “resistance”. Jika perlawanan itu kecil, material tersebut dinamakan konduktor, jika perlawanannya besar disebut insulator.

Satuan untuk mengukur resistan tersebut diekspresikan dalam Ohm dan dilambangkan dengan huruf Yunani Omega. Dapat juga dikatakan bahwa satu Ohm adalah gaya yang menahan tegangan arus satu Volt yang menghasilkan satu Ampere.

Tahanan pada konduktor dipengaruhi oleh 4 faktor yaitu:

1. Bahan atau structure atom ditentukan oleh berapa banyak electron bebas yang terkandung di dalamnya. Makin banyak jumlah electron bebasnya makin kecil nilai tahanannya.

2.    Panjang konduktornya yaitu makin panjang konduktor tersebut makin besar tahanannya.

3.    Penampang atau ukuran AWG-nya makin besar penampangnya makin kecil nilai tahanannya.

4. Temperature, pada beberapa material konduktor makin tinggi nilai temperaturenya makin tinggi juga nilai tahanannya.

Sirkuit

Di dalam sistem kelistrikan ada tiga macam bagian penting yaitu Tegangan, Tahanan, Konduktor. Voltmeter adalah alat ukur untuk mengetahui tegangan potensial yang ada. Disambungkan secara parallel. Ohmmeter adalah alat ukur untuk mengetahui tahanan dan disambung secara parallel. Amperemeter adalah alat untuk mengukur arus yang mengalir dan dihubungkan secara seri. Secara teori kita dapat menghitung hal tersebut di atas dengan menggunakan rumus hukum Ohm yaitu:

Sehingga rumusnya: 

Dalam teori dasar kelistrikan, dikenal 3 kondisi sirkuit yaitu:

·         Closed Circuit (sirkuit terhubung)

Sirkuit ini mempunyai ciri–ciri :

Sirkuitnya tersambung dari sumber dan kembali ke sumbernya lagi.

Ada tahanan (load) yang mengontrol jumlah arus yang mengalir.

·         Open Circuit (sirkuit terbuka)

Sirkuit ini tidak terhubung sempurna atau ada bagian yang terbuka, baik oleh switch atau oleh putusnya kabel.

·         Short Circuit (hubungan singkat)

Sirkuit ini terjadi jika arus mengambil jalan pintas untuk kembali ke sumbernya karena ada hubungan langsung konduktornya yang tidak melalui beban sehingga nilai arusnya menjadi tinggi sekali karena rendahnya nilai tahanan yang menghambat arus tersebut, maka konduktornya terbakar.

Jenis–jenis rangkaian dalam sistem kelistrikan ada 3 yaitu :

Rangkaian Seri

Beberapa beban dihubungkan menjadi satu rangkaian, sehingga arus hanya ada dalam satu rangkaian tersebut. Ciri-ciri rangkaian seri adalah Nilai tahanan totalnya sama dengan jumlah tahanannya, Nilai voltage drop-nya dari masing masing tahanan jika dijumlahkan akan sama dengan tegangan sumbernya, dan Nilai arus yang mengalir pada tiap–tiap tahanannya sama. Rumus rangkaia seri :

R total = R1 + R2 + R3 Rangkaian Parallel: Ada lebih dari satu cabang rangkaian sehingga arus bisa mengalir ke tiap–tiap cabang rangkaian. Tahanan terpasang secara berjajar.  Adapun ciri-ciri rangkaian paralel adalah : Tegangan yang ada pada tiap-tiap tahanan adalah sama, Nilai arus yang mengalir pada masing–masing tahanan, jika dijumlahkan akan sama dengan arus totalnya, Nilai tahanan totalnya lebih kecil dari nilai tahanan terkecil pada sirkuitnya.  Nilai tahanan totalnya lebih kecil dari nilai tahanan terkecil pada sirkuitnya. Rumus rangkaian paralel :      1/Rtot = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3   Rangkaian Seri dan Parallel Gabungan antara rangkaian seri dan parallel, sehingga mempunyai ciri–ciri sama dengan kedua rangkaian di atas, hanya bedanya untuk menyelesaikan penghitungan diselesaikan satu persatu rangkaiannya.

Demikian pembahasan tentang kelistrikan dasar semoga bermanfaat.