MATERI PERTEMUAN 3

Mei 16, 2013

PENERAPAN LISTRIK DALAM KEHIDUPAN

Energi listrik sangat berguna bagi kita karena dapat dengan mudahnya diubah menjadi bentuk energi yang lain. Misalnya, lampu mengubah energi listrik menjadi energi cahaya dan panas. Setrika listrik mengubah energi listrik menjadi panas, dan sebagainya. Pembahasan mengenai perubahan tersebut telah kita pelajari sewaktu kita di SMP.

18

Daya Listrik

Daya adalah energi listrik yang diubah dalam satu satuan waktu atau dapat dikatakan sebagai bentuk kecepatan perubahan energi, dituliskan,

P = daya = Energi yang diubah/Waktu = QV/t

Dimana Q/t adalah muatan yang mengalir per detik atau disebut juga sebagai arus listrik, I. Sehingga daya dapat dirumuskan,

P = IV

Satuan daya adalah watt (1 watt = 1 J/s). Jika kita hubungkan dengan hambatan R, maka dengan menggunakan persamaan hukum Ohm dapat diperoleh persamaan daya sebagai berikut,

P = IV = I(IR) =I2R

atau

P = IV = (V/R)V = V2/R

Rangkaian Listrik di Rumah

Telah kita pelajari sebelumnya bahwa rangkaian listrik di rumah kita disuplai oleh PLN menggunakan arus AC. Dari sebuah tiang listrik dua jalur kawat akan masuk ke rumah-rumah melalui komponen-komponen seperti Mini Circuit Breaker (MCB) utama milik PLN, kWh meter (pengukur pemakaian energi listrik), dan kotak sekering (circuit breaker) milik pelanggan.

19

Dari dua jalur kawat yang masuk ke rumah, satu kawat memiliki tegangan, disimbolkan L (Live) dan kawat lainnya tidak ada tegangan atau tegangan nol, disimbolkan N (Neutral). Skema pemasangan kawat L dan N pada rangkaian listrik di rumah ditunjukkan oleh gambar berikut.

rangkaian listrik rumah

Pemasangan yang benar dari sekering adalah dipasang pada kawat L (bertegangan), begitu juga dengan saklar harus di pasang pada kawat L. Hal ini bertujuan untuk keselamatan, untuk mengurangi resiko bahaya sengatan listrik.

Selain itu, instalasi listrik di rumah juga dipasang secara paralel. Hal ini bertujuan apabila ada salah satu alat listrik rusak atau gagal, maka peralatan lain masih tetap bekerja.

listrikrumahtangga (1)

Sekering

Sekering adalah suatu alat yang digunakan sebagai pengaman dalam suatu rangkaian listrik apabila terjadi kelebihan muatan listrik atau suatu hubungan arus pendek. Prinsip kerjanya apabila terjadi kelebihan arus listrik atau terjadi hubungan pendek, maka secara otomatis sekering tersebut akan memutuskan aliaran arus listrik pada rangkaian.

21

Saat ini, untuk keperluan praktis di rumah-rumah sekering telah digantikan oleh circuit breaker atau pemutus daya.

22

Pemakaian daya listrik di rumah kita dibatasi besarnya oleh pemutus daya yang dipasang di depan rumah kita bersama dengan kWh meter. Pemutus daya atau yang lebih dikenal MCB (Mini Circuit Breaker) ini memiliki spesifikasi arus tertentu, seperti 2 A, 4 A, 6 A, 10 A dan seterusnya. Misalnya, jika di rumah kita memiliki MCB dengan spesifikasi 2 A, maka pemakaian daya maksimalnya sebesar 440 W (2 A dikalikan dengan tegangan PLN 220 V), dan seterusnya.

MATERI PERTEMUAN 2

Mei 15, 2013

ALAT UKUR LISTRIK

10Pada pertemuan sebelumnya, kita sudah banyak belajar dan membahas tentang besaran-besaran dalam kelistrikan, seperti tegangan (beda potensial), arus dan hambatan. Dalam penerapannya, seperti pemasangan istalasi listrik di rumah, kita tidak bisa dengan sembarangan menentukan nilai dari besaran-besaran tersebut hanya dengan perkiraan, melainkan harus menggunakan suatu alat ukur. Fungsinya agar pemasangan istalasi atau yang lainnya selesai dengan baik dan dapat diandalkan keselamatannya.

Amperemeter

Amperemeter merupakan salah satu alat ukur listrik yang sering digunakan. Alat ini digunakan untuk melakukan pengukuran arus, baik arus AC ataupun arus DC. Pemasangan amperemeter dilakukan secara seri terhadap rangkaian/komponen yang akan diukur. Gambar alatnya adalah sebagai berikut.

11

Di dalam skema rangkaian listrik, amperemeter disimbolkan sebagai berikut.

SIMBOL ABerdasarkan cara membaca skalanya, amperemeter dibagi ke dalam dua macam, amperemeter analog dan amperemeter digital. Pada amperemeter analog, kuat arus yang terukur oleh jarum penunjuk terlebih dahulu dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut.

12

Sedangkan pada amperemeter digital, kita tidak perlu mengkonversinya karena angka yang terbaca pada layar merupakan besar arus yang terukur.

Penting untuk diketahui bahwa untuk mengukur arus DC, maka amperemeter yang digunakan adalah amperemeter DC. Sebaliknya, jika kita hendak mengukur arus AC, maka kita harus menggunakan amperemeter AC.

Voltmeter

Sama halnya dengan amperemeter, voltmeter merupakan alat ukur yang sangat penting dan sering digunakan karena berfungsi untuk mengukur besarnya tegangan listrik pada suatu rangkaian/komponen listrik.

13

Untuk mengukur tegangan listrik, voltmeter harus dipasang secara paralel pada rangkaian yang akan diukur. Simbol voltmeter dalam skema/rangkaian listrik digambarkan sebagai berikut.

simbol volt

Voltmeter juga terbagi ke dalam dua jenis, voltmeter analog dan digital. Untuk voltmeter digital angka yang terbaca di layar merupakan nilai tegangan yang terukur, sedangkan pada voltmeter analog terlebih dahulu kita konversi skala yang terukur dengan batas ukurnya dengan perhitungan sebagai berikut.

14

Sama halnya dengan amperemeter, voltmeter DC hanya bisa mengukur tegangan DC, dan sebaliknya jika kita hendak mengukur tegangan AC, maka kita harus menggunakan voltmeter AC.

Multimeter

Multimeter sebenarnya merupakan gabungan dari tiga alat ukur listrik yaitu, amperemeter, voltmeter, dan ohmmeter sehingga alat ini sering disebut juga AVO meter (Ampere Volt Ohm). Karena merupakan gabungan dari tiga alat ukur, maka multimeter bisa digunakan untuk mengukur arus, tegangan dan hambatan listrik.

15Multimeter umumnya lebih banyak digunakan oleh para praktisi maupun teknisi dikarenakan kepraktisannya yang dapat mengukur tiga besaran listrik dalam satu alat. Untuk multimeter analog, sistem pengkonversian skalanya menggunakan perhitungan yang sama dengan konversi skala pada ampermeter maupun voltmeter analog.

Osiloskop

16Osiloskop merupakan alat atau instrumen yang sangat bermanfaat untuk pengukuran dan analisa bentuk gelombang serta gejala lain dalam rangkaian elektronika yang bersifat dinamis. Pada dasarnya osiloskop merupakan alat pembuat grafik yang menunjukkan bagaimana sinyal berubah terhadap waktu. Biasanya osiloskop mempelajari gelombang yang terbentuk dari suatu rangkaian elektronika. Osiloskop mampu membedakan secara grafik antara rangkaian dengan sumber tegangan AC dan DC.

17

Beberapa kegunaan dari osiloskop antara lain:

  • Mengukur besar tegangan listrik dan hubungannya dengan waktu
  • Membedakan arus DC dan AC
  • Mendeteksi jalannya suatu sinyal pada sebuah rangkaian listrik
  • Mengukur frekuensi sinyal
  • Mengecek noise (gangguan) pada suatu rangkaian listrik

MATERI PERTEMUAN 1

Mei 12, 2013

Image

ARUS LISTRIK

Dewasa ini, kehidupan manusia menjadi sangat bergantung pada energi listrik. Listrik telah menjadi bagian yang tak terpisahkan dari aktivitas manusia semenjak bangun dari tidur hingga tidur kembali. Lihatlah peralatan yang kita miliki dan gunakan sehari-hari. Hampir semuanya menggunakan listrik sebagai sumber energinya. Bayangkan jika sehari saja kita tidak menggunakan listrik, pasti aktivitas kita akan sangat terganggu.

Listrik yang umumnya kita manfaatkan dalam kehidupan adalah listrik dinamis. Ditinjau dari gerak muatannya, listrik dinamis adalah listrik dengan muatan bergerak. Muatan bergerak menyebabkan munculnya arus listrik. Arus listrik adalah aliran muatan listrik yang terjadi karena adanya perbedaan potensial dalam medan listrik. Beda potensial dapat dihasilkan oleh sumber tegangan yang mengakibatkan arus listrik mengalir dalam rangkaian.

Image

Berdasarkan animasi dapat kita lihat bahwa arus listrik dapat dianalogikan dengan aliran air. Beda potensial dapat dianalogikan sebagai perbedaan ketinggian wadah air.

Arus listrik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu arus searah dan arus bolak-balik.

Arus Listrik Searah (DC)

Bila sebuah baterai dihubungkan pada rangkaian, arus mengalir dengan tetap pada satu arah. Arus ini disebut dengan arus searah atau Direct Current (DC).

2

Hubungan arus dan waktu digambarkan sebagai berikut.

3

Hubungan Arus, tegangan dan hambatan

Untuk menghasilkan arus listrik pada rangkaian dibutuhkan beda potensial. Georg Simon Ohm(1787-1854) menentukan dengan eksperimen bahwa arus pada kawat logam sebanding dengan beda potensial V yang diberikan ke ujung-ujungnya:

I ∞ V

Sebagai contoh jika kita menghubungkan kawat ke baterai 6 V, aliran arus akan dua kali lebih kuat jika dihubungkan dengan baterai 3 V.

Besarnya aliran arus tidak hanya bergantung pada tegangan tetapi juga pada hambatan yang diberikan kawat terhadap aliran elektron. Makin tinggi hambatan, maka arus akan semakin kecil untuk suatu tegangan V.  Sehingga dapat dituliskan kesebandingannya,

I = V/R atau V = IR

Arus Listrik Bolak Balik (AC)

Arus bolak-balik atau AC (Alternating Current) adalah arus yang arahnya dalam rangkaian berubah-ubah (sinusoidal) dalam selang waktu yang teratur. Arus AC umumnya dihasilkan oleh generator listrik pada pusat pembangkit tenaga listrik. Nilai arus dan tegangan bolak-balik selalu berubah-ubah menurut waktu, dan mempunyai pola grafik seperti berikut.

6

Dari animasi dapat terlihat arus dan tegangan listrik AC berbentuk sinusoida. Tegangan sebagai fungsi waktu dapat dinyatakan sebagai berikut.

V = Vm sin 2πf

Potensial listrik V berosilasi antara +Vm dan –Vm, dimana Vm disebut sebagai tegangan puncak. Frekuensi (f) adalah jumlah osilasi lengkap yang terjadi tiap sekon. Berdasarkan Hukum Ohm, jika sepanjang tegangan V ada hambatan R, maka arus I dirumuskan sebagai berikut,

I = Im sin2 2πft

Nilai Im = Vm /R disebut sebagai arus puncak atau arus maksimum.

Akar kuadrat dari arus dan tegangan merupakan nilai rms (root mean square) atau akar-kuadrat-rata-rata, didapatkan,

Irms = Im /√2 dan Vrms = Vm /√2

Nilai rms V dan I kadang disebut sebagai nilai efektif. Nilai efektif ini merupakan nilai yang terukur pada ampermeter maupun voltmeter. Hubungan antara arus maksimum dan arus efektif dapat divisualisasikan ke dalam bentuk grafik sinusoida sebagai berikut,

7

Penerapan Listrik DC dan AC

Listrik DC dan AC masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Namun keduanya sama-sama penting dan berguna untuk membantu mempermudah aktivitas manusia. Umumnya, arus DC lebih banyak digunakan oleh peralatan yang mengandung komponen elektronika.

8

Sementara arus AC banyak dimanfaatkan pada kebutuhan listrik skala makro. Rangkaian listrik di rumah kita yang dialirkan PLN menggunakan arus AC. PLN lebih memilih menggunakan arus listrik AC karena memiliki banyak keuntungan, diantaranya:

  1. Energi listrik yang disalurkan dalam jarak jauh pada tegangan tinggi dan arus rendah dapat mengurangi kerugian energi dalam bentuk kalor.
  2. Arus rendah dan tegangan tinggi dapat diubah kembali dengan transformator sehingga dengan cukup aman dapat dipergunakan untuk pemenuhan kebutuhan hidup sehari-hari .
  3. Arus listrik AC lebih mudah dapat dihasilkan dengan induksi magnetik dalam generator AC.
  4. Saklar-saklar dan pemutus daya AC umumnya lebih sederhana

9

DOWNLOAD MATERI PERTEMUAN 1

Mei 12, 2013

Materi


Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.