DASAR TEKNIK ELEKTRO 2 SKS Daftar Pustaka :

1. Irwin, J. Davis, Jerns, David V., Introduction to Electrical Engineering, Prentice Hall, 1995.

2. Floyd, Thomas ., “Electronic Fundamentals: Circuits, Device, and Applications”, Prentice Hall international, Inc. 4th Edition, 1998

3. Willem, Rangkaian Listrik, Erlangga, Jakarta, 1988.

4. DIKTI, Bahan ajar Dasar Teknik Elektro, Yogyakarta, 1996

5. D.E. Johnson, Basic Electric Circuit Analysis, Prentice Hall international, 1990

Atom Atom merupakan partikel

terkecil penyusun suatu unsur yang masih memiliki sifat unsur tersebut.

Atom terdiri dari partikel-partikel yang jauh lebih kecil yang memiliki sifat sendiri.

Partikel-partikel tersebut adalah proton, netron yang terdapat dalam inti atom dan elektron yang mengorbit inti dengan lintasan tertentu.

Atom Positip

Jika suatu atom kehilangan elektron, maka atom tersebut menjadi kekurangan elektron dan menjadi bermuatan positip

Atom Negatif Bila suatu atom

mendapat tambahan elektron dari atom lain, maka atom tersebut menjadi kelebihan elektron dan menjadi bermuatan negatip

Atom Netral

Atom yang netral memiliki jumlah proton dan elektron yang sama.

SIAPA PENEMU ELEKTRON, PROTON DAN NEUTRON ?

1. ELEKTRON ADALAH PARTIKEL PENYUSUN ATOM BERMUATAN NEGATIP(-) YANG MENEMUKAN JOSEPH JOHN THOMSON THN 1898

2. PROTON ADALAH PARTIKEL PENYUSUN ATOM BERMUATAN POSITIP (+) DITEMUKAN EMEST RUTHERFORD TAHUN 1909

3. NEUTRON ARTINYA NETRAL DITEMUKAN JAMES CHADWICK TAHUN 1932

SIFAT DASAR LISTRIK/ELEKTR

OSTRUKTUR ATOM TERDIRI DARI : INTI ATOM (NUCLEUS) YANG BERISI PROTON(+) DAN NETRON (NETRAL) ELEKTRON (-) YANG MENGELILINGI INTI DENGAN KECEPATAN 3.109 meter/detik ELEKTRON PADA LINTASAN PALING LUAR DISEBUT ELEKTRON VALENSI. JIKA ENERGI DARI LUAR (PANAS, CAHAYA DLL ) DIBERIKAN PADA ATOM MAKA BEBERAPA ELEKTRON VALENSI AKAN MENINGGALKAN ATOM TERSEBUT DAN MENJADI ELEKTRON BEBAS. PERPINDAHAN ELEKTRON BEBAS INI MENGHASILKAN ARUS LISTRIK DALAM PENGHANTAR

SEBUAH MODEL ATOM BUATAN AHLI FISIKA NIELS BOHR (1885-1962) DARI DENMARK DAPAT DILIHAT BAHWA ELEKTRON-ELEKTRON MENGELILINGI INTI ATOM DENGAN KECEPATAN TINGGI PADA JARAK YANG BERBEDA.

ELEKTRON-ELEKTRON YANG MENGINTARI INTI ATOM MEMBUAT SELUBUNG ELEKTRON BERBENTUK PIRING DATAR HINGGA 7 PIRING ( K – Q ). PIRING YANG TERDEKAT DENGAN INTI ADALAH K DITEMPATI OLEH 2 BUAH ELEKTRON..

JUMLAH ELEKTRON UNTUK SETIAP PIRING DITENTUKAN DENGAN RUMUS :

2.n2 dimana n = nomor piring.

CONTOH : ATOM SILICON (Si) & GERMANIUM (Ge)

ARUS LISTRIK PADA DASARNYA ADALAH GETARAN / GERAKAN ELEKTRON DARI ATOM YANG SATU KE YANG LAIN SECARA TERATUR ( DARI KUTUB YANG KELEBIHAN ELEKTRON KE KUTUB YANG KEKURANGAN ) MELALUI KABEL. GETARAN / GERAKAN ELEKTRON INILAH YANG MENGHASILKAN PERPINDA- HAN MUATAN POSISTIP (ARUS LISTRIK) DENGAN ARAH YANG BERLAWANAN YAITU DARI KUTUB YANG KEKURANGAN ELEKTRON (+) KE KUTUB YANG KELEBIHAN ELEKTRON (-) HAL INI SESUAI DENGAN ALIRAN ARUS PERJANJIAN (CONVENTIONAL FLOW)

PADA BOLA LAMPU, ARUS LISTRIK DILEWATKAN MELALUI KAWAT FILAMEN YANG TIPIS AKAN MENGHASILKAN ENERGI PANAS. KARENA TIPISNYA KAWAT FILAMEN PADA BOLA LAMPU, MENGAKIBATKAN KAWAT FILAMEN AKAN MEMBARA/MENYALA

BAGAIMANA PROSES TERJADINYA ARUS LISTRIK SEHINGGA DAPAT MENYALAKAN BOLA LAMPU ?

Petir terjadi karena ada perbedaan potensial antara awan dan bumi atau dengan awan lainnya. Proses terjadinya muatan pada awan karena dia bergerak terus menerus secara teratur, dan selama pergerakannya dia akan berinteraksi dengan awan lainnya sehingga muatan negatif akan berkumpul pada salah satu sisi (atas atau bawah), sedangkan muatan positif berkumpul pada sisi sebaliknya.

Jika perbedaan potensial antara awan dan bumi cukup besar, maka akan terjadi pembuangan muatan negatif (elektron) dari awan ke bumi atau sebaliknya untuk mencapai kesetimbangan. Pada proses pembuangan muatan ini, media yang dilalui elektron adalah udara. Pada saat elektron mampu menembus ambang batas isolasi udara inilah “TERJADI LEDAKAN SUARA”. Petir lebih sering terjadi pada musim hujan, karena pada keadaan tersebut udara mengandung kadar air yang lebih tinggi sehingga daya isolasinya turun dan arus lebih mudah mengalir. Karena ada awan bermuatan negatip dan awan bermuatan positip, maka petir juga bisa terjadi antar awan yang berbeda muatan.

PETIR

KESIMPULAN :setiap zat tersusun dari atom-atom, Setiap atom terdiri atas sebuah inti yang dikelilingi oleh satu

atau lebih elektron.Elektron bermuatan negatif.Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif dan netron

yang tidak bermuatan listrik.

Benda atau materi pada umumnya mempunyai jumlah proton sama dengan jumlah elektron benda disebut dalam keadaan netral.

Jika keseimbangan antara jumlah proton dan jumlah elektron terusik yaitu adanya pengurangan atau penambahan muatan elektron, maka benda tersebut dikatakan bermuatan listrik.

Benda akan bermuatan listrik positif bila kekurangan elektron dan benda bermuatan negatif apabila kelebihan elektron.

Hukum muatan listrik : muatan senama tolak menolak, muatan tidak senama tarik menarik

MENGGOSOK DUA JENIS BENDA

Dua buah benda tertentu bila saling digosok, maka kedua benda akan bermuatan listrik.

Contoh:

Balon dengan kain wol, Kaca dengan kain sutra Mika dengan kain wol Mika dengan kain sutra

Balon dengan Kain WolBalon bila kita gosok

dengan kain wol maka elektron berpindah dari kain wol ke balon.

Sehingga balon menjadi bermuatan listrik negatif dan kain wol bermuatan listrik positif

Kaca dengan kain sutraBila kaca kita gosok

dengan kin sutra, elektron berpindah dari kaca ke kain sutra.

Sehingga kaca menjadi bermuatan lisrik positip dan kain sutra bermuatan listrik negatif.

BESARAN-BESARAN LISTRIK

ARUS LISTRIK ( I = INTENSITY ) GERAKAN / ALIRAN ELEKTRON SATUANNYA AMPER ( A ) ADA 2 JENIS ARUS LISTRIK 1. ARUS SEARAH (DC) ARUS YANG BERPINDAH PADA SEBUAH PENGHANTAR DENGAN SATU ARAH

Arus I konstan terhadap waktu.

2. ARUS BOLAK-BALIK (AC) ARAH ARUS LISTRIKNYA BERUBAH SECARA PERIODIK

HAMBATAN LISTRIK ( R = RESISTANCE ) KOMPONEN YANG MENENTANG/MENGHAMBAT ALIRAN ARUS

SATUANNYA OHM ( Ω ) TEGANGAN LISTRIK ( E = ELECTROMOTIVE FORCE )

ENERGI YANG DIPERLUKAN UNTUK MENGHASILKAN ALIRAN ELEKTRON SATUANYA VOLT ( V )

DAYA LISTRIK ( P = POWER ) ENERGI LISTRIK ( ENERGI YANG DIPAKAI/DISERAP OLEH

HAMBATAN LISTRIK ) SETIAP DETIK SATUANNYA WATT ( W )

SIAPA PENEMU SATUAN/UNIT UKURAN AMPER, VOLT DAN OHM ? AMPER OLEH ORANG PERANCIS ANDRE

M.AMPERE VOLT OLEH ORANG ITALIA ALESSANDRO VOLTA OHM OLEH ORANG JERMAN GEORG SIMON OHM

KENAPA ARUS BOLAK BALIK(AC) LEBIH BANYAK DIGUNAKAN / DIPILIH ?LISTRIK ARUS SEARAH(DC) DIGUNAKAN UNTUK

MENYALAKAN LAMPU DICIPTAKAN / DITEMUKAN OLEH THOMAS ALFA EDISON SEKITAR ABAT KE 19. SAAT LISTRIK DC HARUS DISALURKAN KETEMPAT YANG JAUH, BANYAK SEKALI KEHILANGAN YANG TERJADI. UNTUK MENGATASI ITU, DIPERLUKAN BANYAK SEKALI STASIUN PEMBANGKIT SETIAP PULUHAN KILOMETER UNTUK MENJAMIN LISTRIK DC ITU SAMPAI KE TUJUAN. UPAYA UNTUK MENYALUR- KAN LISTRIK DC MENJADI SANGAT MAHALTAHUN 1885 GEORGE WESTINGHOUSE MEMBUAT PATEN UNTUK LISTRIK AC. LISTRIK AC DIBUAT DARI GENERATOR AC DAN DAPAT DISALURKAN KETEMPAT YANG JAUH DENGAN LEBIH MURAH DAN MUDAH UNTUK DISESUAIKAN.

Arus listrik terjadi karena adanya beda potensial ( V ). Arus listrik selalu mengalir daripotensial tinggi ke potensial rendah. Sedangkan elektron mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi.

Syarat terjadinya arus listrik :a) Ada sumber tegangan.b) Ada konduktor / kabelc) Rangkaian dalam kondisi tertutup.

BAGAIMANA TERJADINYA ARUS LISTRIK DALAM RANGKAIAN?

HUBUNGAN ANTARA ARUS, TEGANGAN DAN HAMBATAN

KUAT ARUS LISTRIK YANG MENGALIR PADA RANGKAIAN ADALAH SAMA DENGAN TEGANGAN YANG DIBERIKAN PADA RANGKAIAN DIBAGI DENGAN NILAI HAMBATAN DARI RANGKAIAN TERSEBUT.

SECARA MATEMATIKA : I = E/R ; E = I.R ; R = E/I

DIMANA :

I SATUANNYA AMPER (A) E SATUANNYA VOLT (V) R SATUANNYA OHM (Ω)

GEORG SIMON OHM(HUKUM OHM)

Contoh : 1. Sebuah lampu listrik mengambil arus 500

mA saat bekerja pada tegangan 24 VDC. Berapa besar tahanan dari lampu tersebut?

2. Sebuah mainan robot anak-anak dapat bekerja bila diberi tegangan 9 VDC. Berapa amper arus yang melalui rangkaian robot tersebut jika tahanan dalam robot sebesar 1M5?

DAYA LISTRIK ( P ) P = E . I

P = DAYA LISTRIK DALAM WATT E = TEGANGAN LISTRIK DALAM VOLT I = ARUS LISTRIK DALAM AMPER

Contoh :

1. Sebuah solder listrik 30W dihubungkan pada tegangan jala-jala 220 V. Berapa besar tahanan dari pada solder tersebut ?

2. Arus yang mengalir pada rangkaian televisi sebesar 1,5A, bila diketahui tahanan dalam rangkaian televisi sebesar 1kΩ berapa daya yang diserap sebagai panas.

TAHANAN KONDUKTOR R = ρ.L/A

R = TAHANANAN KONDUKTOR DALAM OHM (Ω) L = PANJANG KONDUKTOR DALAM METER (m) A = LUAS PENAMPANG KONDUKTOR DALAM MILIMETER PESEGI ρ = TAHANAN JENIS KONDUKTOR ( CONTOH TEMBAGA = 0,0178 ; PERAK = 0,0167 ; ALUMINIUM = 0,0278 ; NIKEL = 0,4 )

Contoh :Kabel jenis tembaga mempunyai tahanan sebesar 0,01 kΩ dengan luas penampang 0,05 cm2. Berapa meter panjang dari kabel tembaga tersebut?

RESISTOR/TAHANAN

SIMBOL RESISTOR BENTUK FISIK

KONSTRUKSI : RESISTOR LILITAN KAWAT NEKKELINE PADA MARMER ATAU KACA.

NILAINYA BIASANYA DITULIS PADA BADAN/BODI (< 100K, MIN. 1W )

RESISTOR LAPISAN KARBON/GRAFIT PADA MARMER KEMUDIAN DITUTUP DENGAN CAT WARNA TERTENTU. BESAR KECILNYA NILAI TAHANAN TERGANTUNG DARI TEBAL TIPISNYA LAPISAN DAN DINYATAKAN DENGAN KODE-KODE WARNA. ( SAMPAI 100 M, MIN. 0,1W & MAX. 2W )

Suatu komponen pasif yang banyak dipakai dalam rangkaian Elektronika yang fungsinya sebagai tahanan aliran arus listrik dan berfungsi sebagai penurun dan pembagi tegangan listrik.

CARA MEMBACA NILAI TAHANANMELALUI 5 CINCIN WARNA

Latihan menentukan nilai Resistor :

UNTAI LISTRIK (RANGKAIAN LISTRIK)

RANGKAIAN SERIRANGKAIAN DIMANA

HANYA ADA SATU JALAN UNTUK ARUS MENGALIR, SEHINGGA DENGAN DEMIKIAN ARUS YANG MENGALIR DALAM RANGKAIAN SEMUA SAMA.

ARUS LISTRIK I = IR1 = IR2 = IR3 =

E/RT

HUKUM KHIRCHOFF UNTUK TEGANGAN

V = ER1 + ER2 + ER3 TAHANAN TOTAL RT = R1 + R2 + R3

Contoh :Pada gambar diatas bila diketahui : R1 = 10Ω, R2 = 5Ω, R3 = 30Ω dan V = 9 volt. Hitung : ER1, ER2 dan ER3

RANGKAIAN PARALEL RANGKAIAN DIMANA DUA ATAU

LEBIH KOMPONEN DIHUBUNG -KAN PADA SUMBER TEGANGAN YANG SAMA

TEGANGAN LISTRIK V = ER1= ER2 = ER3= I x RTHUKUM KHIRCHOFF UNTUK ARUS I = IR1+IR2+IR3TAHANAN TOTAL 1/RT = 1/R1+1/R2+1/R3Contoh :

Pada gambar diatas bila diketahui : R1 = 10Ω, R2 = 5 Ω, R3 = 15 Ω dan V = 3 volt. Hitung : IR1, IR2 dan IR3

RANGKAIAN CAMPURAN(SERI-PARALEL)

Pada gambar samping bila diketahui : R1 = 100Ω, R2 = 40Ω, R3 = 30Ω, R4=10Ω, R5 = 50Ω, R6 = 15Ω, R7 = 40Ω dan E = 10 volt.

Hitung : Arus yang mengalir pada masing-masing tahanan (R1 s.d. R7)

MEDAN MAGNIT DAN FLUKS MAGNIT

MAGNIT ADALAH MATERI (BENDA) YANG DAPAT MENARIK BESIMAGNIT BERASAL DARI BAHASA YUNANI MAGNITIS LITHOS YANG BERARTI BATU MAGNESIAN.MAGNESIA ADALAH SEBUAH WILAYAH DI YUNANI PADA MASA LALU YANG KINI BERNAMA MANISA DIMANA TERKANDUNG BATU MAGNIT YANG DITEMUKAN SEJAK ZAMAN DULU DIWILAYAH TERSEBUT.ADA 2 JENIS MAGNIT 1. MAGNIT TETAP (PERMANEN) YAITU SEBUAH MAGNIT YANG TIDAK MEMER-

LUKAN ATAU BANTUAN DARI LUAR UNTUK MENGHASILKAN MEDAN MAGNITMEDAN MAGNIT ADALAH KEKUATAN UNTUK MENARIK BESI PADA

MAGNIT PERMANEN YANG DIHASILKAN OLEH GAYA GERAK MAGNIT (GGM)

GAMBAR MEDAN MAGNIT YANG DIBENTUK OLEH SERBUK BESI YANG DITABURKAN DIATAS KERTAS

2. MAGNIT TIDAK TETAP (REMANEN) YAITU SEBUAH MAGNIT YANG MENGGUNA- KAN ARUS LISTRIK UNTUK MENGHASILKAN MEDAN MAGNIT ATAU DALAM HAL INI DISEBUT MEDAN ELEKTROMAGNIT.

ARUS LISTRIK MENGALIR MELALUI SEPOTONG KAWAT MEMBENTUK MEDAN MAGNIT (M) DISEKELILING KAWAT.

MEDAN MAGNIT INI TERORIENTASI MENURUT ATURAN TANGAN KANAN (HUKUM TANGAN KANAN) YANG MENYATAKAN IBU JARI (JEMPOL) MENUNJUKKAN ARAH ALIRAN ARUS DAN JARI-JARI MENGGENGGAM MENUNJUKKAN ARAH MEDAN MAGNIT

Medan Magnet pada inti kumparan berarus

KESIMPULAN :Bila sebuah kumparan dialiri arus, pada inti kumparan itu timbul medan magnet. Semakin besar arus yang mengalir, semakin kuat medan magnetnya. Bila inti kumparan diisi dengan bahan ferromagnetik, kerapatan fluks semakin besar.

Arah medan magnet ditentukan dengan kaidah tangan kanan (right-hand rule). Kaidah tangan kanan dapat diperagakan seolah-olah telapak tangan kanan memegang kumparan. Bila arus pada kumparan searah dengan jari-jari yang memegang kumparan itu, maka arah ibu jari yang diluruskan menunjukkan arah medan magnet pada inti kumparan. Semakin besar arus yang mengalir di dalam suatu kumparan, semakin besar kuat medannya. Begitu juga semakin banyak lilitan kawatnya, semakin banyak dihasilkan garis gaya magnet (ggm)

FLUKS MAGNIT ( Φ = PHI )KESELURUHAN DARI GARIS-GARIS MEDAN MAGNIT YANG KELUAR DARI KUTUB UTARA SEBUAH MAGNIT DENGAN SATUAN WEBER (Wb)1 Wb = 108 GARIS MEDAN MAGNITJUMLAH GARIS FLUKS SEBANDING DENGAN ARUS LISTRIK

Aplikasi medan magnit pada peralatan transduser :

Contoh :

Transduser elektromekanik :

1. Relay menghasilkan perubahan kontak ( NO ke NC atau NC ke NO) sebagai respon dari arus listrik yang mengalir pada koil

2. Galvanometer menghasilkan defleksi putar sebagai respon dari arus listrik yang mengalir pada koil

Transducer

Peralatan listrik atau elektronik yang mengkonversi suatu energi ke energi lain

RELAY SEBUAH SAKELAR YANG OPERASINYA

BERDASARKAN ELEKTROMAGNETIK RELAI TERDIRI DARI KUMPARAN

DENGAN INTI BESI LUNAK, SATU SET PEGAS, ARMATURE BESI LUNAK DAN KUMPULAN PEGAS KONTAK

KETIKA ARUS MENGALIR PADA KUMPARAN RELAI, ARMATURE TERTARIK DAN MENGOPERASIKAN KONTAK

DIGUNAKAN PADA TEGANGAN ATAU ARUS RENDAH

CONTOH BENTUK FISIK1 4

5 8

9 12

13 14

SKEMA RANGKAIAN POSISI KONTAK-KONTAK &TERMINAL CATU DAYA

PUSH BUTTON NO

PUSH BUTTON NC

KONTROL PENGUNCI

RANGKAIAN KONTROL LISTRIK

RANGKAIAN PNEUMATIK

1

3

4 2

5

Y1

A

A

Y1

A

R

P

K1 Y1

S0

S1 K1

K1

1 4

5 8

9 12

13 14

SKEMA RANGKAIAN POSISI KONTAK-KONTAK &TERMINAL CATU DAYA

PRINSIP KERJANYA :ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR BEKERJA ATAS DASAR PRINSIP DARI ADANYA SUATU KUMPARAN LISTRIK, YANG DITEMPATKAN PADA MEDAN MAGNET, YANG BERASAL DARI SUATU MAGNET PERMANEN. ARUS YANG DIALIRKAN MELALUI KUMPARAN AKAN MENYEBABKAN KUMPARAN TERSEBUT BERPUTAR. ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR TIDAK HANYA DAPAT DIGUNAKAN UNTUK MENGUKUR ARUS SEARAH, AKAN TETAPI JUGA DAPAT DIGUNA- KAN UNTUK ARUS BOLAK-BALIK.

MENGHASILKAN DEFLEKSI PUTAR SEBAGAI RESPON DARI ARUS LISTRIK YANG MENGALIR PADA KUMPARAN

KONSTRUKSI DASAR METER LISTRIK (GALVANOMETER)

AZAS KERJA PADA KUMPARAN PUTAR

SUATU METER DASAR BIASANYA MEMERLUKAN ARUS SEBESAR 1mA DAN TEGANGAN SEKITAR 0,1V UNTUK MEMBUAT DEFLEKSI SKALA PENUH (full scale deflection)

PENGAMATAN DAN PENGUKURAN

UNTUK MENCAPAI SUATU TUJUAN TERTENTU DALAM TEKNIK ELEKTRO MISALNYA TROUBLE SHOOTING, KITA BIASANYA MELAKUKAN PENGAMATAN YANG DISERTAI DENGAN PENGUKURAN. PENGAMATAN SUATU GEJALA SECARA UMUM TIDAK LENGKAP APABILA TIDAK ADA DATA YANG DIDAPAT DARI HASIL PENGUKURAN.

PENGUKURAN ADALAH MERUPAKAN PROSES PEMBANDINGAN NILAI BESARAN YANG BELUM DIKETAHUI DENGAN NILAI STANDAR YANG SUDAH DITENTUKAN.

ISTILAH DALAM PENGUKURAN

KETELITIAN UKURAN YANG MENYATAKAN TINGKAT PENDEKATAN DARI NILAI YANG DIUKUR TERHADAP NILAI YANG BENAR. KEPEKAAN UKURAN MINIMAL YANG MASIH DAPAT DIKENAL OLEH INSTRUMEN/ALAT UKUR KETEPATAN/AKURASI SUATU UKURAN KEMAMPUAN UNTUK MENDAPATKAN HASIL PENGUKURAN YANG SAMA

ALAT UKUR AMPER, VOLT DAN OHM METER

AMPERMETER UNTUK MENGUKUR KUAT ARUS LISTRIK

MULTI METER UNTUK MENGUKUR KUAT ARUS, TEGANGAN DAN TAHANAN LISTRIK

TELAH DIPAHAMI BAHWA ELEKTRON YANG BERGERAK (ARUS LISTRIK) AKAN MENGHASILKAN MEDAN MAGNIT (ELEKTRO MAGNIT) YANG TENTU SAJA DAPAT DITARIK ATAU DITOLAK OLEH SUMBER MAGNETIK YANG LAIN. KEADAAN INILAH YANG DIGUNAKAN SEBAGAI DASAR PEMBUATAN METER LISTRIK UNTUK MENGUKUR ARUS DAN TEGANGAN

PRINSIP KERJANYA :ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR BEKERJA ATAS DASAR PRINSIP DARI ADANYA SUATU KUMPARAN LISTRIK, YANG DITEMPATKAN PADA MEDAN MAGNET, YANG BERASAL DARI SUATU MAGNET PERMANEN. ARUS YANG DIALIRKAN MELALUI KUMPARAN AKAN MENYEBABKAN KUMPARAN TERSEBUT BERPUTAR. ALAT UKUR KUMPARAN PUTAR TIDAK HANYA DAPAT DIGUNAKAN UNTUK MENGUKUR ARUS SEARAH, AKAN TETAPI JUGA DAPAT DIGUNA- KAN UNTUK ARUS BOLAK-BALIK.

MENGHASILKAN DEFLEKSI PUTAR SEBAGAI RESPON DARI ARUS LISTRIK YANG MENGALIR PADA KUMPARAN

KONSTRUKSI DASAR METER LISTRIK (GALVANOMETER)

AZAS KERJA PADA KUMPARAN PUTAR

SUATU METER DASAR BIASANYA MEMERLUKAN ARUS SEBESAR 1mA DAN TEGANGAN SEKITAR 0,1V UNTUK MEMBUAT DEFLEKSI SKALA PENUH (full scale deflection)

AMPER METER DC

Rsh

Ish Im

1mA

1mA

Rsh1 Rsh3Rsh2

10mA 50mA

500mAS

Im

I

1mA

10mA

100mA1A

Rsh3

Rsh2

Rsh1

SIm

I

RANGKAIAN DASAR

RANGKUMAN GANDA RANGKAIAN AYRTON

I

Contoh :1. Rencanakan sebuah amper meter DC rangkuman ganda

dengan batas ukur 0 – 10 mA ; 0 – 50 mA ; 0 – 100 mA dan 0 – 500 mA dengan menggunakan sebuah meter listrik yang mempunyai tahanan (Rm) = 50Ω dan Arus defleksi penuh (Im) = 1mA. Tentukan nilai shunt (Rsh) dari masing-masing batas ukur tersebut lengkap dengan gambar rangkaiannya.

1mA

10mA

100mA1A

Rsh3

Rsh2

Rsh1

SIm

I

2. Bila diketahui sebuah amper meter universal (Ayrton) sesuai gambar samping dengan Rm = 50Ω. Tentukan nilai Rsh1, Rsh2 dan Rsh3.

VOLT METER DCRs

Im

1mA

Rs1 Rs3Rs2

1V 5V10VS

Im

I

1mA

10V

5V1V

Rs3

Rs2

Rs1

S

Im

I

Im.Im RmERs

RANGKAIAN DASAR

RANGKUMAN GANDA AYRTON

Contoh :1. Rencanakan sebuah Volt meter DC Rangkuman Ganda

dengan batas ukur 0 – 1V ; 0 – 5V dan 0 – 10 V dengan menggunakan sebuah meter listrik yang mempunyai tahanan (Rm) = 100Ω dan Arus defleksi penuh (Im) = 100µA. Tentukan nilai seri (Rs) dari masing-masing batas ukur tersebut lengkap dengan gambar rangkaiannya.

2. Bila diketahui sebuah Volt meter universal (Ayrton) sesuai gambar samping dengan Rm = 100Ω. Tentukan nilai Rs1, Rs2 dan Rs3.

1mA

10V

5V1V

Rs3

Rs2

Rs1

S

Im

I

OHM METER

Rx

ImRs

S

I

Rx

Rs

S

I

TYPE SHUNT/PARALEL

TYPE SERI

Contoh : Merancang Ohm meter tipe seri

Rin = Rs + RmSaat A-B dihubung singkat Ifs = VB / RmSaat Rx dipasang Im = VB / Rm+Rx

Penyimpangan Jarum (D)

SKALA DAN JARUM OHM METER

BAGIAN LUAR DARI MULTIMETERPAPAN SKALA DAN JARUM PENUNJUK UNTUK MEMBACA HASIL PENGUKURANSEKRUP PENGATUR POSISI JARUM UNTUK MENGATUR POSISI JARUM PADA

ANGKA NOL SEBELAH KIRITOMBOL PENGATUR POSISI JARUM UNTUK MENGATUR POSISI JARUM PADA

ANGKA NOL SEBELAH KANANBATAS UKUR ( RANGE ) ANGKA-ANGKA BATAS UKUR DALAM

PENGUKURAN ARUS, TEGANGAN DAN TAHANAN LISTRIK

SAKLAR JANGKAUAN UKUR UNTUK MENENTUKAN ALAT UKUR PADA

POSISI AMPER, VOLT DAN OHM METER DENGAN BATAS UKUR TERTENTU

OUT(+) DAN COMMON (-) TERMINAL KELUARAN UNTUK DIHUBUNG-

KAN KE BESARAN LISTRIK YANG DIUKUR

SKALA MULTIMETER ANALOG

TERBAGI DALAM 2 JENIS SKALA : SKALA LINIER SKALA YANG MEMPUNYAI ANGKA NOL DISEBELAH KIRI UNTUK DIBACA SAAT PENGUKURAN ARUS DAN TEGANGAN LISTRIK SKALA NON LINIERSKALA YANG MEMPUNYAI ANGKA NOL DISEBELAH KANAN UNTUK DIBACA SAAT PENGUKURAN TAHANAN LISTRIK

JEMBATAN WHEATSTONE

G

R2

R1

Rx

R3

A B

RANGKAIAN YANG TELITI UNTUK MENENTUKAN SUATU NILAI TAHANAN YANG BELUM DIKETAHUI (Rx) DENGAN BANTUAN DUA BUAH TAHANAN (R1 & R2) DAN TAHANAN VARIABLE (R3)

A-B DALAM KEADAAN SEIMBANG

Rx = R2R3/R1

RANGKAIAN DASAR

APLIKASI JEMBATAN WHEATSTONE PADA KONTROL TEMPERATUR

R1

R3

R2

NTC

OP-AMP

NULL DETECTIONOUTPUT

Harga efektif arus bolak-balik ialah harga arus bolak-balik yang dapat menghasilkan panas yang sama dalam penghantar yang sama dan dalam waktu yang seperti arus searah.

Besar kuat arus dan tegangan efektifnya adalah :

Ieff = [ ]1/2

Ieff = = 0,707 Imax

Veff = = 0,707 Vmax

Kuat arus dan tegangan yang terukur oleh alat ukur listrik menyatakan harga efektifnya.

TEGANGAN DAN ARUS BOLAK-BALIK SINUSOIDALTegangan bolak-balik terjadi akibat berputarnya medan magnit dalam kumparan yang diam atau berputarnya sebuah kumparan dalam sebuah magnit yang diam dan memotong garis gaya untuk menimbulkan suatu induksi tegangan AC pada kedua terminalnya.

Satu putaran lengkap dari gulungan membentuk lingkaran adalah satu cycle (satu periode)

diselesaikan dengan Integral

GRAFIK SINUSOIDA

0

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121

Besaran sinusoida “ tegangan dan arus” dapat dinyatakan dengan vektor yang berputar ( phasor ) mengelilingi suatu titik, dengan kecepatan sudut yang besarnya :

= 2 fKecepatan sudut ini atau PULSASI ARUS (denyutan arus ) dinyatakan dalam radium ( rad / det )

OSCILOSCOPE

KOMPONEN UTAMA CRT OSCILOSCOPE : F = FILAMEN ( PEMANAS ) K = KATHODA ( SENAPAN ELEKTRON) A = ANODA (LAYAR MONITOR YANG TERLAPISI FOSFOR) PELAT DEFLEKSI VERTIKAL (PDV) PELAT DEFLEKSI HORIZONTAL (PDH) TABUNG GELAS DAN DASAR TABUNG

PDVPDH

Sebuah alat untuk pengukuran dan analisa bentuk gelombang tegangan listrik dan gejala lain dalam rangkaian-rangkaian elektronik

Cathode Ray Tube (CRT) Osciloscope

BLOK DIAGRAM OSCILOSCOPE

SAAT PROBE DIHUBUNGKAN KE SEBUAH RANGKAIAN, SINYAL TEGANGAN MENGALIR DARI PROBE MENUJU KE PENGATURAN VERTIKAL (ATTENUATOR) DAN DITERUSKAN KE AMPLIFIER UNTUK DIKUATKAN SINYALNYA (PENGATURAN INI DITENTUKAN OLEH KITA SAAT MENGGERAKAN KENOP VOLT/DIV PADA OSCILOSCOPE)

TENGANGAN DARI VERTIKAL AMPLIFIER DITERUSKAN MENUJU PELAT DEFLEKSI VERTIKAL CRT UNTUK MENGGERAKKAN BERKAS-BERKAS ELEKTRON YANG DARI KATHODA KEARAH VERTIKAL ( KETAS ATAU KEBAWAH LAYAR CRT)

SINYAL TEGANGAN YANG KELUAR DARI VERTIKAL AMPLIFIER JUGA DITERUSKAN KE TRIGGER SYSTEM UNTUK MEMICU SWEEP GENERATOR MEMBANGKITKAN SIYAL BERBENTUK GIGIGERGAJI YANG NANTINYA DIGUNAKAN UNTUK MENNGERAKKAN ELEKTRON SECARA SWEEP MEYEBRANGI LAYAR CRT KEKIRI DAN KEKANAN (HORIZONTAL) DALAM SUATU INTERVAL WAKTU TERTENTU. PERGERAKAN YANG SUPER CEPAT DARI ELEKTRON YANG DAPAT MENCAPAI 500,000 KALI PERDETIK MENYEBABKAN ELEKTRON MENGAHASILKAN GARIS HORIZONTAL PADA LAYAR CRT.

PENGATURAN BEBERAPA KALI ELEKTRON BERGERAK MENYEBRANGI LAYAR INILAH YANG DAPAT KITA ANGGAP SEBAGAI PENGATURAN PERIODE / FREKWENSI YANG TAMPAK PADA LAYAR BENTUK KONGKRITNYA ADALAH SAAT KITA MENGGERAKKAN KENOP TIME/DIV PADA OSCILOSCOPE.

DENGAN PENGATURAN BAGIAN VERTIKAL DAN HORIZONTAL BERSAMA AKHIRNYA DAPAT MEMPRESENTASIKAN SINYAL TEGANGAN YANG DIAMATI KEDALAM BENTUK GRAFIK.

PRINSIP KERJA :

VOLT/DIV

TIME/DIV

PENGUKURAN DENGAN OSCILOSCOPE

Amplitudo ( A ) : harga maksimum tegangan (Vp)

Periode ( T ) : Waktu yang diperlukan untuk membentuk satu gelombang penuh (1 periode). Frekuensi ( F ) : Banyaknya gelombang yang terbentuk dalam satu detik. F = Frekwensi ( Hz ) T = Periode ( sec )

Catatan T = jumlah Div dalam satu periode dikalikan dengan Time/Div yang digunakan.

Tegangan efektif atau tegangan rms (root-mean-square) yaitu harga tegangan yang dapat diamati langsung dalam skala alat ukur volt meter.

Catatan Vp = Jumlah Div harga maksimum tegangan dikalikan dengan Probe dan Volt/Div yang digunakan.

F = 1/T

Eef = 0,707.Vp

BESARAN- BESARAN YANG DAPAT DIUKUR DENGAN OSCILOSCOPE ANTARA LAIN :

Hitung Tegangan Efektif dan Frekwensi dari gelombang Sinus dibawah ini bila VOLT/DIVE = 0,5V, TIME/DIVE = 10 μSec dan PROB = X10

PROBE

TRANSFORMATOR ( TRAFO )

Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).

PRINSIP KERJA

BAGIAN-BAGIAN TRAFO

SIMBOL TRAFO

CONTOH TRAFO

HUBUNGAN ANTARA TEGANGAN PRIMER, JUMLAH LILITAN PRIMER, TEGANGAN SEKUNDER DAN JUMLAH LILITAN SEKUNDER SEBUAH TRAFO, SESUAI PERSAMAAN DIBAWAH INI :

BERDASARKAN PERBANDINGAN ANTARA JUMLAH LILITAN PRIMER DAN SEKUNDER TRANSFORMATOR ADA 2 JENIS YAITU :1. TRAFO STEP UP Ns > Np2. TRAFO STEP DOWN Np > Ns

TEGANGAN KELUARAN DARI KUMPARAN SEKUNDER TRAFO : SEBANDING DENGAN BANYAKNYA LILITAN SEKUNDER SEBANDING DENGAN BESARNYA TEGANGAN PRIMER BERBANDING TERBALIK DENGAN BANYAKNYA LILITAN PRIMER

KONDENSATOR

DIELEKTRIK

KONDENSATOR PADA DASARNYA TERDIRI DARI DUA PLAT LOGAM YANG DIPISAHKAN OLEH PENYEKAT YANG DISEBUT DIELEKTRIK

JIKA KITA MENGHUBUNGKAN KONDENSATOR/KAPASITOR KE SUMBER ARUS SEARAH, MAKA AKAN TERJADI ALIRAN ARUS PENGISIAN PADA KONDENSATOR DAN MENYIMPAN MUATAN LISTRIK TERSEBUT UNTUK WAKTU TERTENTU, AKIBATNYA TIMBUL TEGANGAN LISTRIK /BEDA POTENSIAL DIANTARA PELAT KAPASITOR. KEMAMPUAN KONDENSATOR UNTUK MENYIMPAN MUATAN LISTRIK DINAMAKAN KAPASITASI DENGAN SATUAN FARAD (F)

KAPASITANSI Kemampuan kondensator/Capasitor dalam menyimpan

muatan disebut kapasitansi satuannya adalah Farad (F)

1 Farad = 1.000.000 F baca (mikro farad), 1 F = 1.000 nF baca (nano Farad)

1 nF = 1.000 pF baca (piko Farad).

Hal-hal yang mempengaruhi kapasitansi Kondensator antara lain :

1. Luas plat semakin luas plat semakin besar kapasitasnya karena semakin banyak elektron yang ditampung

2. Jarak kedua plat semakin kecil jarak, semakin besar kapasitasnya karena semakin besar daya tarik plat positif terhadap negatif

3. Jenis isolasi kondensator (dielektrikum dielektrika konstanta)

Fungsinya :a) Untuk Filter/penyaringb) Untuk Kopling/penghubung antar

rangkaian

KONDENSATOR TETAP

SIMBOL

BENTUK FISIK

KONDENSATOR TIDAK TETAP

TRIMER VARCO

Fungsinya : a) Fine Tuning b) Oscilator

Fungsinya : a)Tuningb) Oscilator

Kode Angka dan Huruf pada Kondensator

Kode angka dan huruf yang terdapat pada sebuah kondensator menentu- kan nilai kapasitansi dan tegangan kerjanya.Contoh :Kode kapasitor 562 J 100 V, artinya besarnya kapasitansi 56 x 102pF, J: besarnya toleransi 5%, 100 V, kemampuan tegangan kerja 100 Volt.

Nomor Angka pertama Angka keduaAngka ketiga

(Faktor pengali)

Kode huruf(Toleransi %)

0 0 0 1

F = 1G = 2H = 3I = 4J = 5

K = 10M = 20

1 1 1 101

2 2 2 102

3 3 3 103

4 4 4 104

5 5 5 105

6 6 6 106

7 7 7 107

8 8 8 108

9 9 9 109

CONTOH LAIN CARA MEBACA KAPASITANSI PADA KONDENSATOR NON POLAR

CARA MEMBACA KAPASITANSI PADA KONDENSATOR ELEKTROLIT

Waktu pengisian Capasitor dan waktu pengosongan Capasitor tersebut disebut konstanta waktu (time constant) yang rumusnya adalah :

t = R.C Waktu pengisian muatan (C penuh muatan) = 5t dimana :

t = konstanta waktu dalam detikR = tahanan dalam Ohm (Ω)C = kapasitansi dalam farad

Pengisian dan Pengosongan Capasitor

Latihan :Dalam gambar dibawah bila diketahui R = 1K dan C = 0,1 μF berapa detik waktu yang diperlukan untuk mengisi dan mengosongkan muatan ?

Mengisi muatan Melepaskan muatan

Kesimpulan :Muatan Capasitor pada saat t = R.C akan terisi/ terbuang = 50 % Pada saat t = 2 RC akan terisi/terbuang = 63 % Pada saat t = 3 RC akan terisi/terbuang = 86 % Pada saat t = 4 RC akan terisi/terbuang = 95 % Pada saat t = 5 RC akan terisi/terbuang = 100 %

INDUKTOR (KUMPARAN)

INDUKTOR ADALAH SUATU KOMPONEN PASIF YANG TERBUAT DARI KUMPARAN KAWAT YANG DIMANFAATKAN SEBAGAI PENAHAN ARUS AC DAN PENERUS ALIRAN LISTRIK DC

KUMPARAN TERDIRI DARI PUTARAN-PUTARAN KAWAT YANG DIISOLASI SATU SAMA LAIN, MENGELILINGI INTI MATERIAL YANG DAPAT BERSIFAT MAGNETIS.

PADA SAAT ARUS MENGALIR MELALUI KUMPARAN, AKAN TERBENTUK MEDAN MAGNIT DAN JIKA ARUS BERUBAH BESAR DAN ARAHNYA MAKA AKAN TIMBUL TEGANGAN/ARUS INDUKSI YANG ARAHNYA BERLAWANAN DENGAN ARUS SUMBER.

INDUKTOR MEMILIKI DUA BENTUK

BENTUK FISIK

1. SOLENOID

2. TOROID

KETERANGAN :L = INDUKTANSI ( HENRY)

µ = PERMEABILITAS INTI

N = BANYAKNYA BELITAN

A = LUAS PENAMPANG MELIN-

TANG INDUKTOR ( m2 )

r = JARI-JARI TOROID (m)

l = PANJANG SOLONOID (m)

B = KERAPATAN FLUKS

Contoh :

Hitung Induktansi dalam udara dari 500 lilitan solenoid yang panjangnya 10 cm dan luas penampang 20 cm2

(Permeabilitas udara =1,26 x 10-6)

Dalam gambar hitung berapa detik waktu yang diperlukan untuk mengisi dan mengosongkan muatan ?

RANGKAIAN RLC DALAM ARUS BOLAK-BALIK

IMPEDANSI PADA RESISTOR

DIAGRAM WAKTU ANTARA IR DAN VR

IMPEDANSI (Z) MERUPAKAN HAMBATAN TERHADAP ARUS BOLAK BALIK YANG MELALUI RESISTOR YANG BESARNYA = RSATUANNYA Ω (OHM )

ANTARA ARUS DAN TEGANGAN TIDAK ADA BEDA PHASE ATAU BEDA PHASE SEBESAR 0o

IMPEDANSI PADA KAPASITOR

IMPEDANSI TERHADAP ARUS BOLAK BALIK DALAM KAPASITOR DISEBUT REAKTANSI KAPASITIF (XC) SATUANNYA Ω (OHM )

UNTUK MENCARI BESARNYA REAKTANSI KAPASITIF DENGAN FORMULA XC = 1/2 π f C

DIMANA f = frekwensi (Hz) DAN C = kapasitor (F)ANTARA ARUS DAN TEGANGAN BERBEDA PHASE 90o

DIMANA ARUS MENDAHULUI

DIAGRAM WAKTU ANTARA Ic DAN Vc

IMPEDANSI DALAM INDUKTANSI

IMPEDANSI TERHADAP ARUS BOLAK BALIK DARI KUMPARAN DISEBUT REAKTANSI INDUKTIF (XL) SATUANYA Ω ( OHM )

UNTUK MENCARI BESARNYA REAKTANSI INDUKTIF DENGAN FORMULA XL = 2 π f L

DIMANA : f = frekwensi (Hz) L = induktansi (H). ANTARA ARUS DAN TEGANGAN BERBEDA PHASE 90o

DIMANA ARUS KETINGGALAN

DIAGRAM WAKTU ANTARA IL DAN VL

RC seri dalam rangkaian arus bolak-balik

V2 = VR2 + VC

2

Z2 = R2 +XC2

𝛉 =

DIAGRAM WAKTU

DIAGRAM PHASOR

V2 = VR2 + VL

2

Z2 = R2 +XL2

DIAGRAM WAKTU

DIAGRAM PHASOR𝛉 =

RL seri dalam rangkaian arus bolak-balik

RLC SERI DALAM RANGKAIAN ARUS BOLAK-BALIK

DIAGRAM PHASOR

IMPEDANSI

Contoh soal :Diketahui : Lihat Gambar sampingDitanya : a. Hitung Impedansi (Z)

b. Hitung Besarnya I, VR, VL dan VC

c. Gambar Diagram phasor nya

DIAGRAM PHASOR

Jawab :

Kondisi resonansi terjadi apabila :

RESONANSI

Contoh Soal :

Resonansi frekuensinya adalah

Rangkaian RLC paralel dalam arus bolak-balik

DIAGRAM WAKTU DIAGRAM PHASOR

Contoh soal :Diketahui : Lihat Gambar sampingDitanya :

a. Hitung Besarnya IR, IC dan ILb. Hitung Itot.c. Gambar Diagram phasor nya

Jawab :

Diagram Phasor

Pararel Resonansi

Rangkaian paralel resonansi yang digunakan dalam hubungan nya dengan amplifier untuk mencapai selektivitas.

Variabel kapasitor memungkinkan tuning melalui berbagai masukan frekuensi sehingga frekuensi yang dikehendaki dapat selected.

Mixer dan Local oscillator ini sendiri merupakan suatu alat yang di dalamnya terdapat rangkaian resonansi dimana berguna untuk meningkatkan frekuensi menjadi level yang lebih tinggi

APLIKASI DARI RANGKAIAN RESONANSI

Penerapan pada Antena

Untuk mendapatkan satu frekuensi yang hanya dapat di extract

Penerimaan dan pemisahan signal pada tv penerima

SISTEM 3 FASESISTEM TEGANGAN 3 FASE DIBANGKITKAN OLEH GENERATOR SINKRON 3 FASE

GAMBAR DIAGRAM WAKTU DAN FASOR DARI TEGANGAN 3 FASE YANG MENUNJUKKAN ANTARA 1 FASE DENGAN YANG LAINNYA MEMPUNYAI BEDA FASE 120 DERAJAT DAN DAPAT DIHUBUNGKAN SECARA BINTANG (Y) ATAU SEGITIGA (Δ ) YANG MEMPUNYAI NILAI MAKSIMUM POSITIF DARI FASE BERTURUT-TURUT V1, V2 DAN V3 ATAU FASA a-b-c

HUBUNGAN BINTANG (Y) DAN SEGITIGA (Δ)

GAMBAR HUBUNGAN SEGITIGA (delta, Δ, D).GAMBAR HUBUNGAN BINTANG (Y, wye).

Tegangan Line : Vline = 1,73 Vfase

Arus Line : line = Ifase atau Ia = Ib = Ic

Tegangan Line : Vline = Vfase

Arus Line : line = 1,73 Ifase

Ujung-ujung tiap fase dihubungkan menjadi satu menjadi titik netral atau titik bintang (Lihat gambar dibawah)

Ketiga fase dihubungkan secara seri dan membentuk hubungan tertutup atau segitiga (Lihat gambar dibawah)