Teori
Dasar Listrik
1.
Arus Listrik
Arus listrik adalah mengalirnya
elektron secara terus menerus dan berkesinambungan pada konduktor akibat
perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak
sama. satuan arus listrik adalah Ampere.
Arus listrik bergerak dari terminal
positif (+) ke terminal negatif (-), sedangkan aliran listrik dalam kawat logam
terdiri dari aliran elektron yang bergerak dari terminal negatif (-) ke
terminal positif(+), arah arus listrik dianggap berlawanan dengan arah gerakan
elektron.
“1 ampere arus adalah mengalirnya
elektron sebanyak 624×10^16 (6,24151 × 10^18) atau sama dengan 1 Coulumb per
detik melewati suatu penampang konduktor”
Formula
arus listrik adalah:
I
= Q/t (ampere)
Dimana:
I
= besarnya arus listrik yang mengalir, ampere
Q
= Besarnya muatan listrik, coulomb
t
= waktu, detik
2.
Kuat Arus Listrik
Adalah arus yang tergantung pada
banyak sedikitnya elektron bebas yang pindah melewati suatu penampang kawat
dalam satuan waktu.
Definisi : “Ampere adalah satuan
kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118 milligram perak dari nitrat perak
murni dalam satu detik”.
Rumus
– rumus untuk menghitung banyaknya muatan listrik, kuat arus dan waktu:
Q
= I x t
I
= Q/t
t
= Q/I
Dimana
:
Q
= Banyaknya muatan listrik dalam satuan coulomb
I
= Kuat Arus dalam satuan Amper.
t
= waktu dalam satuan detik.
“Kuat
arus listrik biasa juga disebut dengan arus listrik”
“muatan
listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif. Muatan positip dibawa oleh
proton, dan muatan negatif dibawa oleh elektro. Satuan muatan ”coulomb (C)”,
muatan proton +1,6 x 10^-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10^-19C. Muatan
yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan bertanda berbeda saling tarik
menarik”
3.
Rapat Arus
Rapat arus ialah besarnya arus
listrik tiap-tiap mm² luas penampang kawat.
Arus listrik mengalir dalam kawat
penghantar secara merata menurut luas penampangnya. Arus listrik 12 A mengalir
dalam kawat berpenampang 4mm², maka kerapatan arusnya 3A/mm² (12A/4 mm²),
ketika penampang penghantar mengecil 1,5mm², maka kerapatan arusnya menjadi
8A/mm² (12A/1,5 mm²).
Kerapatan
arus berpengaruh pada kenaikan temperatur. Suhu penghantar dipertahankan
sekitar 300°C, dimana kemampuan hantar arus kabel sudah ditetapkan dalam tabel
Kemampuan Hantar Arus (KHA).
Rumus-rumus
dibawah ini untuk menghitung besarnya rapat arus, kuat arus dan penampang
kawat:
J
= I/A
I
= J x A
A
= I/J
Dimana:
J
= Rapat arus [ A/mm²]
I
= Kuat arus [ Amp]
A
= luas penampang kawat [ mm²]
4.
Tahanan dan Daya Hantar Penghantar
Penghantar dari bahan metal mudah
mengalirkan arus listrik, tembaga dan aluminium memiliki daya hantar listrik
yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan atom, setiap atom terdiri proton dan
elektron. Aliran arus listrik merupakan aliran elektron. Elektron bebas yang
mengalir ini mendapat hambatan saat melewati atom sebelahnya. Akibatnya terjadi
gesekan elektron denganatom dan ini menyebabkan penghantar panas. Tahanan
penghantar memiliki sifat menghambat yang terjadi pada setiap bahan.
Tahanan
didefinisikan sebagai berikut :
“1
Ω (satu Ohm) adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1063 mm dengan
penampang 1 mm² pada temperatur 0° C”
Daya
hantar didefinisikan sebagai berikut:
“Kemampuan
penghantar arus atau daya hantar arus sedangkan penyekat atau isolasi adalah
suatu bahan yang mempunyai tahanan yang besar sekali sehingga tidak mempunyai
daya hantar atau daya hantarnya kecil yang berarti sangat sulit dialiri arus
listrik” .
Rumus
untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus:
R
= 1/G
G
= 1/R
Dimana
:
R
= Tahanan/resistansi [ Ω/ohm]
G
= Daya hantar arus /konduktivitas [Y/mho]
Tahanan penghantar besarnya
berbanding terbalik terhadap luas penampangnya dan juga besarnya tahanan
konduktor sesuai hukum Ohm.
“Bila
suatu penghantar dengan panjang l , dan diameter penampang q serta tahanan
jenis ρ (rho), maka tahanan penghantar tersebut adalah” :
R
= ρ x l/q
Dimana
:
R
= tahanan kawat [ Ω/ohm]
l
= panjang kawat [meter/m] l
ρ
= tahanan jenis kawat [Ωmm²/meter]
q
= penampang kawat [mm²]
faktot-faktor
yang mempengaruhi nilai resistant atau tahanan, karena tahanan suatu jenis
material sangat tergantung pada :
•
panjang penghantar.
•
luas penampang konduktor.
•
jenis konduktor .
•
temperatur.
“Tahanan
penghantar dipengaruhi oleh temperatur, ketika temperatur meningkat ikatan atom
makin meningkat akibatnya aliran elektron terhambat. Dengan demikian kenaikan
temperatur menyebabkan kenaikan tahanan penghantar”
5.
Potensial atau Tegangan
Potensial listrik adalah fenomena
berpindahnya arus listrik akibat lokasi yang berbeda potensialnya. dari hal
tersebut, kita mengetahui adanya perbedaan potensial listrik yang sering
disebut “potential difference atau perbedaan potensial”. satuan dari potential
difference adalah Volt.
“Satu Volt adalah beda potensial
antara dua titik saat melakukan usaha satu joule untuk memindahkan muatan
listrik satu coulomb”
Formulasi
beda potensial atau tegangan adalah:
V
= W/Q [volt]
Dimana:
V
= beda potensial atau tegangan, dalam volt
W
= usaha, dalam newton-meter atau Nm atau joule
Q
= muatan listrik, dalam coulomb