Pertemuan Pertama

Pengantar Teknik Elektro
PENDAHULUAN
Teknik Elektro ( Electrical Engineering) adalah keilmuan yang membahas bagaimana
energi dan informasi dapat diproses dengan baik. Kebutuhan dan pemanfaatan energi
dan informasi akan sangat mempengaruhi kehidupan sehingga”listrik” adalah energi
yang tidak dapat lepas dari kehidupan manusia.
Ada dua sifat listrik :
Listrik Statis : tidak ada gerakan dari muatan bebas
Arus listrik- gerakan dari muatan bebas, dengan dua jenis :
Arus searah (Direct Current atau DC)
Arus Bolak-balik ( Alternating Current atau AC).
Sumber Listrik
Sumber Listrik
• Semua materi atau benda terdiri dari atom-atom kecil yang
memiliki muatan. Masing-masing atom dari molekul-molekul
terdiri dari inti (nucleus) dan elektron-elektron. Jelasnya atom
terdiri dari proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak
bermuatan sebagai pusat serta beberapa elektron yang bermuatan
negative mengelilinginya pada suatu orbit yang tetap. Jika jumlah
proton dan elektron sebanding, maka dapat dikatakan bahwa atom
tersebut berada dalam keadaan seimbang/stabil.
Apabila atom kehilangan elektron akibat pengaruh dari luar, maka
materi menjadi bermuatan positive.
• Sebaliknya jika mendapat penambahan elektron dari luar,
maka materi atau benda itu akan bermuatan negative.
Elektron yang mengorbit paling jauh mempunyai daya ikatan
paling lemah sehingga terlepas dari orbit dan meninggalkan
intinya. Proses ini dinamakan dengan emisi.
• Pengaruh luar yang mengakibatkan lepasnya elektron dari
orbit (emisi) antara lain :
Panas
• Contoh : filamen pada tabung thermozuil (thermo element).
Gesekan
• Contoh : gelas digosok dengan kain sutera timbul muatan
(listrik) positif.
Kimia
• Contoh : baterai (accu)
Cahaya
• Contoh : photocell
Tekanan
• Contoh : selisih potensial
Magnet
• Contoh : pembangkit (generator) listrik
Arus Listrik
Arus Listrik
• Benda bermuatan positive kekurangan elektron dan
sebaliknya benda bermuatan negative kelebihan elektron.
Jika kedua benda tersebut dihubungkan, maka elektronelektron yang berlebih akan bergerak menuju benda yang
kekurangan elektron, sehingga akan terjadi keadaan
seimbang. Arus pergerakan elektron tersebut disebut dengan
arus listrik.
• Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar
listrik lainnya. arus listrik terjadi karena adanya aliran
elektron dimana setiap elektron mempunyai muatan yang
besarnya sama.
• Derajat termuatinya benda tersebut diukur dengan jumlah
kelebihan elektron yang ada. Muatan sebuah elektron, sering
dinyatakan dengan simbul q atau e, dinyatakan dengan satuan
coulomb, yaitu sebesar q=1,6x10-19 coulomb.
• Arus Listrik (I) merupakan ukuran banyaknya elektron (muatan)
yang dialirkan per satuan waktu. Jadi dapat dituliskan bahwa Arus
Listrik (I) yang mengalir melalui suatu penghantar didefinisikan
sebagai banyaknya muatan listrik (Q) setiap satuan waktu (t).
• Secara matematis dapat dituliskan :
I=Q/t
Keterangan :
• I = Arus listrik (dalam satuan Ampere)
• Q = Muatan listrik (dalam satuan Coulomb)
• t = Waktu (dalam satuan detik)
• Dalam konduktor logam, elektron bergerak ke segala arah.
Pembawa muatan listrik adalah ion-ion positive dan ion-ion
negative dalam suatu konduktor diberi muatan listrik, maka muatan
positive akan bergerak searah dengan arah medan dan muatan
negative berlawanan dengan arah medan. Perlu diketahui bahwa :
• 1 Coulomb = 6,24 x 1018 elektron
• 1 elektron = 1,602 x 10-19 Coulomb
• Dapat didefinisikan jika ∆Q muatan positive yang melalui
penghantar dalam selang waktu ∆t maka Arus Listrik (I) :
•
I = ∆Q/ ∆t
Keterangan :
• I = Kuat arus (dalam satuan Ampere)
• ∆Q = Perubahan muatan listrik (dalam satuan Coulomb)
• ∆t = Perubahan waktu (dalam satuan detik)
• Dapat juga diartikan bahwa 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.
Arah arus listrik dan arah gerakan elektron.
• “1 ampere arus adalah mengalirnya elektron sebanyak 628×10^16
atau sama dengan 1 Coulumb per detik melewati suatu penampang
konduktor”
• Formula arus listrik adalah:
= Q/t (ampere)
dimana:
• I = besarnya arus listrik yang mengalir, ampere
• Q = Besarnya muatan listrik, coulomb
• t = waktu, detik
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=Ixt
• 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
elektron. Satuan muatan ”coulomb (C)”, muatan proton +1,6 x 10-19
C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10-19 C. Muatan yang bertanda
sama saling tolak menolak, muatan bertanda berbeda saling tarik
menarik.
Rapat Arus
Difinisi :
“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 ditetapkan dalam tabel Hantar Arus (KHA).