Tugas Teknik Tenaga Listrik “Macam Satuan Satuan Listrik” Aditya Perdana Putra Purnomo 1805541040 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana 2019 1.1 Pengertian Besaran dan Satuan Besaran dan satuan adalah dua hal yang saling berkaitan. Besaran adalah segala sesuatu yang dapat di ukur dan dinyatakan dalam angka dan mempunyai satuan. Dalam pengertian yang laing. besaran dapat juga diartikan sebagai pernyataan yang mengandung pengertian ukuran dan memiliki satuan atau hal-hal yang akan diketahui ukurannya. Besaran dan satuan dalam fisika merupakan salah dua hal pokok dalam konsep pengukuran. Sedangkan pengertian satuan adalah sesuatu yang digunakan untuk menyatakan ukuran besaran. Pengertian satuan lainnya adalah pembanding dalam suatu pengukuran besaran. Setiap besaran mempunyai satuan masing-masing, tidak mungkin dalam 2 besaran yang berbeda mempunyai satuan yang sama. Apa bila ada dua besaran berbeda kemudian mempunyai satuan sama maka besaran itu pada hakekatnya adalah sama. 1.2 Satuan Dalam Dunia Elektronika Besaran dan satuan memiliki fungsi yang sangat fundamental dalam ilmu pengetahuan; begitu juga dalam dunia elektronika , besaran dan satuan dapat menentukan seberapa efisien sebuah daya dari titik satu dengan yang lainnya, selain itu kita dapat mengukur berbagai macam taraf kelistrikan yang berguna untuk meningkatkan faktor safety dalam sebuah rangkaian listrik Berikut ini adalah bermacam macam satuan yang dipakai dalam dunia elektronika/kelistrikan. 1.2.1 Arus Listrik Arus listrik (I) => Ampere (A) 𝑉 𝐼 = 𝑅 Atau 𝐼 = 𝑞 𝑡 Arus listrik atau dalam bahasa Inggris sering disebut dengan Electric Current adalah muatan listrik yang mengalir melalui media konduktor dalam tiap satuan waktu. Muatan listrik pada dasarnya dibawa oleh elektron dan proton di dalam sebuah atom. Proton memiliki muatan positif, sedangkan elektron memiliki muatan negatif. Namun, proton sebagian besar hanya bergerak di dalam inti atom.. Atom dalam bahan konduktor memiliki banyak elektron bebas yang bergerak dari satu atom ke atom lainnya dengan arah yang acak (random atau tidak teratur) sehingga tidak mengalir ke satu arah tertentu. Namun ketika diberikan tegangan pada konduktor tersebut, semua elektron bebas akan bergerak ke arah yang sama sehingga menciptakan aliran arus listrik. Arus listrik atau Electric Current biasanya dilambangkan dengan huruf “I” yang artinya “intesity (intensitas)”. Sedangkan satuan Arus Listrik adalah Ampere yang biasa disingkat dengan huruf “A” atau “Amp”. Arus listrik juga biasanya diartikan sebagai banyaknya muatan yang lewat pada satu satuan waktu. 1.2.2 Tegangan Tegangan listrik (V) = Volt 𝑣=𝑘 𝑞1.𝑞2 𝑟 atau 𝑣 = 𝐼. 𝑅 Tegangan Listrik adalah jumlah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan unit muatan listrik dari satu tempat ke tempat lainnya. Tegangan listrik yang dinyatakan dengan satuan Volt ini juga sering disebut dengan beda potensial listrik karena pada dasarnya tegangan listrik adalah ukuran perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian listrik. Suatu benda dikatakan memiliki potensial listrik lebih tinggi daripada benda lain karena benda tersebut memiliki jumlah muatan positif yang lebih banyak jika dibandingkan dengan jumlah muatan positif pada benda lainnya. Sedangkan yang dimaksud dengan Potensial listrik itu sendiri adalah banyaknya muatan yang terdapat dalam suatu benda. Tegangan listrik dapat juga dianggap sebagai gaya yang mendorong perpindahan elektron melalui konduktor dan semakin tinggi tegangannya semakin besar pula kemampuannya untuk mendorong elektron melalui rangkaian yang diberikan. 1.2.3 Tahanan / Resistansi Tahanan atau resistansi = Ohm ῼ 𝑙 𝑉 𝑅 = ρ 𝐴 atau R= 𝐼 Resistansi adalah sifat bahan untuk menahan arus . Resistansi dapat dirumuskan dengan perbandingan antara tegangan dan arus yang mengalir. Selain itu hal yang mempengaruhi besarnya resistansi adalah massa jenis, panjang penghantar dan luas penampang penghantar.Hal ini mirip dengan hubungan antara jumlah air bergerak di dalam pipa dan diameter pipa . Sebagai diameter pipa menjadi lebih kecil , air lebih banyak perlawanan dan lebih sedikit air mengalir pada waktu tertentu . Simbol untuk resistansi adalah R dan satuan pengukuran resistansi adalah Ὠ ( ohm ) . Satu ohm didefinisikan sebagai jumlah resistensi ketika salah satu ampere arus mengalir dalam konduktor dengan potensial satu volt diterapkan pada konduktor. 1.2.4 Kapasitansi Kapasitansi = Farad (F) Kapasitansi adalah kemampuan untuk menyimpan energy dalam bentuk medan listrik statis, kapasitansi adalah sifat natural dari komponen kapasitor, yang memiliki kemampuan untuk menyimpan energy. Kemampuan menyimpan muatan/energy atau kemampuan kapsitansi bergantung dari, permitivitas bahan, luas penampang logam, dan jarak antara dua keeping logam. Kapasitansi memiliki satuan farad sesuai dengan nama penemunya yaitu Michael faraday. 1.2.5 Induktansi Induktansi (L) = Henry (H) Induktansi adalah sifat dari komponen inductor, induktansi sendiri adalah kemampuan suatu lilitan/koil dalam menyimpan energy, dalam bentuk medan magnet. Satuan dari induktansi adalah henry. Hal yang mempengaruhi besar atau kecilnya kapsitansi yaitu jumlah lilitan kawat, arus yang mengalir juga perubahan fluks magnetic pada kawat tersebut. 1.2.6 Reaktansi 1.2.6.1 Reaktansi Induktif (XL) Reaktansi Induktif (XL) = Ohm (Ω) .𝑋𝐿 = 2𝜋𝑓𝐿 = 𝜔𝐿 XL = Reaktansi Kapasitif (Ω) f = Frekuensi (Hz) ω = Kecepatan Sudut (Rad/s) L = Induktansi (F) Induktor adalah komponen elektronika pasif yang dapat menimbulkan medan magnet saat dialiri arus listrik dan menyimpan arus listrik dalam waktu yang relatif singkat. Komponen yang terbuat dari susunan lilitan kawat ini juga memiliki sifat yang dapat menghantarkan arus listrik searah (DC) namun akan menghambat arus listrik bolak-balik (AC). Sifat Induktor yang menghambat arus listrik AC (arus bolak-balik) inilah yang disebut dengan Reaktansi Induktif (Inductive Reactance). Jadi, pada dasarnya yang dimaksud dengan Reaktansi Induktif atau Inductive Reactance adalah hambatan atau tahanan Induktor terhadap arus listrik AC (sinyal AC). Nilai Reaktansi Induktif dinyatakan dengan Ohm (Ω) . 1.2.6.2 Reaktansi Kapasitif (XC ) Reaktansi Kapasitif (XC )= Ohm Ω 𝑋𝐶 = 1 1 = 2𝜋𝑓𝐶 𝜔𝐶 Keterangan : XC = Reaktansi Kapasitif (Ω) f = Frekuensi (Hz) ω = Kecepatan Sudut (Rad/s) C = Kapasitansi Listrik (F) Pada pengisian dan pembuangan muatan kapasitor yang diberikan tegangan AC (tegangan bolak-balik), arus listrik yang mengalir melewati kapasitor tersebut dibatasi oleh resistansi pada kapasitor itu sendiri. Resistansi Kapasitor ini dikenal dengan istilah Reaktansi Kapasitif atau dalam bahasa Inggris disebut dengan Capacitive Reactance yang biasanya dilambangkan dengan simbol Xc dengan satuan Ohm (Ω). Dengan kata lain, Reaktansi Kapasitif atau Capacitive Reactance ini dapat diartikan sebagai Hambatan yang timbul pada Kapasitor yang dilewati oleh arus bolak-balik (arus AC). 1.2.7 Impedansi (Z) Impedansi adalah efisiensi dari sebuah rangkaian listrik. Dibawah ini adalah formula dari impedansi, pada rangkaian RLC dimana terdapat inductor, resistor dan kapasitor. Biasanya Z dilambangkan dalam fasor. 𝑍 = 𝑅 ± 𝑗𝑋 = √𝑅 2 + (𝑋𝐿 − 𝑋𝐶 )2 Keterangan : Z = Impedansi (Ω) R = Hambatan (Ω) X = Reaktansi (Ω) XL = Reaktansi Induktif (Ω) XC = Reaktansi Kapasitif (Ω) 1.2.8 Admitansi (Y) Admitansi (Y)= Mho (℧) 𝑌= 1 1 = 𝑍 𝑅 ± 𝑗𝑋 Keterangan : Y = Admitansi (S) Z = Impedansi (Ω) R = Hambatan (Ω) X = Reaktansi (Ω) Admitansi adalah perbandingan arus listrik efektif terhadap tegangan efektifnya untuk isyarat (sinyal) listrik bolak-balik (yang berbentuk sinusoida). Satuan Admitansi adalah Siemens (S) atau Mho (℧) 1.2.9 Desibel (Penguatan Daya, Voltase, atau Arus) dB - Desibel, Desibel adalah unit sepersepuluh dari Bel (simbol B) dan digunakan untuk mewakili penguatan baik dalam voltase, arus, atau daya. Ini adalah unit logaritmik yang dinyatakan dalam dB dan biasanya digunakan untuk mewakili rasio input ke output dalam amplifier, sirkuit audio atau sistem loudspeaker. 1.2.10 Permeabilitas Permeabilitas= (H / m) Dalam elektromagnetisme, permeabilitas adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk mendukung pembentukan medan magnet di dalam dirinya, atau dikenal sebagai induktansi terdistribusi dalam teori jalur transmisi. Oleh karena itu, itu adalah tingkat magnetisasi yang diperoleh suatu bahan sebagai respons terhadap medan magnet yang diterapkan. Permeabilitas magnetik biasanya diwakili oleh huruf Yunani (miring) μ. Istilah ini diciptakan pada September 1885 oleh Oliver Heaviside. Kebalikan dari permeabilitas magnetik adalah reluktivitas magnetik. Dalam satuan SI, permeabilitas diukur dalam henries per meter (H / m), atau ekuivalen dalam newton per ampere kuadrat. Konstanta permeabilitas μ0, juga dikenal sebagai konstanta magnetik atau permeabilitas ruang bebas, adalah ukuran jumlah resistansi yang ditemui ketika membentuk medan magnet dalam vakum klasik. 1.2.11 Permitivitas (ε) Permitivitas= (F / m ) Dalam elektromagnetisme, permitivitas absolut, sering hanya disebut permitivitas, biasanya dilambangkan dengan huruf Yunani ε (epsilon), adalah ukuran kapasitansi yang ditemui ketika membentuk medan listrik dalam medium tertentu. Lebih khusus lagi, permitivitas menggambarkan jumlah muatan yang diperlukan untuk menghasilkan satu unit fluks listrik dalam media yang diberikan. Suatu muatan akan menghasilkan lebih banyak fluks listrik dalam suatu media dengan permitivitas rendah daripada pada medium dengan permitivitas tinggi. Permitivitas adalah ukuran kemampuan suatu material untuk menyimpan medan listrik dalam polarisasi medium. 1.2.12 Muatan Listrik (Q) Muatan Listrik (Q)= Coulomb (C) 𝑄 = 𝐼. 𝑡 Coulomb atau yang biasa disebut sebagai satuan muatan, adalah jumlah muatan listrik yang diangkut dalam satu detik oleh arus sebanyak satu ampere. 1.2.13 Desibel-milliwatt (dBm) Decibel-milliwatt atau dBm adalah satuan daya listrik, diukur dengan skala logaritmik yang dirujuk ke 1mW. Biasanya satuan ini digunakan pada sinyal yang digunakan pada sistem telekomunikasi baik jarak dekat , menengah hingga jauh. 1.2.14 Daya aktif (P) Daya aktif (P)= Watt Daya aktif di mana energi listrik ditransfer oleh sirkuit listrik. Unit SI daya adalah watt, satu joule per detik. Daya listrik, seperti daya mekanik, adalah laju dalam melakukan pekerjaan, diukur dalam watt, dan diwakili oleh huruf P. Istilah watt digunakan secara bahasa sehari-hari yang berarti "daya listrik dalam watt." Daya listrik dalam watt dihasilkan oleh arus listrik I yang terdiri dari muatan Q coulomb setiap t detik yang melewati beda potensial (tegangan) listrik. 1.2.15 Fluks Elektrik Dalam elektromagnetisme, fluks listrik adalah ukuran medan listrik melalui permukaan yang diberikan, meskipun medan listrik itu sendiri tidak dapat mengalir. Ini adalah cara menggambarkan kekuatan medan listrik pada jarak berapa pun dari muatan yang menyebabkan medan. Fluks listrik memiliki satuan SI volt meter (V m), atau, setara, newton meter kuadrat per coulomb 1.2.16 Daya Semu (S) Daya semu atau daya total (S), ataupun juga dikenal dalam Bahasa Inggris Apparent Power, adalah hasil perkalian antara tegangan efektif (rootmean-square) dengan arus efektif (root-mean-square). S = VRMS x IRMS Keterangan : VRMS = nilai tegangan listrik AC IRMS = nilai arus listrik AC 1.2.17 Daya Reaktif (Q) Daya Reaktif (Q) satuannya Volt Ampere Reaktif Daya reaktif adalah daya yang dibutuhkan untuk membangkitkan medan magnet di kumparan-kumparan beban induktif. Daya reaktif adalah daya imajiner yang menunjukkan adanya pergeseran grafik sinusoidal arus dan tegangan listrik AC akibat adanya beban reaktif. Daya reaktif memiliki fungsi yang sama dengan faktor daya atau juga bilangan cos Ø. Daya reaktif ataupun faktor daya akan memiliki nilai (≠0) jika terjadi pergeseran grafik sinusoidal tegangan ataupun arus listrik AC, yakni pada saat beban listrik AC bersifat induktif ataupun kapasitif. Sedangkan jika beban listrik AC bersifat murni resistif, maka nilai dari daya reaktif akan nol (=0). 1.2.18 Energi (Watt/Hour) Adalah banyaknya energy atau daya listrik yang dipakai tiap satu satuan waktu, biasanya watt per hour kita jumpai pada listrik perangkat listrik pintar PLN. 1.2.19 Energi (Elektronvolt) Elektronvolt (simbol eV) adalah sebuah satuan energi yang merupakan jumlah energi kinetik yang didapatkan oleh sebuah elektron tunggal yang tak terikat ketika elektron tersebut melalui sebuah perbedaan potensial elektrostatik satu volt, dalam vakum. Satu elektronvolt adalah sejumlah energi yang kecil: 1 eV = 1,60217653(14)×10−19 J. 1.2.19 Power Factor atau Faktor Daya (cos φ) Faktor daya yang dinotasikan sebagai cos φ didefinisikan sebagai perbandingan antara arus yang dapat menghasilkan kerja didalam suatu rangkaian terhadap arus total yang masuk kedalam rangkaian atau dapat dikatakan sebagai perbandingan daya aktif (kW) dan daya semu (kVA). Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai hasilnya faktor daya akan menjadi lebih rendah. Faktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu. 1.2.20 Kerapatan Arus (J) Kerapatan Arus (J) = Ampere/m2 Rapat arus adalah banyaknya muatan dalam satu waktu yang melintasi atau merambat melalui sebuah medium atau luasan, dirumuskan sebagai berikut 𝐽= 1.2.21 𝐼 𝐴 Konduktansi Kuantitas terbalik adalah konduktansi listrik, dan merupakan kemudahan yang dilewati oleh arus listrik. Hambatan listrik berbagi beberapa persamaan konseptual dengan gagasan gesekan mekanis. Unit SI dari hambatan listrik adalah ohm (Ω), sedangkan konduktansi listrik diukur dalam siemens (S). Persamaanya adalah sebagai berikut.
