ModulPembel aj ar anEl ekt r oni kadanMekat r oni kaSMK DASARTEKNI KLI STRI K ARUSSEARAHMODUL PEMBELAJARANTEKNI K ELEKTRONI KA Ol ehDodiPr i y ant o, S. Pd.( SMKNeger i1Panyi ngki r an) Di susunol ehgur ugur uSMKy angt el ahmel aksanakan pr ogr am magangi ndust r idiJer man Di r ekt or atPembi naanSMK Di r ekt or atJender alPendi di kanDasardanMenengah Kement er i anPendi di kandanKebuday aan 2017 DASAR TEKNIK LISTRIK ARUS SEARAH MODUL PEMBELAJARAN TEKNIK ELEKTRONIKA Untuk Sekolah Menengah Kejuruan Edisi Tahun 2017 KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN RI DIREKTORAT JENDRAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH DIREKTORAT PEMBINAAN SEKOLAH MENENGAH KEJURUAN DASAR TEKNIK LISTRIK ARUS SEARAH MODUL PEMBELAJARAN TEKNIK ELEKTRONIKA Untuk Sekolah Menengah Kejuruan Copyright © 2017. Direktorat Pembinaan SMK AllRights Reserved Pengarah: Drs. H. Mustaghfirin Amin, M.B.A. Direktur Pembinaan SMK Penanggung Jawab: Arie Wibowo Khurniawan, S.Si. M.Ak. Kasubdit Program dan Evaluasi Direktorat Pembinaan SMK Ketua Tim: Arfah Laidiah Razik, S.H., M.A. Kasi Evaluasi, Subdit Program dan Evaluasi Direktorat Pembinaan SMK Penyusun: Dodi Priyanto, S.Pd. (SMK Negeri 1 Panyingkiran Majalengka) Desain dan Tata Letak: Karin Faizah Tauristy, S.Ds. ISBN : 978-602-50369-6-5 Penerbit: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Komplek Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Gedung E, Lantai 13 Jalan Jenderal Sudirman, Senayan, Jakarta 10270 KATA PENGANTAR KASUBDIT PROGRAM DAN EVALUASI Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Salam Sejahtera, Melalui Instruksi Presiden (Inpres) Nomor 9 Tahun 2016 tentang Revitalisasi Sekolah Menengah Kejuruan (SMK), dunia pendidikan khususnya SMK sangat terbantu karena akan terciptanya sinergi antar instansi dan lembaga terkait sesuai dengan tugas dan fungsi masing-masing dalam usaha mengangkat kualitas SMK. Kehadiran Buku Serial Revitalisasi SMK ini diharapkan dapat memudahkan penyebaran informasi bagaimana tentang Revitalisasi SMK yang baik dan benar kepada seluruh stakeholder sehingga bisa menghasilkan lulusan yang terampil, kreatif, inovatif, tangguh, dan sigap menghadapi tuntutan dunia global yang semakin pesat. Buku Serial Revitalisasi SMK ini juga diharapkan dapat memberikan pelajaran yang berharga bagi para penyelenggara pendidikan Kejuruan, khususnya di Sekolah Menengah Kejuruan untuk mengembangkan pendidikan kejuruan yang semakin relevan dengan kebutuhan masyarakat yang senantiasa berubah dan berkembang sesuai tuntuan dunia usaha dan industri. Tidak dapat dipungkuri bahwa pendidikan kejuruan memiliki peran strategis dalam menghasilkan manusia Indonesia yang terampil dan berkeahlian dalam bidang-bidang yang sesuai dengan kebutuhan. i Terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada semua pihak yang terus memberikan kontribusi dan dedikasinya untuk meningkatkan kualitas Sekolah Menengah Kejuruan. Buku ini diharapkan dapat menjadi media informasi terkait upaya peningkatan kualitas lulusan dan mutu Sumber Daya Manusia (SDM) di SMK yang harus dilakukan secara sistematis dan terukur. Wassalamu`alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Jakarta, 2017 Kasubdit Program dan Evaluasi Arie Wibowo Khurniawan, S.Si., M.Ak. ii Kata Pengantar KATA PENGANTAR PENULIS Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik serta hidayah-Nya atas tersusunya Modul Dasar Teknik Listrik Arus Searah, dengan harapan dapat digunakan sebagai buku panduan untuk siswa Sekolah Menengah Kejuaruan (SMK) Program Studi Teknik Elektronika pada Mata Pelajaran Teknik Listrik untuk Kelas X Semester I. Modul pembelajaran ini disusun berdasarkan tuntutan paradigma pengajaran dan pembelajaran kurikulum 2013 mengacu pada paradigma belajar kurikulum abad 21 menyebabkan terjadinya perubahan, yakni dari pengajaran (teaching) menjadi belajar (learning), dari pembelajaran yang berpusat kepada guru (teacherscentered) menjadi pembelajaran yang berpusat kepada peserta didik (studentcentered), dari pembelajaran pasif (pasive learning) ke cara belajar peserta didik aktif (active learning-CBSA) atau Student Active Learning-SAL. Modul Dasar Teknik Listrik Arus Searah, ini disusun berdasarkan tuntutan pendekatan model pembelajaran berbasis peningkatan keterampilan proses sains dan diselaraskan dengan hasil dari program “Implementasi Kurikulum SMK Berbasis Industri Di Jerman Bidang Elektronika Tahun 2017”. Dalam penulisan ini, jika terdapat kekeliruan penulisan pada modul ini maka diharapkan kritik dan sarannya. Saran dan kritik yang membangun dari pembaca sangat dibutuhkan untuk penyempurnaan Modul pembelajaran ini. Stuttgart, 8 April 2017 Dodi Priyanto,S.Pd. iii DAFTAR ISI Daftar Isi Kata Pengantar Kasubdit Program dan Evaluasi........................... i Kata Pengantar Penulis ................................................................. iii Daftar Isi ......................................................................................... iv Peta Kedudukan Modul ................................................................. vi Glosarium ....................................................................................... vii BAB I. PENDAHULUAN .................................................................. 1 A. Standar Kompetensi.................................................... 1 B. Deskripsi ...................................................................... 3 C. Waktu ........................................................................... 4 D. Prasyarat...................................................................... 4 E. Petunjuk Penggunaan Modul ..................................... 4 F. Tujuan Akhir................................................................. 5 G. Cek Penguasaan Standar Kompetensi ...................... 6 BAB II. PEMBELAJARAN ............................................................... 9 A. Rencana Belajar Siswa ................................................... 9 B. Kegiatan Belajar .............................................................. 9 a. Kegiatan Belajar ke-1 ................................................. 9 1.Tujuan Kegiatan Pembelajaran ............................. 9 2. Uraian Materi ......................................................... 9 3. Rangkuman ........................................................... 17 4. Tugas ..................................................................... 17 5. Tes Formatif .......................................................... 18 6. Kunci Jawaban Formatif....................................... 20 7. Lembar Kerja ......................................................... 20 b. Kegiatan Belajar ke- 2 ............................................... 21 1.Tujuan Kegiatan Pembelajaran ............................. 21 2. Uraian Materi ......................................................... 21 3. Rangkuman ........................................................... 27 4. Tugas ..................................................................... 27 5. Tes Formatif .......................................................... 27 6. Kunci Jawaban Formatif....................................... 30 7. Lembar Kerja ......................................................... 30 iv c. Kegiatan Belajar ke- 3 ............................................... 31 1.Tujuan Kegiatan Pembelajaran ............................. 31 2. Uraian Materi ......................................................... 31 3. Rangkuman ........................................................... 39 4. Tugas ..................................................................... 40 5. Tes Formatif .......................................................... 40 6. Kunci Jawaban Formatif....................................... 43 7. Lembar Kerja ......................................................... 43 d. Kegiatan Belajar ke-4................................................ 55 1.Tujuan Kegiatan Pembelajaran ............................. 55 2. Uraian Materi ......................................................... 55 3. Rangkuman ........................................................... 66 4. Tugas ..................................................................... 67 5. Tes Formatif .......................................................... 68 6. Kunci Jawaban Formatif....................................... 70 7. Lembar Kerja ......................................................... 71 e. Kegiatan Belajar ke-5................................................ 86 1.Tujuan Kegiatan Pembelajaran ............................. 86 2. Uraian Materi ......................................................... 86 3. Rangkuman ........................................................... 98 4. Tugas ..................................................................... 99 5. Tes Formatif .......................................................... 100 6. Kunci Jawaban Formatif....................................... 102 7. Lembar Kerja ......................................................... 102 BAB III. EVALUASI.......................................................................... 107 A. Kognitif Skill ................................................................. 107 B. Psikomotor Skill........................................................... 111 C. Attitude Skill ................................................................. 120 D. Produk/Benda Kerja Sesuai Kriteria Standar............. 121 E. Batasan Waktu Yang Telah Ditetapkan ..................... 122 F. Kunci Jawaban ............................................................ 123 BAB IV. PENUTUP ......................................................................... 125 Daftar Pustaka ............................................................................... 126 v PETA KEDUDUKAN MODUL Peta Kedudukan Modul Bidang Studi Keahlian : Teknologi Rekayasa Program Studi Keahlian : Teknik Elektronika Paket Keahlian : 1. Teknik Audio Vidio 2. Teknik Elektronika Industri 3. Teknik Elektronika Komunikasi 4. Teknik Mekatronika 5. Teknik Ototronik Kelas X Semester : Ganjil / Genap Sistem Kontrol Pemeliharan Peralatan Sistem Robotik Pemrograman Pembuatan dan Perekayasaan Teknik Sistem Kontrol Perekaayasaan Aktuator Sensor dan Interface Komunikasi Data & Rangkaian Elektronika Materi Ajar : Teknik Listrik Kelas XI dan Kelas XII Digital Simulasi Mikroprosesor Teknik Elektronika Teknik Dasar Teknik Listrik Bengkel Teknik Kerja C3:Teknik Elektronika Industri Kelas X C2.Dasar Kompetensi Kejuruan Fisika Kimia Kelas X C1. Dasar Bidang Keahlian vi Gambar Teknik GLOSARIUM Glosarium AC : AC adalah Alternating Current/Arus bolak-balik Atom : adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron yang bermuatan negatif yang mengelilinginya. Arus Litrik : Arus listrik adalah Arus yang mengalir dari titik positip ke titik negatip Arus Elektron : arah arus dari kutub yang bermuatan negatif ke kutub atau terminal positif DC : DC adalah Direct Current/Arus searah Elektron : adalah partikel subatom yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebagai e Energi : dinyatakan satuan kerja adalah joule (J), dinamakan untuk menghormati James Prescott Joule dan percobaannya dalam persamaan mekanik panas. Ion : adalah atom atau sekumpulan atom yang bermuatan listrik. Ion bermuatan negatif, yang menangkap satu atau lebih elektron, disebut anion, karena dia tertarik menuju anode. Isolator listrik : adalah bahan yang tidak bisa atau sulit melakukan perpindahan muatan listrik. Dalam bahan isolator valensi elektronnya terikat kuat pada atom-atomnya. Kapasitor : Kondensator adalah Komponen listrik/elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik Konduktor : adalah zat yang dapat menghantarkan arus listrik, baik berupa zat padat, cair atau gas. Karena sifatnya yang konduktif maka disebut konduktor. LDR : LDR atau Light Dependen Resistor adalah resistor yang peka terhadap perubahan cahaya, apabila cahayanya semakin terang maka tahananya akan semakin turun. Molekul : Molekul adalah Bagian terkecil dari zat yang masih mempunyai sifat-sifat yang sama dari zat itu vii Neutron : Neutron adalah Partikel listrik yang tidak bermuatan (netral) NTC : NTC atau Negative temperature koefisien adalah resistor yang peka terhadap perubahan suhu, apabila suhunya naik maka tahananya akan semakin turun. Proton : Proton adalah Partikel listrik yang mengandung muatan positip PTC : PTC atau Positive temperature koefisien adalah resistor yang peka terhadap perubahan suhu, apabila suhunya naik maka tahananya akan semakin naik. Resistor : Resistor adalah Komponen listrik/elektronika yang dapat dipakai untuk menghambat arus listrik yang mengalirinya Semi : konduktor adalah zat yang dapat kurang bagus dalam menghantarkan menghantarkan arus listrik, Pada bidang elektronika bahan yang sering digunakan bahan silicon dan germanium sebagai dasar pembuatan komponen aktif Sistem Satuan : Internasional adalah sistem satuan atau besaran yang paling umum digunakan. Pada awalnya sistem ini merupakan sistem MKS, yaitu panjang (meter), massa (kilogram), dan waktu (detik/sekon). Sistem SI ini secara resmi digunakan di semua negara di dunia kecuali Amerika Serikat (yang menggunakan Sistem Imperial), Liberia, dan Myanmar. Dalam sistem SI terdapat 7 satuan dasar/pokok SI dan 2 satuan tanpa dimensi.. Tegangan : Listrik Tegangan listrik adalah Antara dua benda yang tidak sama sifat muatannya terdapat beda tegangan listriknya Variabel : Variabel adalah dapat berubah-ubah nilanya VDR : VDR adalah semikonduktor “Voltage yang Dependent secara prinsip Resistor“ sebagai penggabungan secara anti pararel dari hubungan seri PN Junction. viii BAB I PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN A. Standar Kompetensi Kompetensi Inti KI-1 Kompetensi Dasar 1.1 Menghayati dan Memahami nilai-nilai keimanan dengan menyadari hubung-an mengamalkan ajaran keteraturan dan kom-pleksitas agama yang dianutnya alam dan jagad raya terhadap kebesaran Tu-han yang menciptakannya 1.2 Mendeskripsikan kebesaran Tuhan yang menciptakan berbagai sumber energi di alam 1.3 Mengamalkan nilai-nilai keimanan sesuai dengan ajaran agama da-lam kehidupan seharihari KI-2 Menghayati dan 2.1 Menunjukkan perilaku ilmiah Mengamalkan perilaku (memiliki rasa ingin tahu; objek-tif; jujur, disiplin, tanggung jujur; teliti; cermat; tekun; hati- jawab, peduli (gotong hati; bertang-gung jawab; ter- royong, kerjasama, buka; kritis; krea-tif; inovatif dan toleran, damai), santun, peduli lingkung-an) dalam aktivi- responsif dan proaktif tas sehari-hari se-bagai wujud im- dan menunjukan sikap plementasi sebagai dari melakukan berbagai berdiskusi solusi bagian atas sikap dalam perco-baan dan permasalahan dalam berinteraksi secara lompok dalam aktivitas sehari-hari dengan sebagai wu-jud implement-tasi efektif 2.2 Menghargai kerja individu dan ke- lingkungan sosial dan melaksana-kan alam melaporkan hasil percobaan serta dalam percobaan dan BAB I - Pendahuluan 1 Kompetensi Inti Kompetensi Dasar menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia KI-3 Memahami, 3.1 menerapkan dan menganalisa kelistrikan 3.2 pengetahuan faktual, konseptual, dan ingin tahunya tentang internasional (System seni, International Units-SI). 3.3 ilmu pengetahuan, teknologi, budaya, humaniora Menganalisis hukum-hukum kelistrikan dan teori kelistrikan. 3.4 dan dalam Memaha-mi peng-gunaan satuan dasar listrik menurut sistem prosedural berdasarkan rasa Memahami struktur material Memahami fungsi rangkaian resistor rangkaian kelistrikan. 3.5 wawasan Menganalisis rangkaian kapasitor pada rangkaian kelistrikan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab dan fenomena kejadian bidangkerja spesifik dalam yang untuk memecahkan masalah KI-4 Mengolah, menalar, dan Mengklasifikasikan material menyaji dalam ranah kelistrikan menggunakan tabel konkret periodik dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan 2 4.1 dari 4.2 Mencontohkanpenggunaan satuan dasar listrik menurut yang dipelajarinya di sistem internasional (Le Systeme sekolah secara mandiri, International d’Unites-SI) Dasar Teknik Listrik Arus Searah Kompetensi Inti dan melaksanakan spesifik Kompetensi Dasar mampu 4.3 tugas Menguji hukum-hukum kelistrikan pada rangkaian kelistrikan dibawah pengawasan langsung 4.4 Menguji rangkaian resistor rangkaian kelistrikan 4.5 Menganalisis rangkaian kapasitor pada rangkaian kelistrikan B. Deskripsi Modul dengan judul “Dasar Teknik Listrik Arus Searah” merupakan modul untuk suplemen tambahan dari buku Teknik Dasar listrik yang telah terbit sebagai bahan bahan ajar yang digunakan sebagai bahan ajar dan panduan praktek peserta didik Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) untuk membentuk salah satu bagian dari kompetensi Penerapan Konsep Dasar Teknik Listrik, Bidang Keahlian Teknik Elektronika. Modul Dasar Teknik Listrik Arus Searah merupakan modul teori dan praktikum yang memuat penerapan dari hukumhukum kelistrikan, serta memuat kajian atau teori dalam menganalisa rangkaian. Modul ini terdiri atas 5 (lima) kegiatan belajar mengenal komponen pasif yang sering digunakan di Industri yang mencakup juga analisa rangkaian listrik yang banyak aplikasinya sampai ke pengisian dan pengosongan kapasitor. Dengan menguasai modul ini diharapkan peserta diklat mampu menganalisis rangkaian listrik arus searah dan menerapkan rangkaian listrik yang sering digunakan di industri. Dengan modul ini diharapkan proses belajar mengajar akan menjadi program dan terencana untuk meningkatkan pengetahuan dan ketrampilan pada siswa didik. BAB I - Pendahuluan 3 C. Waktu Waktu yang digunakan untuk mempelajari modul ini adalah: KB 1 2 3 Materi Jam Pelajaran 1 Jam = 45 menit Struktur Material Kelistrikan 8 jam Satuan Dasar Listrik Menurut Sistem 8 jam Internasional Hukum-Hukum Kelistrikan pada Rangkaian 12 jam Listrik 4 Resistor dalam Rangkaian Listrik 12 jam 5 Rangkaian Kapasitor 8 jam Total 48 jam D. Prasyarat Untuk melaksanakan mempelajari modul Modul Dasar Teknik Listrik Arus Searah ini memerlukan kemampuan awal yang harus dimiliki peserta diklat, yaitu : 1. Peserta diklat telah memahami konsep dasar fisika teknik. 2. Peserta diklat telah memahami komponen-komponen dasar kelistrikan, seperti sumber tegangan, komponen pasif. 3. Peserta diklat dapat menggunakan alat ukur analog maupun digital. E. Petunjuk Penggunaan Modul Langkah - langkah yang harus dilakukan untuk mempelajari modul ini: 1. Bagi guru pembina atau pembimbing Adapun langkah-langkah bagi guru atau pembimbing dalam mempelajari modul ini, yaitu: a. Dengan mengikuti penjelasan didalam modul ini, susunlah tahapan penyelesaian yang diberikan kepada siswa / peserta didik. b. Berikanlah penjelasan mengenai peranan dan pentingnya materi dari modul ini. c. Berikanlah penjelasan serinci mungkin pada setiap tahapan tugas yang diberikan kepada siswa. 4 Dasar Teknik Listrik Arus Searah d. Berilah contoh gambar-gambar atau barang yang sudah jadi, untuk memberikan wawasan kepada siswa. e. Lakukan evaluasi pada setiap akhir penyelesaian tahapan tugas. f. Berilah penghargaan kepada siswa didik yang setimpal dengan hasil karyanya. 2. Bagi siswa atau peserta didik Adapun langkah-langkah siswa atau peserta dalam mempelajari modul ini, yaitu: a. Bacalah tujuan antara dan tujuan akhir dengan seksama, b. Bacalah Uraian Materi pada setiap kegiatan belajar dengan seksama sebagai teori penunjang, c. Baca dan ikuti langkah kerja yang ada pada modul ini pada tiap proses pembelajaran sebelum melakukan atau mempraktekkan, d. Persiapkan peralatan yang digunakan pada setiap kegiatan belajar yang sesuai dan benar F. Tujuan Akhir Tujuan akhir dari penggunaan modul ini, diharapkan siswa memiliki kinerja sebagai berikut: a. Menjabarkan tentang dasar-dasar material kelistrikan yang akan digunakan dalam rangkaian kelistrikan b. Menghafal peng-gunaan satuan dasar listrik menurut sistem internasional (System International Units-SI).. c. Menjabarkan tentang dasar - dasar hukum arus searah yang digunakan dalam teknik listrik. d. Memecahkan persoalan - persoalan rangkaian listrik arus searah yang banyak digunakan dalam teknik listrik. e. Menganalis penggunaan kapasitor dalam rangkaian kelistrikan BAB I - Pendahuluan 5 G. Cek Penguasaan Standar Kompetensi Pilihlah salah satu jawaban yang paling benar dengan jalan melingkari jawaban yang benar. 1. Bagian terkecil dari benda yang tidak dapat dibagi-bagi lagi, adalah merupakan pengertian dari a. Zat b. Molekul c. Unsur d. Atom e. Spektrum 2. Diketahui sebuah atom memiliki 20 elektron, berapa elektron yang berada pada kulit terluar dari atom tersebut. a. 2 b. 4 c. 5 d. 6 e. 7 3. Satuan tegangan listrik adalah.. a. ohm b. volt c. ampere d. watt e. farad 4. yang merupakan satuan dasar SI adalah… a. panjang dengan satuan km b. massa dengan satuan gram c. waktu dengan satuan jam d. kuat arus dengan satuan Ampere e. Temperatur dengan satuan fahrenheit 5. Suatu rangkaian memiliki sumber tegangan sebesar 6V, arus yang mengalir pada penghantar tersebut sebesar 0,25A. Nilai tahanan yang musti diberikan pada rangkaian tersebut adalah.. 6 a. 1,5 volt b. 12 ampere Dasar Teknik Listrik Arus Searah c. 12 volt d. 12 ohm e. 24 ohm 6. Pada sebuah rangkaian memiliki sumber tegangan sebesar 12V, diberikan beban berupa tahanan sebesar 240 Ohm, hitunglah berapa arus yang mengalir pada rangkaian tersebut! a. 2A b. 0,5 A c. 2880 mA d. 0,25 A e. 50 mA 7. Diketahui suatu resistor 4 warna memiliki urutan warna sebagai berikut : Merah – Merah – Orange – Emas. Berapakah nilai resistor tersebut. a. 22 kΩ b. 22 Ω c. 2k2 Ω d. 220 kΩ e. 27 kΩ 8. Sebuah rangkaian seri dengan : Tegangan sebesar 12V, R1 =24 Ohm, R2 =10 Ohm dan R3=40 Ohm. besar Rtotal nya adalah.. a. 74 Ω b. 64 Ω c. 84 Ω d. 96 Ω e. 120 Ω 9. Komponen yang berfungsi untuk menyimpan muatan listrik adalah… a. Resistor b. Induktor c. Capasitor d. Dioda e. Transistor BAB I - Pendahuluan 7 - 10. Gambar ini a. Resistor b. Induktor c. Capasitor d. Dioda e. Transistor 8 Dasar Teknik Listrik Arus Searah merupakan simbol dari komponen… BAB II BAB II PEMBELAJARAN PEMBELAJARAN A. Rencana Belajar Siswa Rencana siswa dibagi menjadi 5 kegiatan belajar antara laian: 1. Kegiatan Belajar 1 : Struktur material kelistrikan 2. Kegiatan Belajar 2 : Satuan dasar listrik menurut SI 3. Kegiatan Belajar 3 : Hukum-hukum kelistrikan 4. Kegiatan Belajar 4 : Resistor dalam rangkaian listrik 5. Kegiatan Belajar 5 : Rangkaian kapasitor B. Kegiatan Belajar a. Kegiatan Belajar 1 Struktur Material Kelistrikan 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari modul ini siswa dapat: a) Menjelaskan bagian bagian dari atom b) Menjelaskan perbedaan atom dan elektron c) Menjelaskan fungsi elektron valensi d) Menjelaskan Arus Listrik e) Menyebutkan bahan-bahan listrik 2. Uraian Materi a) Bagian-bagian Atom (1) Benda Setiap sesuatu yang dapat diraba atau dirasakan didalam dunia ini dinamakan sebagai zat (benda). Benda yang ada di bunia ini terbagi atas tiga bagian yaitu: 1. Benda padat, contohnya: Besi, kayu, kaca, keramik, kawat dan lain lain. 2. Benda cair, contohnya: Air, sirup, kecap, dll. 3. Benda gas, contohnya: Udara, gas elpiji, asap, dll BAB II - Pembelajaran 9 (2) Molekul Molekul adalah bagian terkecil dari benda yang masih dapat dibagibagi lagi dan masih tetap mengandung unsur kimiawi dari bendanya. (3) Atom Atom adalah satuan yang amat kecil dalam setiap bahan yang ada di sekitar kita. Atom terdiri atas tiga jenis partikel sub atom: elektron, yang memiliki muatan negatif; proton, yang memiliki muatan positif; netron, yang tidak bermuatan Gambar 2.1 Model Atom Setiap unsur adalah unik yang dibedakan oleh jumlah proton yang terdapat dalam atom dari unsur tersebut. Setiap atom memiliki jumlah elektron yang sama dengan jumlah proton; bila ada perbedaan atom tersebut disebut ion. Banyak unsur lain yang diciptakan manusia, namun mereka biasanya tidak stabil dan dengan spontan berubah menjadi unsur kimia natural yang stabil melalui proses radioaktifitas. Meskipun hanya terdapat 91 unsur di alam, tetapi atom-atom tersebut dapat terjadi ikatan satu sama lain menjadi molekul dan jenis senyawa kimia lainnya. Molekul terbentuk dari banyak atom. Molekul air merupakan kombinasi dari 2 atom hidrogen dan 1 atom oksigen. 10 Dasar Teknik Listrik Arus Searah b) Inti Atom dan Elektron (1) Inti Atom Pusat dari atom disebut inti atom atau nucleus (lihat gmbar 2.1). Inti atom terdiri dari proton dan neutron. Banyaknya proton dalam inti atom disebut nomor atom, dan menentukan berupa elemen apakah atom itu. Ukuran inti atom jauh lebih kecil dari ukuran atom itu sendiri, dan hampir sebagian besar tersusun dari proton dan neutron, hampir sama sekali tidak ada sumbangan dari elektron. Proton dan netron memiliki massa yang hampir sama, dan jumlah dari kedua massa tersebut disebut nomor massa, dan beratnya hampir sama dengan. Massa dari elektron sangat kecil dan tidak menyumbang banyak kepada massa atom. Jumlah proton dan netron menentukan tipe dari nukleus atau inti atom. Proton dan neutron hampir memiliki massa yang sama, dan kombinasi jumlah, jumlah massa, rata-rata sama dengan massa atomik sebuah atom. Kombinasi massa dari elektron sangat kecil secara perbandingan terhadap massa nukleus, di karenakan berat dari proton dan neutron hamper 2000 kali massa elektron. (2) Neutron Neutron atau netron adalah partikel subatomik yang tidak bermuatan (netral) danmemiliki massa 1.6749 × 10-27 kg, sedikit lebih berat dari proton. Inti atom dari kebanyakan atom terdiri dari proton dan neutron. Perbedaan utama dari neutron dengan partikel subatomik lainya adalah mereka tidak bermuatan. Sifat netron ini membuat penemuannya lebih terbelakang, dan sangat menembus, membuatnya sulit diamati secara langsung dan membuatnya sangat penting sebagai agen dalam perubahan nuklir. BAB II - Pembelajaran 11 (3) Proton Dalam fisika, proton adalah partikel subatomik dengan muatan positif sebesar 1.6 × 10-19 coulomb dan massa 1.6726231 × 10-27 kg, atau sekitar 1800 kali massa sebuah elektron. Suatu atom biasanya terdiri dari sejumlah proton dan netron yang berada di bagian inti (tengah) atom, dan sejumlah elektron yang mengelilingi inti tersebut. Dalam atom bermuatan netral, banyaknya proton akan sama dengan jumlah elektronnya. Banyaknya proton di bagian inti biasanya akan menentukan sifat kimia suatu atom. Inti atom sering dikenal juga dengan istilah nuklei, nukleus, atau nukleon (bhs Inggris: nucleon), dan reaksi yang terjadi atau berkaitan dengan inti atom ini disebut reaksi nuklir. (4) Elektron Elektron pertama kali ditemukan oleh J.J. Thomson di Laboratorium Cavendish, Universitas Cambridge, pada tahun 1897, pada saat beliau sedang mempelajari "sinar katoda". Elektron adalah partikel subatomik. Memiliki muatan listrik negatif sebesar -1.6 × 10-19coulomb, dan massanya 9.10 × 10-31 kg. Elektron umumnya ditulis sebagai e. Elektron memiliki partikel lawan yang dikenal sebagai positron, yang identik dengan dirinya namun bermuatan positif. Atom tersusun dari inti berupa proton dan neutron serta elektronelektron yang mengelilingi inti tadi. Elektron sangat ringan jika dibandingkan dengan proton dan neutron.Sebutir proton sekitar 1800 kali lebih berat daripada elektron. c) Elektron Valensi Konfigurasi elektron merupakan susunan elektron dalam atom. Di bawah ini kita akan mempelajari tentang penentuan konfigurasi elektron dari unsur dan menentukan elektron valensi dari konfigurasi elektron tersebut. 12 Dasar Teknik Listrik Arus Searah Gambar 2.2 Konfigurasi Kulit Elektron Elektron-elektron dalam inti bergerak mengelilingi inti pada lintasan tingkat-tingkat energi tertentu yang disebut kulit atom. Setiap kulit diberi nomor dan nama. Penomoran dan penamaan kulit dimulai dari yang terdekat dari inti. Kulit pertama dinamai kulit K, kulit kedua, ketiga, keempat, kelima, keenam, dan ketujuh masing- masing berurutan L, M, N, O, P,dan Q. Unsur- unsur di alam paling banyak punya empat kulit. Aturan pengisisan: 1. Jumlah maksimum elektron tiap kulit adalah 2n2 (n= nomor kulit) Kulit K => n = 1 => 2n2 = 2 . 12 = 2 elektron Kulit L => n = 2 => 2n2 = 2 . 22 = 8 elektron Kulit M => n = 3 => 2n2 = 2 . 32 = 18 elektron Kulit N => n = 4 => 2n2 = 2 . 42 = 32 elektron Dan seterusnya. 2. Jumlah maksimum elektron dalam kulit terluar adalah 8. jika lebih dari 8 maka kelebihan elektron dipindahkan ke kulit terluarnya. Menurut teori oktet, atom mempunyai kecenderungan untuk membentuk konfigurasi yang stabil, yaitu konfigurasi elektron seperti unsur gas mulia dengan cara melepaskan elektron atau menangkap elektron. Unsurunsur gas mulia mempunyai elektron valensi 8, kecuali He yang hanya mempunyai 2 elektron. Konfigurasi elektron dari unsur- unsur gas mulia adalah sebagai berikut: BAB II - Pembelajaran 13 2 He 10 :2 Ne : 2 8 18 Ar :2 8 8 36 Kr :2 8 18 8 Xe : 2 8 18 18 8 8 18 32 18 54 86 Rn :2 8 Elektron yang berada di kulit terluar suatu atom disebut elektron valensi. Elektron valensi suatu unsur menunjukkan golongan unsur tersebut dalam tabel periodik. Elektron valensi paling berperan dalam menentukan sifat kimia unsur. Berikut ini adalah cara menentukan electron terluar dari beberapa unsur. Atom Unsur Konfigurasi Elektron valensi elektron 13AL 2-3 3 31GA 2-8-18-3 3 16S 2-8-6 6 34SE 2-8-18-6 6 2-7 7 17Cl 2-8-7 7 10Ne 2-8 8 18Ar 2-8-8 8 9F d) Arus Elektron Jika elektron valensi bergerak, lepas bebas dari pengaruh inti atom, serta terdapat suatu aliran (net flow), aliran ini dikenal sebagai arus listrik. Ini dapat dibayangkan sebagai serombongan domba yang bergerak bersamasama ke utara namun tanpa diikuti oleh penggembalanya. Muatan listrik dapat diukur secara langsung menggunakan elektrometer. Arus listrik dapat diukur secara langsung menggunakan galvanometer. Apa yang dikenal dengan "listrik statis" bukanlah aliran elektron sama sekali. Ini lebih tepat disebut sebagai sebuah "muatan statik", mengacu pada sebuah benda yang memiliki lebih banyak atau lebih sedikit elektron daripada 14 Dasar Teknik Listrik Arus Searah yang dibutuhkan untuk mengimbangi muatan positif sang inti. Jika terdapat kelebihan elektron, maka benda tadi dikatakan sebagai "ion negatif". Jika terdapat kekurangan elektron dibanding proton, benda tersebut dikatakan "ion positif". Jika jumlah elektron dan proton adalah sama, benda tersebut dikatakan "netral". Tegangan listrik yang dihasilkan oleh suatu sumber listrik pada dasarnya akan memisahkan antara dua kutub yaitu kutub dengan muatan positif dan negatif. Kutub negatif adalah mengandung banyak terlalu banyak elektron sedangkan kutub mengandung sedikit muatan elektron. Gambar 2.3 Arah Aliran Elektron Arah arus elektron menggambarkan arah arus dari kutub yang bermuatan negatif ke kutub atau terminal positif. Kutub positif akan menarik elektron dari kutub yang bermuatan negatif sehingga terjadi arah arus elektron. Perpindahan muatan listrik dikenal dengan nama arus listrik, besarnya diukur dalam ampere. Arus dapat terdiri dari partikel bermuatan apapun yang berpindah; biasanya adalah elektron, namun muatan apapun yang berpindah menghasilkan arus. Menurut konvensi lama, arus positif didefinisikan sebagai yang memiliki arah yang sama dari aliran muatan positif yang dikandungnya, atau aliran dari bagian paling positif dari sirkuit ke bagian paling negatif. Saat ini disebut dengan arus konvensional. Gerakan elektron bermuatan negatif di sekitar sirkuit listrik, maka dianggap positif pada arah "berlawanan" dari elektron tersebut. Meski begitu, tergantung kondisinya, arus listrik dapat terdiri BAB II - Pembelajaran 15 dari aliran partikel bermuatan dari salah satu arah, atau bahkan bersamaan dari kedua arah. Konvensi positif ke negatif digunakan luas untuk menyederhanakan kondisi ini. Secara logika memang gaya menarik itu akan lebih besar dari gaya yang tertarik dan arus pada beban juga bermuatan positif maka disepakati sebagai arah arus listrik akan mengalir dari terminal positif ke terminal negatif. Maka berdasarkan kesepakatan Arus Listrik didefinisikan sebagai dari positif ke negatif sampai hari ini. e) Bahan-bahan Listrik Benda-benda yang ada didalam alam semesta ini pada dasarnya dapat dimanfaatkan dalam bidang kelistrikan,oleh karena itu sesuai karakteristik dari benda tersebut dikelompokan dalam tiga bahan yaitu: (1) Bahan konduktor Bahan konduktor adalah bahan yang mudah menghantar arus listrik. Fungsinya sebagai penghantar listrik yang baik. Contoh: Tembaga, baja, besi, emas, platina dan lain-lain (2) Bahan semi konduktor Bahan semi konduktor adalah bahan yang cukup bisa menghantarkan arus listrik namun kurang baik dibandingkan dengan bahan semi konduktor. Fungsinya sanagat jarang digunakan namun khusus untuk tanah bisanaya digunakan sebagai pembumian (grounding) Contoh: air, tanah, manusia, tumbuhan dan lain-lain (3) Bahan isolator Bahan isolator adalah bahan yang tidak bisa sama sekali menghantarkan arus listrik. Fungsinya sebagai isolator atau hambatan listrik. Contoh: Plastik, keramik, mika, kayu, kertas dan lain-lain 16 Dasar Teknik Listrik Arus Searah 3. Rangkuman a) Benda adalah sesuatu yang dapat diraba atau dirasakan didalam dunia ini dinamakan sebagai zat (benda). Benda yang ada di bunia ini terbagi atas tiga bagian benda padat, cair dan gas. b) Molekul adalah bagian terkecil dari benda yang masih dapat dibagibagi lagi dan masih tetap mengandung unsur kimiawi dari bendanya. c) Atom adalah satuan yang amat kecil dalam setiap bahan yang ada di sekitar kita. Atom terdiri atas tiga jeni partikel sub atom, yaitu : elektron yang memiliki muatan negatif, proton, yang memiliki muatan positif dan neutron yang tidak bermuatan. d) Elektron valensi adalah elektron yang berada di kulit terluar suatu atom. e) Arah arus elektron menggambarkan arah arus dari kutub yang bermuatan negatif ke kutub atau terminal positif, sedangkan arah arus listrik disepakati bergerak dari poten sial yang lebih tinggi ke potensial yang lebih rendah. f) Bahan konduktor adalah bahan yang sangat baik menghantarkan listrik g) Bahan semi konduktor adalah bahan yang tidak sebaik seperti konduktor namun masih bisa menghantarkan arus listrik h) 4. Bahan isolator adalah bahan yang tidak dapat menghantarkan listrik Tugas Amatilah alam sekitar anda coba klasifikasikan benda benda yang ada di alam sekitar anda berdasarkan: a) Jenis sifat benda b) Bahan listrik BAB II - Pembelajaran 17 5. Test Formatif Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1) Bagian terkecil dari benda yang masih dapat dibagi-bagi lagi, adalah merupakan pengertian dari.. 2) 3) 4) a. Atom b. Molekul c. Benda d. Ion e. Spectrum Didalam sebuah susunan atom, bagian inti atom terdapat muatan.. a. Electron-neutron b. Proton-neutron c. Electron-newtron d. Proton-newtron e. neutron-newton Didalam sebuah susunan atom, bagian kulit atom bermuatan.. a. Positif b. Netral c. Negatif d. Positif-negatif e. tak bermuatan Suatu muatan atom yang berada pada kulit terluar yang biasanya mudah berpindah-pindah dari satu atom ke atom yang lain disebut.. 5) a. Atom valensi b. Muatan valensi c. Proton valensi d. Elektron valensi e. Neutron valensi Diketahui sebuah atom dengan nomor unsur 17 CL berapa elektron yang berada pada kulit terluar dari atom tersebut.. 18 a. 3 b. 4 c. 5 d. 6 Dasar Teknik Listrik Arus Searah e. 6) 7 Diketahui sebuah atom dengan nomor unsur 13 CL berapa elektron yang berada pada kulit terluar dari atom tersebut.. 7) a. 3 b. 4 c. 5 d. 6 e. 7 Arus mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah” Pernyataan tersebut merupakan pengertian dari.. 8) a. arus bolak-balik b. arus searah c. arus listrik d. arus elektron e. arus proton Arus mengalir dari muatan negatif ke muatan positif” Pernyataan tersebut merupakan pengertian dari.. 9) a. arus bolak-balik b. arus searah c. arus listrik d. arus elektron e. arus proton Bahan yang mengandung unsur silikon dan germanium termasuk bahan listrik yang bersifat sebagai .. a. Konduktor b. Semikonduktor c. Isolator d. Transformator e. induktor 10) Bahan yang mengandung platina dan seng termasuk bahan listrik yang bersifat sebagai .. a. Konduktor b. Semikonduktor c. Isolator BAB II - Pembelajaran 19 6. 7. d. Transformator e. Induktor Kunci Jawaban 1) b 6) a 2) b 7) c 3) c 8) d 4) d 9) b 5) e 10) a Lembar Kerja Isilah soal dibawah ini dengan benar! 1) Apakah yang dimaksud benda, dan sebutkan jenis-jenis benda yang ada di alam semesta ini dan berikan contohnya masing-masing tiga! ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… 2) Gambarkan suatu bentuk susunan atom, dan jelaskan apa yang dimaksud Neutron, Proton dan Elektron! ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………….. 3) Apakah yang dimaksud dengan Arus listrik! ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………….. 4) Jelaskan apa yang dimaksud bahan konduktor, dan derikan contohnya minimal 5! ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………….. 5) Jelaskan apa yang dimaksud bahan semikonduktor, dan derikan contohnya minimal 5! ………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………… 20 Dasar Teknik Listrik Arus Searah b. Kegiatan Belajar 2 Satuan Dasar Listrik Menurut Sistem Internasional 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari modul ini siswa dapat: a) Menjelaskan Sistem Satuan Dasar Internasional b) Menguraikan Sistem Satuan Turunan c) Mengkalisifikasikan besaran-besaran listrik 2. Uraian Materi a) Sistem Satuan Dasar Internasional Sistem Internasional Satuan (SI) menspesifikasikan tujuh satuan dasar SI dari semua satuan pengukuran yang terbentuk. Unit-unit lainnya disebut satuan turunan SI dan juga dianggap sebagai bagian dari standar tersebut. Satuan SI mendunia setelah 'Le Système International d'Unités. Nama dari satuan SI selalu ditulis dalam huruf kecil. Simbol satuan berasal dari nama orang, selalu dengan huruf awal kapital (misalnya, adalah simbol hertz (Hz), tetapi meter menjadi (m). Tabel 3.1. Satuan-satuan dasar SI No Besaran Simbol Satuan besaran Simbol satuan 1 Panjang l meter m 2 Massa m kilogram kg 3 Waktu t detik s 4 Kuat Arus I Ampere A 5 Temperatur T Kelvin K 6 Kuat Cahaya IV Candela cd 7 Jumlah molekul Mol Mol n b) Satuan Turunan Satuan turunan merupakan satuan yang diturunkan dari satuan pokok. Satuan dasar dapat dikombinasikan untuk mendapatkan satuan pengukuran besaran lainnya yang disebut satuan turunan. Sebagai tambahan ada dua dari satuan tanpa dimensi yaitu radian (rad) dan steradian (sr), 20 satuan turunan lainnya memiliki satuan nama yang khusus. BAB II - Pembelajaran 21 Tabel 3.2 Nama satuan turunan yang berasal dari satuan dasar SI Besaran Simbol satuan Ekuivalen Ekspresi dalam satuan dasar SI frekuensi hertz Hz 1/s s−1 sudut radian rad m/m satuan tak berdimensi sudut ruang steradian sr m2/m2 satuan tak berdimensi gaya, berat newton N kg⋅m/s2 kg⋅m⋅s−2 tekanan pascal Pa N/m2 kg⋅m−1⋅s−2 energi, usaha, joule J N•m kg⋅m2⋅s−2 kalor C•V W•s daya, fluks watt W radiant J/s kg⋅m2⋅s−3 V⋅A muatan listrik coulomb C s⋅A s⋅A tegangan listrik, volt V W/A kg⋅m2⋅s−3⋅A−1 beda potensial, J/C gaya gerak listrik kapasitansi farad F C/V kg−1⋅m−2⋅s4⋅A2 hambatan, ohm Ω V/A kg⋅m2⋅s−3⋅A−2 siemens S 1/Ω kg−1⋅m−2⋅s3⋅A2 Impedansi, reaktansi konduktansi, admitansi fluks magnet A/V weber Wb J/A kg⋅m2⋅s−2⋅A−1 Satuan umum lainnya, seperti liter, bukan merupakan satuan SI, tetapi diterima untuk digunakan dengan SI 22 Dasar Teknik Listrik Arus Searah c) Besaran Listrik (1) Tegangan Listrik Tegangan listrik adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik.Tegangan listrik itu terjadi apabila: Antara pasangan elektron yang rapat dan kurang rapat. Antara tempat yang mempunyai kerapatan elektron yang tinggi dan rendah Antara tempat yang kekurangan elektron dan yang kelebihan elektron Satuan teknik tegangan adalah volt (V). namun ada beberapa kondisi menggunakan satuan mili volt (mV) dan kilo volt (kV). Berikuta adalah konversinya: 1 Volt = 103 mV 1 Volt = 10-3 kV (2) Arus Listrik Listrik dapat mengalir melalui bahan penghantar, tetapi tidak semua bahan dapat mengalirkan listrik. Bahan yang memiliki elektron bebas didalamnya, seperti logam, dapat mengalirkan listrik tetapi kayu yang tidak memiliki elektron bebas tidak dapat mengalirkan. Karena listrik merupakan bentuk energi yang amat luas penggunaannya, maka perlu sekali dipahami sifat-sifatnya. Penghantar yang menghubungkan kutub-kutub sebuah sumber listrik terletak didalam medan listrik. Karena medan listrik inilah elektron-elektron bebas didalam penghantar bergerak dan terjadilah aliran listrik. Aliran listrik yang berasal dari elemen mempunyai arah yang tetap, yaitu dari kutub berpotensi tinggi ke kutub yang berpotensi rendah. Sedang yang berasal dari generator arahnya ada tetap dan ada yang berubah. Ada 2 macam jenis arus listrik: BAB II - Pembelajaran 23 (a) Arus searah Arus searah (bahasa Inggris direct current atau DC) adalah aliran elektron dari suatu titik yang energi potensialnya tinggi ke titik lain yang energi potensialnya lebih rendah. Sumber arus listrik searah biasanya adalah baterai (termasuk aki dan Elemen Volta) dan panel surya. Arus searah biasanya mengalir pada sebuah konduktor, walaupun mungkin saja arus searah mengalir pada semi-konduktor, isolator, dan ruang hampa udara Gambar 3.1 Grafik Gelombang Teggangan dan Arus Searah (b) Arus bolak-balik Arus bolak-balik (AC/alternating current) adalah arus listrik di mana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Berbeda dengan arus searah di mana arah arus yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu. Bentuk gelombang dari listrik arus bolak-balik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien. Namun dalam aplikasi-aplikasi spesifik yang lain, bentuk gelombang lain pun dapat digunakan, misalnya bentuk gelombang segitiga (triangular wave) atau bentuk gelombang segi empat (square wave). Gambar 3.2 Grafik Tegangan dan Arus Bolak-balik 24 Dasar Teknik Listrik Arus Searah Arus adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. Sehingga dapat dirumuskan menjadi : Dimana: I = Kuat arus listrik satuan Ampere (A) Q = Muatan listrik satuan coulomb (Q) t = Waktu satuan detik (s) Satuan arus listrik adalah Ampere (A). namun ada beberapa kondisi menggunakan satuan mili Ampere (mA) dan mikro Aampere (µA). Berikuta adalah konversinya: 1A = 103 mA 1A = 106 µA. (3) Daya /Power Listrik (W) Hal lain yang penting setelah besar tahanan (hambatan) adalah besar daya resistor. Daya resistor merupakan kekuatan yang dimiliki oleh resistor dalam menerima kuat arus listrik. Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt. Daya listrik, seperti daya mekanik, dilambangkan oleh huruf P dalam persamaan listrik. Pada rangkaian arus DC, daya listrik sesaat dihitung menggunakan Hukum Joule, sesuai nama fisikawan Britania James Joule, yang pertama kali menunjukkan bahwa energi listrik dapat berubah menjadi energi mekanik, dan sebaliknya. Rumus: Keterangan : P = adalah daya (watt ) I = adalah arus (ampere ) V = adalah perbedaan potensial (volt ) BAB II - Pembelajaran 25 Satuan SI turunan untuk daya adalah watt (W). Namun ada beberapa kondisi menggunakan satuan mili watt (mW), kilowatt (kW) dan adapula yang menggunkan satuan Mega watt (MW) . Berikuta adalah konversinya: 1 watt = 103 mW 1 watt = 10-3 kW 1 watt = 10-6 MW (4) Hambatan Listrik Hambatan listrik adalah komponen yang mempunyai sifat menghambat arus listrik. Hambatan listrik merupakan perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik yang mempunyai satuan Ohm ditulis Ω. Namun ada beberapa kondisi menggunakan satuan kilo Ohm (kΩ), dan ada pula yang menggunkan satuan Mega watt (MΩ) . Berikuta adalah konversinya: 1Ω = 103 kΩ 1Ω = 106 MΩ 1kΩ = 103 MΩ (5) Daya Hantar Pada suatu rangkaian jika menggunakan suatu beban dengan tahanan yang kecil, maka akan dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Dengan kata lain “ memiliki daya hantar yang besar”, Daya hantar yang besar sepadan dengan tahanan yang kecil dan sebaliknya daya hantar kecil sepadan dengan tahanan besar. Satuan konduktani adalah kebalikan dari hambatan, reaktansi, dan impedansi; maka satu siemens sama dengan kebalikan satu ohm, kadang juga disebut mho. 𝐺𝐺𝐺𝐺 = Dimana: 1 𝑅𝑅𝑅𝑅 G = Konduktansi dengan satuan Siemens atau mho R = Hambatan dengan satuan Ohm 26 Dasar Teknik Listrik Arus Searah 3. Rangkuman a) Sistem Internasional Satuan (SI) menspesifikasikan tujuh satuan dasar SI dari semua satuan pengukuran yang terbentuk. Unit-unit lainnya disebut satuan turunan SI, b) Satuan turunan merupakan satuan yang diturunkan dari satuan pokok. Satuan dasar dapat dikombinasikan untuk mendapatkan satuan pengukuran besaran lainnya. c) Tegangan listrik adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt d) Listrik dapat mengalir melalui bahan penghantar, tetapi tidak semua bahan dapat mengalirkan listrik dinyatakan dalam satuan ampere. e) Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt. f) Hambatan listrik adalah komponen yang mempunyai sifat menghambat arus listrik dinyatakan dalam satuan ampere. g) Satuan konduktansi adalah kebalikan dari hambatan maka satu siemens kadang juga disebut mho. 4. Tugas Tentukan besaran-besaran yang ada pada di satuan pokok SI maupun turunan beserta satuanya yang termasuk dalam besaran kelistrikan. 5. Tes Formatif Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1) Di bawah ini yang merupakan besaran pokok menurut standard internasional adalah a. kilogram dan watt b. kilogram dan celcius c. meter dan detik d. meter dan celcius e. celcius dan watt BAB II - Pembelajaran 27 2) Perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik dinamakan.. a. Tegangan b. Arus c. Hambatan d. Daya e. Energi 3) Listrik dapat mengalir melalui bahan penghantar, satuan arus listrik dinamakan.. a. Volt b. Ohm c. Ampere d. Watt e. Joule 4) Komponen yang mempunyai sifat menghambat arus listrik dinyatakan dalam satuan.. a. Volt b. Ohm c. Ampere d. Watt e. Joule 5) Laju hantaran energi dalam suatu rangkaian dinamakan sebagai a. Tegangan Listrik b. Arus Listrik c. Hambatan Listrik d. Daya Listrik e. Energi Listrik 6) Besaran gaya turunan dari besaran-besaran.. 28 a. Massa, waktu b. Massa, panjang c. Panjang, waktu d. Massa, panjang, waktu e. Massa, luas, panjang Dasar Teknik Listrik Arus Searah 7) Yang merupakan pokok satuan dalam SI adalah .. a. K joule b. Newton c. Candela d. K volt e. Jam 8) Densitas atau massa jenis memiliki dimensi? a. MLT-3 b. MLT-2 c. ML-3 d. ML2 e. ML 9) Diantara kelompok besaran di bawah ini mana yang hanya terdiri dari besaran turunan saja? a. kuat arus, massa, gaya b. suhu, massa, volum c. waktu, momentum, kecepatan d. usaha, momentum, percepatan e. kecepatan, suhu, jumlah zat 10) Kebalikan dari resistansi dinamakan…dan memilii satuan? a. Konduktor meiliki satuan mho b. Resistor miliki satuan ohm c. Indutor dan meiliki satuan henry d. Konduktansi meiliki satuan siemens e. Capasitor dan meiliki satuan farad BAB II - Pembelajaran 29 6. Kunci Jawaban Formatif 1) C 6) D 2) A 7) C 3) C 8) C 4) B 9) D 5) D 10) E 7. Lembar Kerja Jelaskan pertanyaan pertanyaan di bawah ini dengan benar. 1) Jelaskan apa yang dimaksud dengan besran pokok SI dan turunan! ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………… 2) Tuliskan besran pokok SI dan satuanya! ………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………… 3) Tuliskan besran turunan SI yang termasuk dalam besran listrik! ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… 4) Jelaskan apa perbedaan konduktansi dan resistansi serta berikan satuanya! …………………………………………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………… 30 Dasar Teknik Listrik Arus Searah c. Kegiatan Belajar 3 Hukum-Hukum Listrik dalam Rangkaian Listrik 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari modul ini siswa dapat: a) Dapat menerapkan hukum ohm dalam proses pengukuran b) Dapat menerapkan hukum kirchoff dalam proses pengukuran. c) Dapat menghitung daya listrik. d) Dapat menghitung energi listrik. 2. Uraian Materi a) Hukum Ohm Seperti yang telah saya bahas diatas bahwa ahli fisika berkebangasaan Jerman yang bernama George Simon Ohm, telah berhasil menemukan hubungan antara besar beda potensial dengan besarnya kuat arus yang mengalir. Pernyataan Ohm yang dikenal dengan nama hokum Ohm berbunyi, “Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar itu jika suhu penghantar tetap”. Misalnya pada sebuah rangkaian yang terdiri lampu dan baterai, lampu yang dinyalakan dengan satu buah baterai akan menyala redup, dengan tiga baterai lebih terang, karena arus yang mengalir lebih besar. Jadi semakin besar beda potensial semakin besar pula arus listrik yang dihasilkan Nilai perbandingan beda potensial dengan arus listrik yang mengalir merupakan nilai resistansi (hambatan) yang dimiliki oleh penghantar dan nilainya tetap. Secara matematis hukum ohm dapat ditulis Keterangan : V = Beda Potensial (volt) I = Kuat arus (ampere) R = Hambatan (Ohm) atau (Ω) Satuan hambatan listrik yang lebih besar dinyatakan dalam kilo ohm (kΩ) atau mega ohm (MΩ). BAB II - Pembelajaran 31 Contoh menggunakan hukum ohm dalam rangkaian listrik sederhana seperti dibawah ini! Gambar 4.1 Rangkaian Listrik Sederhana Seperti pada gambar 4.1 di atas diketahui sumber tegngan DC memberikan tegangan listrik sebesar 12V, dan arus mengalir melewati beban sebesar 62 mA, berapakah besar hambatan tersebut! Penyelesaian: Diketahui: Ditanyakan: U = 12 V I = 62 mA R = ? Jawaban: 𝑅𝑅𝑅𝑅 = 𝑉𝑉𝑉𝑉 𝐼𝐼𝐼𝐼 = 12𝑉𝑉𝑉𝑉 62𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 12𝑉𝑉𝑉𝑉 0.002𝑚𝑚𝑚𝑚 = 193.5Ω b) Hukum Kirchoff Pada rangkaian listrik kita dapat menggabungkan beberapa rangkaian sederhana yang disebut dengan rangkaian majemuk. Rangkaian majemuk mengikuti hukum Kirchhof diantaranya yaitu: 32 Dasar Teknik Listrik Arus Searah (1) Hukum Kirchoff I Hukun kirchoff I menyatakan bahwa ”Jumlah arus yang menuju (masuk) titik percabangan sama dengan arus yang meninggalkan (keluar) dari titik percabangan ” sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut: � 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = � 𝑖𝑖𝑖𝑖 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑘𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑘𝑘𝑘𝑘 Sebagai contoh perhatikan gambar 4.2 . Kamu bisa lihat bahwa ada aliran arusnya menuju (masuk) titik percabangan dan arus meninggalkan (keluar) dari titik percabangan. Maka dapat kita hitung bahwa: Gambar 4.2 Aliran Arus Listrik Dalam Percabangan (2) Hukum Kirchoff II Hukun kirchoff II menyatakan bahwa ”Dalam sebuah rangkaian tertutup jumlah gaya gerak listrik (E) sama dengan jumlah penurunan potensial (i.R)” sehingga dapat dirumuskan, BAB II - Pembelajaran 33 Contoh Soal! 1. Lihat gambar dibawah! Jika diketahui: I1 = 2A I4 = 3A I2 = 1.5A I5 = ...? I3 = 0.5 A Hitunglah berapa besar I5 dengan menggunakan Hukum kirchoff I Penyelesaian: Diketahui: Ditanyakan: I1 = 2A I2 = 1,5A I3 = 0,5A I4 = 3A I5…….? Jawab: I1 + I2 + I3 = I4 + I5 I5 = (I1 + I2 + I3) – (I4) I5 = (2 + 1,5 + 0,5) – 3 I5 = 4 – 3 I5 = 1A 34 Dasar Teknik Listrik Arus Searah 2. Pada gambar di bawah diketahui tegangan sumber sebesar 24V, R1 sebesar 220 Ω dan R2 sebesar 470 Ω, hitung besar tegangan pada R1 dan R2. Penyelasian! Diketahui: V = 24 V R1 = 220 Ω R2 = 470 Ω Ditanyakan: VR1 dan VR2 Jawab: Rtotal = R1 + R2 = 220 + 470= 690 Itotal = V / Rtotal = 24 V / 690 =0,03478 A VR1 R1 I 220 x 0,03478 A 7.65 V VR2 R2 I 470 x 0,03478 A 16.35 V V = VR1 + VR2 = 7,65+16,35 = 24V c) Daya /Power Listrik (W) Hal lain yang penting setelah besar tahanan (hambatan) adalah besar daya resistor. Daya resistor merupakan kekuatan yang dimiliki oleh resistor BAB II - Pembelajaran 35 dalam menerima kuat arus listrik. Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt. Daya listrik, seperti daya mekanik, dilambangkan oleh huruf P dalam persamaan listrik. Pada rangkaian arus DC, daya listrik sesaat dihitung menggunakan Hukum Joule, sesuai nama fisikawan Britania James Joule, yang pertama kali menunjukkan bahwa energi listrik dapat berubah menjadi energi mekanik, dan sebaliknya. Keterangan : P adalah daya (watt atau W) I adalah arus (ampere atau A) V adalah perbedaan potensial (volt atau V) Hukum Joule dapat digabungkan dengan hukum Ohm untuk menghasilkan dua persamaan tambahan atau 36 Dasar Teknik Listrik Arus Searah Contoh soal ! Pada gambar diatas apabila sumber tegangan DC mengeluarkan tegangan DC sebesar 12V untuk menyalakan beban lampu yang membutuhkan tegangan 12V dengan arus sebesar 62 mA. Tentukan berapa besar tahanan dan daya listrik pada lampu tersebut. Penyelesaian! Diketahui: V = 12V I = Ditanyakan: 62 mA R…? P…? Jawab: R=V/I = 12 V / 62 mA = 193,5 Ω P = V. I = 12V . 62 mA = 744 mW d) Energi Listrik Energi listrik adalah energi utama yang dibutuhkan bagi peralatan listrik. Energi yang tersimpan dalam arus listrik dengan satuan amper (A) dan tegangan listrik dengan satuan volt (V) dengan ketentuan kebutuhan konsumsi daya listrik dengan satuan Watt (W) untuk menggerakkan motor, lampu penerangan, memanaskan, mendinginkan atau menggerakkan kembali suatu peralatan mekanik untuk menghasilkan bentuk energi yang lain Lampu merupakan alat listrik yang memiliki hambatan, jika digunakan tentunya memerlukan tegangan, arus listrik, dan waktu penggunaan. Hambatan, tegangan, kuat arus, dan waktu itulah yang mempengaruhi besar energi listrik. Bagaimanakah merumuskan hubungan energi listrik dengan hambatan, tegangan, kuat arus, dan waktu? BAB II - Pembelajaran 37 Besar energi listrik dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut. W=V.I.t Dengan: W= besar energi listrik (joule) V = besar tegangan listrik (volt) I = besar kuat arus listrik (ampere) t = selang waktu (sekon) Berdasarkan rumus di atas dapat dikatakan bahwa besar energi listrik bergantung oleh tegangan listrik, kuat arus listrik, dan waktu listrik mengalir. Energi listrik akan makin besar, jika tegangan dan kuat arus makin besar serta selang waktu makin lama. Karena menurut Hukum Ohm V = I . R, maka persamaan tersebut dapat diturunkan menjadi persamaan berikut. W = V. I. t = I2. R. t = (V2 / R) . t Dimana : W= Energi listrik dalam joule I = Arus listrik dalam Ampere R = Hambatan dalam Ohm V= Beda potensial dalam Volt t = Waktu dalam Secon Satuan energi listrik dalam SI adalah joule (J). Adapun, satuan energi listrik yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah kWh (kilowatt hour atau kilowatt jam). Dalam hal ini: 1 kWh = 1 kilo × 1 watt × 1 jam 1 kWh = 1.000 × 1 watt × 3.600 sekon 1 kWh = 3.600.000 watt sekon 1 kWh = 3,6 × 106 joule 38 Dasar Teknik Listrik Arus Searah Contoh soal ! Sebuah motor listrik dioperasikan rata-rata satu jam per hari memiliki daya sebesar 1.200 W. Tentukan berapa biaya yang mesti dikeluarkan untuk konsumsi listrik pada motor listrik tersebut selama satu tahun apabila biaya per kWh listrik tarifnya Rp. 1.000,-. Penyelesaian! Diketahui: P = 1.200 W t = 1 h / hari = 1 h x 365 (dalam satu tahun) = 365 h Rating = Rp. 1000/ kWh Ditanyakan: Biaya dalam satu tahun…? Jawab : W = P. t = 1200 W. 365 h = 438000 Wh = 438 kWh Perhitungan Biaya Biaya = 438 kWh x Rp. 1000,= Rp. 438000,- 3. Rangkuman a) Pernyataan George Simon Ohm yang dikenal dengan nama hukum Ohm berbunyi,“Kuat arus yang mengalir dalam suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar itu jika suhu penghantar tetap”. b) Hukum Kirchoff I berbunyi ”Jumlah arus yang menuju (masuk) titik percabangan sama dengan arus yang meninggalkan (keluar) dari titik percabangan ” c) Hukum Kirchoff II Berbunyi ” Dalam sebuah rangkaian tertutup jumlah gaya gerak listrik (E) sama dengan jumlah penurunan potensial (i.R)” d) Daya pada suatu beban merupakan kekuatan yang dimiliki oleh dalam dalam menerima kuat arus listrik. Daya listrik didefinisikan sebagai BAB II - Pembelajaran 39 laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuan SI daya listrik adalah watt. e) Energi adalah energi utama yang dibutuhkan bagi peralatan listrik. 4. Tugas Jelaskan pertanyaan berikut dengan jelas dan benar! 1) Sebuah aki yang mempunyai tegangan 12 volt dipakai untuk menyalakan lampu pijar, jika kuat arus yang mengalir pada lampu tersebut sebesar 2A, maka berapakah tahanan dari lampu tersebut! 2) Sebuah belitan pemanas listrik mempunyai nilai tahanan sebesar 50 Ohm dan memerlukan kuat arus sebsar 0.5 A berapakah sumber tegangan yang dibutuhkan untuk dapat memanaskan belitan pemanas tersebut! 3) Sebuah tegangan PLN sebesar 220 V digunakan untuk melayani beban berupa lampu sebesar 100 Watt. Hitunglah berapa kuat arus yang mengalir supaya lampu tersebut dapat menyala! 4) Sebuah tegangan PLN sebesar 220V dihubungkan dengan tahanan listrik yang mempunyai nilai resistansi sebesar 110 ohm, hitunglah berapa besar daya yang dibutuhkan pada tahanan tersebut ! 5. Tes Formatif Pilihlah jawaban yang paling benar! 1) Sebuah solder menggunakan tegangan listrik sebesar 220 Volt. Jika pada solder tersebut mengalirkan arus sebesar 200 mA, maka daya listrik yang terpakai pada solder tersebut adalah … a. 1,1 watt b. 4,4 watt c. 44 watt d.110 watt e. 440 watt 40 Dasar Teknik Listrik Arus Searah 2) Hitunglah besar arus yang mengalir pada I3, Jika diketahui I1 = 25 mA, I2 = 10 mA dan I4 = 12 mA seperti yang diperlihatkan pada gambar rangkaian dibawah ini. I3 adalah … 3) a. 3 mA b. 5 mA c. 8 mA d. 10 mA e. 15 mA Rumus daya listrik adalah P = V.I seterika listrik mempunyai tegangan kerja sebesar 220 V dan arusnya sebesar 6 A, maka daya dari setrika tersebut adalah … 4) a. 1.520 Watt b. 1.420 Watt c. 1.320 Watt d. 1.220 Watt e. 1.120 Watt Sebuah lampu pijar dengan tahanan 1000 Ohm, dihubungkan dengan sumber tegangan 120 Volt, arus yang mengalir pada lampu pijar tersebut adalah 5) a. 0,012 A b. 0,083 A c. 0,12 A d. 0,83 A e. 1,2 A Pada rangkaian di bawah ini jika nilai Rl=3 kΩ, R2=4 kΩ, dan R3=12k Ω, di beri sumber tegangan sebesar 24 volt, maka besar arus Itotal a. 16 mA b. 0.15 A c. 25 mA d. 0.16 A e. 0.45 A BAB II - Pembelajaran 41 6) Sebuah lampu mempunyaidaya 20 Watt. jika arus yang disediakan 0,08 Ampere. Maka berapa besar tegangan yang digunakan . 7) a. 55V b. 220 V c. 220V d. 250 V e. 275 V Sebuah motor listrik dioperasikan rata-rata dua jam per hari memiliki daya sebesar 1.000 W. Tentukan berapa biaya yang mesti dikeluarkan untuk konsumsi listrik pada motor listrik tersebut selama satu tahun apabila biaya per kWh listrik tarifnya Rp. 1.500,-. 8) a. Rp. 438000,- b. Rp. 547500,- c. Rp. 500000,- d. Rp. 600000,- e. Rp. 700000,- Sumber tegangan DC sebesar 12V untuk menyalakan beban 2 buah lampu dengan tegangan 12V yang dipasang parallel dengan arus sebesar 62 mA. Tentukan berapa daya total kedua lampu tersebut. 9) a. 744 mW b. 744 W c. 1,488 W d. 1488 W e. 150 W Pada gambar di bawah diketahui tegangan sumber sebesar 24V, R1 sebesar 470 Ω dan R2 sebesar 330 Ω, hitung besar tegangan pada R1 . 42 a. 14, 1 volt b. 9,9 volt c. 10 volt d. 14 volt e. 12 volt Dasar Teknik Listrik Arus Searah 10) Seperti soal nomor 9 tentukan besar R2 ! a. 14, 1 volt b. 9,9 volt c. 10 volt d. 14 volt e. 12 volt 6. Kunci Jawaban Formatif 1 C 6 D 2 A 7 B 3 C 8 C 4 C 9 A 5 A 10 B 7. Lembar Kerja Job Sheet I Percobaan Hukum Ohm (mengukur arus dan tegangan) a) Alat dan Bahan: 1) Resistor 330 Ω/2W…...................................................1 buah 2) Project board…… ........................................................1 buah 3) Power Suply ……........................................................ 1 buah 4) Multimeter ....................................................................2 buah 5) Kabel…….....................................................................6 buah b) Gambar Kerja R DC POWER SUPLAY 0-10V Gambar Skema BAB II - Pembelajaran 43 Gambar Rangkaian c) Keselamatan Kerja 1. Lepaskan tegangan suplai ke sirkuit listrik. 2. Atur model selektor dengan variabel yang diperlukan untuk pengukuran arus dan tegangan pada multimeter. 3. Pilih rentang pengukuran terluas sehingga jarum penujuk tidak melampaui skala ukur pada display alat ukur. d) Langkah kerja 1. Hubungkan alat pengukur dengan polaritas yang benar ketika mengukur tegangan DC dan arus searah. 2. Pilih Resistor 330 Ohm 3. Rakit rangkaian pada project board dengan benar sesuai dengan gambar kerja. 4. Hubungkan catu daya ke rangkaian listrik atur tegangan dari 0 V sampai dengan 10 V. 5. Amati jarum penujuk atau display, jika rentang pengukuran masih memungkinkan, secara bertahap beralih ke rentang pengukuran yang kecil, untuk mendapat hasil pengukuran yang akurat. 44 6. Baca hasil pengukuran dan catat pada tabel pengukuran 7. Buatlah grafik berdasarkan hasil pengukuran pada tabel Dasar Teknik Listrik Arus Searah 8. Buktikan kebenaran hukum Ohm berdasaran hasil pengukuran pada kolom kesimpulan. e) Tabel Hasil Pengukuran Tegangan (V) Arus (mA) 0 2 4 6 8 10 f) Grafik mA 10 Vo tage U BAB II - Pembelajaran 45 g) Kesimpulan Job Sheet 2 Percobaan Hukum Kirchoff I a) Alat dan Bahan: 1) Resistor 100 Ω/2W.......................................................1 buah 2) Resistor 330 Ω/2W.......................................................1 buah 3) Resistor 470 Ω/2W.......................................................1 buah 2) Project board .............................................................. 1 buah 3) Power Suply ............................................................... 1 buah 4) Multimeter .................................................................. 2 buah 5) Kabel............................................................................ 8 buah 46 Dasar Teknik Listrik Arus Searah b) Gambar Kerja Ukur besar I, I1, I2, I3 ! Rangkaian Parallel V = 10 V, R1 = 100 Ω, R2 = 330 Ω, R3 = 470 Ω Gambar Skema Gambar Rangkaian BAB II - Pembelajaran 47 c) Keselamatan Kerja 1. Lepaskan tegangan suplay ke sirkuit listrik. 2. Atur model selektor dengan variabel untuk pengukuran arus pada multimeter. 3. Pilih rentang pengukuran terluas sehingga jarum penujuk tidak melampaui skala ukur pada display alat ukur. d) Langkah kerja 1. Hubungkan alat pengukur dengan polaritas yang benar ketika mengukur arus searah. 2. Rakit rangkaian pada project board dengan benar sesuai dengan gambar kerja. 3. Hubungkan catu daya ke rangkaian listrik atur tegangan sampai dengan 10 V. 4. Amati jarum penujuk atau display, jika rentang pengukuran masih memungkinkan, secara bertahap beralih ke rentang pengukuran yang kecil, untuk mendapat hasil pengukuran yang akurat. 5. Baca hasil pengukuran dan catat pada tabel pengukuran 6. Buktikan kebenaran hukum kirchoff I berdasaran hasil pengukuran dan buat kesimpulanya. e) Tabel Hasil Pengukuran Besaran Tahanan (Ω) Arus (mA) I total (mA) 48 Dasar Teknik Listrik Arus Searah 100 330 470 f) Kesimpulan Job Sheet 3 Percobaan Hukum Kirchoff II a) Alat dan Bahan: 1) Lampu Indikator 12V/62mA........................................2 buah 2) Project board…… ........................................................1 buah 3) Power Suply ……........................................................ 1 buah 4) Multimeter ....................................................................2 buah 5) Kabel…….....................................................................6 buah b) Gambar Kerja Gambar Skema BAB II - Pembelajaran 49 Gambar Rangkaian c) Keselamatan Kerja 1. Lepaskan tegangan suplay ke sirkuit listrik. 2. Atur model selektor dengan variabel untuk pengukuran tegangan pada multimeter. 3. Pilih rentang pengukuran terluas sehingga jarum penujuk tidak melampaui skala ukur pada display alat ukur. d) Langkah kerja 1. Hubungkan alat pengukur dengan polaritas yang benar ketika mengukur tegangan DC. 2. Rakit rangkaian pada project board dengan benar sesuai dengan gambar kerja. 3. Hubungkan catu daya ke rangkaian listrik atur tegangan sampai dengan 12 V. 4. Amati jarum penujuk atau display, jika rentang pengukuran masih memungkinkan, secara bertahap beralih ke rentang pengukuran yang kecil, untuk mendapat hasil pengukuran yang akurat. 5. Ukur tegangan pada sumber, lampu 1 dan lampu 2 6. Baca hasil pengukuran dan catat pada tabel pengukuran 7. Buktikan kebenaran hukum kirchoff II berdasaran hasil pengukuran dan buat kesimpulanya. 50 Dasar Teknik Listrik Arus Searah e) Tabel Hasil Pengukuran Tegagangan Sumber Tegangan Lampu 1 Tegangan Lampu 2 (V) (V) (V) 12 24 f) Kesimpulan Job Sheet 4 Percobaan Pengukuran Daya a) Alat dan Bahan: 1) Lampu Indikator 12V/62 mA.......................................2 buah 2) Project board…… ........................................................1 buah 3) Power Suply ……........................................................ 1 buah 4) Multimeter ....................................................................2 buah 5) Kabel…….....................................................................6 buah BAB II - Pembelajaran 51 b) Gambar Kerja Gambar Skema Gambar Rangkaian c) Keselamatan Kerja 1. Lepaskan tegangan suplay ke sirkuit listrik. 2. Atur model selektor dengan variabel untuk pengukuran arus dan tegangan pada multimeter. 3. Pilih rentang pengukuran terluas sehingga jarum penujuk tidak melampaui skala ukur pada display alat ukur. 52 Dasar Teknik Listrik Arus Searah d) Langkah kerja 1. Hubungkan alat pengukur dengan polaritas yang benar ketika mengukur tegangan DC. 2. Rakit rangkaian pada project board dengan benar sesuai dengan gambar kerja. 3. Hubungkan catu daya ke rangkaian listrik atur tegangan sampai dengan 12 V. 4. Amati jarum penujuk atau display, jika rentang pengukuran masih memungkinkan, secara bertahap beralih ke rentang pengukuran yang kecil, untuk mendapat hasil pengukuran yang akurat. 5. Ukur arus tegangan pada sumber keluaran power suplay, lampu P1 dan lampu P2 6. Baca hasil pengukuran dan catat pada tabel pengukuran 7. Buktikan kebenaran perhitungan rumus daya berdasaran hasil pengukuran dan buat kesimpulanya. e) Tabel Hasil Pengukuran Variabel Tegangan (V) Arus (mA) Daya (mW) (ukur) (ukur) (hitung) Output Power Suplay Lampu P1 Lampu P2 BAB II - Pembelajaran 53 g) 54 Kesimpulan Dasar Teknik Listrik Arus Searah d. Kegiatan Belajar ke- 4 Resistor dalam Rangkaian Listrik 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari modul ini siswa dapat: a) Mengukur resistor tetap dalam rangkaian listrik b) Menghitug resistor rangkaian seri dan parallel dalam rangkaian listrik. c) Menganalisis karakteristik resistor variabel d) Menganalisis karakteristik NTC e) Menganalisis karakteristik VDR f) Menganalisis karakteristik LDR 2. Uraian Materi Resistor adalah komponen elektronika berjenis pasif yang mempunyai sifat menghambat arus listrik Satuan nilai dari resistor adalah ohm, biasa disimbolkan Ω. Adapun fungsi dari Resistor adalah : a) Sebagai pembagi arus b) Sebagai penurun tegangan c) Sebagai pembagi tegangan d) Sebagai penghambat aliran arus listrik, dan lain-lain. Resistor berdasarkan nilainya dapat dibagi dalam 3 jenis yaitu : 1. Tetap : Yaitu resistor yang nilai hambatannya tetap. 2. Variabel : Yaitu resistor yang nilai hambatannya dapat diubah: ubah. 3. Non Linier Yaitu resistor yang nilai hambatannya tidak linier karena pengaruh faktor lingkungan misalnya suhu dan cahaya. BAB II - Pembelajaran 55 a) Resistor Tetap (Fixed) Resistor tetap adalah resistor yang nilai hambatanya tetap tida berubah dan secara fisik bentuk resistor tetap adalah sebagai berikut: Gambar 5.1 Jenis-jenis Resistor Tetap Resistor Tetap Standar AS dan Jepang Eropa Gambar 5.2 Simbol Resistor Tetap Resistor tetap pada umumnya menggunakan kode warna yang menentukan nilai resistor tersebut, namun ada juga resistor yang tidak menggunakan kode warna. Kode warna diatur oleh EIA (Electronic Industries Association) Dimulai dengan warna paling gelap (hitam) lebih terang hingga warna paling terang (putih). Gambar urutan gelang warna pada resistor tertra pada tabel dibawah ini. 56 Dasar Teknik Listrik Arus Searah Tabel 5.1 daftar Kode warna resistor untuk 4 dan 5 gelang Warna Gelang 1 Hitam Gelang 2 Gelang 3 Multiplier 0 0 1 Ohm Toleransi Coklat 1 1 1 10 Ohm ±1% Merah 2 2 2 100 Ohm ±2% Orange 3 3 3 1 K Ohm Kuning 4 4 4 10 K Ohm Hijau 5 5 5 100 K Ohm ± 0,5 % Biru 6 6 6 1 M Ohm ± 0,25 % Ungu 7 7 7 10 M Ohm ± 0,10 % Abu-abu 8 8 8 Putih 9 9 9 ± 0,05 % Emas 0,1 Ohm ±5% Perak 0,01 Ohm ± 10 % Pedoman dalam menentukan urutan gelang warna : 1) Gelang pertama tidak berwarna hitam, emas, perak, atau tidak berwarna. 2) Gelang terakhir ( toleransi ) jaraknya lebih lebar dibanding dengan jarak gelang yang lain. 3) Gelang pertama dibuat lebih lebar dari yang lain, apabila spasi antar gelang jaraknya sama BAB II - Pembelajaran 57 Pemberian nilai untuk resistor karbon selalu dengan gelang kode warna, kecuali untuk resistor chip sudah memakai angka. Untuk resistor berbahan wire wounded selalu nilai ditulis langsung pada badan resistor. Contoh pembacaan kode warna resistor 4 dan 5 warna : 1. Gelang 1 = Merah ( 2 ) Gelang 2 = Ungu (70) Gelang 3 = Coklat (101) Gelang 4 = emas (5 % ) Nilai resistor tersebut adalah : 270 X 101= 2700 Ω = 2k7 Ω ± 5 % 2. Gelang 1 = Merah ( 2 ) Gelang 2 = Kuning (4 ) Gelang 3 = Hitam (0 ) Gelang 4 = Hitam ( 100) Gelang 5 = Coklat ( 1 % ) Nilai Resistor adalah : 240 X 100= 240 Ω ± 1 % Gambar 5.3 Cara-cara Menghitung Nilai Resistor Di dalam praktek para designer sering kali membutuhkan sebuah Hambatan dengan nilai tertentu. Akan tetapi nilai Hambatan tersebut tidak ada di toko penjual, bahkan pabrik sendiri tidak memproduksinya. Lalu bagaimana solusinya..? untuk mendapatkan nilai hambatan dengan resistansi yang unik atau tidak diproduksi, dapat dilakukan dua cara; Pertama cara SERI, dan yang kedua cara PARALEL. Dengan cara demikian maka massalah designer diatas dapat terpecahkan. 58 Dasar Teknik Listrik Arus Searah (1) Rangkaian Resistor Seri Gambar 5.4 Rangkaian Seri Resistor yang disusun seri selalu menghasilkan resistansi yang lebih besar. Pada rangkaian seri, arus yang mengalir pada setiap resistor sama besar. R1, R2, dan R3 disusun secara seri, resistansi dari gabungan R1, R2, dan R3 dapat diganti dengan satu resistor pengganti yaitu Rs. Resistor yang dirangkai mempunyai secara seri nilai pengganti, yang besarnya dapat dirumuskan: I = I1 = I2 = I 3= … V = V1 + V2 + V3 +… Rs = R1 + R2 + R3 +… Contoh Soal! Hitung nilai resistor pengganti dari ketiga resistor yang dirangkai seperti di bawah ini ! Penyelesaian: Diketahui: R1 = 2 ohm R2 = 4 ohm R3 = 3 ohm Ditanyakan: Rs = ........ ? Dijawab : R s = R 1+ R 2 + R 3 Rs = 2 + 4 + 3 Rs = 9, Jadi nilai resistor pengganti adalah 9 ohm. BAB II - Pembelajaran 59 (2) Rangkaian Resistor Paralel Gambar 5.4 Rangkaian Paralel Resistor yang disusun secara paralel selalu menghasilkan resistansi yang lebih kecil. Pada rangkaian paralel arus akan terbagi pada masing-masing resistor pada masing-masing resestor, tetapi tegangan pada ujung-ujung resistor sama besar. Pada rangkaian resistor disamping untuk R1, R2, dan R3 disusun secara paralel, resistansi dari gabungan R1, R2, dan R3 dapat diganti dengan satu resistor pengganti yaitu Rp. Resistor yang dirangkai secara paralel mempunyai nilai pengganti, yang besarnya dapat dirumuskan: Contoh Soal ! Hitung nilai resistor pengganti pada rangkaian dibawah ini! 60 Dasar Teknik Listrik Arus Searah Penyelesaian: Diketahui: R1 = 20 ohm R2 = 30 ohm R3 = 60 ohm Ditanyakan: Rp = ........ ? jawab: 1/ Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 1/ Rp = 1/20 + 1/30 + 1/30 1/ Rp = 3/60 + 2/60 + 1/60 1/ Rp = 6/60 Rp = 10 ohm Hitung nilai resistor pengganti pada rangkaian dibawah ini! Penyelesaian: Ada rangkaian seri antara Resistor 4 ohm dan 2 ohm Maka: RS = 4Ω + 2Ω = 6Ω Sehingga rangkaian dapat diganti menjadi: BAB II - Pembelajaran 61 Selanjutnya adalah rangkaian paralel antara 6 ohm, 6 ohm, dan 6 ohm : 1/ Rp = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 1/ Rp = 1/6 + 1/6 + 1/6 = 3/6 Rp = 2 ohm Karena nilai dari masing-masing resistor sama yaitu 6 ohm, maka dapat juga dihitung dengan: Rp = R / n Rp = 6 / 3 = 2 ohm b). Resistor Variabel Resistor variabel adalah resistor yang dapat diubah-ubah nilainya dengan cara diputer/digeser dengan tangan atau cara di puter dengan obeng. Secara umum resistor variabel terdapat dua jenis yaitu: (1) Trimpot yaitu jenis resistor yang dapat di rubah nilainya dengan cara di putar dengan obeng. Gambarnya bisa dilihat pada gambar 5.5 Gambar 5.5 Macam-macam Trimpot (2) Potensiometer yaitu jenis resistor yang dapat di rubah nilainya dengan cara diputar atau digeser dengan menggunakan tangan. Gambarnya bisa dilihat pada gambar dibawah. Gambar 5.6 Macam-macam Potensiometer 62 Dasar Teknik Listrik Arus Searah Potensiometer Simbol Gambar 5.7 Simbol Resistor Variabel c). Resistor Non Linear Macam-macam resistor non linear adalah: (1) Termistor (PTC dan NTC) Thermistor adalah salah satu jenis Resistor yang nilai resistansi atau nilai hambatannya dipengaruhi oleh Suhu (Temperature). Thermistor merupakan singkatan dari “Thermal Resistor” yang artinya adalah Tahanan (Resistor) yang berkaitan dengan Panas (Thermal). Thermistor terdiri dari 2 jenis, yaitu Thermistor NTC (Negative Temperature Coefficient) dan Thermistor PTC (Positive Temperature Coefficient). Tabel 5.1 Daftar komponen dan simbol NTC dan PTC Komponen Gambar Simbol NTC PTC BAB II - Pembelajaran 63 Nilai Resistansi Thermistor NTC akan turun jika suhu di sekitar Thermistor NTC tersebut tinggi (berbanding terbalik / Negatif). Sedangkan untuk Thermistor PTC, semakin tinggi suhu disekitarnya, semakin tinggi pula nilai resistansinya (berbanding lurus / Positif). Pada umumnya Thermistor NTC dan Thermistor PTC adalah Komponen Elektronika yang berfungsi sebagai sensor pada rangkaian Elektronika yang berhubungan dengan Suhu (Temperature). Suhu operasional Thermistor berbeda-beda tergantung pada Produsen Thermistor itu sendiri, tetapi pada umumnya berkisar diantara -90°C sampai 130°C. Beberapa aplikasi Thermistor NTC dan PTC di kehidupan kita sehari-hari antara lain sebagai pendeteksi Kebakaran, Sensor suhu di Engine (Mesin) mobil, Sensor untuk memonitor suhu Battery Pack (Kamera, Handphone, Laptop) saat Charging, Sensor untuk memantau suhu Inkubator, Sensor suhu untuk Kulkas, sensor suhu pada Komputer dan lain sebagainya. Thermistor NTC atau Thermistor PTC merupakan komponen Elektronika yang digolongkan sebagai Komponen Transduser, yaitu komponen ataupun perangkat yang dapat mengubah suatu energi ke energi lainnya. Dalam hal ini, Thermistor merupakan komponen yang dapat mengubah energi panas (suhu) menjadi hambatan listrik. Thermistor juga tergolong dalam kelompok Sensor Suhu. http://teknikelektronika.com/pengertian-thermistor-ntc-ptc-karakteristik/ (2) VDR VDR adalah “Voltage Dependent Resistor“ semikonduktor yang secara prinsip sebagai penggabungan secara anti pararel dari hubungan seri PN Junction. Ketika sebuah tegangan variabel DC disambungkan ke VDR (Voltage Dependent Resistor) tanpa memperhatikan polaritas, arus mengalir menyebabkan tegangan diseluruh PN Junction yang terhubung seri. Oleh karena itu, mempunyai tahanan tinggi saat tegangan rendah dan bertahanan rendah saat tegangan tinggi. VDR disebut juga sebagai varistor yaitu suatu resistor dengan nilai tahanan yang variabel non-linier tergantung dari nilai tegangan yang diberikan pada VDR tersebut. Nilai resistansi VDR akan tinggi pada saat tegangan yang 64 Dasar Teknik Listrik Arus Searah diberikan pada VDR tersebut berda dibawah tegangan ambang (treshold) dan resistansi akan turun dengan cepat pada saat tegangan yang diberikan pada VDR tersebut melebihi nilai ambang (treshold). Komponen VDR Simbol VDR Gambar 5.8 Simbol dan Bentuk Komponen VDR Gambar 5.9 Karakteristik VDR (Voltage Dependent Resistor) Dari karakteristik VDR (Voltage Dependent Resistor) di atas, dapat kita ketahui bahwa dengan bertambah besarnya harga tegangan yang terdapat diujung kedua VDR (Voltage Dependent Resistor), maka hambatan VDR (Voltage Dependent Resistor) semakin menurun. Dalam praktek VDR (Voltage Dependent Resistor) digunakan sebagai stabilisator tegangan, atau sebagai pengaman rangkaian terhadap kelebihan tegangan. http://elektronika-dasar.web.id/voltage-dependent-resistor-vdr/ BAB II - Pembelajaran 65 (3) LDR (Light Dependent Resistor) Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap. Naik turunnya nilai Hambatan akan sebanding dengan jumlah cahaya yang diterimanya. Pada umumnya, Nilai Hambatan LDR akan mencapai 200 Kilo Ohm (kΩ) pada kondisi gelap dan menurun menjadi 500 Ohm (Ω) pada Kondisi Cahaya Terang. LDR (Light Dependent Resistor) yang merupakan Komponen Elektronika peka cahaya ini sering digunakan atau diaplikasikan dalam Rangkaian Elektronika sebagai sensor pada Lampu Penerang Jalan, Lampu Kamar Tidur, Rangkaian Anti Maling, Shutter Kamera, Alarm dan lain sebagainya. Komponen LDR Simbol LDR Gambar 5.10 Simbol dan Bentuk Komponen LDR 3. Rangkuman a) Resistor adalah yang mempunyai sifat menghambat arus listrik. Satuan nilai dari resistor adalah ohm, biasa disimbolkan Ω. b) 66 Adapun fungsi dari Resistor adalah : • Sebagai pembagi arus • Sebagai penurun tegangan • Sebagai pembagi tegangan • Sebagai penghambat aliran arus listrik. Dasar Teknik Listrik Arus Searah c) .Resistor secara umum terbagi dalam 3 jenis yaitu : Resistor tetap, Resistor variabel dan resistor non Linear. d) Resistor tetap adalah yaitu resistor yang nilai hambatannya tetap, biasanya terdiri dari 4 gelang warna dan 5 warna. e) Resistor variabel yaitu resistor yang nilai hambatannya dapat diubahubah. Contohnya potensiometer dan trimpot. f) Resistor non linear yaitu resistor yang nilai hambatannya tidak linier karena pengaruh faktor lingkungan misalnya suhu dan cahaya. Yang termasuk jenis resistor non linear adalah PTC, NTC, VDR, dan LDR 4. Tugas a) Tentukan berapa nilai resistor dibawah ini dengan menggunakan tabel warna! Resistor b) Nilai Ukur nilai tersebut dengan avometer kemudian bandingkan dengan hasil perhitungan Nilai Nominal c) Rentang Toleransi nilai toleransi Hasil Keseuaian pengukuran ukur dengan perhitungan Kesimpulan ……………………………………………………………………………………………………………………… BAB II - Pembelajaran 67 5. Test Formatif Pilihlah jawaban yang paling tepat! 1) Sebuah rangkaian seri dengan : Tegangan sebesar 12V, R1 =12 Ω, R2 =10 Ω dan R3= 190 Ω. besar Rtotal nya adalah.. 2) a. 100 Ω b. 150 Ω c. 121 Ω d. 200 Ω e. 212 Ω Sebuah rangkaian pararel terdiri atas tiga resistor dengan R1 = 12 Ω , R2 = 4 Ω dan R3= 2 Ω, hitunglah R totalnya. 3) 4) a. 16 Ω b. 10 Ω c. 12 Ω d. 1,2 Ω e. 2,1 Ω Dibawah ini merupakan fungsi sebuah resistor, kecuali a. Sebagai penghambat aliran arus listrik b. Sebagai pembagi tegangan c. Sebagai tahanan listrik d. Sebagai penghambat aliran arus listrik e. Sebagai penyimpan muatan listrik Jenis resistor yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin besar nilai hambatannya disebut.. 68 a. LDR b. NTC c. PTC d. Trimpot e. VDR Dasar Teknik Listrik Arus Searah 5) Jenis resistor yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Makin besar intensitas cahaya yang mengenainya makin kecil nilai hambatannya disebut.. 6) a. LDR b. NTC c. PTC d. Potensiometer e. VDR Jenis resistor yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan suhu yang mempengaruhinmya. Makin besar suhu yang mempengaruhinya makin kecil nilai hambatannya disebut. 7) a. LDR b. NTC c. PTC d. Potensiometer e. VDR Jenis resistor yang mempunyai tahanan tinggi saat tegangan rendah dan bertahanan rendah saat tegangan tinggi dinamakan.. 8) a. LDR b. NTC c. PTC d. Potensiometer e. VDR Perhatikan gambar berikut. Komponen seperti pada gambar adalah … a. Thermostat b. Variable capacitor c. Trimmer capacitor d. Trimmer resistor e. Potensiometer BAB II - Pembelajaran 69 9) Lihatlah gambar di bawah ini. Jlka nilai harnbatan Rl : 600 Ω, R2: 400 Ω, R3: 200 Ω. dihubungkan dengan sumber tegangan: 12V maka arus yang mengalir pada R2 sebesar.... a. 0,2 mA b. 2 mA c. 20 mA d. 50 rnA e. 0,2 A 10) Dari gambar di bawah, diketahui Rl: 4 k Ω dan R2//RL= 8 k Ω. Jika di berikan tegangan baterai U: l2V, maka besar tegangan pada R2 adalah ... a. 2 volt b. 8 volt c. 6 volt d. 9 volt e. 4 volt 6. Jawaban Tes Formatif 70 1. E 6. B 2. D 7. E 3. E 8. E 4. C 9. C 5. A 10. B Dasar Teknik Listrik Arus Searah 7. Lembar Kerja Job Sheet 4 Analisis Resistor Seri Pararel a) Alat dan Bahan: 1) Resistor 100 Ω/2W…...................................................1 buah 2) Resistor 330 Ω/2W…...................................................1 buah 3) Resistor 220 Ω/2W…...................................................1 buah 2) Project board…… ........................................................1 buah 4) Multimeter ...................................................................2 buah 5) Kabel…….....................................................................6 buah b) Gambar Kerja 1) Hitung Nilai R total berdasarkan tabel dibawah ini Diketahui nilai: R1 = 100 Ω R2 = 330 Ω R3 = 220 Ω BAB II - Pembelajaran 71 Hitung R23 ! Hitung Rtotal ! 2) Hitung Nilai R total berdasarkan tabel dibawah ini! 72 Dasar Teknik Listrik Arus Searah Diketahui nilai: R1 = 100 Ω R2 = 330 Ω R3 = 220 Ω Hitung R12 ! Hitung Rtotal ! BAB II - Pembelajaran 73 Lembar jawaban job sheet 4 Soal No.1 A. Mencari nilai R23 𝑅𝑅𝑅𝑅23 = 𝑅𝑅𝑅𝑅2. 𝑅𝑅𝑅𝑅1 220Ω. 330Ω = = 132Ω 𝑅𝑅𝑅𝑅2 + 𝑅𝑅𝑅𝑅3 220Ω + 330Ω B. Mencari nilai Rtotal Rtotal = R1 + R23 = 100Ω + 132 Ω = 232 Ω Soal No.2 A. Mencari nilai R12 R12= R1 + R2 = 100 Ω + 330 Ω = 430 Ω B. Mencari nilai Rtotal 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = 𝑅𝑅𝑅𝑅12. 𝑅𝑅𝑅𝑅3 430Ω. 220Ω = = 146Ω 𝑅𝑅𝑅𝑅12 + 𝑅𝑅𝑅𝑅3 430Ω + 220Ω Job Sheet 5 Analisis rangkaian seri paralel pada rangkaian listrik a) Alat dan Bahan: 1) Resistor 100Ω/2W…………........................................1 buah 2) Resistor 330Ω/2W…………........................................1 buah 3) Resistor 220Ω/2W…………........................................1 buah 4) Project board…… ........................................................1 buah 3) Power Suply ……........................................................ 1 buah 4) Multimeter ....................................................................2 buah 5) Kabel…….....................................................................8 buah 74 Dasar Teknik Listrik Arus Searah b) Gambar Kerja Cari nilai Rtotal dan Daya keseluruhan berdasarkan data hasil pengukuran V = 10 V , R1 = 100Ω, R2=330Ω, R3=220Ω Gambar skema Gambar rangkaian BAB II - Pembelajaran 75 c) Keselamatan Kerja 1. Lepaskan tegangan suplay ke sirkuit listrik. 2. Atur model selektor dengan variabel untuk pengukuran arus dan tegangan pada multimeter. 3. Pilih rentang pengukuran terluas sehingga jarum penujuk tidak melampaui skala ukur pada display alat ukur. d) Langkah kerja 1. Hubungkan alat pengukur dengan polaritas yang benar ketika mengukur arus dan tegangan DC. 2. Rakit rangkaian pada project board dengan benar sesuai dengan gambar kerja. 3. Hubungkan catu daya ke rangkaian listrik atur tegangan sampai dengan 10 V. 4. Amati jarum penujuk atau display, jika rentang pengukuran masih memungkinkan, secara bertahap beralih ke rentang pengukuran yang kecil, untuk mendapat hasil pengukuran yang akurat. 5. Ukur arus dan tegangan pada R1, R2 dan R3. 6. Baca hasil pengukuran dan catat pada tabel pengukuran 7. Buktikan kebenaran perhitungan rumus daya berdasaran hasil pengukuran dan buat kesimpulanya. e) Tabel Hasil Pengukuran Mengukur Arus Arus I1(mA) Arus I2(mA) Arus Itotal(mA) VR2 (V) VR3 (V) Mengukur Tegangan VR1 (V) R total =….. P total =…. 76 Dasar Teknik Listrik Arus Searah g) Kesimpulan Job Sheet 6 Percobaan resistor variabel dalam rangkaian listrik a) Alat dan Bahan: 1) Potensiometer 1k / 0.5 W…..........................................1 buah 2) Project board…… ........................................................1 buah 3) Power Suply ……........................................................ 1 buah 4) Multimeter ....................................................................2 buah 5) Kabel…….....................................................................8 buah b) Gambar Kerja Hitung tegangan di R1 dan R2! Gambar skema BAB II - Pembelajaran 77 Gambar rangkaian c) Keselamatan Kerja 1. Lepaskan tegangan suplay ke sirkuit listrik. 2. Atur model selektor dengan variabel untuk pengukuran tegangan pada multimeter. 3. Pilih rentang pengukuran terluas sehingga jarum penujuk tidak melampaui skala ukur pada display alat ukur. d) Langkah kerja 1. Hubungkan alat pengukur dengan polaritas yang benar ketika mengukur tegangan DC. 2. Rakit rangkaian pada project board dengan benar sesuai dengan gambar kerja. 3. Hubungkan catu daya ke rangkaian listrik atur tegangan sampai dengan 10 V. 4. Pindahkan posisi potensio dari posisi 0 sampai dengan 10 5. Baca hasil pengukuran dan catat pada tabel pengukuran 6. Buat grafik hasil pengukuran resistor terhadap tengangan. 7. Buktikan kebenaran dengan membandingkan perhitungan rumus kirchoff II untuk pembagi tegangan dan hasil pengukuran dan buat kesimpulanya. 78 Dasar Teknik Listrik Arus Searah e) Tabel Hasil Pengukuran Pengukuran Output tegangan Posisi Pot. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 V1 (V) V2 (V) f) Grafik Hasil Pengukuran BAB II - Pembelajaran 79 10 g) Kesimpulan Joob Sheet 7 Percobaan NTC dalam rangkaian listrik a) Alat dan Bahan: 1) NTC Resistor…………..…..........................................1 buah 2) Project board…… ........................................................1 buah 3) Power Suply ……........................................................ 1 buah 4) Multimeter ....................................................................2 buah 5) Kabel…….....................................................................6 buah b) Gambar Kerja Ujilah karakteristik NTC pada gambar dibawah ini! Gambar skema 80 Dasar Teknik Listrik Arus Searah Gambar rangkain c) Keselamatan Kerja 1. Lepaskan tegangan suplay ke sirkuit listrik. 2. Atur model selektor dengan variabel untuk pengukuran arus, tegangan dan hambatan pada multimeter. 3. Pilih rentang pengukuran terluas sehingga jarum penujuk tidak melampaui skala ukur pada display alat ukur. d) Langkah kerja 1. Hubungkan alat pengukur dengan polaritas yang benar ketika mengukur tegangan DC. 2. Rakit rangkaian pada project board dengan benar sesuai dengan gambar kerja. 3. Hubungkan catu daya ke rangkaian listrik atur tegangan dari 0V sampai dengan 25 V. 4. Baca hasil pengukuran arus dan tegangan dan catat pada tabel pengukuran 5. Buat grafik hasil pengukuran arus tegangan dan hambatan untuk melihat karakteristik NTC. 6. Buat kesimpulan dari hasil pengukuran. BAB II - Pembelajaran 81 e) Tabel Hasil Pengukuran Pengukuran pada suhu ruangan 220C Catu daya (V) Arus (mA) Daya PNTC (mW) R NTC (kΩ) f) Grafik Hasil Pengukuran 82 Dasar Teknik Listrik Arus Searah 1 2 5 10 15 20 25 g) Kesimpulan Job Sheet 8 Percobaan LDR dalam rangkaian listrik a) Alat dan Bahan: 1) LDR Resistor 100V/0,2 W...........................................1 buah 2) Resistor 1k/ 2W…………..…......................................1 buah 3) Lampu Indikator 12V/62 mA.......................................1 buah 4) Project board…… ........................................................1 buah 5) Power Suply ……........................................................ 1 buah 6) Multimeter ....................................................................2 buah 7) Kabel…….....................................................................8 buah b) Gambar Kerja Ujilah karakteristik LDR pada gambar dibawah ini! Power Supply 12V, R1 = 1k, R2 = LDR BAB II - Pembelajaran 83 Gambar skema Gambar rangkaian d) Keselamatan Kerja 1. Lepaskan tegangan suplay ke sirkuit listrik. 2. Atur model selektor dengan variabel untuk pengukuran arus, tegangan dan hambatan pada multimeter. 3. Pada mode pilihan hambatan pastikan alat ukur tepat menujuk angka nol, jika tidak kalibrasi terlebih dahulu. 4. Pilih rentang pengukuran terluas sehingga jarum penujuk tidak melampaui skala uku pada display alat ukur. d) Langkah kerja 1. Hubungkan alat pengukur dengan polaritas yang benar ketika mengukur tegangan DC. 2. Rakit rangkaian pada project board dengan benar sesuai dengan gambar kerja. 3. Hubungkan catu daya ke rangkaian listrik atur tegangan sampai dengan 12 V. 4. 84 Lakukan tiga kali percobaan dengan yaitu: Kondisi LDR di tutup dengan tangan Kondisi LDR saat dapat cahaya normal dari ruangan Dasar Teknik Listrik Arus Searah Kondisi LDR apabila lampu indicator di dekatkan sejajar dengan LDR 5. Baca hasil pengukuran arus dan tegangan dan catat pada tabel pengukuran 6. Buat kesimpulan dari hasil pengukuran. e) Tabel Hasil Pengukuran Kondisi LDR I LDR (mA) VLDR (V) RLDR (kΩ) LDR tertutup tangan LDR pada cahaya ruangan Lampu sejajar LDR f) Kesimpulan BAB II - Pembelajaran 85 e. Kegiatan Belajar 5 Rangkaian Kapasitor 1. Tujuan Pembelajaran Setelah mempelajari modul ini siswa dapat: a) Menjelaskan pengertian kapasitor b) Membedakan satuan-satuan kapasitor c) Menerangkan fungsi kapasitor d) Mengklasiikasi jenis-jenis kapasitor e) Menghigtung rangkaian kapasitor seri dan parallel f) Mengukur kapasitor g) Menganalisis pengisian dan pengosongan kapasitor. 1. Uraian Materi a) Pengertian Kapasitor Kondensator (Capasitor) adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kondensator memiliki satuan yang disebut Farad. Ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Kondensator kini juga dikenal sebagai "kapasitor", namun kata "kondensator" masih dipakai hingga saat ini. Pertama disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari bahasa Itali condensatore), berkenaan dengan kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya. Kebanyakan bahasa dan negara yang tidak menggunakan bahasa Inggris masih mengacu pada perkataan bahasa Italia "condensatore", seperti bahasa Perancis condensateur, Indonesia dan Jerman Kondensator atau Spanyol Condensador. b) Satuan Kapasitor Kapasitas sebuah kapasitor dinyatakan dalam satuan Farrad (F) namum 1 Farrad adalah harga yang sangat besar sekali untuk sebuah kapasitor. Di pasaran kapasitor umumnya dijual dalam ukuran kapasitas yang jauh lebih kecil dari 1 Farrad. Untuk kapasitor polar (dwi kutub) dengan bahan dielektrik larutan elektrolit dijual dengan satuan mikro Farrad, umumnya dari 0,1 86 Dasar Teknik Listrik Arus Searah mikro Farrad hingga 47000 mikroFarrad. Sedangkan untuk kapasitor non polar umumnya tersedia dengan kapasitas yang lebih kecil lagi, berkisar dari 1000 nanoFarrad hingga 1 pikoFarrad. 1 Farad = 1.000.000µF (mikro Farad) 1µF = 1.000nF (nano Farad) 1µF = 1.000.000pF (piko Farad) 1nF = 1.000pF (piko Farad) Seperti halnya resistor, kapasitor mempunyai kode warna untuk menentukan besarnya kapasitansi. Pada Tabel 6.1 berikut merupakan kode warna dari kapasitor. Tabel 6.1. Kode Warna Pada Kapasitor Adapun cara memperluas kapasitor atau kondensator dengan jalan: 1. Menyusunnya berlapis-lapis. 2. Memperluas permukaan variabel. 3. Memakai bahan dengan daya tembus besar c) Fungsi kapasitor Pada Peralatan Elektronika, Kapasitor merupakan salah satu jenis Komponen Elektronika yang paling sering digunakan. Hal ini dikarenakan BAB II - Pembelajaran 87 Kapasitor memiliki banyak fungsi sehingga hampir setiap Rangkaian Elektronika memerlukannya. Dibawah ini adalah beberapa fungsi daripada Kapasitor dalam Rangkaian Elektronika : • Sebagai Penyimpan arus atau tegangan listrik • Sebagai Konduktor yang dapat melewatkan arus AC (Alternating Current) • Sebagai Isolator yang menghambat arus DC (Direct Current) • Sebagai Filter dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya) • Sebagai Kopling • Sebagai Pembangkit Frekuensi dalam Rangkaian Osilator • Sebagai Penggeser Fasa • Sebagai Pemilih Gelombang Frekuensi (Kapasitor Variabel yang digabungkan dengan Spul Antena dan Osilator) d) Jenis jenis kapasitor Berdasarkan bahan Isolator dan nilainya, Kapasitor dapat dibagi menjadi 2 Jenis yaitu Kapasitor Nilai Tetap dan Kapasitor Variabel. Berikut ini adalah penjelasan singkatnya untuk masing-masing jenis Kapasitor. (1). Kapasitor tetap (Fixed capasitor) Kapasitor ini adalah kapasitor yang nilainya tetap tidak berubah-ubah, berikut ini adalah jenis-jenis kapasitor yang nilainya tetap 88 Dasar Teknik Listrik Arus Searah (a). Kapasitor Elektrolit Kapasitor ini diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk seperti pada gambar 6.1 Gambar 6.1 Jenis Kapasitor Elektrolit dan Simbolnya (b). Kapasitor Keramik Kapasitor Keramik adalah Kapasitor yang Isolatornya terbuat dari Keramik dan berbentuk bulat tipis ataupun persegi empat. Kapasitor Keramik tidak memiliki arah atau polaritas, jadi dapat dipasang bolak-balik dalam rangkaian Elektronika. Pada umumnya, Nilai Kapasitor Keramik berkisar antara 1pf sampai 0.01µF. Kapasitor yang berbentuk Chip (Chip Capasitor) umumnya terbuat dari bahan Keramik yang dikemas sangat kecil untuk memenuhi kebutuhan peralatan Elektronik yang dirancang makin kecil dan dapat dipasang oleh Mesin Produksi SMT (Surface Mount Technology) yang berkecepatan tinggi. Gambar 6.2 Jenis kapasitor Keramik dan Simbolnya (c). Kapasitor Mika Kapasitor Mika adalah kapasitor yang bahan Isolatornya terbuat dari bahan Mika. Nilai Kapasitor Mika pada umumnya berkisar antara 50pF sampai 0.02µF. Kapasitor Mika juga dapat dipasang bolak balik karena tidak memiliki polaritas arah. BAB II - Pembelajaran 89 . Gambar 6.3 Jenis Kapasitor Mika dan Simbolnya (d). Kapasitor Polyseter Kapasitor Polyester adalah kapasitor yang isolatornya terbuat dari Polyester dengan bentuk persegi empat. Kapasitor Polyester dapat dipasang terbalik dalam rangkaian Elektronika (tidak memiliki polaritas arah). . Gambar 6.4 Jenis Kapasitor Polyester dan Simbolnya (e). Kapasitor Kertas Kapasitor Kertas adalah kapasitor yang isolatornya terbuat dari Kertas dan pada umumnya nilai kapasitor kertas berkisar diantara 300pf sampai 4µF. Kapasitor Kertas tidak memiliki polaritas arah atau dapat dipasang bolak balik dalam Rangkaian Elektronika. . Gambar 6.5 Jenis Kapasitor Kertas dan Simbolnya 90 Dasar Teknik Listrik Arus Searah (f). Kapasitor Tantalum Kapasitor Tantalum juga memiliki Polaritas arah Positif (+) dan Negatif (-) seperti halnya Kapasitor Elektrolit dan bahan Isolatornya juga berasal dari Elektrolit. Disebut dengan Kapasitor Tantalum karena Kapasitor jenis ini memakai bahan Logam Tantalum sebagai Terminal Anodanya (+). Kapasitor Tantalum dapat beroperasi pada suhu yang lebih tinggi dibanding dengan tipe Kapasitor Elektrolit lainnya dan juga memiliki kapasintansi yang besar tetapi dapat dikemas dalam ukuran yang lebih kecil dan mungil. Oleh karena itu, Kapasitor Tantalum merupakan jenis Kapasitor yang berharga mahal. Pada umumnya dipakai pada peralatan Elektronika yang berukuran kecil seperti di Handphone dan Laptop. . Gambar 6.6 Jenis Kapasitor Tantalum dan Simbolnya (2). Kapasitor Variabel Kapasitor Variabel adalah Kapasitor yang nilai Kapasitansinya dapat diatur atau berubah-ubah. Secara fisik, Kapasitor Variabel ini terdiri dari 2 jenis yaitu : (a). Varco (Variabel Condensator) VARCO (Variable Condensator) yang terbuat dari Logam dengan ukuran yang lebih besar dan pada umumnya digunakan untuk memilih Gelombang Frekuensi pada Rangkaian Radio (digabungkan dengan Spul Antena dan Spul Osilator). Nilai Kapasitansi VARCO berkisar antara 100pF sampai 500pF. BAB II - Pembelajaran 91 . Gambar 6.7 Jenis kapasitor varco dan simbolnya (b). Trimmer Trimmer adalah jenis Kapasitor Variabel yang memiliki bentuk lebih kecil sehingga memerlukan alat seperti Obeng untuk dapat memutar Poros pengaturnya. Trimmer terdiri dari 2 pelat logam yang dipisahkan oleh selembar Mika dan juga terdapat sebuah Screw yang mengatur jarak kedua pelat logam tersebut sehingga nilai kapasitansinya menjadi berubah. Trimmer dalam Rangkaian Elektronika berfungsi untuk menepatkan pemilihan gelombang Frekuensi (Fine Tune). Nilai Kapasitansi Trimmer hanya maksimal sampai 100pF. . Gambar 6.7 Jenis Kapasitor Varco dan Simbolnya http://teknikelektronika.com/simbol-fungsi-kapasitor-beserta-jenis-jeniskapasitor/ e). Rangkaian Seri dan Pararel pada Kapasitor Seperi halnya pada resistor, kapasitor dapat dirangkai secara seri dan pararel. Untuk lebi jelasnya perhatikan gambar 6.8 dan 6.9 dibawah ini. Kapasitor dalam rangkaian pararel, masing-masing mempunyai nilao beda potensial yang sama. Sehingga, dapat dicari kapasintasi total dari kapasitor. 92 Dasar Teknik Listrik Arus Searah Gambar 6.8. Rangkaian Pararel Pada kapasitor Dari gambar tersebut dapat dirumuskan Alasan untuk merangkai kapasitor secara paralel adalah untuk meningkatkan total jumlah beban penyimpanan. Dengan kata lain, meningkatkan kapasitansi itu juga meningkatkan jumlah itu energi yang dapat disimpan. Sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut: Pada penyusunan kapasitor secara seri seperti pada gambar 33, kita dapatkan bahwa arus yang melewati kapasitor bernilai tetap sedangkan tegangan yang melewatinya berubah- ubah atau berbeda oleh: Gambar 6.9 Rangkaian Kapasitor Secara Seri BAB II - Pembelajaran 93 f). Cara Menguji Kapasitor Untuk menguji kapasitor berpolaritas digunakan ohmmeter dimana jolok merah dihubungakan dengan kutub negatif dan kolok hitam pada kutub positif. Bila jarum menunjukkan harga tertentu kemudian kembali ke tak terhingga (Sangat besar sekali) dikatakan kapasitor baik. Bila menunjukkan harga tertentu dan tidak bergerak ke tak terhingga dikatakan kapasitor bocor dan bila tidak bergerak sama sekali kemungkinan kapsitor putus atau range ohmmeter kurang besar. Sedangakan untuk menguji kapasitor nonpolar caranya sama dengan kapasitor berpolaritas hanya saja kamu tidak perlu memperhatikan kutub positif dan kutub negatif Gambar 6.10 Cara Menguji Kondensator g). Pengisian dan Pengosongan Kapasitor (1). Pengisian Kapasitor Pada pembahasan terdauhulu sedikit disinggung tentang siat capasitor yang dapat menyimpan muatan listrik, maka dari itu pembahasan kali ini adalah kita akan coba menganalisis proses pada saat kapasitor sedang diberikan tegangan. Pada saat pengisian kapasitor diperlukan sebuah sumber tegangan konstan (Vin) yang digunakan untuk menyuplai muatan ke kapasitor dan sebuah resistor yang digunakan untuk mengatur konstanta waktu pengisian (τ) serta membatasi arus pengisian. Pada rangkaian pengisian kapasitor pada gambar 6.11, saat saklar (E) ditutup maka akan ada arus yang mengalir dari sumber tegangan (V) menuju ke kapasitor. Besarnya arus ini tidak tetap karena adanya bahan dielektrik pada 94 Dasar Teknik Listrik Arus Searah kapasitor. Arus pengisian akan menurun seiring dengan meningkatnya jumlah muatan pada kapasitor, dimana Vc≈V saat i=0. Gambar 6.11 Gambar Pengisian Kapasitor Secara umum, rumus pengisian kapasitor untuk tegangan dan arus dapat dinyatakan seperti berikut : • tegangan kapasitor saat t detik apabila sebelum pengisian tidak terdapat adanya tegangan awal pada kapasitor, Vc(0)=0V, maka persamaan diatas menjadi : • arus pengisian setelah t detik BAB II - Pembelajaran 95 Apabila digambarkan dalam grafik maka tegangan dan arus pada pengisian kapasitor akan membentuk grafik eksponensial seperti berikut. Gambar 6.12 Grafik Pengisian Kapasitor (2). Pengosongan Kapasitor Berlanjut dari artikel diatas, kali ini akan dibahas mengenai pengosongan kapasitor. Saat kapasitor sudah terisi oleh sebagian atau penuh muatan listrik maka kapasitor tersebut dapat dikosongkan dengan cara 96 Dasar Teknik Listrik Arus Searah menghubungkan saklar (E) pada posisi discharging yang menghubungkan saklar ke ground. Akibatnya tegangan kapasitor akan berkurang secara eksponensial sampai nol. Gambar 6.13 Pengosongan Kapasitor Lamanya proses pengosongan kapasitor ini juga ditentukan oleh nilai R-C yang dipakai pada rangkaian. Berikut adalah rumus umum untuk pengosongan kapasitor. • tegangan kapasitor saat dikosongkan selama t detik, VC(t) Vs adalah tegangan kapasitor sebelum dikosongkan. Vs akan bernilai sama dengan tegangan input pengisi kapasitor apabila kapasitor diisi sampai penuh (fully charged). • arus pengosongan setelah t detik BAB II - Pembelajaran 97 Apabila digambarkan dalam grafik maka tegangan dan arus pada pengosongan kapasitor akan membentuk grafik eksponensial. grafik seperti berikut. Gambar 6.14 Grafik Pengosongan Kapasitor http://teimra.blogspot.de/2016/02/pengisian-dan-pengosongankapasitor.html 3. Rangkuman a) Kondensator (Capasitor) adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. b) Kapasitas sebuah kapasitor dinyatakan dalam satuan Farrad (F) namum 1 Farrad adalah harga yang sangat besar sekali untuk sebuah kapasitor c) Dibawah ini adalah beberapa fungsi daripada Kapasitor dalam Rangkaian Elektronika : • 98 Sebagai Penyimpan arus atau tegangan listrik Dasar Teknik Listrik Arus Searah • Sebagai Konduktor yang dapat melewatkan arus AC (Alternating Current) • Sebagai Isolator yang menghambat arus DC (Direct Current) • Sebagai Filter dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya) • Sebagai Kopling • Sebagai Pembangkit Frekuensi dalam Rangkaian Osilator • Sebagai Penggeser Fasa • Sebagai Pemilih Gelombang Frekuensi (Kapasitor Variabel yang digabungkan dengan Spul Antena dan Osilator) d) Kapasitor secara umum terbagi menjadi dua jenis yaitu kapasitor tetap dan kapasitor variabel. e) Kapasitor tetap yaitu kapasitor yang nilaianya tetap tidak berubah-ubah, contohnya : kapasitor elektrolit, mika, kertas, polyester, tantalum. f) Kapasitor variabel yaitu kapasitor yang nilainya bisa diatur, contohnya varco dan trimmer. g) Kapasitor dalam rangkaian seperti halnya resistor dapat bisa di rangkai secara seri dan paralel ataupun kombinasi seri parallel tergantung kebutuhan. 4. Tugas • Berdasarkan pada rangkaian pengisian kapasitor dibawah, dimana : Vsumber = 12 V ; R = 5KΩ ; C = 1000µF. Tentukan : a. Konstanta waktu sat pengisian (T) b. Arus awal yang mengalir pada rangkaian (io) c. Tegangan da arus kapasitor setelah saklar ditutup selama 10 ms d. Waktu pengisian yang dibutuhkan agar tegangan kapasitor terisi 100 %. (Vc) BAB II - Pembelajaran 99 5. Tes Formatif 1) Satuan kapasitor adalah... a. Ohm b. Farad c. Ampere d. Volt e. watt 2) Dibawah ini merupakan fungsi sebuah Kapasitor, kecuali.. a. Sebagai kopling antara rangkaian b. Sebagai filter dalam rangkaian power c. Sebagai penguat arus listrik d. Sebagai penyimpan muatan listrik e. Sebagai filter ripple gelombang 3) Fungsi kapasitor pada rangkaian catu daya adalah… a. Menurunkan tegangan yang diinginkan. b. Mengubah tingkat tegangan bolak balik ke tegangan searah. c. Memproses fluktuasi dan memfiter penyearahan yang menghasilkan keluaran tegangan DC yang lebih rata. d. Meregulasi tegangan supaya tegangan keluaran mempunyai nilai tegangan yang konstan e. Menyangga tegangan listrik (buffer) 4) Berdasarkan gambar kapasitor di bawah ini, maka besar nilai kapasitor total (CAS) adalah ... 100 a. 1,5 uF b. 7,5 uF c. 21,67 uF d. 30 uF e. 45 Uf Dasar Teknik Listrik Arus Searah 5) Empat buah kapasitor 120 pF dihubungkan parallel. Kapasitas total dari rangkaian tersebut adalah … a. 48 pF b. 0,48 nF c. 4800 pF d. 48 nF e. 48 uF 6) Fungsi kapasitor dalam rangkaian di bawah ini adalah sebagai.. a. Filter b. Coupling c. By pass d. Penyearah e. Decoupling 7) Lihatlah gambar di bawah inl. Jika nilai hambatan R = I MΩ dan nilai kapasiror = 5 uF. maka kondisi kapasitor sedang terjdi proses ... a. Discharing b. Disconecting c. Filtering d. Buffering e. Charging 8) Berapakah nilai kapasitor berikut ini? a. 0,068 uF b. 600 uF c. 0,068 nF d. 600 nF e. 068 uF BAB II - Pembelajaran 101 9) Kapasitor bertuliskan 2A474J100 mempunyai nilai …. a. 2 Ampere b. 474 pF c. 470 nF d. 100 Volt e. 474nf 10) Besarnya C total pada rangkaian di bawah jika diketahui, C1= 10nF, C2 = 10nF, dan C3=15 nF adalah.. a. 5 nF b. 10 nF c. 15 nF d. 20 nF e. 53 nF 6. Kunci Jawaban Tes Formatif 1) B 6) A 2) C 7) E 3) C 8) A 4) C 9) C 5) B 10) D 7. Lembar Kerja Job Sheet 11 Percobaan pengisian dan pengosongan kapasitor a) Alat dan Bahan: 1) Resistor 100Ω /2 W……….........................................1 buah 2) Capasitor 100µF/ 65V..…..…......................................1 buah 3) Saklar Deten……………….........................................1 buah 4) Project board…… .......................................................1 buah 5) Power Suply ……........................................................1 buah 6) Multimeter ...................................................................2 buah 7) Kabel…….....................................................................8 buah 102 Dasar Teknik Listrik Arus Searah b) Gambar Kerja Ujilah karakteristik Capasitor pada saat pengisian dan pengosongan muatan pada gambar dibawah ini! Power Supply 12V, R1 = 100Ω, C = 100µ/65V Gambar skema Gambar rangkaian BAB II - Pembelajaran 103 c) Keselamatan Kerja 1. Lepaskan tegangan suplay ke sirkuit listrik. 2. Atur model selektor dengan variabel untuk pengukuran tegangan pada multimeter. 3. Pilih rentang pengukuran terluas sehingga jarum penujuk tidak melampaui skala uku pada display alat ukur. d) Langkah kerja 1. Hubungkan alat pengukur dengan polaritas yang benar ketika mengukur tegangan DC. 2. Rakit rangkaian pada project board dengan benar sesuai dengan gambar kerja. 3. Hubungkan catu daya ke rangkaian listrik atur tegangan sampai dengan 10 V. 4. 5. Lakukan 2 kali percobaan dengan yaitu: Pada saat pengisian kapasitor Pada saat pengosongan kapasitor Baca hasil pengukuran arus dan tegangan dan catat pada tabel pengukuran 6. Buat grafik tegangan terhadap waktu 7. Buat kesimpulan dari hasil pengukuran. e) Tabel Hasil Pengukuran Tabel respon kapasitor ketika pengisian Waktu pengisian (s) 0 10 20 30 40 50 20 30 40 50 Capasitor (V) Tabel respon kapasitor ketika pengosongan Waktu pengisian (s) Capasitor (V) 104 Dasar Teknik Listrik Arus Searah 0 10 f) Grafik g) Kesimpulan BAB II - Pembelajaran 105 106 Dasar Teknik Listrik Arus Searah BAB III BAB III EVALUASI EVALUASI A. Kognitif Skill Pilihlah jawaban yang paling benar! 1) 2) Didalam sebuah susunan atom, bagian inti atom terdapat muatan.. a. Electron-neutron b. Proton-neutron c. Electron-newtron d. Proton-newtron e. neutron-newton Suatu muatan atom yang berada pada kulit terluar yang biasanya mudah berpindah-pindah dari satu atom ke atom yang lain disebut.. 3) a. Atom valensi b. Muatan valensi c. Proton valensi d. Elektron valensi e. Neutron valensi Diketahui sebuah atom dengan nomor unsur 17 CL berapa elektron yang berada pada kulit terluar dari atom tersebut.. 4) a. 3 b. 4 c. 5 d. 6 e. 7 Bahan yang mengandung unsur silikon dan germanium termasuk bahan listrik yang bersifat sebagai .. a. Konduktor b. Semikonduktor c. Isolator d. Transformator e. Induktor BAB III - Evaluasi 107 5) Di bawah ini yang merupakan besaran pokok menurut standard internasional adalah a. kilogram dan watt b. kilogram dan celcius c. meter dan detik d. meter dan celcius e. celcius dan watt 6) Perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik dinamakan.. a. Tegangan b. Arus c. Hambatan d. Daya e. Energi 7) Besaran gaya turunan dari besaran-besaran.. a. Massa, waktu b. Massa, panjang c. Panjang, waktu d. Massa, panjang, waktu e. Massa, luas, panjang 8) Yang merupakan pokok satuan dalam SI adalah .. 9) a. K joule b. Newton c. Candela d. K volt e. Jam Hitunglah besar arus yang mengalir pada I3, Jika diketahui I1 = 25 mA, I2 = 10 mA dan I4 = 12 mA seperti yang diperlihatkan pada gambar rangkaian dibawah ini. I3 adalah … 108 a. 3 mA b. 5 mA c. 8 mA d. 10 mA e. 15 mA Dasar Teknik Listrik Arus Searah 10) Rumus daya listrik adalah P = V.I seterika listrik mempunyai tegangan kerja sebesar 220 V dan arusnya sebesar 6 A, maka daya dari setrika tersebut adalah … a. 1.520 Watt b. 1.420 Watt c. 1.320 Watt d. 1.220 Watt e. 1.120 Watt 11) Sebuah motor listrik dioperasikan rata-rata dua jam per hari memiliki daya sebesar 1.000 W. Tentukan berapa biaya yang mesti dikeluarkan untuk konsumsi listrik pada motor listrik tersebut selama satu tahun apabila biaya per kWh listrik tarifnya Rp. 1.500,-. a. Rp. 438000,- b. Rp. 547500,- c. Rp. 500000,- d. Rp. 600000,- e. Rp. 700000,- 12) Pada gambar di bawah diketahui tegangan sumber sebesar 24V, R1 sebesar 470 Ω dan R2 sebesar 330 Ω, hitung besar tegangan pada R1 . a. 14, 1 volt b. 9,9 volt c. 10 volt d. 14 volt e. 12 volt 13) Sebuah rangkaian pararel terdiri atas tiga resistor dengan R1 = 12 Ω , R2 = 4 Ω dan R3= 2 Ω, hitunglah R totalnya. a. 16 Ω b. 10 Ω c. 12 Ω d. 1,2 Ω e. 2,1 Ω BAB III - Evaluasi 109 14) Dibawah ini merupakan fungsi sebuah resistor, kecuali a. Sebagai penghambat aliran arus listrik b. Sebagai pembagi tegangan c. Sebagai tahanan listrik d. Sebagai penghambat aliran arus listrik e. Sebagai penyimpan muatan listrik 15) Dibawah ini merupakan fungsi sebuah Kapasitor, kecuali.. a. Sebagai kopling antara rangkaian b. Sebagai filter dalam rangkaian power c. Sebagai penguat arus listrik d. Sebagai penyimpan muatan listrik e. Sebagai filter ripple gelombang 16) Berdasarkan gambar kapasitor di bawah ini, maka besar nilai kapasitor total (CAS) adalah ... a. 1,5 uF b. 7,5 uF c. 21,67 uF d. 30 uF e. 45 uF 17) Empat buah kapasitor 120 pF dihubungkan parallel. Kapasitas total dari rangkaian tersebut adalah … a. 48 pF b. 0,48 nF c. 4800 pF d. 48 nF e. 48 uF 18) Berapakah nilai kapasitor berikut ini? 110 a. 0,068 uF b. 600 uF c. 0,068 nF d. 600 nF e. 068 uF Dasar Teknik Listrik Arus Searah 19) Jenis resistor yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan suhu. Makin tinggi suhu yang mempengaruhi makin besar nilai hambatannya disebut.. a. LDR b. NTC c. PTC d. Trimpot e. VDR 20) Jenis resistor yang nilai hambatannya terpengaruh oleh perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Makin besar intensitas cahaya yang mengenainya makin kecil nilai hambatannya disebut.. B. a. LDR b. NTC c. PTC d. Potensiometer e. VDR Psikomotor Skill 1. Kegiatan -1 a) Tugas : 1) Secara mandiri (individu), simulasikan arah arus elektron dan arah arus listrik konvensional. 2) Secara mandiri (individu), kelompokan sebanyak mungkin benda-benda yang ada di alam semesta ini berdasarkan jenis bahan kelistrikan (Konduktor, Isolator dan Semi Konduktor b) Prosedur: 1) Siapkan alat dan bahan yang diperlukan. 2) Simulasikan arah arus elektron dan arah arus arus konvensional dengan menggunakan menggunakan gambar. 3) Indentifikasikan benda-benda yang ada di alam sekitar dan tentukan benda-benda tersebut ke dalam bahan kelistrikan (konduktor, semikonduktor dan isolator). BAB III - Evaluasi 111 2. Kegiatan -2 a) Tugas : Secara mandiri (individu), menerapkan satuan-satuan beban, gaya, usaha, dan daya dalam contoh perhitungan sederhana. b) Prosedur: 1) Siapkan alat dan bahan yang diperlukan. 2) Buatlah soal perhitungan sederhana tentang beban, gaya, usaha, dan daya. 3) 3. Selesaikan soal perhitungan tersebut. Kegiatan -3 a) Tugas : Secara mandiri melakukan Percobaan pembuktian hukum Ohm dengan mengukur tahanan dan arus listrikHukum Ohm (mengukur arus dan tahanan) b) Alat dan Bahan: 1) Resistor 100 Ω/ 2W......................................1 buah 2) Resistor 220 Ω/ 2W......................................1 buah 3) Resistor 330 Ω/ 2W......................................1 buah 4) Resistor 470 Ω/ 2W.....................................1 buah 5) Resistor 680 Ω/ 2W......................................1 buah 6) Resistor 1k Ω/ 2W........................................1 buah 7) Project board…… .......................................1 buah 8) Power Suply …….........................................1 buah 9) Multimeter ...................................................2 buah 10) Kabel…….....................................................8 buah 112 Dasar Teknik Listrik Arus Searah c) Gambar Kerja DC POWER SUPLAY 10V R Gambar Skema Gambar Rangkaian d) Keselamatan Kerja 1) Lepaskan tegangan suplai ke sirkuit listrik. 2) Atur model selektor dengan variabel yang diperlukan untuk pengukuran arus dan tahanan pada multimeter. 3) Jika menggunakan avometer analog periksa bahwa jarum penunjuk menunjukan angka nol jika tidak maka kalibrasi terlebih dahulu. 4) Pilih rentang pengukuran terluas sehingga jarum penujuk tidak melampaui skala ukur pada display alat ukur. BAB III - Evaluasi 113 e) . Langkah kerja 1) Hubungkan alat pengukur dengan polaritas yang benar ketika mengukur arus searah. 2) Pilih Resistor 100 Ω kemudian rakit Rangkaian pada project board dengan benar sesuai dengan gambar kerja. 3) Hubungkan catu daya ke rangkaian listrik dengan tegangan konstan 10 V. 4) Amati jarum penujuk atau display, jika rentang pengukuran masih memungkinkan, secara bertahap beralih ke rentang pengukuran yang kecil, untuk mendapat hasil pengukuran yang akurat. 5) Baca hasil pengukuran dan catat pada tabel pengukuran 6) Ulangi lagi ke nomor b dan ulangi percobaan dengan mengganti resistor dengan nilai 220 Ω, 330 Ω, 470Ω, 680Ω, 1k Ω. 7) Buatlah grafik berdasarkan hasil pengukuran pada tabel 8) Buktikan kesimpulanya dengan membandingkan hasil pengukuran dengan rumus hukum ohm. f) Tabel Hasil Pengukuran Tahanan (Ω) 100 220 330 470 680 1000 114 Dasar Teknik Listrik Arus Searah Arus (mA) g). Grafik tahanan terhadap arus listrik g) Kesimpulan 4. Kegiatan -4 a) Tugas : Secara mandiri melakukan Percobaan karakteristik VDR dalam rangkaian listrik. BAB III - Evaluasi 115 b) Alat dan Bahan: 1) VDR Resistor…….….........................................1 buah 2) Project board…....................................................1 buah 3) Power Suply ……............................................... 1 buah 4) Multimeter ...........................................................2 buah 5) Kabel……...........................................................6 buah c) Gambar Kerja Gambar skema Gambar rangkaian 116 Dasar Teknik Listrik Arus Searah d). Keselamatan Kerja 1) Lepaskan tegangan suplay ke sirkuit listrik. 2) Atur model selektor dengan variabel untuk pengukuran arus, tegangan dan hambatan pada multimeter. 3) Pada mode pilihan hambatan pastikan alat ukur tepat menujuk angka nol, jika tidak kalibrasi terlebih dahulu. e). Langkah kerja 1) Rakit rangkaian pada project board dengan benar sesuai dengan gambar kerja. 2) Hubungkan catu daya ke rangkaian listrik atur tegangan dari 0V sampai dengan 22 V. 3) Baca hasil pengukuran arus dan tegangan dan catat pada tabel pengukuran 4) Buat grafik hasil pengukuran arus tegangan dan hambatan untuk melihat karakteristik VDR. 5) Buat kesimpulan dari hasil pengukuran. e. Tabel Hasil Pengukuran Pengukuran pada suhu ruangan 220C Catu daya (V) 14 15 16 17 18 19 20 21 Arus (mA) Daya P VDR (mW) R VDR (kΩ) BAB III - Evaluasi 117 22 f. Grafik Hasil Pengukuran g. Kesimpulan 118 Dasar Teknik Listrik Arus Searah 5. Kegiatan -5 a) Tugas Secara kelompok, lakukan praktikum untuk menguji rangkaian kapasitor pada rangkaian kelistrikan. b) c) Alat dan Bahan 1) Baterai 1,5 V……………….. 3 buah 2) Kapasitor …………………... 3 buah 3) Lampu ……………………... 1 buah 4) Kabel Penghubung secukupnya. Prosedur 1 1) Kutub positif kapasitor dihubungkan dengan kutub positif baterai dan kutub negative kapasitor dengan negative baterai. 2) Hubungkan selama kurang lebih 2-3 menit. 3) Kutub positif dihubungkan kelampu 4) Kabel dilepas kemudian dengan cepat pindah ke kutub negative lampu. 5) d) Catat dan amati hasilnya. Posedur 2 1) Rangkai secara pararel 3 buah kapasitor. 2) Kutub positif kapasitor dihubungkan dengan kutub positif baterai dan kutub negative kapasitor dengan negative baterai. 3) Hubungkan selama kurang lebih 2-3 menit. 4) Kabel dilepas kemudian dengan cepat pindah ke kutub negative lampu. 5) e) Catat dan amati hasilnya. Prosedur -3 1) Rangkai secara seri 3 buah kapasitor. 2) Kutub positif kapasitor dihubungkan dengan kutub positif baterai dan kutub negative kapasitor dengan negative baterai. 3) Hubungkan selama kurang lebih 2-3 menit. BAB III - Evaluasi 119 4) Kabel dilepas kemudian dengan cepat pindah ke kutub negative lampu. 5) Catat dan amati hasilnya. f) Table hasil pengamatan. NO RANGKAIAN 1 Tunggal 2 Pararel 3 Seri NYALA LAMPU g) Kesimpulan C. Attitude Skill Pada saat melakukan praktikum, aspek yang dinilai antara lain : 120 1. Sikap Kerja 2. Ketelitian 3. Kesehatan, dan Keselamatan Kerja 4. Waktu Dasar Teknik Listrik Arus Searah D. Produk/Benda Kerja Sesuai Kriteria Standart Tabel 3.1 Benda Kerja Standar Komponen Gambar Basic Power Supplay Unit Edu Trainer Project Board Edu Trainer Component set for electrical engineering/electronics BAB III - Evaluasi 121 Jumper plug set Multimeter Jumper Cable E. Batasan Waktu Yang Telah Ditetapkan Berdasarkan silabus, waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan modul ini adalah 48 jam pelajaran. 122 Dasar Teknik Listrik Arus Searah F. Kunci Jawaban 1) Cognitif Skill 1. D 6. A 11. B 16. C 2. D 7. D 12. A 17. B 3. E 8. C 13. D 18. A 4. B 9. A 14. E 19. C 5. C 10. C 15. C 20. A BAB III - Evaluasi 123 124 Dasar Teknik Listrik Arus Searah BAB IV PENUTUP BAB IV PENUTUP Melalui pembelajaran berbasis modul, diharapkan siswa/siswi di Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) dapat belajar secara mandiri, dan dapat mengukur kemampuan diri sendiri. Tidak terkecuali dalam materi Dasar Teknik Listrik Arus Searah. Semoga modul ini dapat digunakan sebagai referensi tambahan dalam proses pembelajaran maupun praktik disekolah. Disamping materi yang ada pada modul ini siswa/siswi dapat memahami materi lain melalui berbagai sumber, internet, jurnal maupun yang lain. Semoga modul ini bermanfaat khususnya pada program keahlian Teknik Elektronika. Pada kesempatan ini, penyusun mohon saran dan kritik yang memotivasi penyusun untuk lebih menyempurnakan modul ini diwaktu yang akan dating. BAB IV - Penutup 125 Daftar Pustaka Lὅgffler, Chirstine. 2015, Fundamentals of Direct Current Technologi, Denkendorf Germany: Festo Didactic SE. Parhan, Nursalam. 2013, Teknik Listrik, Jakarta: Kementerian Pendidikan & Kebudayaan Republik Indonesia https://id.wikipedia.org/wiki/Satuan_turunan_SI https://id.wikipedia.org/wiki/Tegangan_listrik https://id.wikipedia.org/wiki/Hambatan_listrik https://id.wikipedia.org/wiki/Energi_listrik http://nurmungil.com/menetukan-elektron-valensi-unsur-dari-konfigurasielektron https://riyadiprie.wordpress.com/artikel/ http://servicemanualtv.blogspot.de/2014/02/fungsi-resistor-dalamelektronik.html http://teknikelektronika.com/pengertian-thermistor-ntc-ptc-karakteristik/ http://elektronika-dasar.web.id/voltage-dependent-resistor-vdr/ http://teknikelektronika.com/pengertian-ldr-light-dependent-resistor-caramengukur-ldr/ http://teknikelektronika.com/simbol-fungsi-kapasitor-beserta-jenis-jeniskapasitor/ http://teimra.blogspot.de/2016/02/pengisian-dan-pengosongankapasitor.html 126