PENGERTIAN LISTRIK DAN BESARAN LISTRIK

PENGERTIAN LISTRIK & BESARAN - BESARAN LISTRIK

listrik merupakan suatu muatan yang terdiri dari muatan positif dan muatan negatif , dimana sebuah benda akan dikatakan memiliki energi listrik apabila suatu benda itu mempunyai perbedaan jumlah muatan .sedangkan muatan yang dapat berpindah adalah muatan negatif dari sebuah benda,berpindahnya muatan negatif ini disebabkan oleh bermacam gaya atau energi, misal energi gerak,energi  panas dsb.perpindahan muatan negatif  inilah yang disebut dengan energi listrik.karena suatu benda akan senantiasa mempertahankan keadaan netral atau seimbang antara muatan positif dan muatan negative. Sehingga apabila jumlah muatan positif lebih besar dari muatan negative, maka benda tersebut mencari muatan negative untuk mencapai keadaan seimbang.  

Listrik memiliki besaran-besaran diantaranya sebagai berikut :

1. Tegangan Listrik
   
   Tegangan listik yaitu 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. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. Secara definisi tegangan listrik menyebabkan obyek bermuatan listrik negatif tertarik dari tempat bertegangan rendah menuju tempat bertegangan lebih tinggi. Sehingga arah arus listrik konvensional di dalam suatu konduktor mengalir dari tegangan tinggi menuju tegangan rendah.
    
2. Arus Listrik 
   
   Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan couloumb/detik atau  Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltabese dan resistansi sesuai dengan hukum ohm.
3.  Hambatan Listrik
   
   Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor ) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik yang mempunyai satuan Ohm. yang dapat dirumuskan dengan       
   
   
   
   
   R adalah hambatan (Ohm)
   V adalah tegangan (Volt)
   I adalah arus (ampere)
4. Gaya Gerak Listrik ( GGL )
   
   Gaya gerak listrik (GGL) adalah besarnya energi listrik yang berubah menjadi energi bukan listrik atau sebaliknya, jika satu satuan muatan melalui sumber itu, atau kerja yang dilakukan sumber arus persatuan muatan. dinyatakan dalam Volt.
   
    
5. Muatan Listrik  
   
   Muatan listrik adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda, yang membuatnya mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan juga memiliki muatan listrik. SimbolQ sering digunakan untuk menggambarkan muatan. sistem satuan internasional dari satuan Q adalah coloumb, yang merupakan 6.24 x 1018 muatan dasar. Q adalah sifat dasar yang dimiliki oleh  materi baik itu berupa proton (muatan positif) maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik total suatu atom atau materi ini bisa positif, jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Besarnya muatan tergantung dari kelebihan atau kekurangan elektron ini, oleh karena itu muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Q dasar. Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tak bermuatan).
    
6. Kapasitansi
   
   Kapasitans adalah ukuran jumlah muatan listrik yang disimpan (atau dipisahkan) untuk sebuah potensial listrik yang telah ditentukan. Bentuk paling umum dari piranti penyimpanan muatan adalah sebuah kapasitor dua lempeng/pelat/keping. Jika muatan di lempeng/pelat/keping adalah +Q dan –Q, dan V adalah tegangan listrik antar lempeng/pelat/keping, maka rumus kapasitans adalah:
   
   C adalah kapasitansi yang diukur dalam farad
   Q adalah muatan yang diukur dalam coloumb
   V adalah voltase yang diukur dalam volt
    

   
   

7.  Induktansi
   
   Induktansi adalah sifat dari rangkaian elektronika yang menyebabkan timbulnya potensial listrik secara proporsional terhadap arus yang mengalir pada rangkaian tersebut, sifat ini disebut sebagai induktasi sendiri. Sedang apabila potensial listrik dalam suatu rangkaian ditimbulkan oleh perubahan arus dari rangkaian lain disebut sebagai induktansi bersama. Satuan induktansi dalam satuan internasional adalah weber per ampere atau dikenal pula sebagai henry (H).
   Induktansi muncul karena adanya medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik (dijelaskan oleh hukum ampere). Supaya suatu rangkaian elektronika mempunyai nilai induktansi, sebuah komponen bernama induktor digunakan di dalam rangkaian tersebut, induktor umumnya berupa kumparan kabel/tembaga untuk memusatkan medan magnet dan memanfaatkan GGL yang dihasilkannya.

   
   

8.  Kuat Medan Listrik
   
   Medan lisrtik adalah ruang di sekitar benda bermuatan listrik dimana benda-benda bermuatan listrik lainnya dalam ruang ini akan merasakan atau mengalami gaya listriArah Medan Listrik.
   Kuat medan listrik adalah besaran yang menyatakan gaya coloumb per satuan muatan di suatu titik. 
   
9. Fluks Magnet
   Fluk magnetik adalah ukuran total medan magnetik yang menembus bidang. secara matematis fluk maknetik didefinisikan sebagi perkalian skalar antara induksi magnetik (B) dengan luas bidang yang tegak lurus pada induksi magnetik tersebut.
   BESARNYA:
   
   f = B A cos q
   
   f  = fluks magnetik (weber)
   B = induksi magnetik
   A = luas bidang yang ditembus garis gayamagnetik
   q = sudut antara arah garis normal bidang A dan arah B
   
   
   Berikut besaran listrik, notasi ( simbol ) dan satuan serta hubungan persamaan antara besaran :
   
   
   
   
   Besaran listrik satuan dan alat ukurnya :
   
   
   
   
    
   

MENGUKUR TEGANGAN TAHANAN DAN ARUS LISTRIK

A.  Pengertian Multimeter 

Multimeter  adalah  alat  ukur  yang  mempunyai  banyak  fungsi  pengukuruan.  Secara harpiah multi  berarti  banyak  dan  meter  berarti  ukuran.  Multimeter  digunakan  juga  untuk mengukur besaran  listrik secara langsung. Multimeter disebut juga dengan AVO meter, yaitu alat  ukur arus  (ampere),  tegangan  (volt)  dan  tahanan  (ohm).  Multimeter  dilengkapi  dengan komponen-komponen  atau  parameter-parameter  untuk  mengatur  fungsi  pengukuran  yang dibutuhkan. Parameter utama sebuah multimeter adalah range selector switch sebagai pemilih fungsi  pengukuran  arus,  tegangan  atau  tahanan.  Terdapat  dua  jenis  multimeter  yang  biasa dipakai dalam pengukuran, yaitu multimeter analog dan multimeter digital. 

1.   Multimeter analog.  

Multimeter  yang  dalam  penggunaannya  masih  dilakukan  dengan  cara  manual, memerlukan  langkah  pengkalibrasian  sebelum  alatnya  digunakan,  mempunyai  skala ukur,  berupa  garis-garis  skala  yang  sudah  dibuat  sedemikian  rupa,  dilengkapi  dengan jarum penunjuk, sebagai penunjuk harga atau nilai hasil pengukuran pesawat elektronika  atau  komponen  listrik  lainnya sebagai  objek  pengukurannya.  Untuk  menggunakan multimeter  ini  kita  tinggal  menyetel agar  sesuai  dengan  kebutuhan,  misalnya  untuk mengukur  arus  maka  tomboldi  arahkan  ke ampere  meter,  untuk  pengukuran  tegangan tombol di voltmeter dan pengukuran resistansi tombol di ohm meter. Perlu diperhatikan agar posisi range selector switch selalu berada dalam keadaan atau berada pada posisi off saat  pertama  kali  akan  digunakan  atau  pada  saat akan  dihubungkandengan  sumber tegangan,  setelah  terhubung  barulah  multimeter  di  on-kan.  Pada  multimeter  terdapat skala dan range yang berbeda yang dapat disesuaikan dengan kebutuhan kita. 

2.   Multimeter digital. 

Multimeter jenis digital biasanya lebih teliti karena nilai besaran  yang terukur langsung ditampilkan pada display, sehingga kita tidak perlu memperkirakan hasil pengukurannya lagi. Pada  multimeter  jenis  digital  tidak  terdapat  jarum  penunjuk  (pointer)  dalam  menunjukkan hasil  pengukurannya.  Pada  multimeter  digital  penunjukkan  hasil pengukurannya  langsung dengan  memunculkan  harga  besarannya  dalam  bentuk  angka, karena  multimeter  digital dilengkapi  dengan  layar  LCD  (liquid  Crystal  Display)  yang tipis,  sebagai  media pemunculan  hasil  pengukurannya.  Secara  umum  paramater-parameter  dalam  multimeter digital  hampir  sama  dengan  multimeter  analog,  yaitu terdapat  range  selector  switch  yang berfungsi  untuk  memilih  fungsi  pengukuran  dan batas ukur pengukuran.  

B.  Fungsi bagian – bagian  Multimeter 

 Fungsi tombol-tombol multimeter:

1.   Cermin (mirror): Untuk mengurangi kesalahan dalam pembacaan yang disebabkan karena parallax

2.     Jarum penunjuk (pointer): Sebagai penunjuk nilai hasil pengukuran pada papan skala.

3.    Pengatur nol AV (zero position adjuster): Pengatur jarum penunjuk posisi nol Volt dan nol Amper pada papan skala volt dan ampere.

4.     Pengatur nol Ohm (0 Ohm adjuster): Pengatur jarum penunjuk posisi nol Ohm pada papan skala Ohmmeter.

5.    Faktor pengali Ohmmeter: Merupakan angka-angka pengali hasil penunjukan jarum penunjuk pada papan skala ohm meter.

6.   Batas ukur DCV : Merupakan nilai-nilai batas kemampuan maksimum pengukuran tegangan DC.

7.  Batas ukur ACV: Merupakan nilai-nilai batas kemampuan maksimum pengukuran tegangan AC.

8.    Batas ukur DCA: Merupakan nilai-nilai batas kemampuan maksimum pengukuran arus DC.

9.     Sakelar pemilih (range selector) : Sakelar rotary yang digunakan untuk memilih mode pengukuran dan faktor pengalinya (ohmmeter) atau batas ukurnya (volt dan ammeter).

10.  Colokan Merah/Probe positif (+) berfungsi sebagai tempat masuknya test lead kutub +

11.   Colokan Hitam/Probe negatif (-) berfungsi sebagai tempat masuknya test lead kutub -

 

12.  Skala maksimum VA : Angka-angka skala maksimum untuk skala hasil pengukuran tegangan dan arus.

13.   Skala Ohmmeter : Papan skala untuk pengukuran tahanan

14.   Skala VA : Skala yang digunakan untuk pembacaan hasil pengukuran tegangan dan arus listrik, baik AC maupun DC.

15.  Skala DC null : Multimeter yang baik terkadang dilengkapi dengan pengukur null, digunakan sebagai null detector dalam pengukuran kesetimbangan.

 Batas  ukur  adalah  nilai-nilai  atau  angka-angka  yang  sudah  ditentukan  pada  panel multimeter  untuk  memudahkan  pengguna  multimeter  dalam  menganalisa  suatu pengukuran dan  dapat  dengan  mudah  menentukan  hasil  pengukuran,  juga  untuk membuat  batas  nilai standar   pengukuran.  Misalnya  pada  pengukuran  batere  yang mempunyai  tegangan  1,5 volt,  batas  ukur  yang  dipergunakan  adalah  batas  ukur  10, karena  batas  ukur  10  volt merupakan  angka  terdekat  dengan  tegangan  batere  yang akan  diukur,  sehingga  dalam pembacaan  hasil  pengukurannya  mudah  dianalisa. Bukan  berarti  batas  ukur  yang  lebih besar  dari  10  volt  tidak  dapat  digunakan,  tetapi  pada proses analisa pengukurannya yang agak rumit, misalnya jika untuk pengukuran batere  1,5  volt   digunakan  batas  ukur  50  volt, maka  pada  penunjukkan  harga  pengukurannya  oleh  jarum  penunjuk  (pointer)  mungkin tidak  akan  terlihat  (jarum penunjuk  hanyabergerak  sedikit  menunjukan  harga  pada  skala ukur),  apalagi  jika menggunakan batas ukur lebih besar dari 50 volt.

Batas ukur dalam multimeter, pada umumnya terbagi atas 4 kelompok, yaitu  :

• Kelompok tegangan DC
• Kelompok tegangan AC
• Kelompok Resistansi/tahanan
• Kelompok arus

Dalam Multimeter Analog, terdapat istilah skala dan batas ukur, skala adalah pembagian nilai atau angka yang dimulai dari defleksi 0 sampai dengan defleksi maksimum. Adapun batas ukuradalah angka yang menunjukkan nilai maksimum untuk defleksi jarum maksimum. Oleh karena itu hasil nilai yang terukur oleh AV meter analog dibaca dengan cara:

Nilai Terukur =  Angka penunjukan jarum x Batas Ukur

                                 Skala Maksimum

Adapun nilai terukur pembacaan Ohmmeter analog adalah:

Nilai Terukur =  Angka penunjukan jarum  x Faktor pengali

Contoh 1: Pengukuran Tegangan DC

Batas Ukur yang dipilih                              : 1000 DCV

Skala maksimum papan skala yg dipakai    : 250

Jarum penunjuk menunjukkan angka          : 200

Maka,

Nilai tegangan yang terukur adalah

= 200 x 1000 DCV

        250

= 800 Volt DC

Contoh 2: Pengukuran Tahanan

Faktor pengali                                              : x 100 Ω

Jarum penunjuk menunjukkan angka          : 5.6

Maka,

Nilai tahanan yang terukur adalah               : 5600 Ω atau 5,6 kΩ

 C.   Kalibrasi Multimeter 

Sebelum  melakukan  pengukuran  dengan  multimeter,  ada  suatu  cara  yang  harus  dilakukan agar  dalam  penggunaan  ataupun  pembacaan  multimeter  mendapatkan  suatu hasil yang tepat, maka sebaiknya lakukanlah pengkalibrasian multimeter terlebih dahulu.

 Adapun langkah-langkah mengkalibrasi multimeter adalah sebagai berikut :

1.Arahkan  posisi  range  selector  switch  pada  posisi  ohm  meter,  pada  batas  ukur  yang dikehendaki, batas ukur 1x, 10x atau 1k x.

2.Hubung  pendekan  kedua  probe  (probe  positif  dan  probe  negatif)  dengan  cara menghubungkan kedua ujung konduktornya.

3.Perhatikan pergerakan pointer (jarum penunjuk). Jarum penunjuk harus menunjukkan suatu harga pada skala ukur ohm meter.

4. Apabila  pointer  tidak  tepat  menunjuk  angka  nol  pada  ujung  pembacaan  skala  ukur ohm  meter,  maka  perlu  penyetelan  zero  adjusting  knob  dengan  cara  memutarnya  ke kiri atau  ke  kanan,  sampai  posisi  pointer  tepat  menunjuk  angka  nol  pada  skala  ukur ohm meter.

5. Multimeter siap digunakan untuk pengukuran.

D.   Memilih Batas Ukur Multimeter 

Sebelum  memulai  pengukuran  dengan  multimeter,  terlebih  dahulu  multimeter  harus dikalibrasi, dengan cara seperti pada poin kelibrasi multimeter dan poin 6 di atas. Dalam melakukan  suatu  pengukuran  yang  perlu  diperhatikan  adalah  menentukan  posisi  range selector switch untuk memilih panel pengukuran sesuai dengan objek yang akan diukur, apakah DC volt, AC volt atau Ohm meter. 

PERHATIKAN : Posisi range selector switch pada saat akan dan setelah menggunakan multimeter selalu ditempatkan pada posisi OFF, agar batere dalam multimeter tidak cepat habis.  

Apabila multimeter akan dipergunakan untuk mengukur tegangan batere, maka range selector switch  diletakan  pada  posisi  DC  volt,  karena  seperti  kita  ketahui  bahwa  batere adalah sumber  tegangan  DC  (direct  current)  atau  sumber  tegangan  arus  searah. Kemudian tentukan besar batas ukurnya. Misalnya objek yang akan diukur adalah sebuah batere  yang mempunyai  tegangan  1,5  volt,  maka  range  selector  switch  diletakkan  pada batas ukur 10 volt (atau pada multimeter merek tertentu  disediakan panel  khusus  untuk mengukur  batere yang  mempunyai  tegangan  kecil  dan  dilengkapi  dengan  batas  ukur yang sudah disesuaikan dengan tegangannya).

 Apabila  multimeter  akan  dipergunakan  untuk  mengukur  tegangan  AC,  maka  range selector switch diletakan pada posisi AC volt, karena seperti kita ketahui bahwa jala-jala listrik adalah  sumber  tegangan  AC  (alternating  current)  atau  sumber  arus  bolak-balik.

Mengukur tegangan

Cara mengukur Tegangan DC : 

1.  Letakkan selector switch (saklar pemilih) pada posisi tegangan DC (V=)

2. Pilihlah batas ukur (1.5, 5, 10, 50, 150, 500). Dimana harus dipilih batas yang sama atau lebih besar dari tegangan yang akan diukur. Misalkan tegangan yang akan diukur 6.5V, maka batas ukur yang harus dipilih adalah 10V. Tidak boleh memilih batas yang lebih kecil, karena jarum penunjuk akan bergerak melewati batas maksimum dan dapat merusak moving coil.

3. Sambungkan kabel probe pada sumber tegangan, kabel merah disambungkan kepada bagian positif dan kabel   hitan disambungkan pada bagian negative. Cara pemasangan seperti itu disebut hubungan pararel. Apabila pemasangan kabel polaritasnya terbalik, maka meter akan bergerak kekiri

4. Bacalah papan skala sesuai dengan dimana jarum penunjuk berhenti. Cara yang paling tepat dalam membaca adalah secara tegak lurus dimana jarum harus tampak satu garis dengan bayangan jarum pada cermin pemantul, agar tidak terjadi kesalahan baca (parallax).

Cara mengukur Tegangan AC

1.   Letakkan selector switch (saklar pemilih) pada posisi tegangan AC (V˜)

2.  Pilihlah batas ukur (1, 3, 10, 30, 100 at au 300). Batas ukur yang dipilih harus yang sama atau lebih besar dari tegangan yang akan diukur, Misalkan tegangan yang akan diukur 220V, maka batas ukur yang harus dipilih adalah 300V.Tidak boleh memilih batas yang lebih kecil, karena jarum penunjuk akan bergerak melewati batas maksimum dan dapat merusak moving coil.

3. Sambungkan kabel probe pada sumber tegangan secara Pararel. Untuk tegagan AC kabel merah dan hitan dapat bebas disambungkan kepada sumber tegangan positif atau negative, karena tegangan AC tidak mempunyai polaritas.

4.  Bacalah papan skala sesuai dengan dimana jarum penunjuk berhenti. Cara yang paling tepat dalam membaca adalah secara tegak lurus dimana jarum harus tampak satu garis dengan bayangan jarum pada cermin pemantul, agar tidak terjadi kesalahan baca (parallax)

Mengukur Arus DC

Cara Mengukur Arus DC :

Cara mengukur arus agak berbeda dengan mengukur tegangan, dimana rangkaian untuk mengukur arus dipasang dengan cara serie dengan beban. Beban dapat berupa resistor, lampu atau lainnya.

-     Atur selector pada posisi Arus DC ( A=)

-     Atur posisi selector pada posisi batas ukur yang lebih tinggi dari arus yang akan diukur, batas ukur dapat dipilih yang paling tinggi agar tidak merusak meter. Pengaruh pemilihan batas ukur yang terlalu jauh dari arus yang akan diukur hanya mengakibatkan pembacaan yang kurang akurat.

-    Hubungkan kabel secara seri dengan beban. Beban dapat diserie pada kabel negative atau pada kabel positif Apabila pemasangan kabel polaritasnya terbalik, maka meter akan bergerak kekiri.

-      Baca penunjukan arus pada papan skala arus DC (A=) sesuai posisi jarum.

Mengukur Resistansi :

Gunanya mengukur resistansi adalah untuk mengetahui kondisi suatu komponen dalam keadaan rusak atau baik, serta untuk menentukan berapakah besar nilai Resistansinya.

Misalkan sebuah resistor mempunyai kode warna : coklat, hitam, merah dan toleransi emas artinya resistor tersebut mempunyai nilai resistansi sebesar 1000 ohm dengan toleransi 5%, maksudnya resistor tersebut masih dikatakan baik bila setelah diukur nilainya masih diantara +/- 5% dari 1000 ohm, atau antara 950 sampai 1050 ohm.

Cara mengukurnya sebagai berikut :

-        Atur selector switch pada posisi ohm

-        Pilih batas ukur (range) apakah : x1, x10, x100, atau x1000 (sesuaikan dengan nilai resistor)

-     Terlebih dahulu, hubung singkat kabel penyidik agar jarum meter bergerak kearah kekanan dan dapat diatur supaya menunjukkan pada skala maksimum dengan memutar tombol Zero Adjust, maksudnya agar pembacaan meter dapat / sesuai dengan skala dan range yang dipakai.

-      Mulailah mengukur resistor dengan menghubungkan kabel penyidik pada ke dua kaki resistor secara pararel, dengan mengabaikan warna kabel.

-     Baca papan skala sesuai dimana jarum meter berhenti, dan kalikan pembacaan dengan batas ukur. Misalnya jarum menunjukkan pada skala 10 dan batas ukur menggunakan x 100, maka nilai resistor tersebut adalam 1000 ohm.