Teori Dasar Elektronika SMP - 2. Tegangan Listrik

2.  TEGANGAN  LISTRIK.

  2.1. Pengertian Tegangan Listrik.         

         Seperti yang sudah kita ketahui, benda-benda dialam ini ada yang bermuatan positip atau berpotensial tinggi, ada yang bermuatan negatip atau  berpotensial rendah, dan ada juga benda netral. Perbedaan potensial benda inilah yang dapat menimbulkan tegangan listrik.

         Tegangan listrik  ialah : perbedaan potensial antara dua buah benda atau dua buah tempat.

Misalnya :   benda  A  berpotensial tinggi ( bermuatan positip )

                   benda  B  berpotensial rendah ( bermuatan negatip )

Karena benda  A  dan benda  B  berbeda potensialnya, maka antara benda  A  dan benda  B  akan ada tegangan listrik.

Artinya : jika benda  A  dan benda  B  dihubungkan dengan penghantar maka akan ada aliran arus listrik melalui penghantar tersebut.

Arus listrik ini terjadi karena adanya perpindahan elektron melalui penghantar tersebut,dan aliran listrik ini akan berhenti apabila potensial kedua benda tersebut sudah sama, ataupun apabila kedua benda tersebut sudah netral.

          Walaupun kedua benda yang dihubungkan dengan penghantar tersebut sama-sama berpotensial rendah atau sama-sama berpotensial tinggi,asal saja potensial keduanya berbeda, dan dihubungkan dengan penghantar, maka akan tetap ada aliran atau perpindahan elektron.

          Hal yang perlu dipahami dari beda potensial ini adalah: makin tinggi perbedaan potensial dua buah benda atau dua muatan, makin tinggi pula tegangan listrik yang ditimbulkannya. Sebaliknya, makin rendah perbedaan potensial dua buah benda atau dua muatan, makin rendah pula tegangan listrik yang ditimbulkannya.

  2.2.  Penyebab  terjadinya  tegangan  listrik.         

          Ada beberapa hal yang dapat menyebabkan terjadinya tegangan listrik, contohnya ialah :

2.2.1     Terjadinya  petir  

   

Petir terjadi karena adanya perbedaan potensial yang sangat tinggi antara udara diangkasa yang berpotensial sangat rendah (bermuatan negatip), dengan tanah atau bumi yang berpotensial sangat tinggi (bermuatan positip).

Ketika elektron-elektron diangkasa melompat menuju proton ditanah dengan kecepatan yang sangat tinggi, maka terjadilah petir.

2.2.2     Karena kepada suatu benda diberikan gaya atau putaran.

Misalnya : generator atau dinamo yang diputar.

Apabila generator atau dinamo diputar dengan kecepatan tertentu, maka pada kedua kutup-kutupnya akan ada tegangan listrik.

Tegangan listrik yang dihasilkan generator adalah tegangan bolak balik (AC)

2.2.3     Dibuat dengan cara reaksi kimia.

Selain dengan putaran, tegangan listrik juga dapat dibuat dengan reaksi kimia,  misalnya : batere basah atau batere kering.

Karena didalam batere basah atau batere kering terjadi reaksi kimia, maka pada kedua kutup-kutupnya akan ada tegangan listrik .

Tegangan listrik yang dihasilkan oleh batere adalah tegangan searah (DC).

          Tegangan listrik yang dibuat dengan reaksi kimia dan tegangan listrik yang dihasilkan oleh putaran generator inilah yang dimanfaatkan oleh manusia untuk menghidupkan benda-benda elektronika, agar kegiatan sehari-hari dapat terbantu.

  2. 3. Simbol dan satuan tegangan listrik.

          Semua besaran listrik memiliki simbol dan satuan. Agar lebih jelas, perhatikanlah tabel dibawah ini :

                

          Simbol dari besaran listrik ini biasanya diterapkan dalam  rumus-rumus yang digunakan untuk menghitung nilai besaran listrik.

Dengan mengamati tabel diatas, kita mengetahui bahwa tegangan listrik disimbolkan dengan huruf “V” ; sedangkan satuan tegangan listrik adalah “Volt ”.

Volt sebagai satuan tegangan listrik dapat pula dikembangkan sebagai brikut :

1 MV (Mega Volt)     = 1.000.000  V (Volt)

1 KV (Kilo Volt)         = 1.000  V (Volt)

1 V  (Volt)                 =  1.000  mV (mili Volt)

1 V  (Volt)                 =  1.000.000  uV  (mikro Volt)

1 V  (Volt)                 =  1.000.000.000  nV  (nano Volt)

1 V  (Volt)                 =  1.000.000.000.000  pV  (pikro Volt).

  2.4  Sumber  tegangan  listrik  searah  dan  bolak balik

          Sesuai dengan cara elektron bergerak pada kawat penghantar, tegangan listrik dapat dibagi atas dua jenis, yaitu :

2.4.1.   Tegangan listrik  AC   ( AC = Alternating Current =  tegangan bolak balik )

         Jenis tegangan listrik AC ini tidak memiliki kutup positip dan kutup negatip yang tetap, melainkan selalu berganti-ganti.Karena itulah dalam menggunakan tegangan listrik AC ini kita tidak perlu memperhatikan yang mana kutup positip dan mana kutup negatipnya.

Misalnya ketika kita akan memasang steker taperecorder ke stopkontak listrik PLN, kita tidak perlu memperhatikan kutup-kutup atau polaritas dari stopkontak tersebut, karena jenis tegangannya adalah tegangan listrik AC.

          Sumber dari tegangan listrik AC ini biasanya berasal dari putaran generator, misalnya : tegangan listrik  yang didistribusikan oleh PLN, berasal dari putaran generator raksasa yang diputar dengan menggunakan berbagai sumber tenaga seperti:   

·         Tenaga Air (PLTA)

·         Tenaga Disel (PLTD)

·         Tenaga Uap (PLTU)

·         Tenaga Nuklir (PLTN)

·         Dan lain-lain.

 2.4.2. Tegangan listrik  DC  (DC = Direct Current = tegangan searah)

         

          Pada tegangan listrik DC ini, aliran elektronnya hanya mengalir kesatu arah saja. Sehingga tegangan AC ini memiliki kutup positip dan kutup negatip yang tetap. Oleh karena itu, dalam menggunakan tegangan listrik DC ini kita harus memperhatikan kutup positip dan kutup negatipnya, dan pemasangan polaritasnya tidak boleh terbalik.

Misalnya : apabila kita ingin menghidupkan pesawat radio dengan batere, tetapi kita memasang batere dengan posisi terbalik polaritasnya, maka pesawat radio tersebut tidak akan bisa berfungsi.

          Sumber dari tegangan listrik DC ini bisa kita peroleh dari : batere basah, batere kering, atau dari solar cell. Solar sel adalah alat yang dapat mengubah energi cahaya menjadi arus listrik.

 Tegangan listrik DC ini dapat juga kita peroleh dari tegangan listrik AC dengan menggunakan bantuan adaptor. Adaptor adalah alat yang berfungsi untuk mengubah arus/tegangan listrik AC menjadi DC.

  2.5   Gaya  gerak  listrik.

          Gaya gerak listrik ialah : gaya atau sifat alami dari muatan-muatan listrik yang cenderung ingin mengalir dari kutup positip ke kutup negatip bila ada kawat penghantar.

Jadi gaya gerak listrik ini adalah tegangan listrik yang belum dibebani ataupun belum digunakan untuk menghidupkan benda-benda elektronika.

Apabila tegangan listrik tersebut sudah diberi beban atau sedang digunakan menghidupkan benda-benda elektronika, disebut tegangan jepit.

          Misalnya : kita mengukur tegangan sebuah batere kering tanpa diberi beban (belum digunakan), tegangannya  sekitar 1,7 Volt. Ketika kita sedang menggunakan batere tersebut untuk menghidupkan sebuah lampu kecil, kemudian kita ukur lagi tegangannya sekitar hanya sekitar 1,5 Volt.

Tegangan yang sebesar 1,7 Volt disebut gaya gerak listrik, sedangkan tegangan yang sebesar 1,5 Volt disebut tegangan jepit karena sudah diberi beban.

2.6  Hubungan seri  dan  pararel  elemen.

 

 2.6.1 Hubungan  seri  elemen.

          Hubungan seri elemen ialah : dua atau lebih batere dihubungkan secara berderet, ataupun menghubungkan dua batere atau lebih pada kutup yang berbeda (kutup positip dengan kutup negatip)

Tujuan dari hubungan seri elemen ini ialah : untuk menambah atau untuk memperoleh tegangan listrik (Volt) yang lebih besar.

          Misalnya : sebuah senter membutuhkan tegangan sebesar  12 Volt, sedangkan sebuah batere tegangannya hanya  1,5 Volt. Untuk memenuhi kebutuhan senter tersebut kita harus menggunakan  8  buah batere yang dihubungkan secara seri.

          Untuk mempermudah penyelesaian soal yang sama dengan diatas, hubungan seri elemen ini dapat kita buat dalam bentuk rumus yaitu :

                                                           Vtot     = Tegangan total hubungan seri

     V tot = Vn x 1,5 Volt              Vn      = Jumlah batere yang diseri

                                              1.5 Volt = tegangan satu buah batere

Contoh soal :  Jika 10 buah batere dihubungksn secara seri, hitunglah besar

                        tegangan totalnya.

Penyelesian :  Vn   = 10

                        Vtot = Vn x 1.5 Volt

                        Vtot = 10 x 1.5 V =  15 Volt. 

2.6.2 Hubungan  pararel elemen.

          Hubungan pararel elemen ialah : dua atau lebih batere dihubungkan secara sejajar, ataupun menghubungkan dua batere atau lebih pada kutup yang sama (kutup positip dengan positip dan kutup negatip dengan negatip)

          Tujuan hubungan pararel elemen ialah : untuk menambah atau memperoleh arus (Ampere) yang lebih besar, tetapi tegangannya tetap (1,5Volt).

Misalnya : arus yang diperoleh jam dinding dari sebuah batere dapat bertahan selama  6  bulan. Agar kita tidak perlu mengganti batere jam dinding tersebut selama  2  tahun, Kita dapat menggunakan  4  buah batere yang dihubungkan secara pararel.

Agar lebih jelas tentang penerapan hubungan seri dan hubungan pararel, perhatikanlah gambar susunan batere yang dihubungkan secara seri dan pararel dibawah ini. !

          Uji kemampuan, :  2

1.    Sebutkanlah pengertian dari tegangan listrik !

2.    Apakah yang terjadi bila dua buah benda yang berbeda potensialnya dihubungkan dengan penghatar ?

3.    Sebutkan tiga hal yang dapat menyebabkan terjadinya tegangan listrik !

4.    Berikan tiga contoh tegangan listrik yang dibuat dengan reaksi kimia !

5.    Apakah symbol dan satuan dari tegangan listrik ?

6.    Tuliskan ke dua jenis tegangan listrik beserta dengan artinya !

7.    Apakah yang dimaksud dengan gaya gerak listrik ?

8.    Jelaskanlah perbedaan dari gaya gerak listrik dengan tegangan jepit !

9.    Apakah perbedaan dari tujuan hubungan seri dan  hubungan pararel elemen ?

10. Jika  11 buah batere dihubungkan secara seri,  hitunglah besar tegangan totalnya ?

11. Jelaskan dengan singkat proses terjadinya petir !

12. Apabila dua buah benda yang berbeda potensialnya dihubungkan dengan penghantar, Kapankah arus listriknya berhenti mengalir ?

13. Mengapakah kita harus memperhatikan polaritas batere waktu memasangnya pada benda-benda elektronika ?

14. Bagaimana caranya untuk memperoleh tegangan DC dari tegangan AC ?

15. Apabila 4 buah batere dihubungkan secara pararel berapakah besar tegangannya ?               

__________