TEORI DASAR KELISTRIKAN

2.1. Pendahuluan

Mempelajari listrik dan elektronika akan selalu berkaitan dengan energi yang

yang diakibatkan oleh aliran arus (dalam teori lain juga disebut aliran elektron) padaberbagai penghantar dan komponen-komponen yang membentuk suatu rangkaian.

Istilah listrik merupakan nama yang diberikan terhadap bidang kajian yang berkaitan dengan sistem rangkaian di mana elektron mengalir terutama melalui konduktor atau penghantar dengan berbagai macam kawat atau kabel. Istilah elektronika digunakan

untuk hal-hal yang berkaitan dengan sistem-sistem rangkaian di mana tabung-tabung elektron atau komponen semi konduktor seperti dioda dan transistor mengatur aliran elektron.

Energi yang merupakan kemampuan untuk melakukan kerja, terbagi dalam

dua bentuk yaitu energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial didefinisikan sebagai energi yang tersimpan atau energi yang tidak aktif, misalnya energi yang ada pada terminal-terminal baterai. Energi ini (dalam bentuk tegangan) dapat melakukan kerja yang menyebabkan arus dapat mengalir jika suatu rangkaian dihubungkan ke terminal-terminal baterai tersebut. Aliran arus ini dapat menghasilkan kerja sehingga misalnya lampu menyala atau bel listrik berbunyi. Energi gerak (aliran arus) disebut dengan energi kinetik.

Hukum kekekalan energi menyatakan bahwa energi tidak dapat diciptakan

atau dimusnahkan. Namun, energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Energi listrik misalnya, dalam bentuk aliran arus dapat diubah menjadi energi panas,

cahaya, energi kimia, atau energi magnetik. Rangkaian listrik merupakan suatu sistem yang terdiri dari penghantar dan komponen-komponen yang digunakan untuk

keperluan mengubah energi listrik menjadi bentuk energi lain yang berbeda.

Rangkaian listrik secara umum terdiri dari beberapa bagian penting, yaitu sumber energi (misalnya baterai), penghantar atau kabel untuk mengalirnya arus, komponen pengontrol (misalnya saklar), dan beban. Beban merupakan alat tempat terjadinya perubahan (konversi) energi.

2.2. Teori Dasar Listrik

Semua benda padat, cair atau gas yang mempunyai massa dan menempati

ruang pada dasarnya tersusun dari molekul atau atom yang tergabung menjadi satu.

Atom merupakan bagian terkecil dari suatu benda yang memiliki properties yang sama dari benda yang dibentuk olehnya. Inti dari sebuah atom disebut dengan nukleus yang terbentuk dari gabungan antara proton dan neutron dan  dikelelingi oleh partikel lainyang disebut elektron. Setiap partikel atom mempunyai muatan listrik. Proton

bermuatan positif, elektron bermuatan negatif, dan neutron tidak bermuatan atau netral.

Suatu atom berada dalam keadaan setimbang apabila banyaknya elektron

sama dengan proton. Proton yang bermuatan positif mempertahankan elektron berada dalam orbitnya. Gaya sentrifugal mencegah elektron yang berada pada orbitnya untuk bergerak ke dalam. Neutron mempertahankan keadaan proton dengan mencegah atau menetralkan gaya tolak menolak proton untuk mempertahankan inti atom.

Hidrogen mempunyai atom yang paling sederhana dengan satu buah proton di dalam nukleus dan satu buah elektron yang mengitarinya. Bentuk atom tembaga lebih kompleks karena terdiri dari 29 elektron pada empat orbit yang berbeda yang berputar mengitari sebuah nukleus yang di dalamnya terdiri dari 29 proton dan 29 neutron.

Kemampuan mengalirkan arus listrik dari suatu atom tergantung dari jumlah

elektron pada orbit bagian luar dari atom tersebut. Elektron yang berada pada orbit yang berdekatan dengan inti atom mempunyai gaya tarik yang kuat terhadap proton sehingga posisinya tetap atau terikat dan ini disebut elektron terikat (bound electrons).

Elektron yang terletak pada orbit yang paling luar atau jauh dari inti atom mempunyai gaya tarik yang lemah terhadap proton sehingga mudah berpindah-pindah dan ini disebut elektron bebas (free elektron). Elektron dapat berpindah akibat adanya gaya atau paksaan dari luar misalnya aksi kimia, tekanan, cahaya, gesekan, panas, dan pengaruh magnetik. Elektron yang berpindah akibat pengaruh gaya tersebut berpindah dari satu atom ke atom lainnya. Aliran elektron bebas ini menghasilkan suatu arus listrik.

Bahan yang termasuk konduktor adalah bahan yang mempunyai satu sampai

tiga elektron pada orbit terluar dari atomnya dan mempunyai sifat sebagai penghantar listrik yang baik, misalnya tembaga, besi, aluminium, dan logam-logam lain pada umumnya. Bahan yang termasuk semikonduktor adalah bahan yang mempunyai empat elektron pada orbit terluar dari atomnya dan mempunyai sifat sebagai penghantar listrik yang baik pada kondisi tertentu dan sebagai isolator yang baik juga pada kondisi lainnya, misalnya karbon, germanium, dan silikon. Bahan yang termasuk dalam isolator adalah bahan yang mempunyai lima sampai delapan elektron pada orbit terluar dari atomnya dan mempunyai sifat sebagai penghantar listrik yang tidak baik. Elektron tertahan sangat kuat dan elektron sangat sulit untuk mengalir. Bahan

yang termasuk isolator misalnya kaca, plastik, karet, kayu, dll.

Listrik terbagi menjadi dua macam, yaitu listrik statis dan listrik dinamis. Pada

listrik statis, tidak terjadi aliran elektron. Apabila dua buah bahan bukan penghantar listrik misalnya sebatang kaca dan kain sutera saling digesekan satu sama lain, beberapa elektron dibebaskan sehingga kedua bahan tersebut menjadi bermuatan listrik. Salah satu bahan tersebut menjadi kekurangan elektron atau bermuatan positif,

dan bahan yang lainnya menjadi kelebihan elektron atau bermuatan negatif. Muatan muatan ini akan tetap berada pada permukaan kedua bahan tersebut dan tidak bergerak kecuali kedua bahan tersebut disentuhkan. Listrik dinamis (listrik yang dapat mengalir) terdiri dari dua macam, yaitu listrik arus searah (DC = direct current) dan listrik arus bolak-balik (AC = alternating current). Aliran listrik terjadi pada saat elektron-elektron lepas dari atom-atomnya dan mengalir melalui suatu penghantar atau konduktor. Karena listrik ini dapat mengalir, maka listrik ini disebut dengan listrik dinamis.

sumber : modul kelistrikan SMK

Share on: Facebook Twitter Google+ Linkedin Technorati Digg LintasMe

Related Articles :