KONSEP RANGKAIAN LISTRIK

Rangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen atau komponen listrik yang saling dihubungkan dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit mempunyai satu lintasan tertutup.

Elemen atau komponen listrik sangat banyak jenisnya, namun pada pembahasan dasar rangkaian listrik ini komponen-komponen yang dibahas adalah elemen-elemen yang memiliki dua buah kutub atau terminal. Elemen-elemen dengan lebih dari 2 terminal secara spesifik akan dibahas pada “Dasar Elektronika”.  Komponen-komponen pada rangkaian listrik dapat dikelompokkan ke dalam elemen aktif dan elemen pasif. Elemen aktif adalah elemen yang menghasilkan energi dalam hal ini adalah sumber tegangan dan sumber arus. Elemen lainnya adalah elemen pasif dimana elemen ini tidak dapat menghasilkan energi, dapat dikelompokkan menjadi elemen yang hanya dapat menyerap energi dalam hal ini hanya terdapat pada komponen resistor atau banyak juga yang menyebutkan tahanan atau hambatan dengan simbol R, dan komponen pasif yang dapat menyimpan energi juga diklasifikasikan menjadi dua yaitu komponen atau elemen yang menyerap energi dalam bentuk medan magnet dalam hal ini induktor atau sering juga disebut sebagai lilitan, belitan atau kumparan dengan simbol L, dan kompone pasif yang menyerap energi dalam bentuk medan magnet dalam hal ini adalah kapasitor atau sering juga dikatakan dengan kondensator dengan simbol C.

Elemen-Elemen Rangkaian Listrik

Elemen listrik dua terminal

1. Sumber tegangan
2. Sumber arus
3. Resistor ( R )
4. Induktor ( L )
5. Kapasitor ( C )

Elemen listrik lebih dari dua terminal

1. Transistor
2. Op-amp

Hal-hal yang harus diketahui :

Arus Listrik

Arus listrik terjadi karena adanya electron bebas. Unsur logam adalah unsur yang memiliki sifat konduktif, artinya logam dapat menghantarkan arus listrik. Penyebabnya adalah unsur logam cenderung untuk melepas elektronnya sehingga jika diberikan suatu beda potensial pada suatu penghantar maka elektron-elektron valensi pada penghantar tersebut mudah terlepas dari ikatannya, sehingga aliran elektron bebas ini menghasilkan arus listrik. Pada setiap elektron bebas terdapat muatan yang besarnya sama dengan elektro tersebut. Arus listrik juga merupakan perubahan muatan yang mengalir dalam suatu penghantar terhadap waktu. Selama muatan tersebut bergerak maka akan muncul arus tetapi ketika muatan tersebut diam maka arus pun akan hilang. Muatan akan bergerak jika ada energi luar yang memepengaruhinya. Muatan adalah satuan terkecil dari atom atau sub bagian dari atom. Dimana dalam teori atom modern menyatakan atom terdiri dari partikel inti (proton bermuatan + dan neutron bersifat netral) yang dikelilingi oleh muatan elektron (-), normalnya atom bermuatan netral.  Muatan terdiri dari dua jenis yaitu muatan positif dan muatan negatif Arah arus searah dengan arah muatan positif (arah arus listrik) atau berlawanan dengan arah aliran elektron. Simbol arus listrik adalah i (dari kata Perancis : intensite). Satuan arus listrik adalah Ampere.

Gambar . arah arus listrik

Arus listrik terbagi menjadi 2 macam, yaitu :

1. Arus searah (Direct Current/DC)

Arus searah ( DC ) adalah arus yang mengalir dalam arah yang tetap ( konstan ). selalu menghasilkan polaritas positif begitu pula   sebaliknya. Beberapa contoh sumber arus searah ( DC ) adalah battery, accu, dynamo.Arus bolak-balik (Alternating Current/AC).

Gambar . Arus Searah

2.  Arus Bolak-Balik(Alternating Current/AC)

Arus bolak-balik adalah arus yang mengalir dengan polaritas yang selalu berubah-ubah, artinya kadang berpolaritas negative (-/) dan kadang berpolaritas positif (+). Contohnya listrik PLN. Dimana masing – masing terminal selalu berubah polaritasnya.

Gambar . Arus Bolak-Balik

Beda Potensial

Beda Potensial adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu muatan (sebesar satu coulomb) pada elemen atau komponen dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub lainnya, atau pada kedua terminal/kutub akan mempunyai beda potensial jika kita menggerakkan/memindahkan muatan sebesar satu coulomb dari satu terminal ke terminal lainnya. Jika kita menganalogikannya dengan air yang mengalir diantara kedua tabung seperti pada gambar di bawah ini.

Gambar . Analogi Beda Potensial

Air dapat mengalir apabila terdapat perbedaan ketinggian antara kedua pipa. Perbedaan tinggi pipa menghasilkan energy potensial yang kemudian mengalirkan air dari pipa yang paling tinggi ke pipa yang paling rendah. Perbedaan tinggi antara kedua pipa meunjukkan besarnya beda potensial yang dimiliki. Semakin besar beda potensial yang dimiliki maka semakin besar aliran air yang akan mengalir. Energy potensial bisa dianalogikan sebagai beda potensial. Konsep yang sama berlaku pada elektron yang mengalir pada suatu penghantar artinya yang menentukan besarnya arus yang mengalir adalah besarnya beda potensial diantara ujung penghantar. Dengan kata lain tegangan/beda potensial adalah energy per satuan muatan. Simbol V(Voltage, satuannya adalah Volt.)

Gambar .Beda potensial pada rangkaian tertutup

 

Energi

Kerja yang dilakukan oleh gaya sebesar satu Newton sejauh satu meter. Jadi energi adalah sesuatu kerja dimana kita memindahkan sesuatu dengan mengeluarkan gaya sebesar satu Newton dengan jarak tempuh atau sesuatu tersebut berpindah dengan selisih jarak satu meter. Energy juga dapat diartikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha. Simbol W(Work, satuannya adalah Joule).

Daya

Daya adalah kecepatan untuk melakukan usaha. Daya juga dapat diartikan sebagai rata-rata kerja yang dilakukan. Dalam suatu rangkaian listrik, daya yang dikonsumsi atau pun ditransfer oleh elemen-elemen listrik merupakan hubungan antara arus yang mengalir dalam rangkaian yang melewati setiap elemen listrik dalam rangkaian tersebut. Simbol P(Power, satuannya Watt).
Secara matematis

referensi : MOHAMAD RAMDHANI, ST.,Rangkaian Listrik,2005