|
DEFINISI
TEGANGAN
|
Adalah
mengalirnya elektron-elektron disebabkan adanya
perbedaan potensial listrik antara dua titik pada suatu penghantar atau
rangkaian listrik.
Di satu sisi sumber arus listrik terdapat
elektron yang bertumpuk sedangkan di sisi yang lain terdapat jumlah elektron
yang sedikit. Hal ini terjadi karena adanya gaya magnet yang mempengaruhi
materi tersebut. Dengan kata lain, sumber tersebut menjadi bertegangan listrik.
Tegangan listrik (disebut juga voltase) identik dengan beda potensial.
Pada dasarnya, beda potensial (tegangan)
inilah yang menyebabkan aliran elekron dari potensial rendah (negatif) ke
potensial tinggi (positif). Artinya adanya arus listrik disebabkan karena
adanya tegangan listrik pada dua titik (kutub positif dan kutub negatif). Pada
rangkain listik, bisa jadi setiap komponen listrik mempunyai beda potensial
yang berbeda tergantung hambatan komponen tersebut
Sebagai contoh,kincir air akan berputar. Hal
yang sama juga berlaku pada listrik,
bila tidak ada perbedaan potensial, arus tidak mengalir, dan jika
ada perbedaan potensial, maka arus bisa mengalir dari potensial yang lebih tinggi ke yang lebih rendah,hasilnya adalah arus atau tenaga listrik. Bila pergerakan elektron bebas jumlahnya banyak,artinya adalah tenaga listriknya menjadi besar.
Jika suatu kabel dihubungkan
antara muatan positif dan muatan negatif, maka elektron akan bergerak netral. Pada saat tersebut,
panas terbentuk oleh pergerakan elektron. Reaksi pembangkitan panas ini
merupakan salah satu dari tiga
kejadian yang disebabkan oleh
adanya arus listrik, misalnya cigaret lighter,
electricstove ,dll. Kedua adalah
kejadian Magnetic, yaitu bila arus
melewati suatu kabel atau kumparan
maka akan menghasilkan medan magnet, contohnyasolenoiddanyangketigaadalaharusdapatmenyebabkankejadianreaksikimiasepertimisalnyayangterjadipadabattery.Marikitalihataliranaruspadabatterykendaraan.Sumberenergibatteryterdiridariduaterminalyaitupositifdannegatif.
Dari penjelasan mengenai muatan positif dan
negatif, dapat dikatakan bahwa atom terminal positif protonnya lebih banyak
dari pada elekronnya, sehingga terminalnya berisi muatan positif. Dan satunya
lagi, atom yang terdapat pada terminal negatif mempunyai electron yang lebih
banyak disbanding dengan proton, sehingga terminalnya bermuatan negatif.
Terminal negative mempunyai suplai electron bebas yang sangat banyak sekali,ke
semua electron ini ,terkumpul disuatu area yang kecil dan saling tolak–menolak
satu sama lainnya.
Jika perbedaan listrik secara alami terhubung
dengan kedua kawat yang bermuatan berbeda ,maka arus bias mengalir dikarenakan
adanya perbedaan potensial listrik antara kedua muatan sehingga arus dapat
mengalir. Perbedaan potensial listrik biasa disebut dengan tegangan (voltage).
Karena ada perbedaaan potensial listrik,maka terjadi electromotive force(emf).
Tegangan (V) adalah unit listrik untuk
menerangkan jumlah tekanan listrik yang ada atau sejumlah tekanan listrik yang
dibangkitkan oleh aksi kimia di dalam battery. Simbol tegangan =E dan satuan teganan =V, dimana Satu Volt adalah beda
potensial antara dua titik saat melakukan usaha satu joule untuk memindahkan
muatan listrik satu coulomb”. Dari pernyataan diatas dapat diformulasikan
sebagai berikut :
Dimana
;
E =W(joule)/Q(coulombs)Volt
W =tenagalistrik
1Q =jumlahmuatanlistrik
Persetaraan
satuan :
1volt :0.001
KV
volt :1,000mV
1kV:1,000v
2.1. Beda Potensial Tegangan
Tegangandapatdisebutsebagaipotensialdanperbedaanpotensial.Padagambar2-3(tangkiair)menerangkanbagaimanamerekaberhubungansatusamalainnya,saatkeduatangkiairdihubungkandengansebuahpipa,makaairakanmengalirdaritangkiyanglebihtinggiketangkiyanglebihrendah.Tinggiairdiukurdaripermukaantanah.Untukkelistrikan,potensialdiukurberdasarkanstandartingkatankepastianyangdisebutdenganalam(eart)ataubumi(ground),potensialdaribumi(ground)diambildalamangka0
volt(V).Biasanyaalamsecaraphisikmewakiliground,namun padabidangotomotifgroundadalahterminalbatterynegative(-).
Tinggiairpadatangkiyanglebihrendahdiibaratkansebagaitinggiairdalamnol
volt(V).Padabattery,12voltsartinyaadalahperbedaanpotensialantarakeduaterminalbattery
kutup positip dan kutup negatip.
Bilaketinggian
tempatpadagambar diatas karenakanposisi
airberbeda,airakanmengalirdaritangkiAketangkiB,namunapabilabilaposisinyatidakberbeda(tekanansama),airtidakakan
mengalir.Karenaitulah,jikatekanannyatidakberbedaatausama,arusakandiam.Karenatidakadaaliranarus,makaSistemtidakbekerjasehinggatidakterjadipanas.JikaadaperbedaantekananantaratangkiAdanBmakaarus
bias mendesakmasuksehinggaterjadipanas.Artinyaadalahmuatanpositifpadabatteryadalah12voltdannegatifnyaadalah
0volt.Padaswitchbuka – tutupyangadapadagambar2-4dibawah,karenaarusmengalir,lampu
bias menyalaberdasarkanposisiswitch-nya.Agar terjadi aliran muatan (arus
listrik) dalam suatu rangkaian tertutup, maka haruslah ada beda potensial atau
beda tegangan di kedua ujung rangkaian (kutub baterai sebagai sumber tegangan).
Adalah perbedaan jumlah elektron yang
berada dalam suatu arus listrik
Jika
energi tiap muatan habis akibat penggunaan, maka di kedua ujung rangkaian tidak
akan ada beda potensial (beda potensial bernilai nol volt). Akibatnya
komponen-komponen elektronika seperti lampu, trafo, dan lain sebagainya tidak
akan dapat berfungsi sebagaimana mestinya. Perhatikanlah gambar berikut. Adanya
beda potensial pada ujung ujung sumber tegangan, menyebabkan lampu dalam
rangkaian tertutup tersebut dapat menyala. Pada lampu terjadi perubahan energi
listrik menjadi energi kalor dan cahaya.
2.2.
Jenis TeganganBeda Potensial Tegangan
1. Sumber
tegangan listrik searah ( DC = Direct Current )
Tegangan yang bekerja pada rangkaian arus listrik tertutup selalu dengan arah yang sama, maka arus listrik yang mengalir arahnya juga sama. Biasa disebut dengan arus searah (simbol normalisasi : ¾
). Tegangan
listrik searah adalah arus
listrik yang mengalir dengan arah dan besar yang tetap/konstan.Yaitu
sumber arus listrik yang tidak berubah fasenya. Pada gambar grafik yang
memperlihatkan hubungan antara tegangan (V) dan waktu (t) pada tegangan Listrik
searah (DC). Berarti
bahwa pembawamuatan listrikbergerak denganarah arus listriktertentu.
Besarnyategangan listrikpada saat yang berbeda
diperlihatkan pada suatu grafik (grafik tegangan
fungsi waktu). Untuk maksud ini sumbu horisontal sebagai waktu (misal 1s, 2s,
3s dst.) dan sumbu vertikal sebagai arusnya (misal 1A, 2A, 3A dst.).
Besarnya arus listrik yang sekarang
ditetapkan pada 1, 2 atau 3 sekon, untuk masing-masing waktu yang berlaku
ditarik garis lurus ke atas atau ke bawah (lihat gambar 1.14).
|
|
Gambar
9. Grafik Arus Listrik Searah ( DC)
dengan demikian maka didapatkan
suatu grafik arus fungsi waktu (grafik garis). Gambar grafik seperti ini dapat
dibuat secara jelas dengan suatu oscilloscope.
Contoh
Sumber arus listrik searah ( DC )
1. Batere/Baterai ( elemen kering )
2. Accumulator ( aki = accu ) (elemen
basah )
3. Elemen Volta ( elemen basah )
4. Solar sel
5. Dinamo DC atau Generator DC
6. Adaptor AC ke DC : a. Adaptor Sistem
Perata Tunggal, b. Adaptor Sistem Cabang Tengah, c. Adaptor Sistem jembatan, d.
Adaptor Sistem Dwi Kutub
Tegangan pada suatu rangkaian arus, arahnya
berubah-ubah dengan suatu irama/ritme tertentu, dengan demikian maka arah dan
besarnya arus selalu berubah-ubah pula. Biasa disebutarus listrik bolak-balik(simbol
normalisasi : ~ ). Berarti
bahwa elektron bebasnya bergerak maju dan mundur
|
|
Gambar
10. Grafik tegangan listrik Bolak-Balik
Disini pada tegangan bolak-balik,
sebagaimana digunakan didalam praktik, arahnya selalu berubah - ubah (misalnya
50 kali tiap sekon), electron - elektron di dalam penghantar kawat hanya
sedikit berayun / bergerak maju dan mundur.
Suatu
tegangan listrik bergelombang yang besarnya selalu berubah, tetapi arah
tegangan listrik tersebut tetap konstan, maka dalam hal ini berhubungan dengan
suatu arus listrik yang terdiri atas sebagian tegangan listrik searah dan
sebagian yang lain berupa tegangan bolak-balik. Biasa disebut sebagai tegangan
bergelombang (alternating current).
Tegangan bergelombang adalah suatu
arus yang terdiri atas sebagian arus searah dan sebagian arus bolak-balik.Salah
satu bentuk lain dari arus bergelombang yang sering ditemukan dalam praktik
yaitu berupa pulsa arus searah (lihat gambar 4) tegangan hanya dapat diketahui
dan ditetapkan melalui reaksi atau efek yang ditimbulkannya.
Sebagai
contoh akibat dari reaksi atau efek yang ditimbulkannya adalah sebagai berikut
:
1.
Reaksi panas
Arus
listrik selalu memanasi penghantarnya.Didalam kawat logam misalnya,
elektron-elektron saling bertumbukan dengan ion-ion atom, bersamaan dengan itu
elektron tersebut memberikan sebagian energi geraknya kepada ion-ion atom dan
memperkuat asutan panas ion-ion atom, yang berhubungan dengan kenaikan
temperatur.Penggunaan reaksi panas arus listrik ini misalnya pada open pemanas,
solder, kompor, seterika dan sekering lebur.
2.
Reaksi cahaya
Pada
lampu pijar reaksi panas arus listrik mengakibatkan kawat membara dan dengan
demikian menjadi bersinar, artinya sebagai efek samping dari cahaya. Reaksi cahaya secara langsung ini ditemukan
pada penggunaan tabung cahaya, lampu mercury, lampu neon dan lampu indikator
(negative glow lamp).
3.
Reaksi kemagnitan
Gas
seperti neon, argon atau uap mercury dipicu/diprakarsai oleh arus listrik
sehingga menjadi bersinar.
Contoh sumber arus listrik bolak
balik ( AC )
1. Generator AC
2. Jala-jala PLN yang dihasilkan oleh :
PLTA, PLTU, PLTP, PLTN, dll.
3. Inverter DC ke AC
|
PERMASALAHAN :
Energy 12.500 J, muatan 250 C. Hitunglah
besar tegangan listriknya
|
|
PEMECAHAN MASALAH :
Diketahui : W = 12.500 J
Q = 250 C
Ditanyakan : V = ?
Jawab :
V = W / Q
= 12.500 J / 250 C
= 50 Volt
|
No comments:
Post a Comment