Pengantar Teknik Elektro PENDAHULUAN   Teknik Elektro ( Electrical Engineering) adalah keilmuan yang membahas bagaimana energi dan informasi dapat diproses dengan baik. Kebutuhan dan pemanfaatan energi dan informasi akan sangat mempengaruhi kehidupan sehingga”listrik” adalah energi yang tidak dapat lepas dari kehidupan manusia. Ada dua sifat listrik : Listrik Statis : tidak ada gerakan dari muatan bebas Arus listrik- gerakan dari muatan bebas, dengan dua jenis : Arus searah (Direct Current atau DC) Arus Bolak-balik ( Alternating Current atau AC).

Sumber Listrik Sumber Listrik Semua materi atau benda terdiri dari atom-atom kecil yang memiliki muatan. Masing-masing atom dari molekul-molekul terdiri dari inti (nucleus) dan elektron-elektron. Jelasnya atom terdiri dari proton yang bermuatan positif dan neutron yang tidak bermuatan sebagai pusat serta beberapa elektron yang bermuatan negative mengelilinginya pada suatu orbit yang tetap. Jika jumlah proton dan elektron sebanding, maka dapat dikatakan bahwa atom tersebut berada dalam keadaan seimbang/stabil. Apabila atom kehilangan elektron akibat pengaruh dari luar, maka materi menjadi bermuatan positive.

Contoh : filamen pada tabung thermozuil (thermo element). Sebaliknya jika mendapat penambahan elektron dari luar, maka materi atau benda itu akan bermuatan negative. Elektron yang mengorbit paling jauh mempunyai daya ikatan paling lemah sehingga terlepas dari orbit dan meninggalkan intinya. Proses ini dinamakan dengan emisi. Pengaruh luar yang mengakibatkan lepasnya elektron dari orbit (emisi) antara lain : Panas Contoh : filamen pada tabung thermozuil (thermo element). Gesekan Contoh : gelas digosok dengan kain sutera timbul muatan (listrik) positif.

Contoh : baterai (accu) Contoh : photocell Contoh : selisih potensial Kimia Contoh : baterai (accu) Cahaya Contoh : photocell Tekanan Contoh : selisih potensial Magnet Contoh : pembangkit (generator) listrik

Arus Listrik Arus Listrik Benda bermuatan positive kekurangan elektron dan sebaliknya benda bermuatan negative kelebihan elektron. Jika kedua benda tersebut dihubungkan, maka elektron- elektron yang berlebih akan bergerak menuju benda yang kekurangan elektron, sehingga akan terjadi keadaan seimbang. Arus pergerakan elektron tersebut disebut dengan arus listrik. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. arus listrik terjadi karena adanya aliran elektron dimana setiap elektron mempunyai muatan yang besarnya sama.

Derajat termuatinya benda tersebut diukur dengan jumlah kelebihan elektron yang ada. Muatan sebuah elektron, sering dinyatakan dengan simbul q atau e, dinyatakan dengan satuan coulomb, yaitu sebesar q=1,6x10-19 coulomb. Arus Listrik (I) merupakan ukuran banyaknya elektron (muatan) yang dialirkan per satuan waktu. Jadi dapat dituliskan bahwa Arus Listrik (I) yang mengalir melalui suatu penghantar didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik (Q) setiap satuan waktu (t). Secara matematis dapat dituliskan : I=Q/t

Keterangan : I = Arus listrik (dalam satuan Ampere) Q = Muatan listrik (dalam satuan Coulomb) t = Waktu (dalam satuan detik) Dalam konduktor logam, elektron bergerak ke segala arah. Pembawa muatan listrik adalah ion-ion positive dan ion-ion negative dalam suatu konduktor diberi muatan listrik, maka muatan positive akan bergerak searah dengan arah medan dan muatan negative berlawanan dengan arah medan. Perlu diketahui bahwa :

1 Coulomb = 6,24 x 1018 elektron 1 elektron = 1,602 x 10-19 Coulomb   Dapat didefinisikan jika ∆Q muatan positive yang melalui penghantar dalam selang waktu ∆t maka Arus Listrik (I) : I = ∆Q/ ∆t Keterangan : I = Kuat arus (dalam satuan Ampere) ∆Q = Perubahan muatan listrik (dalam satuan Coulomb) ∆t = Perubahan waktu (dalam satuan detik)

Dapat juga diartikan bahwa arus listrik adalah mengalirnya elektron secara terus menerus dan berkesinambungan pada konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama. satuan arus listrik adalah Ampere. Arus listrik bergerak dari terminal positif (+) ke terminal negatif (-), sedangkan aliran listrik dalam kawat logam terdiri dari aliran elektron yang bergerak dari terminal negatif (-) ke terminal positif(+), arah arus listrik dianggap berlawanan dengan arah gerakan elektron.

Arah arus listrik dan arah gerakan elektron.

“1 ampere arus adalah mengalirnya elektron sebanyak 628×10^16 atau sama dengan 1 Coulumb per detik melewati suatu penampang konduktor” Formula arus listrik adalah: = Q/t (ampere) dimana: I = besarnya arus listrik yang mengalir, ampere Q = Besarnya muatan listrik, coulomb t = waktu, detik

Kuat Arus Listrik Adalah arus yang tergantung pada banyak sedikitnya elektron bebas yang pindah melewati suatu penampang kawat dalam satuan waktu. Definisi : “Ampere adalah satuan kuat arus listrik yang dapat memisahkan 1,118 milligram perak dari nitrat perak murni dalam satu detik”.

Rumus – rumus untuk menghitung banyaknya muatan listrik, kuat arus dan waktu: Q = I x t I = Q/t t = Q/I dimana : Q = Banyaknya muatan listrik dalam satuan coulomb I = Kuat Arus dalam satuan Amper. t = waktu dalam satuan detik.

Kuat arus listrik biasa juga disebut dengan arus listrik” “muatan listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif. Muatan positip dibawa oleh proton, dan muatan negatif dibawa oleh elektron. Satuan muatan ”coulomb (C)”, muatan proton +1,6 x 10-19 C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10-19 C. Muatan yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan bertanda berbeda saling tarik menarik.

Rapat Arus Difinisi : “Rapat arus ialah besarnya arus listrik tiap-tiap mm² luas penampang kawat”.

Arus listrik mengalir dalam kawat penghantar secara merata menurut luas penampangnya. Arus listrik 12 A mengalir dalam kawat berpenampang 4mm², maka kerapatan arusnya 3A/mm² (12A/4 mm2), ketika penampang penghantar mengecil 1,5mm², maka kerapatan arusnya menjadi 8A/mm2 (12A/1,5 mm²). Kerapatan arus berpengaruh pada kenaikan temperatur. Suhu penghantar dipertahankan sekitar 300 C, dimana kemampuan hantar arus kabel ditetapkan dalam tabel Hantar Arus (KHA).