Top Banner
MAKALAH TEKNIK TENAGA LISTRIK Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik Dan Magnet TUGAS I Anggota Kelompok : Nelly Anita (073001400070) Reynaldu Pellokila (073001400080) Rhesa (073001400081) Tendy (073001400094) Webby Dean Pratama (0730014000100) Teknik Pertambangan
38

Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Jul 10, 2016

Download

Documents

Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik)
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

MAKALAH TEKNIK TENAGA LISTRIKHambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik

Dan Magnet

TUGAS I

Anggota Kelompok :

Nelly Anita (073001400070)

Reynaldu Pellokila (073001400080)

Rhesa (073001400081)

Tendy (073001400094)

Webby Dean Pratama (0730014000100)

Teknik Pertambangan

Fakultas Teknologi Kebumian dan Energi

Universitas Trisakti

KATA PENGANTAR

Page 2: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Assalamu’alaikum Wr. Wb,

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT , karena atas rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan pembuatan tugas makalah teknik tenaga listrik ini. Adapun pembuatan tugas teknik tenaga listrik ini telah kami usahakan semaksimal mungkin dan tentunya dengan bantuan berbagai pihak, sehingga dapat memperlancar terselesaikan nya tugas ini.

Tidak lupa kami ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam pembuatan tugas makalah ini. Kami menyadari bahwa tugas ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu dengan kerendahan hati kami menerima adanya kritik dan saran yang membangun dari pihak manapun demi perbaikan dimasa yang akan datang.

Akhir kata kami mengucapkan selamat membaca. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

Wasalamualaikum Wr. Wb.

Jakarta, 29 September 2015

Tim Penyusun

DAFTAR ISI

Halaman Judul

ii

Page 3: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Kata Pengantar.........................................................................................................ii

Daftar Isi.................................................................................................................iii

BAB I PENDAHULUAN........................................................................................1

1.1 Latar Belakang...............................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah..........................................................................................2

1.3 Tujuan.............................................................................................................2

BAB II HAMBATAN..............................................................................................3

2.1 Pengertian Hambatan Listrik..........................................................................3

2.2 Jenis-Jenis Hambatan Listrik..........................................................................3

2.3 Pengaruh Hambatan Listrik............................................................................3

2.4 Rangkaian Hambatan Listrik..........................................................................4

BAB III ARUS LISTRIK........................................................................................7

3.1 Pengertian arus listrik.....................................................................................7

3.2 Macam-macam arus listrik.............................................................................7

3.3 Kuat Arus Listrik............................................................................................9

BAB IV TEGANGAN...........................................................................................12

4.1 Pengertian Tegangan....................................................................................12

4.2 Faktor-faktor Tegangan Listrik....................................................................12

4.3 Alat Ukur Tegangan Listrik.........................................................................12

4.4 Pembahasan Tegangan Listrik......................................................................13

BAB V MAGNET.................................................................................................15

5.1 Pengertian Magnet........................................................................................15

5.2 Prinsip Kemagnetan.....................................................................................15

5.3 Gelombang Elektromagnet (Persamaan Maxwell).......................................17

5.4 Hukum Hopkinson.......................................................................................20

BAB VI KESIMPULAN.......................................................................................21

6.1 Kesimpulan...................................................................................................21

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................22

iii

Page 4: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangIndonesia merupakan negara berkembang yang ditandai dengan banyaknya

teknologi yang dikembangkan di negara ini. Teknologi yang dikembangkan

pun beragam. Baru-baru ini tengah dikembangkan mobil listrik yang mana

tenaga penggeraknya menggunakan tenaga listrik. Sebelumnya banyak

teknologi baru yang mana tenaga penggeraknya merupakan tenaga listrik,

misalnya kipas angin, mesin cuci, televisi, kulkas, dll. Oleh karena itu banyak

dikembangkan sistem pembangkit tenaga listrik yang menggunakan berbagai

macam sumber tenaga.

Pada awal sejarah, manusia menggunakan potensi tenaga air yang

dimanfaatkan untuk memenuhi keperluan pertukangan dan penggilingan.

Selanjutnya pada awal abad ke-13 manusia mulai memanfaatkan batu bara

untuk keperluan pemasanan dan memasak. Minyak bumi dimanfaatkan oleh

manusia pada awal abad ke-19 untuk pemanasan dan penerangan, selanjutnya

minyak bumi ini diolah dan dijadikan bahan bakar minyak yang mana banyak

dimanfaatkan sebagai bahan bakar kendaraan. Akan tetapi, batu bara dan

minyak bumi lama kelamaan akan habis, oleh karena itu manusia berupaya

untuk membuat energi terbarukan yang mana energi tersebut bukan dari batu

bara maupun minyak bumi (bahan bakar fosil).

Beberapa contoh energi terbarukan tersebut adalah energi yang berasal dari

tenaga surya, tenaga air, tenaga angin, yang mana tenaga-tenaga tersebut

diubah menjadi energi listrik yang banyak digunakan untuk memenuhi

kebutuhan manusia.

Terdapat beberapa macam sistem pembangkit tenaga listrik yang telah

dikembangkan di Indonesia. Contohnya adalah pembangkit listrik tenaga air

(PLTA), pembangkit listrik tenaga uap (PLTU), dll. Pada dasarnya, prinsip

pembangkit tenaga ini adalah mengubah energi mekanik (energi yang

1

Page 5: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

bergerak) menjadi energi listrik dengan menggunakan generator atau motor

sebagai penggerak turbin.

Konsep dasar serta pengetahuan mengenai kelistrikan sangatlah memiliki

peran penting bagi mahasiswa dikarenakan seiring dengan berkembangnya

zaman listrik digunakan/dimanfaatkan dalam berbagai hal. Oleh karena itu

mahasiswa khususnya mahasiswa teknik seharusnya mengerti mengenai

teknik tenaga listrik.

1.2 Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang yang telah disebutkan diatas maka secara umum

permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah.

Apakah yang dimaksud hambatan listrik? Apakah yang dimaksud tegangan listrik? Apakah yang dimaksud arus listrik? Apakah yang dimaksud magnet? Apa aplikasi dari penggunaan tahanan, tegangan dan magnet?

1.3 TujuanTujuan dari penulisan makalah ini adalah

Mengetahui maksud hambatan listrik , arus listrik, tegangan listrik dan medan magnet

Mengetahui prinsip prinsip yang dipergunakan Mengetahui contoh dari penggunaan ketiga masalah yang dibahas

dalam kehidupan sehari hari

2

Page 6: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

BAB II

HAMBATAN

2.1 Pengertian Hambatan ListrikHambatan listrik merupakan besaran yang menghalangi arus yang mengalir dalam suatu penghantar listrik. Dalam fisika hambatan listrik ini pertama kali diamati oleh George Simon Ohm. Pada 1927, seorang fisikawan Jerman bernama George Simon Ohm melakukan penelitian untuk mencari hubungan antara beda potensial dan kuat arus listrik.

2.2 Jenis-Jenis Hambatan ListrikSebagaimana kita ketahui bahwa setiap benda mempunyai nilai hambat terhadap aliran listrik, yang besarnya tergantung pada jenis, penampang dan kondisi temperatur. Dengan demikian tahanan besar nilai hambat listrik tergantung dari jenis bahannya. Jenis tahanan yang mempunyai komposisi bahan dasar yang berbeda.

a) Tahanan karbon arangTahanan ini banyak dijumpai dipasaran, umumnya mempunyai nilai kepekaan yang relatif rendah, mempunyai toleransi dan batasan daya (rating daya ) kecil. Tahanan ini digunakan pada pesawat yang kurang memerlukan ketelitian yang canggih.

b) Tahanan jembatan kawat metal film Sebagai contoh, adalah tahanan hantaran kawat dengan dasar

c) Tahanan gulungan kawatd) Tahanan fungsi suhu dan cahaya

2.3 Pengaruh Hambatan ListrikHambatan pada kawat dipengaruhi oleh: a. Panjang kawat (l) b. Luas penampang kawat (A) c. Hambatan jenis kawat (ρ) d. Perubahan suhu pada kawat (∆T) Besarnya Hambatan kawat (R)

sebanding dengan panjang kawat (l) dan hambatan jenis kawat (ρ) dan berbanding terbalik dengan Luas Penampang kawat

3

Page 7: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

2.4 Rangkaian Hambatan ListrikSecara umum rangkaian hambatan dikelompokkan menjadi rangkaian

hambatan seri, hambatan paralel, maupun gabungan keduanya. Untuk

membuat rangkaian hambatan seri maupun parallel minimal diperlukan dua

hambatan. Adapun, untuk membuat rangkaian hambatan kombinasi seri-

paralel minimal diperlukan tiga hambatan. Jenis-jenis rangkaian hambatan

tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Oleh karena itu,

jenis rangkaian hambatan yang dipilih bergantung pada tujuannya.

1) Hambatan Seri

Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berurutan disebut hambatan

seri. Hambatan yang disusun seri akan membentuk rangkaian listrik tak

bercabang. Kuat arus yang mengalir di setiap titik besarnya sama. Tujuan

rangkaian hambatan seri untuk memperbesar nilai hambatan listrik dan

membagi beda potensial dari sumber tegangan.

Rangkaian hambatan seri dapat diganti dengan sebuah hambatan yang

disebut hambatan pengganti seri (RS).

Tiga buah lampu masing-masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun seri

dihubungkan dengan baterai yang tegangannya V menyebabkan arus

listrik yang mengalir I.

Tegangan sebesar V dibagikan ke tiga hambatan masing-

masing V1, V2, dan V3, sehingga berlaku:

V = V1 + V2 + V3

4

Page 8: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Gambar 2.1

Rangkaian Seri

Tiga buah lampu masing-masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun seri

Berdasarkan Hukum I Kirchoff pada rangkaian seri (tak bercabang) berlaku:

I = I1 = I2 = I3

Berdasarkan Hukum Ohm, maka beda potensial listrik pada setiap lampu yang

hambatannya R1, R2, dan R3 dirumuskan:

V1 = I x R1 atau VAB = I x RAB

V2 = I x R2 atau VBC = I x RBC

V3 = I x R3 atau VCD = I x RCD

Beda potensial antara ujung-ujung AD berlaku:

VAD = VAB + VBC + VCD

I x RS = I x RAB + I x RBC + I x RCD

I x RS = I x R1 + I x R2 + I x R3

Jika kedua ruas dibagi dengan I, diperoleh rumus hambatan pengganti seri (RS):

RS = R1 + R2 + R3

Jadi, besar hambatan pengganti seri merupakan penjumlahan besar hambatan yang

dirangkai seri. Apabila ada n buah hambatan masing-masing besarnya R1, R2, R3,

…., Rn dirangkai seri, maka hambatan dirumuskan sebagai berikut:

2) Hambatan Parallel

5

Page 9: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Dua hambatan atau lebih yang disusun secara berdampingan disebut

hambatan paralel. Hambatan yang disusun paralel akan membentuk

rangkaian listrik bercabang dan memiliki lebih dari satu jalur arus listrik.

Susunan hambatan paralel dapat diganti dengan sebuah hambatan yang

disebut hambatan pengganti paralel (RP). Rangkaian hambatan paralel

berfungsi untuk membagi arus listrik.

Tiga buah lampu masing-masing hambatannya R1, R2, dan R3 disusun

paralel dihubungkan dengan baterai yang tegangannya V menyebabkan

arus listrik yang mengalir I.

Besar kuat arus I1, I2, dan I3 yang mengalir pada masing-masing lampu

yang hambatannya masing-masing R1, R2, dan R3 sesuai Hukum Ohm.

Ujung-ujung hambatan R1, R2, R3 dan baterai masing masing bertemu pada

satu titik percabangan. Besar beda potensial (tegangan) seluruhnya sama.

Kuat arus sebesar I dibagikan ke tiga hambatan masing-

masing I1, I2, dan I3.

Sesuai Hukum I Kirchoff. Jika ada n buah hambatan masing-masing

R1, R2, R3, … Rn, hambatan pengganti paralel dari n buah hambatan secara

umum dirumuskan sebagai berikut :

Gambar 2.2

Rangkaian Parallel

6

Page 10: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

BAB III

ARUS LISTRIK

3.1 Pengertian arus listrikArus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dari suatu titik

yang berpotensial tinggi ke titik yang berpotensial rendah dalam waktu satu

detik.

Aliran muatan listrik ini melalui sebuah konduktor. Arus ini bergerak dari

potensial tinggi ke potensial rendah, dari kutub positif ke kutub negatif, dari

anoda ke katoda. Arah arus listrik ini berlawanan arah dengan arus elektron.

Muatan listrik dapat berpindah apabila terjadi beda potensial. Beda potensial

dihasilkan oleh sumber listrik, misalnya baterai atau akumulator. Setiap

sumber listrik selalu mempunyai dua kutub, yaitu kutub positif (+) dan kutub

negatif (–).

3.2 Macam-macam arus listrik

Simbol dari arus listrik adalah “ I “, dan terbagi menjadi arus listrik searah

(DC) dan arus listrik bolak balik (AC).

1) Arus searah (Direct Current/DC)

Arus searah adalah arus listrik yang nilainya hanya positif atau hanya

negatif saja (tidak berubah dari positif kenegatif, atau sebaliknya

Arus DC juga bias diartikan sebagai arus yang mempunyai nilai tetap atau

konstan terhadap satuan waktu, artinya diamana pun kita meninjau arus

tersebut pada waktu berbeda akan mendapatkan nilai yang sama

Rangkaian Listrik.

Gambar 3.1

7

Page 11: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Grafik Arus Searah

2) Arus bolak-balik (Alternating Current/AC)

Arus AC adalah arus yang mempunyai nilai yang berubah terhadap satuan

waktu dengan karakteristik akan selalu berulang untuk perioda waktu

tertentu (mempunyai perioda waktu : T).

Gambar 3.2

Grafik Arus Bolak-balik

Sumber arus bolak-balik adalah generator arus bolak-balik yang prinsip kerjanya pada perputaran kumparan dengan kecepatan sudut ω yang berada di dalam medan magnetik. Sumber ggl bolak-balik tersebut akan menghasilkan tegangan sinusoida berfrekuensi f. Dalam suatu rangkaian listrik, simbol untuk sebuah sumber tegangan gerak elektrik bolak-balik adalah :

Gambar 3.3

Grafik Arus Bolak-balik

8

Page 12: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Tegangan sinusoida dapat dituliskan dalam bentuk persamaan tegangan sebagai fungsi waktu, yaitu:

V = Vm.sin 2π.f.t .................................................. (1)

Tegangan yang dihasilkan oleh suatu generator listrik berbentuk sinusoida. Dengan demikian, arus yang dihasilkan juga sinusoida yang mengikuti persamaan:

I = Im.sin 2π.f.t .................................................... (2)

dengan Im adalah arus puncak dan t adalah waktu. 

Untuk menyatakan perubahan yang dialami arus dan tegangan secara sinusoida, dapat dilakukan dengan menggunakan sebuah diagram vektor yang berotasi, yang disebut diagram fasor. Istilah fasor menyatakan vektor berputar yang mewakili besaran yang berubah-ubah secara sinusoida. Panjang vektor menunjukkan amplitudo besaran, dan vektor ini dibayangkan berputar dengan kecepatan sudut yang besarnya sama dengan frekuensi sudut besaran. Sehingga, nilai sesaat besaran ditunjukkan oleh proyeksinya pada sumbu tetap. Cara ini baik sekali untuk menunjukkan sudut fase antara dua besaran. Sudut fase ini ditampilkan pada sebuah diagram sebagai sudut antara fasor-fasornya.

Generator pada pusat pembangkit listrik modern tidak menghasilkan listrik pada tegangan tinggi yang mencukupi untuk transmisi yang efisien. Tegangan dinaikkan dengan transformator step-up supaya transmisi jarak jauh menjadi efisien.

3.3 Kuat Arus Listrik

Arus listrik yang mengalir pada kawat didefinisikan sebagai jumlah total muatan yang melewatinya per satuan waktu pada suatu titik. Maka arus listrik I dapat dirumuskan:

Keterangan:

i= arus listrik(A)

Q= perubahan muatan (coloumb)

t= perubahan waktu (sekon)

9

Page 13: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Dengan Q adalah jumlah muatan yang melewati konduktor pada suatu titik

selama selang waktu Dt  . Arus listrik diukur dalam coulomb per sekon dan

diberi nama khusus yaitu ampere yang diambil dari nama fisikawan Prancis

bernama Andre Marie Ampere (1775 – 1836).

Satu ampere didefinisikan sebagai satu coulomb per sekon (1 A = 1 C/s).

Satuan-satuan terkecil yang sering digunakan adalah miliampere (1 mA = 10-

3 A) atau mikroampere (1mA = 10-6 A). Alat untuk mengukur kuat arus

listrik dinamakan amperemeter (disingkat ammeter).

Konduktor banyak mengandung elektron bebas. Berarti, bila kawat

penghantar dihubungkan ke kutubkutub bateraisebenarnya elektron

bermuatan negatiflah yang mengalir pada kawat. Ketika kawat penghantar

pertama kali dihubungkan, beda potensial antara kutub-kutub baterai

mengakibatkan adanya medan listrik di dalam kawat dan paralel

terhadapnya.

Dengan demikian, elektron-elektron bebas pada satu ujung kawat tertarik ke

kutub positif, dan pada saat yang sama elektron-elektron meninggalkan

kutub negatif baterai dan memasuki kawat di ujung yang lain. Ada aliran

elektron yang kontinu melalui kawat yang terjadi ketika kawat terhubung ke

kedua kutub. Sesuai dengan ketentuan mengenai muatan positif dan negatif,

dianggap muatan positif mengalir pada satu arah yang tetap ekuivalen

dengan muatan negatif yang mengalir ke arah yang berlawanan, Ketika

membicarakan arus yang mengalir pada rangkaian, yang dimaksud adalah

arah aliran muatan positif. Arah arus yang identik dengan arah muatan

positif ini yang disebut arus konvensional.

Ada beberapa teori yang berhubungan dengan arus listrik yaitu seperti teori

hukum ohm dan hukum kirchoff. Pada hukum ohm arus listrik diartikan

bahwa besarnya arus yang mengalir adalah hasil bagi antara beda potensial

10

Page 14: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

dengan tahanan. Sedangkan pada hukum kirchoff menjelaskan tentang arus

listrik yang memasuki suatu titik percabangan. Semua teori adalah benar

dan sudah terbukti secara meyakinkan. Jika anda kurang percaya dengan

teori yang sudah baku, maka anda bisa melakukan praktek untuk melakukan

beberpaa pengujian dan pengukuran. Caranya buatlah beberapa variasi

rangkaian listrik, dan lakukan pengukuran pada setiap variasi, setelah itu

cocokkan hasil pengukuran dengan perhitungan secara teori.

Secara umum kita mengenal beberapa sumber yang mampu menghasilkan

arus lisrik  yaitu seperti : generator listrik, batere kering dan accumulato.

Untuk batere dan accu hanya bisa menyediakan arus listrik searah (dc).

Untuk yang pembangkit generator itu contohnya listrik PLN. Generator

dikopel dengan turbin pada sistem pembangkit. Sistem pembangit bisa

dengan air (PLTA), uap (PLTU), gas (PLTG), surya (PLTS), nuklir (PLTN

dan lain sebagainya.

Secara sederhana maka dapat kita simpulkan beberapa poin mengenai arus

lisrik ini. Memang ini adalah hasil analisa saya pribadi dan jika anda tidak

sepaham itu sah-sah saja. Karena masing-masing pendapat biasanya

mempunyai dasar pemikiran atau alasan tertentu.

Arus listrik itu ibarat arus air yang mengalir, air mengalir dari tempat tingi

ke tempat rendah. Tapi arus listrik mengalir dari titik berpotensial tinggi ke

titik berpotensial rendah. Kuatnya arus air yang mengalir juga sama

perumpamaannya dengan kuat arus listrik yang mengalir.

Arus listrik hanya akan mengalir jika terjadi perbedaan polaritas (potensial)

antara sautu titik dengan titik lainnya. Jika terjadi keseimbangan maka, arus

listrik tidak akan mengalir (lihat teori jembatan wheatstone).

Arus terbagi dua yaitu arus searah (DC) dan arus bolak balik (AC)

Arus mengalir bolak balik terjadi karena pada tegangan sumber terjadi

perubahan polaritas secara bolak-balik, bukan karena sifat arus listriknya.

Sifat dasar dari arus lisrik tetap mengalir dari daerah berpolaritas tinggi ke

polaritas rendah.

11

Page 15: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Arus listrik yang masuk ke dalam titik percabangan, maka arus tersebut

akan berbagi. Artinya jumlah arus yang mengalir pada semua percabangan

adalah sama dengan arus sumber (sebelum memasuki titik percabangan), ini

sesuai dengan teori hukum kirchoff.

Besarnya arus yang mengalir pada suatu rangkaian tergantung dari besarnya

beda potensial dan tahanan total yang ada dalam rangkaian. Ini sesuai

hukum ohm.

12

Page 16: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

BAB IV

TEGANGAN

4.1 Pengertian TeganganTegangan adalah gaya yang mengakibatkan terjadinya arus listrik.

Terjadinya tegangan akibat beda / selisih potensial dan dikatakan

ada tegangan ( voltage ).

Arus listrik akan mengalir dari tegangan tinggi ke tegangan yang

lebih rendah. Satuan tegangan listrik disebut “ Volt “ dan

disimbolkan “ V “.

4.2 Faktor-faktor Tegangan Listrik Antara pasangan elektron yang rapat dan kurang rapat. Antara tempat yang mempunyai kerapatan elektron yang tinggi dan rendah Antara tempat yang kekurangan elektron dan yang kelebihan elektron

4.3 Alat Ukur Tegangan Listrik

Alat yang dipergunakan untuk mengukur besar tegangan listrik, antara lain:

voltmeter, dan osiloskop.

Voltmeter bekerja dengan cara mengukur arus dalam sirkuit ketika dilewatkan

melalui resistor dengan nilai tertentu. Sesuai hukum Ohm, besar tegangan

sebanding dengan besar arus untuk nilai resistansi sama. Prinsip kerja

potensiometer adalah menimbang tegangan yang diukur dengan tegangan

yang sudah diketahui besarnya dengan menggunakan sirkuit jembatan. Sedang

osiloskop bekerja dengan cara menggunakan tegangan yang diukur untuk

membelokkan elektron di layar monitor, sehingga di layar akan tercipta grafik

dari elektron yang telah dibelokkan. Grafik ini sebanding dengan besar

tegangan yang diukur.

4.4 Pembahasan Tegangan ListrikVoltmeter digunakan untuk mengukur beda potensial. Misalnya beda potensial

antara kutub-kutub baterai atau beda potensial di dua titik suatu rangkaian

listrik.

13

Page 17: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Dalam suatu rangkaian, penggunaan voltmeter secara paralel. Maksudnya,

terminal positif voltmeter (berwarna merah) dihubungkan dengan kutub positif

batu baterai. Adapun kutub negative voltmeter dihubungkan dengan kutub

negatif batu baterai. Salah satu contoh penggunaan voltmeter yaitu pada

pengukuran gaya gerak listrik dan tegangan jepit suatu rangkaian.

Perbedaan antara besarnya GGL dengan tegangan jepit menimbulkan adanya

kerugian tegangan. Baterai atau sumber arus listrik lainnya memiliki hambatan

dalam. Dalam suatu rangkaian, hambatan dalam (r) selalu tersusun seri dengan

hambatan luar (R).

Gambar 4.1

Hambatan dalam

Berdasarkan gambar, rumus Hukum Ohm dapat ditulis sebagai berikut.

Etotal = E1 + E2 +… +En = nE

rtotal = r1 + r2 +…rn = nr

Sehingga

14

Page 18: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Untuk beberapa elemen yang dipasang secara paralel berlaku

Etotal = E1 = E2 = En = E

Keberadaan hambatan dalam itulah yang menyebabkan menyebabkan kerugian

tegangan. Kerugian tegangan dilambangkan dengan U satuannya volt.

Hubungan antara GGL, tegangan jepit, dan kerugian tegangan dirumuskan.

E = V + U

dengan:

E = gaya gerak listrik satuannya volt (V)

V = tegangan jepit satuannya volt (V)

U = kerugian tegangan satuannya volt (V)

15

Page 19: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

BAB V

MAGNET

5.1 Pengertian Magnet

Magnet atau magnit adalah suatu objek yang mempunyai suatu medan

magnet. Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani magnítis

líthos yang berarti batu Magnesian. Magnesia adalah nama sebuah wilayah di

Yunani pada masa lalu yang kini bernamaManisa (sekarang berada di

wilayah Turki) di mana terkandung batu magnet yang ditemukan sejak zaman

dulu di wilayah tersebut.

Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang mempunyai suatu medan magnet. Materi tersebut bisa dalam berwujud magnet tetap atau magnet tidak tetap. Magnet yang sekarang ini ada hampir semuanya adalah magnet buatan.

Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu: kutub utara (north/ N) dan kutub selatan (south/S). Walaupun magnet itu dipotong-potong, potongan magnet kecil tersebut akan tetap memiliki dua kutub.

Gambar 5.1

Medan Magnet

Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkan tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam. Namun tidak semua logam mempunyai daya tarik yang sama terhadap magnet. Besi dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai daya tarik yang tinggi oleh magnet. Sedangkan oksigen cair adalah contoh materi yang mempunyai daya tarik yang rendah oleh magnet.

16

Page 20: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Satuan intensitas magnet menurut sistem metrik pada Satuan Internasional (SI) adalah Tesla dan SI unit untuk total fluks magnetik adalah weber. 1 weber/m^2 = 1 tesla, yang memengaruhi satu meter persegi.

5.2 Prinsip Kemagnetan

Garis Gaya Magnet - Pada sebuah magnet sebenarnya merupakan kumpulan

jutaan magnet ukuran mikroskopik yang teratur satu dan lainnya. Kutub utara

dan kutub selatan magnet posisinya teratur (lihat gambar 3). Secara

keseluruhan kekuatan magnetnya menjadi besar. Logam besi bisa menjadi

magnet secara permanen (tetap) atau bersifat megnet sementara dengan cara

induksi elektromagnetik. Tetapi ada beberapa logam yang tidak bisa menjadi

magnet, misalnya tembaga dan aluminium, dan logam tersebut dinamakan

diamagnetik.

Bumi merupakan magnet alam raksasa, dapat dibuktikan dengan alat yang dinamakan kompas, dimana jarum penunjuk pada kompas akan menunjukkan arah utara dan selatan bumi kita, seperti diperlihatkan pada gambar 1. Karena sekeliling bumi sebenarnya dilingkupi garis gaya magnet yang tidak tampak oleh mata kita tapi bisa diamati dengan kompas keberadaannya.

Gambar 5.1

17

Page 21: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Pola garis medan magnet permanen.

Batang magnet memancarkan garis gaya magnet yang melingkupi dengan arah dari utara ke selatan. Pembuktian sederhana dilakukan dengan menempatkan batang magnet diatas selembar kertas, kemudian diatas kertas tersebut ditaburkan serbuk halus besi secara merata, yang terjadi adalah bentuk garis-garis dengan pola melengkung oval diujung-ujung kutub. Ujung kutub utara-selatan muncul pola garis gaya yang kuat. Daerah netral pola garis gaya magnetnya lemah.

Bagian netral magnet artinya tidak memiliki kekuatan magnet. Untuk membuktikan bahwa daerah netral tidak memiliki kekuatan magnet. Ambil beberapa sekrup besi, amatilah tampak sekrup besi akan menempel baik diujung kutub utara maupun ujung kutub selatan. Daerah netral dibagian tengah sekrup tidak akan menempel sama sekali, dan sekrup akan terjatuh.

Mengapa besi biasa berbeda logam magnet ? Pada besi biasa sebenarnya terdapat kumpulan magnet-magnet dalam ukuran mikroskopik, tetapi posisi masing-masing magnet tidak beraturan satu dengan lainnya sehingga saling menghilangkan sifat kemagnetannyaArah garis gaya magnet dengan pola garis melengkung mengalir dari arah

kutub utara menuju kutub selatan. Didalam batang magnet sendiri garis gaya

mengalir sebaliknya, yaitu dari kutub selatan ke kutub utara. Didaerah netral

tidak ada garis gaya diluar batang magnet. Pembuktian secara visual garis

gaya magnet untuk sifat tarik menarik pada kutub berbeda dan sifat tolak-

menolak pada kutub sejenis dengan menggunakan magnet dan serbuk halus

besi, gambar 4. Tampak jelas kutub sejenis utara-utara garis gaya saling

menolak satu dan lainnya. Pada kutub yang berbeda utara-selatan, garis

gaya magnet memiliki pola tarik menarik. Sifat saling tarik menarik dan

tolak menolak magnet menjadi dasar bekerjanya motor listrik.

5.3 Gelombang Elektromagnet (Persamaan Maxwell)

Dalam memahami prinsip gelombang elektromagnet tidak bisa dilepaskan

keterkaitannya dengan persamaan Maxwell. Ada empat buah persamaan

Maxwell yang harus kita ketahui dalam memahami prinsip gelombang

elektromagnet ini. Mari kita bahas satu persatu

18

Page 22: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

1) Persamaan Satu (Hukum Faraday)

Faraday melakukan percobaan terhadap suatu kawat yang dialiri oleh arus

listrik, ternyata kawat tersebut menghasilkan suatu induksi magnetik yang

ditangkap oleh surface lingkaran kawat di sebelahnya. Hal ini ditunjukan

dengan adanya perbedaan tegangan yang tertangkap pada Voltmeter di

kawat dua. Arah induksi magnet ini berlawanan arah dengan aturan tangan

kanan sehingga dalam perumusannya ditambah tanda minus (-). Adapun

secara matematis dapat ditulis bahwa Integral tertutup dari suatu Kuat

Medan Listrik (E) terhadap suatu panjang kawat sama dengan minus dari

Integral surface dari turunan parsial Induksi Magnet (B) terhadap waktu (t)

yaitu :

∫ E.dl = – ∫ (∂B/∂t).dsBerdasar teorema Stokes : ” Integral tertutup dari suatu fungsi terhadap panjang sama dengan Integral surface curl dari Fungsi tersebut terhadap waktu dengan suatu luasan tertentu yaitu :∫ F.dl = ∫  ∇ x F.ds

Maka dengan mengubah Hukum Faraday menggunakan Teorema Stokes didapatkan bahwa :

∫ E.dl = ∫  ∇ x E.ds sehingga hukum faraday menjadi :∫  ∇ x E.ds = – ∫ (∂B/∂t).ds, dengan menghilangkan integral dan ds menjadi :∇ x E = – (∂B/∂t) –> Hukum Maxwell Pertama

2) Persamaan Dua (Hukum Ampere)Menurut Ampere bahwa disekitar medan magnet akan menimbulkan suatu arus listrik dimana arah arus listriknya tersebut sesuai dengan aturan arah tangan kanan. Secara matematis dapat dikatakan bahwa ” Integral tertutup dari suatu medan magnet (H) terhadap suatu panjang sama dengan jumlah dari Rapat Arus (J) dengan turunan parsial Perpindahan Listrik (D) terhadap waktu (t) yaitu :

∫ H.dl =  ∫ (J + ∂D/∂t).ds

19

Page 23: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Berdasar teorema Stokes : ” Integral tertutup dari suatu fungsi terhadap panjang sama dengan Integral surface curl dari Fungsi tersebut terhadap waktu dengan suatu luasan tertentu yaitu :∫ F.dl = ∫  ∇ x F.dsMaka dengan menghubungkan Hukum Ampere dengan Teorema Stokes didapatkan hubungan :

∫ H.dl = ∫  ∇ x H.ds, sehingga persamaan Ampere menjadi :∫  ∇ x H.ds = ∫ (J + ∂D/∂t).ds, dengan menghilangkan integral dan ds maka didapatlah penurunannya menjadi :∇ ×H = (J +∂D/∂t) –> Hukum Maxwell dua

3) Persamaan Tiga (Hukum Gauss Satu)Hukum Gauss satu menyatakan bahwa jumlah perpindahan arus yang melewati suatu surface itu sama dengan jumlah muatan yang ada. Secara matematis dapat dikatakan bahwa integral tertutup dari perpindahan arus listrik terhadap luasan sama dengan jumlah muatan yang ada.

∫ D.ds =  QDimana  Q = ∫ q dVBerdasar teorema Divergensi :

∫ F.ds = ∫  ∇ . F.dVMaka rumus Gauss satu diatas dapat diturunkan menjadi :

∫ D.ds  = ∫  ∇ . D.dV, sehimgga bentuk persamaan barunya menjadi :∫  ∇ . D.dV = ∫ q dV, dengan menghilangkan integral dan dV maka penurunannya menjadi :∇ ∙D =q –> Persamaan Maxwell Tiga

4) Persamaan Empat (Hukum Gauss Dua)

Berdasarkan hukum Gauss Dua menyatakan bahwa ” Fluks magnet yang

melewati suatu surface itu tidak memiliki muatan” atau secara matematis

dapat dikatakan bahwa ” Integral tertutup dari suatu induksi magnet

terhadap suatu luasan itu sama dengan 0 atau tidak memiliki muatan

yaitu :

∫ B.ds =  0

Dengan menggunakan Teorema Divergensi :

∫ F.ds = ∫  ∇ . F.dV

20

Page 24: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

Maka dengan menggabungkan hukum Gauss Dua denga teorema

Divergensi menjadi

∫ B.ds  = ∫  ∇ . B.dV, sehingga bentuk persamaan barunya menjadi :

∫  ∇ . B.dV = 0, dengan menghilangkan integral dan dV maka

penurunannya menjadi :∇ ∙B =0 –> Persamaan Maxwell Empat

dimana  keterangan dari simbol-simbol tersebut yaitu :

E  = Kuat medan listrik (V/m)

H = Kuat medan magnet (A/m)

B = Induksi magnet (Vs/m2)

D = Perpindahan listrik (As/m2)

J  = Rapat arus (A/m2)

q = Rapat muatan (As/m3)

5.4 Hukum Hopkinson

Sebuah rangkaian magnetik terdiri dari satu atau lebih tertutup jalur lingkaran

yang berisi fluks magnetik. Fluks biasanya dihasilkan oleh magnet permanen

atau elektromagnet dan dibatasi dengan inti magnetik yang terdiri dari bahan

feromagnetik seperti besi, walaupun mungkin ada celah udara atau bahan lain

pada jalur.

Hopkinson's Law for magnetic circuits defines the magnetic reluctance as:

R = Fϕ

 , where:

R = Magnetic Reluctance (A/Wb)

F = Magnetomotive Force (A)

ϕ = Electric Flux (Wb)

21

Page 25: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

BAB VI

KESIMPULAN

6.1 Kesimpulan

Arus listrik adalah gerakan atau muatan arus listrik. Arus listrik

merupakan banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu.

Besar kuat arus adalah I = Qt

Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan

potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam

satuan volt. Besar tegangan suatu listrik adalah V= I .R

Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu

komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang

melewatinya. Hambatan listrik dapat dirumuskan sebagai berikut :

R = V/I

Terdapat dua jenis kutub magnet, apabila kutub yang sejenis didekatkan

maka terjadi reaksi tolak menolak, sedangkan apabila kutub yang tidak

sejenis didekatkan maka akan terjadi reaksi tarik menarik.

22

Page 26: Makalah Teknik Tenaga Listrik (Hambatan Listrik, Arus Listrik, Tegangan Listrik).docx

DAFTAR PUSTAKA

https://id.wikipedia.org/wiki/Magnet (Diakses tanggal 27 September 2015)

http://dunia-listrik.blogspot.co.id/2009/10/prinsip-kemagnetan.html

(Diakses tanggal 27 September 2015)

https://sufihamdan.wordpress.com/2011/10/01/gelombang-elektromagnet-

persamaan-maxwell/ (Diakses tanggal 27 September 2015)

http://www.academia.edu/10031987/Hukum_Maxwell

(Diakses tanggal 27 September 2015)

https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_circuit

(Diakses tanggal 27 September 2015)

http://www.whatitequals.com/content/hopkinsons-law

(Diakses tanggal 27 September 2015)

http://www.rumus-fisika.com/2014/04/pengukuran-tegangan-listrik.html

(Diakses Pada 21 September 2015)

http://hikmat.web.id/fisika-kelas-x/pengertian-arus-listrik

(Diakses Pada 21 September 2015)

http://www.rumus-fisika.com/2014/04/rangkaian-hambatan-listrik.html

(Diakses Pada 21 September 2015)

23