KK 1 Elektronika Analog & Digital

Pengertian Hambatan, Arus, Tegangan dan Bunyi Hukum Ohm 1. Arus
Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya.
I = Q/T
Pada zaman dulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu dihasilkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah yang sebaliknya.
Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A).

2. Hambatan
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
atau
di mana V adalah tegangan dan I adalah arus.
Satuan SI untuk Hambatan adalah Ohm (R).
3. Tegangan
Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial sebuah medan listrik untuk menyebabkan aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensi listrik satu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.
V= I .R
Satuan SI untuk Tegangan adalah volt (V).
4. Hukum OHm
Pada dasarnya sebuah rangkaian listrik terjadi ketika sebuah penghantar mampu dialiri electron bebas secara terus menerus. Aliran yang terus-menerus ini yang disebut dengan arus, dan sering juga disebut dengan aliran, sama halnya dengan air yang mengalir pada sebuah pipa.
Tenaga (the force) yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik. Ketika kita berbicara mengenai jumlah tegangan pada sebuah rangkaian, maka kita akan ditujukan pada berapa besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan titik yang lainnya. Tanpa kedua titik tersebut istilah dari tegangan tersebut tidak ada artinya.
Elektron bebas cenderung bergerak melewati konduktor dengan beberapa derajat pergesekan, atau bergerak berlawanan. Gerak berlawanan ini yang biasanya disebut dengan hambatan. Besarnya arus didalam rangkaian adalah jumlah dari energi yang ada untuk mendorong electron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus. Sama halnya dengan tegangan hambatan ada jumlah relative antara dua titik. Dalam hal ini, banyaknya tegangan dan hambatan sering digunakan untuk menyatakan antara atau melewati titik pada suatu titik.
Untuk menemukan arti dari ketetapan dari persamaan dalam rangkaian ini, kita perlu menentukan sebuah nilai layaknya kita menentukan nilai masa, isi, panjang dan bentuk lain dari persamaan fisika. Standard yang digunakan pada persamaan tersebut adalah arus listrik, tegangan ,dan hambatan.
Symbol yang digunakan adalah standar alphabet yang digunakan pada persamaan aljabar. Standar ini digunakan pada disiplin ilmu fisika dan teknik, dan dikenali secara internasional. Setiap unit ukuran ini dinamakan berdasarkan nama penemu listrik. Amp dari orang perancis Andre M. Ampere, volt dari seorang Italia Alessandro Volta, dan ohm dari orang german Georg Simon ohm.
Simbol matematika dari setiap satuan sebagai berikut “R” untuk resistance (Hambatan), V untuk voltage (tegangan), dan I untuk intensity (arus), standard symbol yang lain dari tegangan adalah E atau Electromotive force. Simbol V dan E dapat dipertukarkan untuk beberapa hal, walaupun beberapa tulisan menggunakan E untuk menandakan sebuah tegangan yang mengalir pada sebuah sumber ( seperti baterai dan generator) dan V bersifat lebih umum.
Salah satu dasar dalam perhitungan elektro, yang sering dibahas mengenai satuan couloumb, dimana ini adalah besarnya energi yang setara dengan electron pada keadaan tidak stabil. Satu couloumb setara dengan 6.250.000.000.000.000.000. electron. Symbolnya ditandai dengan Q dengan satuan couloumb. Ini yang menyebabkan electron mengalir, satu ampere sama dengan 1 couloumb dari electron melewati satu titik pada satu detik. Pada kasus ini, besarnya energi listrik yang bergerak melewati conductor (penghantar).
Sebelum kita mendefinisikan apa itu volt, kita harus mengetahui bagaimana mengukur sebuah satuan yang kita ketahui sebagai energi potensial. Satuan energi secara umum adalah joule dimana sama dengan besarnya work (usaha) yang ditimbulkan dari gaya sebesar 1 newton yang digunakan untuk bergerak sejauh 1 meter (dalam satu arah). Dalam british unit, ini sama halnya dengan kurang dari ¾ pound dari gaya yang dikeluarkan sejauh 1 foot. Masukkan ini dalam suatu persamaan, sama halnya dengan I joule energi yang digunakan untuk mengangkat berat ¾ pound setinggi 1 kaki dari tanah, atau menjatuhkan sesuatu dengan jarak 1 kaki menggunakan parallel pulling dengan ¾ pound. Maka kesimplannya, 1 volt sama dengan 1 joule energi potensial per 1 couloumb. Maka 9 volt baterai akan melepaskan energi sebesar 9 joule dalam setiap couloum dari electron yang bergerak pada sebuah rangkian.
Satuan dan symbol dari satuan elektro ini menjadi sangat penting diketahui ketika kita mengeksplorasi hubungan antara mereka dalam sebuah rangkaian. Yang pertama dan mungkin yang sangat penting hubungan antara tegangan, arus dan hambatan ini disebut hokum ohm. Ditemukan oleh Georg Simon Ohm dan dipublikasikannya pada sebuah paper pada tahun 1827, The Galvanic Circuit Investigated Mathematically. Prinsip ohm ini adalah besarnya arus listrik yang mengalir melalui sebuah penghantar metal pada rangkaian, ohm menemukan sebuah persamaan yang simple, menjelaskan bagaimana hubungan antara tegangan, arus, dan hambatan yang saling berhubungan.
HUKUM OHM
E = I R
I = E / R
R = I / E
Kesimpulan :
• Tegangan dinyatakan dengan nilai volts disimbolkan dengan E atau V.
• Arus dinyatakan dengan amps, dan diberi symbol I
• Hambatan dinyatakan dengan ohms diberi symbol R
• Hukum Ohm: E = IR ; I = E/R ; R = E/I
Besarnya daya pada suatu rangkaian dapat di hitung dengan :
P = V . I atau P = I2 . R atau P = V2/ R
Dimana :
P : daya, dalam satuan watt
V : tegangan dalam satuan volt
I : arus dalam satuan ampere
Contoh Soal Latihan:
Sebuah bangunan rumah tangga memakai lampu dengan tegangan pada instalansi lampu rumah tangga tersebut adalah 220 Volt, dan arus yang mengalir pada lampu tersebut adalah 10 ampere, berapakah hambatan pada lampu tersebut, hitunglah?
JAWAB :
dik :
V = 220 Volt
I = 10 Amper
Dit : hambatan…………….?
JAWAB
R = V/R
R = 220/10 = 22 ohm
Jadi hambatan yang mengalir adalah 22 ohm
Contoh Soal Latihan:
Didalam suatu rumah tinggal, terpasang sebuah lampu dengan tegangan 220 Volt, setelah di ukur dengan amper meter arusnya adalah 2 ampere, hitunglah daya yang di serap lampu tersebut ?
JAWAB :
dik :
V = 220 Volt
I = 2 Amper
Dit : Daya…………….?
JAWAB
P = V.I
P = 220. 2 = 440 Watt

RESISTOR 

Resistor dapat disebut juga sebagai tahanan atau hambatan dimana resistor digunakan untuk menghambat aliran dari arus listrik yang diberikan. Resistor memiliki nilai yang disebut resistansi dalam satuan ohm dengan lambang omega(). Dengan simbol seperti gambar dibawah

RESISTOR POTENSIOMETER VARIABELRESISTORTRIMPOT THERMISTOR LIGHT DEPENDENTRESISTOR

Gambar 1. Simbol berbagai macam resistor 

 

Gambar 2.Berbagai macam bentuk resistor Resistor memiliki bentuk, jenis dan kapasitas bermacam-macam. Seperti pada Gambar 2. terdapat berbagai macam jenis resistor dan juga dalam berbagaikemampuan disipasi daya biasanya ditentukan dalam satuan Watt. Macam-macamresistor dapat dibedakan sebagai berikut :

•

Resistor biasa atau biasanya nilai resistansinya dikodekan pada warnagelangnya dengan nilai resistansi tetap atau tidak dapat diubah.

•

Variabel resistor atau dapat disebut juga resistor yang nilai resistansinyadapat diubah-ubah sesuai spesifikasinya (Contohnya : potensiometer,trimpot).



VR linier atau perubahan sudut putar linier terhadap nilai resistansi(Contoh penerapan digunakan untuk sensor).



VR logaritmis atau perubahan sudut putar logaritmis terhadap nilairesistansi.(Contoh penerapan pada audio)

•

Thermistor atau resistor yang dipengaruhi oleh perubahan suhu atautemperatur (Contohnya : NTC dan PTC)



 NTC adalah Negative Temperature Coefisien dimana perubahan suhu berbanding terbalik terhadap perubahan resistansi.

 



PTC adalah Positive Temperature Coefisien dimana perubahan suhu berbanding lurus terhadap perubahan resistansi.

•

LDR (Light Dependent Resistor) adalah resistor yang dipengaruhi oleh perubahan cahaya.Tipe resistor yang umum adalah berbentuk tabung dengan dua kakitembaga di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelangkode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpamengukur besarnya dengan Ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) sepertiyang ditunjukkan pada Tabel1

Tabel 1. Tabel kode warna resistor Biasanya warna gelang toleransi berada pada badan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan warna gelang yang pertama agak sedikit ke dalam.

Resistor merupakan salah satu komponen terpenting pada sebuah rangkaian elektronika. Anda dapat melihat resistor hampir pada semua rangkaian elektronika. Beberapa fungsi dari Resistor ialah sebagai berikut:

• Membatasi arus listrik yang mengalir ke komponen lain. Beberapa komponen elektronika, misalnya LED (Light Emiting Diode) membutuhkan arus listrik agar bisa bekerja. Tetapi apabila arus yang mengalir pada LED tersebut terlalu besar maka dapat merusak LED tersebut. Anda dapat menggunakan resistor untuk mengatasi masalah ini.


• Mengurangi tegangan pada suatu bagian di rangkaian elektronika. Beberapa rangkaian elektronika membutuhkan tegangan kerja yang berbeda – beda pada setiap bagiannya. Hal ini dapat dengan mudah dilakukan dengan menggunakan resistor. Sambungan resistor seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. merupakan rangkaian pembagi tegangan. Misalnya anda mempunyai 2 buah resistor yang nilainya sama, maka tegangan diantara kedua resistor tersebut ialah setengah dari tegangan yang menyuplai resistor tersebut.

Gambar 1. Resistor Sebagai Pembagi tegangan.

Nilai dari sebuah resistor dinyatakan dalam satuan Ohm, dan direpresentasikan dengan huruf dari abjad Yunani yaitu Ω (Omega). Semakin tinggi “Ohm” dari suatu resistor maka semakin besar pula resistansi dari resistor tersebut. Secara umum tipe resistor ada dua macam, yaitu Resistor tetap (fixed resistor) dan Resistor Variabel (variable resistor). Perbedaannya adalah sebagai berikut:

• Resistor tetap mempunyai nilai resistansi yang sudah ditentukan. Nilai resistor tersebut biasanya dibaca menggunakan kode warna. Kode warna dimulai pada gelang yang paling dekat dengan ujung resitor, kode warna biasanya terdiri atas 4, 5 atau bahkan 6 gelang warna, untuk lebih jelasnya Lihat gambar 2.

Gambar 2. Kode warna yang digunakan untuk menentukan nilai resistor.

• Resistor variabel atau yang biasa disebut potensiometer memiliki tahanan yang dapat berubah – ubah secara kontinyu dari nilai resistansi yang paling rendah (minimum) sampai nilai resistansi yang paling besar (maksimum). Nilai maksimum potensiometer biasanya tercetak pada potensiometer itu sendiri.

Tidak semua resistor menggunakan kode warna. Kadang nilai resistor mungkin tercetak pada resistor itu sendiri tanpa menggunakan kode warna. Resistor seperti ini biasanya disebut precision resistor, nilai sebenarnya resistor ini sangat mendekati atau sama dengan apa yang tercetak pada resistor tersebut. Membaca Kode Warna
Untuk dapat membaca kode warna, mari kita lihat tabel 1.

Tabel 1. Kode warna standard 4 gelang

sekarang silahkan anda pahami Tabel 1. diatas. Untuk lebih jelasnya lebih baik langsung ke contohnya saja.
contoh:

Gambar 3. Resistor dengan kode warna Merah, kuning, oranye, silver.

Nilai dari resistor pada Gambar 3. diatas adalah:

Gelang Pertama : Merah = 2

Gelang Kedua : Kuning = 4

Gelang Ketiga : Oranye = 1000

Gelang Keempat : Silver = 10 %

maka nilai resistor tersebut ialah (24 * 1000)Ω dengan toleransi 10 % atau 24KΩ + 10% .

Kapasitor

 Kapasitor digunakan antara lain untuk:

• Membuat Timer: Biasanya digunakan pada metronome (pengatur tempo musik), kapasitor di pasangkan bersama resistor untuk mengatur cepat lambatnya tempo.
• Memperhalus (Filter) Tegangan Output: Biasanya digunakan pada power supply ( Adaptor AC ke DC ), kapasitor dipasang agar tegangan output yang dihasilkan lebih halus sehingga tegangan DC lebih konstan.
• Menahan Arus DC, Meneruskan Arus AC: Biasanya digunakan pada rangkaian audio. Kapasitor dipasang seri dengan input rangkaian audio, sehingga sinyal yang masuk kerangkaian merupakan sinyal audio (AC) tanpa interfensi dari sinyal DC yang berasal dari Power Supply.


• Mengatur Frekuensi: Biasanya digunakan pada rangkaian Oscilator dan Filter, dengan mengatur kapasitas kapasitor dapat merubah frekuensi cutt off dari suatu rangkaian filter.

Secara typikal kapasitor mempunyai dua metal yang dipisahkan oleh suatu bahan yang disebut dielektrikum. Biasanya bahan dielektrikum ialah keramik, mika atau kertas.

Tabel 1. Dielektrikum kapasitor

Type	Range	Penggunaan
Ceramic	1pF-2.2μF	Filter, bypass
Mika	1pF-1μF	Timing,osilator
Metalized Foil	to 100μF	DC Blocking, power supply, filter
Polyester	0.001-100μF	sda
Polystyrene	10pF-10μF	Timing, Tuning circuit
Kertas	0.001-100μF	General purpose
Tantalum	0.001-1000μF	Bypass,coupling,DC Blocking
Alumunium	10-220.000μF	Filter coupling, bypass electrolic

Kapasitas kapasitor dinyatakan dalam Farad. Semakin besar Farad-nya maka semakin besar pula kapasitas dari kapasitor tersebut. Farad adalah satuan yang sangat besar, jadi pada rangkaian elektronika kita lebih sering menjumpai kapasitor dengan satuan mikrofarad atau sepersatujuta Farad.

Contoh:

• 10μF adalah 10 per satujuta Farad
• 1nF adalah 1 per seribu mikroFarad
• 1pF adalah 1 per seribu nanoFarad

Kapasitor juga mempunyai tegangan kerja, biasanya pada rangkaian DC berkisar dari 3,3V sampai 25V. Jangan menggunakan kapasitor yang tegangan kerjanya lebih rendah dari tegangan kerja yang ditentukan, kalau lebih tinggi tidak apa-apa. Lebih baik memilih kapasitor yang tegangan kerjanya 10 – 15 persen lebih besar dari tegangan rangkaian.

Berbeda dengan resistor, untuk menentukan nilai kapasitor kita tidak menggunakan kode warna, tetapi menggunakan kode angka. Angka pertama dan kedua langsung di representasikan sebagai angka, sedangkan angka ketiga ialah banyaknya nol atau faktor pengali. Untuk lebih jelasnya silahkan lihat tabel 2.

Tabel 2. Kode Angka Kapasitor

Sama seperti resistor, kapasitor juga mempunyai nilai toleransi yang di lambangkan dengan huruf seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.

Tabel 3. Toleransi Nilai Kapasitor

Selain itu kapasitor juga mempunyai nilai tolrensi untuk tempratur (batas suhu maksimum dan minimum). Misalnya ada sebuah kapsitor mempunyai kode Y5P, maka maksudnya kapasitor tersebut bekerja pada suhu minimum -30 derajat C, suhu maksimum 85 derajat C dan 10% variasi kapasitansi pada cakupan suhu -30 derajat C sampai 85 derajat C. Lebih jelasnya dapat dilihat di tabel 4.

Tabel 4. Toleransi suhu kapasitor

Apabila kamu menemukan kapasitor berpolaritas seperti elco atau tantalum maka kamu harus menentukan kaki positif dan negatif dari kapasitor tersebut.Biasanya kaki positif dari sebuah kapasitor lebih panjang dari kaki negatif, atau biasanya pada badan kapasitor terdapat anak panah yang menunjuk ke kaki negatif atau pada badan kapasitor terdapar tanda ( + ) yang melingkar dekat pada kaki postif kapasitor tersebut. Lebih jelas bisa dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Kapasitor berpolaritas.

Cara Menghitung Ukuran Resistor

Misal :

Resistor dengan gelang warna :

I. Coklat : 1
II. Hitam : 0
III. Merah : 00
IV. Perak : 10%

Jadi nilai resistor tersebut adalah 1000 Ohm atau 1 K Ohm dengan toleransi 10% artinya nilai aslinya bisa berkisar antara 900 Ohm – 1100 Ohm. Angka 900 didapat dari 1000 – (1000 x 10%) dan 1100 Ohm dari 1000 + (1000 x 10%).

GABUNGAN RESISTOR

Resistor Hubung Seri

Resistor yang dihubungkan seri nilai hambatannya adalah Rt = R1 + R2 + R ...
Misal : 1K Ohm + 1K Ohm = 2K Ohm




Resistor Hubung Paralel

Resistor yang dihubungkan paralel hasilnya adalah 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R .....
Misal : 1K Ohm diparalel dengan 1K Ohm hasilnya adalah 0,5 K Ohm.




Mengukur Resistor Dengan Multi Tester

1. Pastikan anda sudah melakukan zerro Ohm adj.
2. Putar batas ukur pada Ohmmeter (pastikan batas ukur lebih tinggi atau hampir sama dengan perkiraan resistor yang diukur).
3. Hubungkan probe ke masing-masing kaki resistor (bolak balik sama saja)
4. Lihat penunjukan jarum pada papan skala.





Kesimpulan Hasil Pengukuran1. Jarum menunjuk angka sesuai dengan ukuran aslinya : resistor baik
2. Jarum menunjuk angka lebih besar / kecil dari ukuran aslinya : resistor rusak
3. Jarum tidak bergerak sama sekali : resistor putus
4. Jarum menunjuk angka nol : resistor short