Hukum-Hukum Dasar Listrik

Dalam dunia listrik dikenal beberapa hukum-hukum dasar listrik, yaitu:
1. Hukum Faraday
2. Hukum Ampere-Biot-Savart
3. Hukum Lenz
4. Prinsip Konversi Energi Elektromekanik

Kesemua hukum diatas, bersama dengan hukum kekekalan energi akan menjelaskan mengenai prinsip kerja dasar dari suatu mesin listrik dinamis. Artikel kali ini akan menjelaskan secara sederhana hubungan kesemua hukum tersebut. Selamat membaca dan semoga bermanfaat.

Hukum Faraday
Michael faraday (1791-1867), seorang ilmuwan jenius dari inggris menyatakan bahwa:

• Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (flux) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi.
• Perubahan flux medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.

Kedua pernyataan beliau diatas menjadi hukum dasar listrik yang menjelaskan mengenai fenomena induksi elektromagnetik dan hubungan antara perubahan flux dengan tegangan induksi yang ditimbulkan dalam suatu rangkaian, aplikasi dari hukum ini adalah pada generator. Gambar 1 akan menjelaskan mengenai fenomena tersebut.

Hukum Faraday, Induksi Elektromagnetik.

Hukum Ampere-Biot-Savart

3 orang ilmuwan jenius dari perancis, Andre Marie Ampere (1775-1863), Jean Baptista Biot (1774-1862) dan Victor Savart (1803-1862) menyatakan bahwa:

“Gaya akan dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar yang berada diantara medan magnetik”
Hal ini juga merupakan kebalikan dari hukum faraday, dimana faraday memprediksikan bahwa tegangan induksi akan timbul pada penghantar yang bergerak dan memotong medan magnetik. Hukum ini diaplikasikan pada mesin-mesin listrik, dan gambar 2 akan menjelaskan mengenai fenomena tersebut.

Hukum Ampere-Biot-Savart, Gaya induksi Elektromagnetik.

Hukum Lenz
Pada tahun 1835 seorang ilmuwan jenius yang dilahirkan di Estonia, Heinrich Lenz (1804-1865) menyatakan bahwa:

“arus induksi elektromagnetik dan gaya akan selalu berusaha untuk saling meniadakan (gaya aksi dan reaksi)”

Sebagai contoh, jika suatu penghantar diberikan gaya untuk berputar dan memotong garis-garis gaya magnetik, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi (hukum faraday). Kemudian jika pada ujung-ujung penghantar tersebut saling dihubungkan maka akan mengalir arus induksi, dan arus induksi ini akan menghasilkan gaya pada penghantar tersebut (hukum ampere-biot-savart). Yang akan diungkapkan oleh Lenz adalah gaya yang dihasilkan tersebut berlawanan arah dengan arah gerakan penghantar tersebut, sehingga akan saling meniadakan.

Hukum Lenz inilah yang menjelaskan mengenai prinsip kerja dari mesin listrik dinamis (mesin listrik putar) yaitu generator dan motor.

Hukum Lenz- gaya aksi dan reaksi.

Konversi Energi Elektromekanik

Ketiga hukum dasar listrik diatas terjadi pada proses kerja dari suatu mesin listrik dan hal ini merupakan prinsip dasar dari konversi energi. Secara garis besar, elektromekanik dari mesin listrik dinamis dinyatakan:

“Semua energi listrik dan energi mekanik mengalir kedalam mesin, dan hanya sebagian kecil saja dari energi listrik dan energi mekanik yang mengalir keluar mesin (terbuang) ataupun disimpan didalam mesin itu sendiri, sedangkan energi yang terbuang tersebut dalam bentuk panas”

Sedangkan hukum kekelan energi pertama menyatakan bahwa:

“energi tidak dapat diciptakan, namun dapat berubah bentuk dari satu bentuk energi ke bentuk energi lainnya”

Aplikasi dari 4 dasar prinsip kerja mesin listrik dinamis dan hukum kekalan energi digambarkan sebagai berikut:

Prinsip Konversi Energi Elektromekanik.

Tanda positif (+) menunjukkan energi masuk, sedangkan tanda negatif (-) menunjukkan energi keluar. Panas yang dihasilkan dari suatu mesin yang sedang melakukan proses selalu dalam tanda negatif (-).

Sedangkan untuk energi yang tersimpan, tanda positif (+) menujukkan peningkatan energi yang tersimpan, sedangkan tanda negatif (-) menunjukkan pengurangan energi yang tersimpan.

Keseimbangan dari bentuk-bentuk energi diatas tergantung dari nilai efisiensi mesin dan sistem pendinginannya.

Refferensi :
Hukum-Hukum Dasar Listrik
http://dunia-listrik.blogspot.com
& ilmulistrik.com

Rumus Dasar Listrik Arus AC

Dalam ilmu kelistrikan pondasi dasar yang harus dipakai dan diingat oleh seorang Electrical Engineer adalah hubungan antara Daya, Tegangan, Arus dan Impedansi. Untuk memudahkan kita mengingatnya bisa dilihat pada gambar dibawah ini.

Rumus Dasar AC
θ = Sudut Phasa

Yang perlu diingat, Rumus untuk 1 Phasa :

S = V x I (VA)

P = V x I x cos θ (Watt)
Q = V x I X sin θ . j (VAR)

V = Tegangan Phasa-netral (220 Volt)

I = Arus Phasa

Sedangkan untuk 3 Phasa :

S = √3 x V x I (VA)

P = √3 x V x I x cos θ (Watt)

Q = √3 x V x I x sin θ . j (VAR)

V = Tegangan Phasa-phasa (380 Volt)

I = Arus Phasa  

 

(Sumber dari ilmulistrik.com)

Pengertian Dasar ILMU LISTRIK

Pengertian Dasar ILMU LISTRIK

Listrik dikelompokkan menjadi salah satu sumber energi yang sangat dibutuhkan dalam kehidupan manusia. Setiap saat peranan listrik dalam kehidupan semakin jelas terlihat. Ada banyak kebutuhan hidup yang tidak lepas dari peranan listrik. Dan sebagai bagian masyarakat perlu memahami ekstensi listrik secara maksimal. Teori listrik dasar adalah teori atau pengetahuan yang membahas masalah listrik secara tuntas. Pembahasan ini meliputi pengaertian dasar listrik, bagaimana listrik diciptakan, istilah-istilah kelistrikan, dan sebagainya.

APAKAH LISTRIK ITU?

Seperti anda ketahui, setiap zat, di dalamnya ada muatan. Muatan zat ini terdiri atas muatan positif (proton) dan muatan negatif (elektron), serta inti atau neutron. Proton dan elektron menempati posisi mengelilingi neutron.
Setiap saat elektron dan proton melakukan pergerakan sedemikian rupa sehingga terjadi perubahan. Dalam teori listrik dasar, pergerakan muatan inilah yang menyebabkan pengaliran muatan yang selanjutnya yang dikenal sebagai aliran listrik.
Pengaliran muatan ini sangat memungkinkan adanya perbedaan muatan antara bagian positif dan negatif. Ketika bagian positif benda dihubungkan dengan bagian negatif, maka terjadilah pengaliran muatan. Hal ini terjadi karena bagian yang kelebihan muatan negatif akan memindahkan muatannya ke bagian yang kekurangan muatan negatif, yaitu muatan positif.

Ada banyak barang yang sumber energinya listrik. Agar anda tidak mengalami kesulitan pada saat operasional listrik, maka teori listrik dasar harus dipahami.
Oleh karena itulah maka anda harus mengenal beberapa istilah dalam teori listrik dasar. Istilah-istilah tersebut meliputi:

• Kutub Positif, yaitu bagian sumber listrik yang di dalamnya kekurangan muatan negatif dan disebut sebagai bermuatan positif

• Kutub Negatif, yaitu bagian sumber listrik yang di dalamnya kelebihan muatan negatif dan disebut sebagai bermuatan negatif

• Kuat Arus,yaitu jumlah muatan yang mengalir melalui media perantara dari kutub negatif ke kutub positif dalam suatu sumber listrik. Kuat arus ini sangat bergantung pada jumlah muatan yang berpindah dari satu kutub ke kutub lainnya. Semakin banya muatan yang berpindah, maka kuat arus semakin besar.

• Voltase/Voltage, yaitu beda potensial yang terdapat di kutub positif dan kutub negatif. Beda potendial ini sangat menentukan besar kecilny arus yang mengalir. Dengan adanya voltase inilah maka muatan yang ada dapat berpindah (muatan negatif menuju muatan positif)

• Hambatan, yaitu penghambat aliran listrik dari kutub negatif ke kutub positif. Hambatan ini sangat menentukan arus listrik yang mengalir pada media perantara aliran. Setiap bahan mempunyai nilai hambatan yang berbeda-beda. Ada bahan yang hambatannya kecil sehingga aliran listrik dapat mengalir dengan lancar, dan jika besar, maka aliran listrik tidak lancar.

• Daya Listrik, yaitu kemampuan listrik untuk melakukan kegiatan atau pekerjaan. Daya listrik ini adalah kemampuan yang dimiliki oleh listrik untuk melakukan kegiatan dalam jangka waktu tertentu.

Dalam teori Listrik dasar, aliran listrik dapat tercipta atau terjadi jika rangkaian tertutup dari sekian banyak alat listrik. Jika sumber listrik dihubungkan dengan alat-alat listrik sehingga terjadi rangkaian, maka muatan yang ada di setiap kutub bereaksi. dan kutub negatif sebagai kutub yang kelebihan elektron segera saja menggerakkan muatannya.



ARAH ARUS LISTRIK

Arah arus listrik mengalir dari pole-pole positif melalui rangkain listrik ke pole negatif. Arah arus listrik bertentangan dengan arus elektron sesuai dengan teori gerak elektron dari pole negatif melalui rangkaian listrik ke pole positif. Yang perlu diketahui bahwa bila arus listrik mengalir di dalam satu arah maka bersamaan dengan itu arus elektron berlawanan arahnya.


AKIBAT LISTRIK

1. Efek panas
Suatu kawat bila dilalui arus akan menjadi panas. Pada teknologi kendaran bermotor efek panas ini digunakan misalnya pada busi pijar untuk motor diesel, pemanas listrik jendela belakang kendaran, kumparan pemanas rokok dan di dalam lampu pijar dimana filamen dipanaskan sampai satu temperatur yang tinggi sehingga dapat mengeluarkan cahaya terang.

2. Efek magnet listrik
Arus listrik yang mengalir melalui suatu konduktor menimbulkan lapangan magnet di sekeliling konduktor, kejadian ini dimanfatkan pada komponen kendaraan, misalnya : regulator, relai stater, koil penyalaan dan sebaginya.

3. Efek kimia listrik
Arus listrik menyebabkan reaksi bila mengalir melalui suatu elektrolit, misalnya cairan zat asam atau garam. Baterai pada kendaraan adalah suatu komponen dikarenakan oleh efek kimia listrik, pada baterai arus listrik disebabkan oleh reaksi kimia.


ARUS SEARAH (DC) & ARUS BOLAK BALIK (AC)

Arus searah (DC) adalah sejenis arus yang selalu mempunyai arah arus yang sama melalui rangkaian listrik, itu adalah keadaan dimana sumber listrik dalam rangkaian itu mempunyai kutub yang tak berubah yaitu menghasilkan voltase searah (DC). Arus bolak-balik (AC) adalah sejenis arus yang mempunyai arah bolak-balik karena sumber arus listrik menghasilkan voltase bolak-balik karena sumber arus listrik menghasilkan voltase bolak-balik (voltase alternating). Sistem kelistrikan pada kendaraan bermotor menggunakan arus searah, listriknya berasal dari arus bolak-balik dengan menggunakan ”inverter”. Pada kendaraan bermotor yang memakai generator AC (alternator) memerlukan perubahan arus bolak-balik itu jika alternator sesuai digunakan pada kendaraan bermotor tersebut.


KEMAGNETAN
Kemagnetan adalah sifat dari magnet dan arus listrik dapat menghasilkan suatu lapangan gaya, sifat magnet ialah dapat menarik benda (besi), kemagnetan diperlukan untuk generator starter dan komponen lain.

1. Magnet Permanen (Tetap)
Semua magnet mempunyai kutub utara dan selatan, lapangan gaya magnet terdiri dari garis-garis gaya magnet yang ad diantara kutub-kutub garis gaya magnet, bertolak dari kutub utara magnet kepada kutub selatan magnet. Jarum kompas menunjukkan arah dari garis-garis gaya. Diantara kutub-kutub magnet U lapangan gaya lebih konsentrasi karena jarak antara kutub lebih pendek. Makin sempit jarak antara kutub magnet dikonsentrasikan lapangan gaya magnet.

2. Elektromagnet
Suatu penghantar yang mengalirkan arus dikelilingi oleh lapangan magnet dengan garis-garis gaya beraturan mengelilingi sepanjang penghantar. Penghantar itu tidak mempunyai kutub utara dan selatan. Garis-garis gaya bekerja ke sudut kanan penghantar digunakan misalnya untuk pengukuran arus pada kabel starter, suatu ammeter yang sederhana, indikator arus starter ditempatkan diluar kabel dan lapangan magnet menggerakkan instrumen itu. Arah gerakan garis-garis gaya disekeliling penghantar dapat ditentukan dengan menggunakan berbagai ketentuan (aturan). Salah satu ialah aturan jalan spiral yaitu arh dan lapangan gaya bersaman dengan arah putarn kanan dari arah arus di dalam penghantar.

3. Pengaruh-pengaruh Magnet
Bila dua megnet permanen ditempatkan berlawanan kutub, magnet iotu akan menarik sesamanya. Jika magnet itu dilepaskan dengan kutub-kutub sesama magnet akan menolak satu dengan yang lainnya (terpisah). Kutub yang berlawanan tarik menarik, kutub yang senama tolak menolak.

4. Pengaruh Gaya-gaya dari Arus didalam Penghantar
Bila arus mengalir berlawanan arah pada dua kawat sejajar, maka garis-garis gaya mengarah ke tempat yang sam diantar penghantar dan lapngan magnet akan menjadi tegang, lapangan magnet menolak penghantar-penghantar itu.
Gejala ini digunakan pada seluruh motor listrik, penghantar yang berada pada lapangan magnet diantara dua kutub dan diberikan arus maka penghantar itu akan bergerak. Beberapa penghantar yang sejajar membawa arus dalam satu arah, membuat suatu lapangan magnet yang umum, seperti banyak dalam komponen-komponen. Seperti contoh misalnya kumparan pada suatu koil pengapian, kumparan sepatu pada generator DC, kumparan pembangkit pada suatu alternator.

5. Lapangan Magnet disekitar Kumparan
Lapangan magnet akan dihasilkan disekitar kumparan melalui gulungan-gulungan arus, kumparan itu mempunyai kutub utara dan selatan seperti batang magnet permanen, kutub-kutub kumparan itu (koil) bergantung pada arah arus dan dapat ditentukan dengan menggunakan dalil tangan kanan. Peganglah kumparan dengan tangan kanan, jari-jari menunjukkan arah arus dan ibu jari menunjukkan kutub utara. Jika sepotong besi lunak digunakan sebagai inti kunparan itu kuat lapangan magnet bertambah beberapa ratus kali, sebab inti besi penghantar yang baik untuk garis-garis gaya magnet, sedangkan udara adalah penghantar yang tidak baik. Kekuatan lapangan magnet listrik bergantung pada jumlah lilitan pada kumparan dan jumlah arus melalui kumparan itu.


INSTRUMEN KELISTRIKAN
Disini ada tiga jenis instrumen, yakni
1. Moving coil instrument
2. Moving iron instrument
3. Moving magnet instrument
Penjelasan lebih lanjut adalah sebagai berikut :

a) Moving coil instrument
Moving coil instrument adalah koil persegi panjang yang ditempatkan pada suatu sumbu dengan bantalan sehingga dapat berputar pada antara kutub-kutub magnet, jarum penunjuk dilekatkan pada sumbu dan bila tidak ada voltase kepada instrumen jarum penunjuk berada pada posisi 0 (nol) disebabkan oleh pegas gulung (coil spring).
Arus dari kutub positif ke moving coil melalui pegas gulung bawah. Lapangan magnet yang dihasilkan sekitar moving coil berhubungan dengan gaya lapangan magnet diantara kutub-kutub magnet sehingga menyebabkan moving coil bergerak. Instrumen seperti ini banyak digunakan pada alat tes kendaraan. Moving coil instrument sebagi voltmeter, instrumen itu dilengkapi dengan resistor yang dihubungkan seri yang tahanannya dihitung dalam hubungannya dengan tahanan moving coil.

b) Moving Iron instrument
Moving iron instrument mempunyai coil yang efek lapangan megnetnya kepada sebuah vane dari besi lunak, vane itu diletakkan pada sumbu jarum dan ditarik lebih jauh kecil bila arus bertambah besar, skala tidak beraturan karena keadaan magnetnya. Bagian pertama dari skala dengan jarak pembagian yang pendek, instrumen ini cocok untuk arus DC dan AC.

c) Moving Magnet instrument
Sebuah vane dari besi lunak dilekatkan pada sumbu jarum dan ditempatkan di antara kutub-kutub magnet kuku kuda. Posisi armature itu ditentukan oleh lapangan dari gaya magnet itu dan yang mana lapangan magnet itu dihasilkan oleh arus yang melalui koil. Bila arus mengalir melalui koil vane itu akan berputar dan menyimpang arus. Instrumen itu digunakan sebagi amperemeter pada sistem listrik, ia menunjukkan charge (mengisi) atau tidak charge tetapi instrumen itu tidak presisi.
Ini sebuah bacaan bagi teman-teman yang ingin tau tentang sedikit mengenai kelistrikan. Semoga sukses.

(Sumber dr blog Daniel Nainggolan)