Pengenalan Arus, Tegangan dan Tahanan Listrik

Arus, Tegangan dan Tahanan Listrik

Materi ‘Listrik’ adalah sekumpulan teori dan hukum yang dibuat oleh ahli dalam usahanya untuk menjelaskan hasil dan pengamatan setelah bertahun-tahun melakukan percobaan.
Listrik merupakan salah satu bentuk tenaga yang tak dapat dilihat, walaupun pengaruhnya bisa berbentuk panas, magnit dan reaksi kimia. Pengaruh tersebut dipakai oleh alat-alat listrik kita sehari-hari untuk memberi kita sesuatu seperti cahaya, panas, gerak, batterei dan lain sebagainya.
Istilah dasar listrik seperti Tegangan, Arus, dan Tahanan dipakai untuk menggambarkan aspek-aspek listrik yang berbeda seperti kekuatan listrik (tekanan), gerak listrik dan lawan dari gerak.
Sebelum menjelaskan lebih jauh lagi istilah dasar, perlu untuk mengenal struktur ‘Rangkaian Dasar’ dan melihat ‘Teori Atom Listrik’.

Teori Atom Listrik
Para ahli berpikir bahwa listrik diproduksi oleh partikel yang sangat kecil sekali yang bermuatan listrik, disebut elektron dan proton. Partikel-partikel tersebut sangat kecil untuk dilihat, tetapi ada disetiap benda. Proton ditemukan di pusat kumpulan atom didalam inti. Elektron mengelilingi inti. inti juga berisi neutron yang tidak mempunyai muatan listrik.

Gabungan proton, elektron, dan neutron membentuk atom dasar. Semua benda yang kita ketahui menggunakan bermacam-macam atom dasar seperti bangunan yang tersusun untuk membentuk karakteristiknya sendiri-sendiri.

Inti (Nucleus)
Nucleus terdiri dari kumpulan atom yang sangat banyak. Proton dan neutron terkandung dalam nucleus. Electron mengelilingi sekitar nucleus.

1. Proton
Atom sendiri dapat dibagi dalam partikel yang disebut proton, elektron, dan neutron. Sebuah proton diasumsikan sebagai sebuah pertikel kecil yang bermuatan listrik positif. Proton merupakan bagian tengah, pusat, nucleus dari atom. Sejumlah proton didalam sebuah atom berbeda dari unsur yang satu dengan unsur lainnya.

2. Elektron
Sebuah elektron merupakan sebuah partikel kecil yang mempunyai muatan listrik negative. Elektron lebih berat daripada proton tetapi pengaruh listriknya benar-benar seimbang atau sama rata daripada proton.
Elektron memutari orbitnya disekitar nucleus dan mungkin dalam situasi tertentu bergerak dari satu atom menuju atom lainnya.

3. Neutron
Neutron adalah sebuah partikel didalam atom nucleus yang tidak mempunyai muatan listrik.
Pernah dikira susunannya menempel pada sebuah proton, tetapi saat ini neutron dianggap sebagai partikel yang terpisah. Neutron dan proton dipercaya sebagai dasar bangunan batu yang semuanya tersusun dari inti atom.


Atom Bermuatan Listrik
Atom terdiri dari jumlah proton dan elektron yang sama, bisa mengandung listrik netral atau seimbang.
Atom bisa menjadi tidak seimbang karena penyusunan kembali elektron, dan oleh karena hal tersebut mungkin bisa bermuatan ‘positive’ atau ‘negative’.
Apabila hal ini terjadi atom tersebut dinamakan ‘ION’.

Ion dan Ionisasi
Definisi Apabila sebuah atom normal habis atau mencapai sebuah elektron,
keseimbangan listrik terganggu dan atom menjadi terionisasi atau bermuatan listrik.

Contoh: Atom Helium

Arus

Teori Aliran Arus Elektron
Apabila kekuatan listrik (Voltase) diterapkan pada sebuah konduktor, elektron dari tiap-tiap atom menekan keluar dari orbitnya dan menjadi “elektron bebas” yang mampu berpindah ke atom yang lain

Perpindahan elektron disebut “Aliran Elektron”.
Elektron bergerak dari terminal negatif menuju terminal positif dalam sumber listrik pada rangkaian listrik.


Teori Aliran Arus Konvensional

Pada awalnya di tahun 1800-an para ahli tidak mengetahui tentang perpindahan elektron. Dan melalui perundingan konvensi mereka menganggap bahwa apa yang terjadi didalam konduktor yakni “Perpindahan Listrik dari Positif menuju Negatif”.
Teori aliran arus konvensional terkatung-katung terlalu lama, banyak ahli yang memperdebatkan bahwa teori aliran arus elektron tersebut tidak tentu benar, sehingga saat ini kita mempunyai dua teori.

Simbol elektronik dan kedua teori tersebut digambarkan dalam buku referensi.

Catatan :
Tetapi kalau dijelaskan secara spesifik, teori aliran arus yang dipakai dalam pelajaran kelistrikan otomotif yaitu” Aliran Arus Konvensional”.
“ Perpindahan arus dari positif ke negatif”



Istilah Listrik

Arus

Perpindahan Arus


Ampere (amps)

Merupakan satuan pengukuran dari aliran arus listrik; sama dengan kata amp, huruf “I”, dan “A” juga dipakai untuk menunjukkan aliran arus.

Besaran Simbol Satuan Pengukuran Simbol

Arus I Ampere (amp) A


Tegangan

Kekuatan Listrik (tekanan)

Apabila sebuah lampu dihubungkan dengan batterei dan kabel, arus akan mengalir dari batterei menuju lampu dan lampu tersebut akan menyala.
Hal ini terjadi karena adanya kelebihan muatan negatif pada terminal negatif (-) dan berkurangnya muatan negatif pada terminal positif (+). Ketidakseimbangan muatan listrik tersebut menyebabkan tekanan listrik. Tekanan listrik menyebabkan aliran arus pada rangkaian tersebut.
Apabila terjadi ketidakseimbangan muatan listrik, pelepasan menyebabkan tekanan, beban, atau kekuatan listrik antara muatan positif dan negatif yang mencoba untuk menyeimbangkan kembali. Sebab kekuatan listrik potensial untuk melakukan pekerjaan tersebut.

Perbedaan antara muatan listrik dinamakan ‘perbedaan potensial’ atau PD. Satuan pengukurannya yaitu volt dengan simbol V. Tekanan elektromotif juga dipakai dengan simbol E atau EMF.


Besaran Simbol Satuan Pengukuran Simbol

Perbedaan potensial PD Volt E atau V
Tekanan Elektromotif EMF


Tahanan

Perlawanan dari aliran listrik

Dalam sebuah rangkaian listrik, komponen seperti lampu bolam, akan membatasi aliran arus. Seluruh komponen dan rangkaian listrik mempunyai tahanan yang akan menyebabkan perlawanan aliran arus.


Bagian tahanan dari tiap-tiap rangkaian dipakai untuk mengubah energi listrik menjadi bentuk lain.
Contoh: Bola Lampu - Cahaya

Coil - Magnit
Elemen - Panas

Ohm

Satuan pengukuran ini dipakai untuk tahanan aliran arus. Juga diwakili dengan huruf “R” atau simbol .

Besaran Simbol Satuan Pengukuran Simbol

Tahanan R Ohm 


Hukum Ohm

George Ohm dalam experimennya menunjukkan adanya hubungan atara tegangan, arus, dan tahanan.


Diagram berikut ini menunjukkan penjelasan yang lebih mudah dari apa yang telah diterangkan sebelumnya.

Apabila kita meningkatkan tegangan dalam sirkuit, arus juga akan meningkat. Apabila kita menurunkan tegangan didalam sirkuit, arus akan turun juga.

Catatan:
Untuk mempermudah penjelasan, perlu diingat bahwa tahanan lampu tetap konstan.

Jika kita meningkatkan tahanan dalam sirkuit, arus akan menurun. Jika kita menurunkan tahanan dalam sirkuit, arus akan meningkat.

Catatan:
Tegangan tetap konstan.

Rumus Hukum Ohm

George Ohm juga menyatakan dalilnya dalam bentuk rumus. Ini merupakan rumus dasar yang digunakan untuk menghitung nilai listrik. Nilai tersebut bisa dihitung selama dua nilai lainnya diketahui.

Rumus : I = E
R

Dimana I = Arus listrik diukur dalam ampere.
E = Tekanan listrik diukur dalam Volt.
R = Hambatan/Tahanan diukur dalam Ohm.


Untuk menentukan tegangan jika arus dan tahanan diketahui, kita ubah rumus sebelumnya.
E = I x R

Juga bisa diubah untuk menentukan tahanan jika arus dan tegangan diketahui.

R = E/I

Cara yang mudah untuk mengingat dasar Hukum Ohm yaitu mengingat lingkaran kecil yang ditunjukkan pada diagram dibawah ini.

Jika anda mengetahui adanya dua nilai dalam sirkuit, anda dapat menentukan salah satu yang hilang dengan menggunakan rusmus Hukum Ohm dan berikut prosedurnya.

1. Tutuplah hruf yang tidak diketahui nilainya.
2. Gantilah huruf sisanya dengan nilai yang sudah diketahui
3. Pecahkan nilai yang hilang dengan menggunakan Rumus Hukum Ohm.


Mengukur Ukuran Listrik

Pendahuluan

Instrumen percobaan dasar yang digunakan untuk mendiagnosa masalah dalam sirkuit listrik yaitu Voltmeter, Ohmmeter, dan Ammeter. Supaya cakap dalam memperbaiki kendaraan, perlu meningkatkan pemahaman meter ini.

Operasi Dasar

Tanpa menggunakan meter listrik tertentu, sebenarnya tidak mungkin dapat mendiagnosa kesalahan secara akurat dalam kendaraan bermotor, memeperbaiki beberapa komponen, atau menyesuaikan listrik dari berbagai jenis unit kontrol. Penting sekali bagi anda untuk mengenal secara lengkap karakteristik dan penggunaan sebuah bentuk instrumen percobaan. Yang paling banyak digunakan yaitu Voltmeter, Ammeter, dan Ohmmeter.
Ada dua bentuk susunan atau desain meter, analog dan digital. Masing masing alat ukur tersebut saat ini banyak digunakan dalam industri.


Voltmeter

Volmeter digunakan untuk mengukur tegangan (tekanan listrik) antara dua titik dalam sirkuit listrik.
Voltmeter bisa digunakan untuk mengukur tingkat tegangan yang ada dalam batterei. Voltmeter juga digunakan untuk mengukur turunnya tegangan dalam sirkuit.

Skala Voltmeter

Voltmeter digunakan untuk test otomotif yang mempunyai skala yang menunjukkan lebih dari satu tingkat tegangan.

Mengukur Tegangan

Jika nilainya tidak diketahui, pilihlah nilai tertinggi pada saklar putar. Hal ini akan mencegah rusaknya meter tersebut. Hubungkan Voltmeter positif (+) (merah) pada batterei positif (+) dan negatif (-) (hitam) pada negatif (-) batterei.

Tempatkan skala yang sesuai:
(Skala 0 – 20) (Skala 0 – 50)
Sistem 12 Volt Sistem 24 Volt


Ammeter

Ammeter digunakan untuk mengukur aliran arus dalam sirkuit listrik.
Ammeter dihubungkan seri dengan sirkuit. Putuskan sirkuit, kemudian sambung kembali dengan Ammeter.

Penggunaan Ammeter
Sirkuit yang akan ditest diatur dalam keadaan “OFF” (putuskan sirkuit dengan batterei atau pada hubungan dalam rangkaiannya).

Atur saklar (knob) putar pada skala tertinggi.
Hubungkan jarum penduga/probe positif + (merah) pada pada input +supply (sisi baterai) dan jarum penduga negatif - (hitam) pada sambungan input komponen.
Nyalakan rangkaian beban dan perhatikan penyimpangan yang ditunjukkan oleh jarum meter.

Jika pembacaan meter berada di bawah range, matikan rangkaian dan pindahkan saklar putar pada tingkat yang lebih kecil. Dengan demikian akan diperoleh hasil pembacaan yang lebih akurat.

Hitung pembacaan meter dengan membaca skala range dan pembagian skala.


Ohmmeter

Ohmmeter digunakan untuk mengukur resistansi komponen atau rangkaian. Ohmmeter juga dapat dipergunakan untuk mengetes saklar, kabel dan sekering untuk mengetahui apakah terputus serta rangkaian terbuka.
Perubahan skala tidaklah linier.

Catatan :
Ke arah kanan perubahan hanya menandakan 1 satuan (terhadap nilai yang ditunjukkan oleh saklar putar)
Ke arah kiri perubahan menunjukkan nilai yang lebih besar dari 100 atau 1000 kali.

Diagram 14. Ohmmeter

Ohmmeter harus memiliki sendiri baterai karena ohmmeter mengukur resistansi dengan mengalirkan arus melalui resistor. Oleh karena itu pada saat mengetes sebuah komponen atau rangkaian dengan menggunakan ohmmeter, sumber power supply harus diputus.

Ohmmeter mempunyai skala range yang menunjukkan lebih dari satu range nilai tahanan. Untuk menghitung resistansi, pembacaan pada skala dikalikan dengan nilai saklar putar yang dipilih.


Persiapan Penggunaan Ohmmeter
1. Pilih range yang dikehendaki.
2. “Nolkan” meter.

Prosedur Pengoperasian Ohmmeter

PERINGATAN : Untuk melindungi Ohmmeter terhadap kerusakan elektronis yang permanen ikuti langkah-langkah berikut dengan hati-hati.

Catatan :.
Jangan sekali-kali menghubungkan Ohmmeter pada rangkaian yang beraliran arus.

Putuskan hubungan power supply pada rangkaian.
1. Hubungkan tester pada komponen atau rangkaian yang hendak dites.
2. Pilih skala yang paling sesuai.
3. Agar diperoleh akurasi maksimum nol-kan ohmmeter jika mengganti range.
4. Jika diperoleh pembacaan pada skala range yang sesuai, lihat nilai meter dan
hitung resistansi dengan mengalikannya dengan nilai saklar range.
5. Selalu matikan meter jika tidak digunakan.

Multi Meter
Multimeter yang digunakan pada dasarnya ada dua (2) macam, yaitu tipe analog dan tipe digital. Masing-masing mempunyai kegunaan yang sama, keduanya dapat digunakan untuk mengukur tegangan, tahanan (ohm) dan aliran arus (ampere).

Meter-meter analog dihubungkan, dirubah skalanya dan diatur (dinolkan) sama seperti meter analog yang telah disebutkan di muka.

Penggunaan Multimeter Digital

Multimeter digital memiliki penggunaan yang luas. Multimeter digital jauh lebih akurat daripada multimeter tipe analog. Meter macam ini memiliki pilihan saklar range untuk memilih kuantitas yang akan diukur (tegangan, arus, resistansi, dan lain-lain).

Meter yang ditunjukkan pada gambar berikut tidak memiliki skala range untuk tiap pilihan pengukuran. Meter ini autoranging
(tidak perlu diatur range-nya).

Penggunaan Meter

Pengukuran Tegangan

Pilih DC V(arus searah) pada tombol range, pasang probe/colok merah positif (+) pada terminal positif baterai. Pasang probe hitam negatif (-) pada negatif baterai. Pembacaan tegangan akan ditampilkan di layar meter.

Pengukuran Arus

Catatan :
Multimeter digital tidak bisa mengukur aliran arus besar, biasanya paling besar 10 ampere.

Pilih Am pada skala range. Lepaskan probe/jarum penduga merah positif (+) dan pasang pada terminal 10A. Matikan power supply dan putuskan hubungannya pada rangkaian dan hubungkan probe-probe meter dalam hubungan seri, nyalakan catu daya dan baca nilai yang ditunjukkan meter.


Diagram 20. Sambungan Ammeter


Pengukuran Tahanan
Lepaskan baterai. Pilih skala meter pada  (ohm). Hubungkan probe/jarum penduga pada kedua ujung komponen. Pembacaan akan ditampilkan dalam , K (K=1000), atau M (M=mega/juta). Selalu matikan meter jika tidak sedang digunakan.

Diagram 21. Ohmmeter.

Hubungkan probe/jarum penduga pengukur seperti yang ditunjukan pada gambar. Satuan tahanan ditunjukkan pada layar dalam , K atau M.
Yakinkan bahwa alat yang diukur tidak terhubung dengan baterai, jika terjadi maka bisa timbul kerusakan pada meter.