KELISTRIKAN
DASAR-DASAR KELISTRIKAN
Tujuan Instruksional Umum : Agar peserta peserta training training dapat dapat mengetahui mengetahui penyebab penyebab dan dan akibat akibat yang di di tumbulkan tumbulkan oleh listrik. Tujuan Instruksional Khusus :
Peserta training dapat mengetahui bagaimana timbulnya kelistrikan. Peserta training dapat mengetahui tipe-tipe listrik Peserta training dapat mengetahui sifat-sifat listrik Peserta training dapat menjelaskan dengan tepat dan benar mengenai teori hukum ohm. Peserta training mengetahui dan menggambarkan mengenai rangkaian kelistrikan seri dan pararel. Peserta training dapat menjelaskan akibat yang ditimbulkan oleh energi listrik atau induksi kemagnetan.
Waktu
:
Kepustakaan
:
jam
!. Automoti Automoti"e "e ele#t ele#tri# ri# dan dan ele#t ele#troni roni#. #. $. %e& 'tep 'tep ! Train Training ing (anual (anual Toyot Toyota a ). (odu (odull (ek (ekan anik ik III III Alat bantu bantu
:
!. *+P $. Trans ranspa para rant nt ). Alat Alat pera peraga ga : (agnet ,elaylilitan
SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
1 of 23
Struktur Materi
asar-dasar kelistrikan
Kelistrikan
Tipe listrik dan sifat-sifatnya
'irkuit kelistrikan
Pengaruh arus listrik
SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
2 of 23
Instruktur Guidance Tahapan Mengajar !. /asi# mentality
Metode 0er
$. (oti"asi
0er
Alat antu
!aktu ) (enit
$ (enit
). 1laborasi ).!Kelistrikan ).!.! Komposisi dari bendabenda ).!.$ 1lektron bebas
0er
Transparant
$3 (enit
).$Tipe listrik dan sifat-sifatnya ).$.! 2istrik statis dan listrik dinamis ).$.$ Arus listrik ).$.) Tegangan listrik ).$. Tahanan listrik
0er
Transparant
43 (enit
).)'irkuit kelistrikan ).).! Teori dasar ).).$ +ukum ohm ).).) Tahanan rangkaian ).). Kerja dan daya listrik
0er
Transparant
53 (enit
).Pengaruh arus listrik )..! Pembangkitan panas )..$ Aksi magnet )..) Aksi kimia
0er
Transparant
63 (enit
. Konsulidasi
T-7
4. Test kompetensi
Tertulis
SMK MERDEKA SOREANG
!4 (enit 'oal
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
63 (enit
Tanggal :
3 of 23
Test Ko"petensi
!. Apa yang dimaksud dengan : a. 1lektron i. 'atu ohm b. Proton j. Konduktor #. %eutron k. 'emi-konduktor d. 8alen#e elektron l. Isolator e. 2istrik statis m. Thermistor f. 2istrik dinamis n. %T0 g. 'atu ampere o. PT0 h. 'atu "olt p. (agneti# pole $. Kejadian-kejadian apa saja yang dapat disebabkan oleh arus listrik 9 ). /unyi hukum *hm adalah 9 . 7elaskan karakteristik : a. ,angkaian seri b. ,angkaian pararel 4. +itunglah ,$ ,) ,3! ,3$ 8! I I ! I$ 9 P$ ; < &att P) ; $ &att
,! ; $
6. 7elaskan kaidah tangan kiri fleming 9
SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
4 of 23
DASAR-DASAR KELISTRIKAN KELISTRIKAN I# K$M%$SISI DARI ENDA-ENDA
'uatu benda bila kita bagi kita akan mendapatkan suatu partikel yang di sebut molekul dan bila kita bagi lagi kita akan mendapatkan beberapa atom 'emua atom terdiri dari inti yang dikelilingi oleh partikel-partikel tipis yang biasa disebut dengan elektron-elektron. Inti terdiri dari proton dan neutron dalam jumlah yang sama, kecuali atom hidrogen yang kekurangan neutron.
Proton dan elektron mempunyai suatu hal yang sama yaitu muatan listrik (electrical charge) Proton mempunyai muatan positf dan elektron mempunyai muatan negatif sedangkan neutron tidak bermuatan.
II# ELEKTR$N EAS
1lektron-elektron yang orbitnya paling jauh disebut valence electron. Karena elektron yang mempunyai orbit paling jauh dari inti gaya tariknya lemah maka elektron ini #enderung akan berpindah ke atom lain Tembaga perak atau logam lainnya "alensi elektronnya akan bergerak hampir bebas terhadap intinya dengan demikian elektron disebut elektron bebas SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
5 of 23
TI%E LISTRIK DAN SI&AT-SI&ATN'A I# LISTRIK STATIS DAN LISTRIK DINAMIS
Ada dua tipe listrik yaitu : listrik statis dan listrik dinamis. Listrik dinamis dibagi menjadi arus searah (DC Direct Current) dan arus bolak-balik (!C !lternating Current). 2istrik 'tatis /ila sebatang ka#a =glass rod> digosok dengan kain sutera glass rod dan sutera menjadi bermuatan listrik satu bermuatan positif dan satu lagi bermuatan negatif. Tanpa menyentuh kedua benda tersebut dan menghubungkan dengan konduktor muatan listrik tetap berada pada batang ka#a dan kain sutera. Karena tidak terjadi gerakkan maka tipe kelistrikkan ini disebut listrik statis. alam rumus elektron bebas listrik statis adalah suatu keadaaan dimana elektron bebas sudah terpisah dari atomnya masing-masing, tetapi tidak bergerak dan hanya berkumpul di atas permukaan benda. 2istrik inamis 2istrik dinamis adalah suatu keadaan dimana terjadinya pergerakan dari elektron-elektron bebas melalui suatu konduktor.
2istrik arus searah =0> adalah bila elektron-elektron bebas melalui suatu konduktor. 2istrik arus bolak-balik =A0> adalah bila elektron-elektron bebas bergerak dengan arah yang bervariasi.
SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
6 of 23
II# AR(S LISTRIK
Arus 2istrik /ila kita menghubungkan battery dan lampu dengan kabel tembaga maka lampu akan menyala. Arus listrik mengalir dari positif ke negatif, tetapi elektron mengalir dari negatif ke positif.
'atuan Pengukuran Arus 2istrik /esar arus listrik yang mengalir melalui konduktor adalah sama dengan jumlah elektron bebas yang mele"ati penampang konduktor setiap detik. Arus listrik dinyatakan dengan # (intensity) sedangkan besar arus listrik dinyatakan dengan satuan ampere (!) 'atu ampere sama dengan pergerakan $,%& ' * elektron bebas ( coloumb) yang mele"ati konduktor tiap detik. 'atuan asar A Ampere
'imbol iba#a Perkalian
!
Arus Ke#il A
(i#ro Ampere ! ? !3 -6 !!.333.333
Arus /esar
mA kA (illi Kilo Ampere Ampere ! ? !3-) ! ? !3) !!.333 !.333
(A (ega Ampere !? !36 !.333.333
Kejadian-Kejadian @ang isebabkan *leh Arus 2istrik /ila arus mengalir pada konduktor atau elektrolit akan menyebabkan tiga kejadian : +embangkitan panas, contohnya headlight, cigarette lighter, dll.
!ksi kimia terjadi pada elektrolit battery yang memungkinkan arus dapat mengalir. +embangkitan magnet, bila arus listrik mengalir pada kumparan (relay, selenoid, dll)
SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
7 of 23
III# TEGANGAN LISTRIK
Uraian /ila dua buah tangki air yang berbeda tingginya dihubungkan oleh pipa air akan mengalir dari tangki yang lebih tinggi ke tangki yang lebih rendah +al ini disebabkan oleh adanya head (perbedaan tinggi) sehingga terjadi perbedaan tekanan (beda potensial). +al yang sama juga terjadi bila lampu dihubungkan dengan battery oleh kabel.
+al ini disebabkan oleh adanya potensial tinggi pada terminal positif dan potensial rendah pada terminal negatif battery (beda potensial), dan tegangan listrik menyebabkan arus listrik akan mengalir dan lampu menyala. Tegangan listrik ini disebut dengan voltage. 'atuan Pengukuran Tegangan 2istrik 'atuan tegangan listrik dinyatakan dengan volt () 'atu "olt adalah tegangan listrik yang dapat mengalirkan arus sebesar ampere pada konduktor dengan tahanan . 'atuan asar 8 8olt
'imbol iba#a Perkalian
SMK MERDEKA SOREANG
!
Tegangan Ke#il 8
(i#ro 8olt ! ? !3 -6 !!.333.333
m8 (illi 8olt ! ? !3-) !!.333
Tegangan /esar k8 Kilo 8olt ! ? !3) !.333
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
(8 (ega 8olt !? !36 !.333.333
Tanggal :
8 of 23
I)# TA*ANAN LISTRIK
Konduktor 'emi Konduktor an Isolator alam hal tahanan terhadap aliran listrik maka benda-benda digolongkan ke dalam tiga kategori.
Konduktor Konduktor adalah material (benda-benda) yang dapat dialiri arus dengan mudah (emas, perak, tembaga, logam).
'emi Konduktor 'emi konduktor adalah material dimana arus listrik dapat mengalir tetapi tidak semudah konduktor (silikon, germanium).
Isolator Isolator adalah material yang tidak dapat dialiri arus sama sekali (karet, kaca, plastik).
Tahanan 2istrik Tahanan listrik adalah derajat kesulitan dari arus listrik (elektron-elektron) mengalir melalui suatu benda.
'atuan Pengukuran Tahanan 2istrik Tahanan listrik dinyatakan dengan resistance () satuan ohm (/). 'atu ohm adalah tahanan yang mampu menahan arus yang mengalir sebesar ! dengan tegangan volt . 'atuan asar / *hm
'imbol iba#a Perkalian SMK MERDEKA SOREANG
!
Tahanan Ke#il / (i#ro *hm ! ? !3 -6 !!.333.333
m/ (illi *hm ! ? !3-) !!.333
Tahanan /esar k/ Kilo *hm ! ? !3) !.333
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
(/ (ega *hm !? !36 !.333.333 Tanggal :
9 of 23
+ubungan Antara iameter an Panjang Konduktor engan Tahanan Tangki-tangki dengan ketinggian sama tetapi dihubungkan oleh pipa-pipa dengan diameter berbeda. (eskipun ketinggiannya sama tetapi air akan lebih mudah mengalir pada tangki-tangki yang dihubungkan dengan pipa yang lebih besar . Kejadian ini juga berlaku untuk listrik dimana arus listrik ( elektron ) lebih mudah mengalir pada kabel yang lebih besar .
/ila arus listrik mengalir pada jarak yang jauh =kabel yang panjang> maka tahanan akan menjadi lebih besar . Kesimpulannya tahanan listrik pada suatu konduktor akan berbanding lurus dengan panjang konduktor dan berbanding terbalik terhadap luas penampang konduktor . ,; l A ,
l A
/ahan Alumunium 1mas Tembaga =lunak> Tembaga =keras> Platina Timah SMK MERDEKA SOREANG
+ambatan 33) 33$$ 33!6B 33!B4 3!$ 3!)
; Tahanan listrik = > ; Tahanan spesifik = m> ; Panjang konduktor =m> ; 2uas penampang =m $>
/ahan /esi Perak =lunak> Perak =keras> 'eng /aja Kuningan
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
+ambatan 3!) 33!6 33!< 3!$ 3!3 C 3$4 33B
Tanggal :
10 of 23
+ubungan Antara Temperatur dan Tahanan 2istrik Tahanan listrik pada konduktor akan berubah-ubah dengan adanya perubahan temperatur biasanya tahanan akan naik bila temperatur naik. /ila sebuah lampu dihubungkan dengan battery melalui ka&at dan ka&at tersebut kemudian dipanaskan dengan api maka lampu akan menjadi redup.
Thermistor adalah suatu material yang akan merubah tahanannya dalam dua cara terhadap perubahan suhu. Thermistor PT0 =positi"e temperature #oeffi#ient> adalah thermistor yang tahanannya bertambah jika suhu naik . Thermistor %T0 =negati"e temperature #oeffi#ient> adalah thermistor yang tahanannya berkurang jika suhu naik .
Tahanan 'ambungan =0onta#t ,esistan#e> /ila penyambungan kabel ke battery atau ke beban keadaannya kurang baik atau bila terdapat karat pada s&it#h yang menghubungkan dua komponen maka arus listrik menjadi sulit mengalir . Tahanan sambungan adalah tahanan yang disebabkan oleh hubungan yang kurang baik . SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
11 of 23
SIRK(IT KELISTRIKAN I# TE$RI DASAR
'irkuit kelistrikan adalah rangkaian dimana arus listrik dapat mengalir . Pada gambar di samping arus listrik mengalir dari terminal positif battery kabel fuse s&it#h kabel lampu kabel terminal negatif battery.
/eban /eban adalah +erlengkapan perlengkapan kendaraan yang menggunakan listrik (lampu, klakson, motor "iper, dll). alam sirkuit kelistrikan semua beban dikategorikan sebagai tahanan.
'irkuit 2istrik Pada (obil alam sirkuit kelistrikan mobil salah satu ujung kabel dari setiap beban dihubungkan dengan body atau rangka mobil yang berfungsi sebagai massa (ground) dari sirkuit (mengembalikan arus ke negatif battery).
SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
12 of 23
II# *(K(M $*M
Uraian /unyi hukum ohm adalah !rus yang mengalir akan berbanding lurus dengan tegangan yang diberikan dan berbanding terbalik terhadap tahanan. 8;I?, 8 I ,
; Tegangan =8> ; Arus =A> ; Tahanan = >
alam praktek istilah DI ; 8,E berarti DA ; 8E. ! pada tahanan memungkinkan ! A arus mengalir dalam satu sirkuit bila tegangan ! 8 diberikan.
Penggunaan +ukum *hm !.
(enentukan besarnya arus yang mengalir. # 0 0 % 0 $ ! %
$.
(enghitung tegangan yang diperlukan agar arus dapat mengalir. 0 # ' 0 1! ' 2 0 %
SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
13 of 23
).
(enghitung tahanan jika tegangan dan arus diketahui. 0 0 % 0 1 # 2!
III# TA*ANAN RANGKAIAN
,angkaian 'eri ,angkaian seri mempunyai karakteristik : 3ahanan total kombinasi (combined resistance) selalu lebih besar dari nilai tahanan terbesar. !rus yang mengalir pada tiap-tiap hambatan sama. 3egangan sumber adalah hasil penjumlahan tegangan-tegangan jatuh ( oltage drop ).
Tahanan total : 0 4 % Arus listrik yang mengalir : # 0 0 4 % +itunglah berapa tahanan total dan arus yang mengalir pada sirkuit di ba&ah ini 9 0 4 % 0 % 4 2 0 $ # 0 0 % $ 0 %!
SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
14 of 23
Penurunan Tegangan =8oltage rop> 8oltage drop adalah 5esarnya perubahan tegangan dengan adanya tahanan. 0 6 # % 0 % 6 #
+itunglah penurunan tegangan sirkuit di ba&ah ini 9 0 ' # 0 % ' % ! 0 2 % 0 % ' # 0 2 ' % ! 0 *
,angkaian Pararel ,angkaian pararel mempunyai karakteristik : 3ahanan kombinasi selalu lebih kecil dari nilai tahanan terkecil.
3egangan pada tiap-tiap tahanan adalah sama. !rus total adalah penjumlahan dari arus-arus yang mele"ati tiap-tiap tahanan.
SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
15 of 23
Tahanan total : 0
0 ' % 4 4 % % Arus total : # 0 0 0 ' 4 % ' % 4 % Arus yang mele&ati , ! : # 0 Arus yang mele&ati , $ : # % 0 % +itunglah , t It I! I$ pada sirkuit di ba&ah ini 9 0 ' % 0 $ ' 1 0 * 0 % 4 % $41 7 # 0 0 % 0 $ ! % # 0 0 % 0 % ! $ # % 0 0 % 0 2 ! % 1
,angkaian 'eri Pararel
Tahanan total : % 0 4 0 4 % ' 1 % 4 1 Arus total : #t 0 % Tegangan pada , $ dan ,) : 0 ' # SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
16 of 23
+itunglah , 3! ,3$ I I! I$ 8! pada sirkuit di ba&ah ini 9
0 ' 1 0 % ' % 0 4 1 % 4 % % 0 4 0 & 4 0 $ #t
0 0 % 0 % ! % $
0 ' #t 0 ' %! 0 % #
0 0 % 0 ! % %
# %
0 0 % 0 ! 1 %
SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
17 of 23
I)# KER+A DAN DA'A LISTRIK
aya 2istrik =1le#tri# Po&er> aya listrik adalah energi listrik yang dirubah menjadi energi lain (energi panas, energi radiasi sinar, dan energi mekanis.
-
/erapa besarnya daya listrik bila tahanan lampu adalah !$ dan arus yang mengalir adalah $ A 9 +0'# + 0 % ' %% 0 (# ' ) ' # 0 % ' 2 % 0 ' # 0 2* 8
-
/erapa besarnya daya listrik bila tahanan lampu adalah ) gangan yang bekerja adalah !$ 8 9 +0'# + 0 % 0 % % 0 22 0 2* 8 0 ' ( ) 1 1
dan
te-
'atuan pengukuran daya listrik :
'imbol iba#a Perkalian
'atuan asar W Watt !
aya Ke#il mW (illi&att ! ? !3 -) !!.333
aya /esar kW Kilo&att ! ? !3) !.333
(W (ega&att !? !36 !.333.333
Kerja 2istrik Kerja listrik adalah jumlah kerja yang dilakukan oleh listrik, dinyatakan dengan simbol 8 ("ork) dengan satuan 8s ("att second), 8h, k8h. Kerja listrik dapat dihitung dengan rumus : 8 0 + ' t SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
18 of 23
0 ' # ' t %ENGAR(* AR(S LISTRIK I# %EMANGKITAN %ANAS
/ila arus listrik mengalir melalui #igarette lighter maka kabel nichrome pada #igarette lighter akan menjadi panas dan membara.
II# AKSI MAGNET
(agnet (agnet akan menarik logam karena mempunyai kemagnetan. 'emua benda yang mempunyai kemagnetan disebut magnet . Kutub magnet =magneti# pole> adalah 5agian pada magnet yang mempunyai kemagnetan kuat . /ila magnet batang digantung dengan tali maka magnet akan menunjuk ke arah kutub utara dan kutub selatan. Kutub magnet yang menunjuk ke arah kutub utara bumi disebut 9tara (9) atau :orth (:) dan sebaliknya.
/ila dua buah magnet dengan kutub yang sama saling didekatkan maka magnet tersebut akan tolak-menolak . /ila dua buah magnet dengan kutub yang berbeda saling didekatkan maka magnet tersebut akan tarik-menarik . SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
19 of 23
Faya tarik-menarik dan tolak-menolak ini disebut gaya magnet /ila serbuk besi ditaburkan di atas ka#a dan sebuah magnet berbentuk tapal kuda ditempatkan di ba&ah ka#a serbuk besi akan membentuk formasi seperti pada gambar di samping. Faris-garis yang dibentuk oleh serbuk besi disebut garis-garis gaya magnet (magnetic line) atau magnetic flu' . /ila kutub-kutub yang polaritasnya berbeda =U dan '> maka akan terbentuk fluksi magnet yang saling tarik menarik . /ila kutub-kutub yang polaritasnya sama =U dan U atau ' dan '> maka akan terbentuk fluksi magnet yang saling tolak menolak .
Gluksi magnet =magneti# flu?> dimulai dari kutub utara ke kutub selatan.
Arus 2istrik dan Kemagnetan /ila sepotong kertas dan ka&at disusun seperti pada gambar kemudian ka&at dialiri arus listrik 'erbuk besi yang disebarkan akan membentuk lingkaran-lingkaran. Kerapatan serbuk besi makin mendekati titik makin rapat yang menunjukkan bah&a medan magnet makin kuat . SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
20 of 23
'aat diletakkan jarum magnet ke#il pada kertas. 7arum akan menunjukkan arah fluksi magnet .
Arah arus dan arah magneti# flu? dapat dinyatakan dengan kaidah ulir kanan @ang berbunyi : ketika arus listrik searah dengan gerakan sekrup ulir kanan saat diputar masuk, fluksi magnet yang dihasilkan searah dengan gerakan memutar dari sekrup.
!rus men dekati .
!rus men
jauhi.
/ila konduktor lurus dibengkokkan sehingga terbentuk lingkaran akan menghasilkan magneti# flu? yang lebih besar dan lebih kuat . Ini menghasilkan kutub utara dan selatan seperti pada gambar.
/ila konduktor dililitkan berbentuk kumparan =gambar 0> disebut selenoid . SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
21 of 23
/ila arus mengalir seperti pada gambar arah magneti# flu? sedemikian rupa sehingga kutub ' berada diba&ah selenoid sedangkan kutub U berada di atas.
Faris gaya magnet akan bertambah sebanding dengan jumlah gulungan dan besarnya arus yang mengalir pada kumparan dan juga bila kita letakkan inti besi dalam kumparan.
Faya 1lektromagnetik Faya 1lektromagnetik adalah gaya yang bekerja pada konduktor bila arus mengalir pada konduktor di dalam medan magnet . /ila sebuah konduktor dan dua buah magnet dengan kutub yang berbeda disusun seperti pada gambar kemudian arus listrik dialirkan melalui konduktor. Faris-garis gaya magnet di atas konduktor adalah lebih kecil karena fluksi magnet yang dihasilkan oleh magnet arahnya berla"anan dan yang dihasilkan oleh arus listrik . SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
22 of 23
'ebaliknya garis-garis gaya magnet di ba&ah konduktor adalah lebih besar karena arahnya sama. 'ehingga menyebabkan konduktor akan terdorong ke atas. Faya ini disebut gaya elektromagnetic . Arah gaya elektromagnetik dapat ditentukan oleh kaidah tangan kiri flemming . imana jari telunjuk menunjukkan arah fluksi magnet jari tengah menunjukkan arah arus dan ibu jari menunjukkan arah gerakan konduktor .
III# AKSI KIMIA
/ila dua plat logam dimasukkan ke dalam larutan garam atau asam sulfat. Kemudian dihubungkan dengan sirkuit kelistrikan seperti pada gambar lampu akan menyala. +al ini membuktikan telah terjadi aksi kimia pada plat logam sehinga arus dapat mengalir melalui cairan. 'alah satu #ontoh aksi kimia adalah pengisian battery .
SMK MERDEKA SOREANG
Nama :
10 30 01 01
Perusahaan :
Penyusun :
Tanggal :
23 of 23
