Konsep Dasar Rangkaian Listrik

Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Listrik, dapat juga diartikan sebagai berikut:

·         Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya.

·         Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif.

Bersama dengan magnetisme, listrik membentuk interaksi fundamental yang dikenal sebagaielektromagnetisme. Listrik memungkinkan terjadinya banyak fenomena fisika yang dikenal luas, seperti petir,medan listrik, dan arus listrik. Listrik digunakan dengan luas di dalam aplikasi-aplikasi industri seperti elektronikdan tenaga listrik.

Arus Listrik

Jika elektron bergerak, lepas bebas dari pengaruh inti atom, serta terdapat suatu aliran (net flow), aliran ini dikenal sebagai arus listrik. Ini dapat dibayangkan sebagai serombongan domba yang bergerak bersama-sama ke utara namun tanpa diikuti oleh penggembalanya. Muatan listrik dapat diukur secara langsung menggunakanelektrometer. Arus listrik dapat diukur secara langsung menggunakan galvanometer.

Apa yang dikenal dengan “listrik statis” bukanlah aliran elektron sama sekali. Ini lebih tepat disebut sebagai sebuah “muatan statik”, mengacu pada sebuah benda yang memiliki lebih banyak atau lebih sedikit elektron daripada yang dibutuhkan untuk mengimbangi muatan positif sang inti. Jika terdapat kelebihan elektron, maka benda tadi dikatakan sebagai “bermuatan negatif”. Jika terdapat kekurangan elektron dibanding proton, benda tersebut dikatakan “bermuatan positif”. Jika jumlah elektron dan proton adalah sama, benda tersebut dikatakan “netral”.

Muatan listrik

Muatan listrik Q, adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda. Satuan Q adalah coulomb, yang merupakan 6.24 x 10¹⁸ muatan dasar. Q adalah sifat dasar yang dimiliki oleh materi baik itu berupa proton (muatan positif) maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik total suatu atom atau materi ini bisa positif, jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Besarnya muatan tergantung dari kelebihan atau kekurangan elektron ini, oleh karena itu muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Q dasar. Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tak bermuatan).



Arus, Tegangan, Hambatan dan Daya

1. Arus

Arus listrik atau dalam versi bahasa inggris sering disebut electric current  dapat didefinisikan sebagaijumlah muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Biasanya arus memiliki satuan  A (Ampere) atau dalam rumus terkadang ditulis I. Arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu.  Arah arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron). 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).

Muatan listrik bisa mengalir melalui kabel atau penghantar listrik lainnya. 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.

2. Tegangan

Tegangan listrik (Voltage) adalah perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. Tegangan dinyatakan dalam satuan volt (V). 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.

Tenaga (the force) yang mendorong electron agar bisa mengalir dalam sebauh rangkaian dinamakan tegangan. Tegangan adalah sebenarnya nilai dari potensial energi antara dua titik. Pada sebuah rangkaian, besar energi potensial yang ada untuk menggerakkan electron pada titik satu dengan titik yang lainnya merupakan jumlah tegangan.

3. Hambatan

Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan dinyatakan dalam satuan ohm. 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 elektron, dan juga jumlah dari hambatan dalam sebuah rangkaian untuk menghambat lajunya arus.

4. Daya

Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam rangkaian listrik. Satuandaya listrik adalah watt. Daya listrik, seperti daya mekanik, dilambangkan oleh huruf P dalam persamaan listrik. Pada rangkaian arus DC, daya listrik sesaat dihitung menggunakan hukum joule. Daya listrik mengalir di manapun medan listrik dan magnet berada di tempat yang sama.

Komponen Aktif dan Komponen Pasif

Komponen aktif dan komponen pasif adalah dua jenis komponen elektronika yang selalu ada dalam setiap rangkaian elektronika.

Komponen aktif ialah jenis komponen elektronika yang memerlukan arus listrik agar dapat bekerja dalam rangkaian elektronika yang dapat menguatkan dan menyearahkan sinyal listrik, serta dapat mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

Contoh komponen aktif adalah:

1. Transistor: merupakan komponen elektronika dengan 3 elektrode yang berfungsi sebagai penguat atau saklar. Jika sebagai penguat maka transistor dapat menguatkan sinyal listrik. Dalam hal ini inputnya dimasukkan ke titik B dan outputnya diambil dari titik A.
2. Diode: adalah komponen elektronika dengan dua elektrode, yang dapat dipakai untuk menyearahkan sinyal listrik, sehingga termasuk komponen aktif.
3. LED (light emitting diode): Jika dihubungkan dengan sumber tegangan listrik maka LED tersebut akan menyala. Jadi, LED termasuk komponen aktif karena dapat mengubah suatu bentuk energi (listrik) menjadi bentuk lainnya (cahaya).

Komponen pasif adalah jenis komponen elektronika yang bekerja tanpa memerlukan arus listrik sehingga tidak bisa menguatkan dan menyearahkan sinyal listrik serta tidak dapat mengubah suatu energi ke bentuk lainnya.

Contoh komponen pasif adalah:

1. Resistor: adalah komponen elektronika yang berfungsi membatasi atau menghambat arus listrik. Karena tidak dapat menguatkan sinyal maka resistor termasuk komponen pasif.
2. Kapasitor: adalah merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk menyimpan medan listrik, dapat juga berfungsi untuk memblokir arus DC dan meneruskan arus AC. Karena tidak dapat menguatkan, menyearahkan dan mengubah suatu energi ke bentuk lainnya, maka kapasitor termasuk komponen pasif.
3. Induktor: adalah termasuk komponen pasif karena tidak dapat menguatkan dan menyearahkan sinyal maupun mengubah suatu energi ke bentuk lainnya. Bagi arus DC induktor bersifat mengalirkannya tetapi bagi arus AC induktor bersifat menghambat.

Kedua jenis komponen ini hampir selalu digunakan bersama-sama, kecuali dalam rangkaian-rangkaian pasif yang hanya memakai komponen-komponen pasif saja misalnya: rangkaian baxandall pasif, rangkaian tapis pasif dan sebagainya. Sedangkan komponen IC (Integrated Circuit) adalah gabungan dari komponen aktif dan komponen pasif yang disusun menjadi sebuah rangkaian elektronika dan kemudian diperkecil ukuran fisiknya.