Besaran Listrik

Besaran listrik adalah semua hal yang dapat diukur maupun dihitung didalam kelistrikan, dinyatakan dengan angka dan memiliki satuan untuk setiap besaran kelistrikannya. Beberapa besaran listrik yang sudah umum bagi kita diantaranya yaitu arus, tegangan, tahanan daya, dan energi.

1. Tegangan Listrik

Tegangan listrik, yang juga dikenal sebagai beda potensial atau voltase, adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian atau sistem listrik. Tegangan diukur dalam satuan volt (V), yang diambil dari nama penemunya, Alessandro Volta (1748 – 1827)

Tegangan listrik dapat dimisalkan dengan tekanan air pada menara air. Di atas menara, air disimpan dalam bak air dan dihubungkan dengan pipa melalui suatu kran. Makin tinggi penempatan bak air makin besar tekanannya, sebaliknya bila makin rendah posisi bak air makin rendah pula tekanan air tersebut, Sehingga dapat disimpulkan tegangan merupakan tenaga agar listrik dapat mengalir.

Tegangan di antara dua terminal berbeda-beda, mulai dari beberapa volt sampai ribuan volt. Tegangan di antara terminal-terminal pada PLN 220 Volt. Tegangan terminal aki adalah 6 volt atau 12 volt, sedangkan tegangan pada terminal baterai umumnya 1,5 volt.

2. Arus Listrik

Arus listrik merupakan gerakan atau aliran muatan listrik. Arus listrik ini diberi simbol I dalam satuan ampere (A), Arus listrik mengalir karena adanya beda potensial (tegangan) antara dua titik dalam rangkaian listrik atau medan listrik. Arus listrik ini diberi simbol I dalam satuan ampere (A), diambil dari nama Andre Marie Ampere (1775 – 1836)

Arus listrik dibagi menjadi dua jenis, yaitu: arus searah dan arus Bolak-balik

a. Arus Searah (Direct Current=DC)

Arus searah adalah arus listrik yang arahnya selalu tetap, contoh sumber arus listrik searah adalah listrik yang dihasilkan oleh baterai atau aki.

b. Arus bolak-balik (Alternating Current=AC).

Arus bolak-balik (AC) adalah arus listrik yang arahnya selalu berubah. Contoh sumber arus listrik bolak-balik adalah arus yang dihasilkan oleh generator atau genset dan listrik PLN.

Pada arus AC kita tidak bisa menentukan penghantar positif dan pengantar negatif, hal ini dikarenakan kutub positif dan negatif selalu berubah terus menerus. Sebagai contoh listrik dari PLN kutub positif dan negatifnya berubah sebanyak 50 kali dalam satu detik atau disebut 50 Hertz

Hambatan/Resistansi Listrik.

Hambatan listrik adalah sesuatu yang menghalangi aliran listrik, hambatan listrik di simbolkan dengan huruf R dan mempunyai satuan ohm (Ω), yang diambil dari nama penemunya George Simon Ohm.. Hambatan listrik dapat berupa resistor, atau dapat pula berupa beban listrik misalnya lampu, setrika, kipas angin dan lain-lain

Hambatan listrik terjadi karena muatan listrik (seperti elektron) yang bergerak melalui penghantar mengalami tumbukan dengan atom-atom atau ion-ion dalam material penghantar. Tumbukan ini menyebabkan energi kinetik muatan listrik berkurang, dan oleh karena itu, kecepatan aliran muatan listrik (arus) menjadi lebih rendah.

Semakin besar nilai hambatan (dalam ohm), semakin sedikit aliran arus listrik yang akan mengalir dalam respons terhadap tegangan yang diterapkan. Hambatan listrik memiliki peran yang penting dalam mengendalikan aliran listrik dalam berbagai komponen elektronik dan sistem listrik. Beberapa material, seperti logam tembaga, memiliki hambatan yang rendah, sehingga lebih baik dalam menghantarkan arus listrik, sementara material isolator memiliki hambatan yang sangat tinggi, sehingga tidak mengizinkan aliran arus dengan mudah.

HUKUM OHM

Hubungan antara arus listrik, tegangan listrik dan hambatan listrik dalam suatu rangkaian listrik dinyatakan dalam hukum Ohm. Hukum Ohm berbunyi :” Arus listrik (I) berbanding lurus dengan tegangan (V) dan berbanding terbalik dengan hambatan (R)”, Atau dapat ditulis dengan persamaan:

$I=\frac{V}{R}$
I = Arus listrik (Ampere)
V = Tegangan Listrik (Volt)
R = Hambatan (Ohm)

Bila hambatan tetap, maka arus pada setiap rangkaian adalah berbanding langsung dengan tegangannya. Bila tegangan bertambah, maka arus pun bertambah begitu pula bila tegangan berkurang, maka arus pun semakin kecil.
Bila tegangan tetap, arus dalam rangkaian menjadi berbanding terbalik terhadap rangkaian itu, sehingga bila hambatan bertambah maka arus akan berkurang dan sebaliknya bila hambatan berkurang maka arus akan semakin besar.

Contoh Soal

Sebuah aki mempunyai tegangan 12V dihubungkan dengan lampu yang mempunyai hambatan 10 Ω, Hitunglah berapa besarnya arus yang mengalir!

Jawab
Diketahui:
     V = 12 Volt
     R = 10 Ohm
Ditanya I = ......?
Penyelesaian
     I = V / R
     = 12/10
     = 1,2 A

E. Daya Listrik

Daya listrik adalah besaran yang mengukur seberapa cepat energi listrik dikonsumsi atau dihasilkan dalam suatu rangkaian atau sistem listrik. Dalam sistem listrik, daya listrik mencerminkan seberapa banyak energi listrik yang digunakan oleh suatu perangkat atau komponen. Semakin besar tegangan dan arus listrik yang digunakan oleh perangkat, semakin besar pula daya listrik yang dikonsumsi atau dihasilkan.

Daya listrik ditulis dengan simbol huruf P dengan satuan watt (W). Nama Watt diambil dari seorang ahli fisika dan mesin bangsa Inggris bernama James Watt (1736 – 1810). Dalam rangkaian listrik, daya berbanding lurus dengan tegangan dan arus. Pernyataan ini dapat ditulis dalam bentuk persamaan sebagai berikut :

P = I x V
P = I² x R,
P : daya listrik dalam satuan watt (W),
I : arus listrik dalam satuan ampere (A),
V : adalah tegangan listrik dalam satuan volt (V).

Pada sebuah bola lampu akan dijumpai petunjuk tegangan dan pemakaian daya. Tegangan yang tercantum adalah tegangan yang diperkenankan agar lampu menyala normal. Daya (watt) yang tertera adalah pemakaian daya dari bola lampu tersebut bila dihubungkan pada tegangan kerja normalnya. Sebagai contoh sebuah lampu tertulis (220 V/40 W), tegangan kerja 220 volt dengan daya 40 watt .

F. Energi Listrik

Energi Listrik (E) adalah jumlah total energi yang dikonsumsi atau dihasilkan oleh suatu perangkat atau sistem listrik selama periode tertentu. Energi listrik diukur dalam joule (J) dalam sistem metrik atau sistem internasional (SI). Namun, untuk mengukur energi listrik pada skala rumah tangga atau industri, biasanya digunakan satuan kilowatt-jam (kWh), yang setara dengan 3.6 x 10⁶ joule.

Daya Listrik (P) adalah laju konsumsi atau penghasilan energi listrik pada suatu waktu tertentu. Daya listrik diukur dalam watt (W) dalam sistem metrik atau SI. Daya listrik merupakan besaran yang menggambarkan berapa banyak energi listrik yang digunakan atau dihasilkan oleh perangkat dalam setiap detik.Hubungan antara energi listrik (E), daya listrik (P), dan waktu pemakaian (t) dapat dijelaskan dengan persamaan berikut:

E = P x t
Di mana:
E = Energi listrik (dalam kWh atau joule)
P = Daya listrik (dalam watt)
t = Waktu pemakaian (dalam jam untuk kWh atau detik untuk joule)

Contoh:
Jika kita memiliki perangkat dengan daya 100 watt dan perangkat tersebut digunakan selama 5 jam, berapa banyak energi listrik yang dikonsumsi oleh perangkat tersebut?
P = 100 watt (daya perangkat)
t = 5 jam (waktu pemakaian)
E = P x t
E = 100 W x 5 jam
E = 500 watt-jam (500 Wh) atau 0,5 kilowatt-jam (0,5 kWh)
Jadi, energi listrik yang dikonsumsi oleh perangkat tersebut adalah 0,5 kilowatt-jam (kWh) atau setara dengan 500 watt-jam (Wh).

Tugas:
Soal Latihan 2