PENGETAHUAN DASAR RANGKAIAN LISTRIK
Oleh : Margiono Abdillah
Penerbit :
YAYASAN KEMAJUAN TEKNIK
Pengetahuan Dasar Rangkaian Listrik
Ditulis dan disusun oleh
: Margiono Abdillah
Desain cover dan tata letak
: Listron Surya Teknik
Dicetak dan diterbitkan oleh
: Yayasan Kemajuan Teknik Jl. Khatulistiwa (Komplek Teluk Dalam Permai No,B4) Wajok Hulu – Pontianak Telp. +62895 3410 7337 4 Website : www.yktpublisher.net Email1 : admin.cs@yktpublisher.net Email2 : yktpublisher.ptk@yahoo.com
Distributor tunggal
: UD. Listron Surya Teknik Jl. Budiutomo (Komp. Surya Kencana II No. D2) Pontianak – 78243 Telp. +62852 4982 4004 Website: listronsuryateknik.meximas.com Email: listronsuryateknik.ptk@gmail.com
Cetakan I
: Tahun 2017
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang Dilarang memperbanyak karya tulis ini dalam bentuk dan dengan cara apapun, termasuk fotocopi, copy paste dan scan tanpa seizin tertulis dari Penulis atau Penerbit.
ISBN : 978-602-380-013-1
© Yayasan Kemajuan Teknik 2017
KATA PENGANTAR Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah s.w.t. yang telah melimpahkan rahmat dan karunianya, maka buku yang berjudul “Pengetahuan Dasar Rangkaian Listrik� ini dapat tersusun. Harapan penulis, buku ini dapat membantu dalam memperkaya dan meningkatkan pengetahuan siswa SMK pada khususnya dan para pembaca sekalian pada umumnya dalam bidang teknik dasar rangkaian listrik sesuai dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi pada saat ini.
Isi buku ini penulis susun tidak semata-mata hanya berdasarkan pada materi pelajaran yang diajarkan pada Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Program Keahlian Teknik Ketenagalistrikan dan Teknik Elektronika. Tetapi ada beberapa tambahan materi yang
dirasa sangat berguna bagi para siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK)
kelompok teknologi dan rekayasa dalam memperkaya dan meningkatkan pengetahuan tentang dasar rangkaian listrik.
Sekali lagi mudah-mudahan buku ini dapat bermanfaat bagi para siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) kelompok teknologi dan rekayasa, sekaligus juga bermanfaat bagi para pembaca sekalian yang ingin mengetahui tentang dasar elektronika analog dan digital. Akhirul kata penulis menyadari bahwa buku ini masih jauh dari sempurna, untuk itu saran dan kritik yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan buku ini sangat penulis harapkan.
Pontianak, 2017
Penulis
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR …………………………………………………….…………... i DAFTAR ISI ………….………………………………………………….………….
ii
BAB I : ARUS LISTRIK DAN PENGHANTAR LISTRIK A. SISTEM SATUAN INTERNASIONAL (SI) 1. Satuan Dasar …………………………....…..…..….…...……….…... 1 2. Satuan Turunan …………………………….………….…...……...…. 1
B. TEORI ATOM (ELEKTRON DAN PROTON)…………….…………… 3 C. MUATAN LISTRIK ……………………………………….……………. 5 D. ARUS LISTRIK …………………………………………………….…… 6 E. KEPADATAN/KERAPATAN ARUS ……………………….…………. 9 F. TEGANGAN LISTRIK ………………………………………...……… 10 G. DAYA DAN ENERGI …………………………………….…………… 12 H. PENGHANTAR LISTRIK 1. Mekanisme Penghantar …………………………………………….. 13 a. Penghantar Elektron ……………………………………………. 13 b. Penghantar Ion …………………………………………………. 16
2. Non Penghantar (Isolator) ………………………………………….. 17
I.
MACAM-MACAM HUBUNGAN SUMBER LISTRIK DC 1. Hubungan Seri Baterai ………………………………………...…… 18 2. Hubungan Paralel Baaterai………………………………………….. 18 3. Hubungan Campuran Baterai ………………………………………. 19
BAB II : RANGKAIAN ARUS SEARAH (DC) A. RESISTANSI DAN KONDUKTANSI
1. Resistansi dan Resistivitas ………….……………….….……….…... 21 2. Konduktansi dan Konduktivitas …….……………...........……..…… 24 3. Pengaruh Suhu Terhadap Resistansi …………….……...…………… 25 4. Resistor ……………………………………………………...………. 26 a. Resistor Linier dan Non Linier ………….………………………. 26 b. Resistor Variabel (Pontensiometer) ……………………………... 28
5. Kode Warna Resistor ……………………………………………...… 29
B. HUKUM OHM 1. Penerapan Hukum Ohm ……………………………………….…….. 32 2. Pembuktian Hukum Ohm ……………………………………...……. 33
C. RANGKAIAN RESISTOR 1.
Sambungan Seri Resistor …………………………………………... 34
2. Sambungan Paralel Resistor ……………………………………...… 35 3. Sambungan Seri dan Paralel Resistor ………………………………. 36 4. Konversi Sambungan Bintang-Segitiga Resistor …………...……… 37 a. Sambungan Segitiga Diubah Menjadi Sambungan Bintang……..38 b. Sambungan Bintang Diubah Menjadi Sambungan Segitiga.…….40
D. RANGKAIAN PEMBAGI TEGANGAN DAN ARUS 1. Rangkaian Pembagi Tegangan ………………………….………….. 42 2. Rangkaian Pembagi Arus ……………………………….………….. 43 3. Daya dan Energi Arus Searah (DC) ……………………...………… 44
E. HUKUMKIRCHOFF 1. Hukum Kirchoff I ………………………………………….……….. 45 2. Hukum Kirchoff II…………………………………….…………….. 46 3. Penerapan Hukum Kirchoff …………………………..…………….. 47
F. TEOREMA SUPERPOSISI, THEVENIN DAN NORTON 1. Teori Superposisi …………………………………………..……….. 48 2. Teori Thevenin ……………………………………………...……… 50 3. Teori Norton …………………………………..……………………..52
G. ANALISIS LOOP DAN SIMPUL 1. Analisis Loop……………………………………………………….. 54 2. Analisis Simpul …………………………………………………….. 55
BAB III : RANGKAIAN TRANSIEN PADA LISTRIK STATIS A. KAPASITOR 1. Kapasitansi ...............................................……….………..……...… 58 2. Jenis-Jenis Kapasitor………………………………………………... 59 a. Kapasitor Bipolar ………………………………………………. 60 b. Kapasitor Non Polar ……………………………………………. 61 c. Kapasitor Variabel (Varco)……………………………...……… 62
3. Pengkodean Kapasitor ……………………………………………… 63
B. RANGKAIAN KAPASITOR 1. Rangakaian Seri Kapasitor …………………………….…………… 64 2. Rangkaian Paralel Kapasitor ……………………………………….. 65
C. PENGISIAN DAN PENGOSONGAN KAPASITOR 1. Pengisian Kapasitor ………………………………………………… 66 2. Konstanta Waktu …………………………………………………… 68 3. Pengosongan Kapasitor …………………………………………….. 69
BAB IV : KEMAGNETAAN DAN INDUKSI ELEKTROMAGNET A. KEMAGNETAN 1. Kuat Medan Magnet …………………………………….………….. 72
a. Medan Magnet Sekitar Penghantar Berarus ………….…………. 72 b. Medan Magnet Sekitar Kumparan Berarus …………….……….. 74
2. Garis Gaya Magnet (Fluks Magnet) ……………......……………..... 75 3. Kerapatan Fluks ……………...……………...………….…...……… 76 4. Permeabilitas ……………………………………….……………….. 77 5. Gaya Gerak Magnet (GGM) ………………………………………… 78 6. Induksi Magnetik ……………………………………………………. 80 7. Fluksi Bocor dan Fringing ……………………………...…………… 80 8. Kurva Magnetisasi ……………………………………………….….. 81 9. Kurva Histerisis ……………………………………….…………….. 82
B. INDUKSI ELEKTROMAGNET 1. Pembangkitan Gaya Gerak Listrik (GGL) .………………………… 82 2. GGL Induksi ………………………………………....……..………. 83 3. Arah GGL Induksi ………………………...…………...…...……..... 84 4. Hukum Lentz ………………………………………………………... 84 5. Induktansi Sendiri ……………………………….……………...…… 85 6. Induktansi Bersama (Mutual Induktansi)……………………...…….. 85 7. Koefisien Induktansi Sendiri dan Bersama …………….......……….. 86
C. RANGKAIAN INDUKTOR 1. Jenis-Jenis Induktor ………………………………..……………….. 87 2. Rangkaian Seri Induktor ……………………………………………. 88 3. Rangkaian Paralel Induktor ………………………………………… 89 4. Pengisian dan Pengosongan Induktor ……………….……………… 90
BAB V : RANGKAIAN LISTRIK ARUS BOLAK-BALIK (AC) A. PENGERTIAN LISTRIK ARUS BOLAK-BALIK (AC) 1. Tegangan dan Arus Listrik AC ……………….………….…………. 93 2. Sudut Fase dan Beda Fase ………………..…….……....……...…… 94
3. Frekuensi dan Panjang Gelombang ………..………….……...…….. 94 4. Harga Sesaat ………………………………………......……………. 95 5. Harga Rata-Rata…………………………………………………….. 97 6. Harga Efektif ……………………………………………………….. 98 7. Respon Elemen Dalam Listrik AC…………………………….….…. 99 a. Resistor Dalam Listrik AC ……………………..………..……… 99 b. Induktor Murni Dalam Listrik AC…………………………….…101 c. Kapasitor Dalam Listrik AC ……………………………...……. 102
B. RANGKAIAN SERI LISTRIK AC 1 FASE 1. Rangkaian Seri Beban R dan L ………………...…………………. 104 2. Rangkaian Seri Beban R dan C …………………………………… 106 3. Rangkaian Seri Beban R, L dan C ………………………………… 107
C. RANGKAIAN PARALEL LISTRIK AC 1 FASE 1. Metode Vektor ……………………………………………....…….. 109 2. Metode Admitansi ………………………………………...………. 111 3. Resonansi pada Rangkaian Paralel ………………………..…...….. 111
D. RANGKAIAN LISTRIK AC 3 FASE 1. Arus dan Tegangan pada Hubungan Bintang ………………...…… 113 2. Arus dan Tegangan pada Hubungan Segitiga ………..…………… 114
E. KOMPENSASI DAYA 1. Kompensasi Daya Reaktif 1 Fase …………………...……………. 115 2. Kompensasi Daya Reaktif 3 Fase ……………………….………… 117
DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………...….……… 120