PENGERTIAN ISOLATOR Isolator dan fungsinya 1.Material listrik yang tidak bisa di aliri listrik 2.Untuk menyekat suatu penghantar bertegangan terhadap hantaran lain yang bertegangan ataupun tidak bertegangan 3.Untuk melindungi keselamatan manusia terhadap kemungkinan terjadinya sentuhan dengan hantaran listrik tersebut Berikut ini jenis-jenis isolator bisa dibedakan menurut zatnya * Padat : pualam, mika asbes, kayu kering, prespan, dan lain-lain * Setengah Padat : aspal, damar, lilin, pernis, dan lain-lain * Cair : minyak transformator * Gas : hidrogen, nitrogen, udara kering, CO2, SF6 dan lain-lain itulah uraian dari fungsi Konduktor Dan Isolator menurut ketentuan Standard pemasangan Instalasi Domistik maupun Non Domistik kalau agan ingin menambahkan artikel ini silahkan tulis di kotak komentar biar kita bisa belajar bersama-sama tentang kelistrikan Salam Semangat RANGKAIAN OSILATOR Pada beberapa rangkaian dibutuhkan sederetan pulsa clock dengan frekuensi tertentu. Deretan pulsa clock ini dapat dibangkitkan dengan menggunakan suatu osilator yang dibentuk dengan menggunakan gerbang logika ataupun dengan menggunakan piranti lain seperti LM555 yang pada awalnya dirancang unutk digunakan sebagai pewaktu (timer).Pada beberapa pemakaian, seperti pada jam digital, frekuensi dari osilator ini harus sangat presisi karena ketepatan dari jam ini hanya ditentukan oleh ketepatan dari frekuensi clock. Untuk keperluan seperti ini biasanya digunakan osilator yang menggunakan kristal kwarsa yang memiliki ketepatan dan kestabilan frekuensi yang sangat tinggi. Osilator RC
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PENGERTIAN ISOLATOR
Isolator dan fungsinya
1.Material listrik yang tidak bisa di aliri listrik
2.Untuk menyekat suatu penghantar bertegangan terhadap hantaran lain yang bertegangan
ataupun tidak bertegangan
3.Untuk melindungi keselamatan manusia terhadap kemungkinan terjadinya sentuhan dengan
hantaran listrik tersebut
Berikut ini jenis-jenis isolator bisa dibedakan menurut zatnya
* Padat : pualam, mika asbes, kayu kering, prespan, dan lain-lain
* Setengah Padat : aspal, damar, lilin, pernis, dan lain-lain
* Cair : minyak transformator
* Gas : hidrogen, nitrogen, udara kering, CO2, SF6 dan lain-lain
itulah uraian dari fungsi Konduktor Dan Isolator menurut ketentuan Standard pemasangan
Instalasi Domistik maupun Non Domistik kalau agan ingin menambahkan artikel ini silahkan tulis
di kotak komentar biar kita bisa belajar bersama-sama tentang kelistrikan
Salam Semangat
RANGKAIAN OSILATOR
Pada beberapa rangkaian dibutuhkan sederetan pulsa clock dengan frekuensi tertentu. Deretan pulsa clock ini dapat dibangkitkan dengan menggunakan suatu osilator yang dibentuk dengan menggunakan gerbang logika ataupun dengan menggunakan piranti lain seperti LM555 yang pada awalnya dirancang unutk digunakan sebagai pewaktu (timer).Pada beberapa pemakaian, seperti pada jam digital, frekuensi dari osilator ini harus sangat presisi karena ketepatan dari jam ini hanya ditentukan oleh ketepatan dari frekuensi clock. Untuk keperluan seperti ini biasanya digunakan osilator yang menggunakan kristal kwarsa yang memiliki ketepatan dan kestabilan frekuensi yang sangat tinggi.Osilator RCOsilator ini menggunakan tahanan dan kapasitor sebagai penentu frekuensinya. Osilator ini sangat mudah untuk dibangun namun memiliki ketelitian frekuensi yang rendah. Rangkaian osilator RC yang paling sederhana dapat dibangun dengan menggunakan satu gerbang seperti yang diperlihatkan pada Gambar berikut:
Gambar Rangkaian osilator RC dengan inverter
Inverter yang digunakan adalah inverter yang dilengkapi dengan Schmitt Trigger.
Fungsi Schmitt Trigger disini adalah untuk mempercepat transisi tegangan keluaran
dan memberi efek hysteresis pada tegangan masukan. Efek hysteresis ini dapat
dilihat pada Gambar berikut:
Gambar Efek hysteresis pada inverter
Dari Gambar terlihat bahwa keluaran baru akan turun jika masukan melampaui V2,
yaitu ambang tegangan atas (upper threshold). Selanjutnya jika tegangan masukan
diturunkan maka keluaran baru akan naik jika masukan lebih rendah dari V1, yaitu
ambang tegangan bawah (lower threshold). Pada awalnya kapasitor belum
bermuatan sehingga tegangan jepitnya adalah nol. Pada saat catu daya dinyalakan
maka tegangan masukan inverter adalah rendah sehingga keluarannya tinggi. Oleh
karena itu arus akan mengalir dari keluaran menuju ke kapasitor C melalui tahanan
R. Arus ini akan mengisi kapasitor sehingga tegangan jepitnya akan naik perlahan-
lahan secara eksponensial. Pada saat tegangan masukan melampaui V2 maka
keluaran akan turun dengan cepat. Karena saat ini tegangan keluaran < tegangan
kapasitor maka arus akan mengalir dari kapasitor menuju ke keluaran inverter
sehingga kapasitor akan mengalami proses pengosongan. Karena mengalami
pengosongan maka tegangan kapasitor akan turun secara perlahan sampai
melampui V1, saat mana keluaran inverter akan kembali naik dan kapasitor akan
mengalami proses pengisian. Hal ini akan terus berulang sehingga keluaran akan
turun dan naik secara beraturan. Hubungan antara tegangan masukan dan keluaran
inverter diperlihatkan pada Gambar di bawah ini:
Gambar Bentuk gelombang tegangan masukan dan keluaran inverter
Frekuensi dari osilator ini ditentukan oleh tahanan R, kapasitor C dan impedansi
masukan dari inverter yang digunakan. Secara umum dapat dikatakan bahwa
frekuensi keluaran adalah :
f = k x R x C
dimana k adalah konstanta yang harus dicari dengan eksperimen. Gerbang TTL yang
dapat digunakan pada osilator ini antara lain ialahSN7414 (Hex Schmitt Trigger
Inverter) dan SN7413 (Dual 4-input Schmitt Trigger NAND Gate). MC40106 dari
keluarga CMOS juga dapat digunakan untuk osilator ini.
Versi lain dari osilator RC adalah yang menggunakan dua gerbang seperti yang
diperlihatkan pada Gambar berikut:
Gambar Rangkaian osilator versi kedua
Pada rangkaian ini gerbang yang digunakan harus gerbang CMOS untuk
mendapatkan impedansi masukan yang besar agar arus masukan gerbang tidak
mempengaruhi konstanta waktu dari RC. Cara kerja rangkaian ini adalah sebagai
berikut :
Misalkan mula-mula kapasitor tidak bermuatan sehingga tegangan jepitnya adalah
nol. Jika pada saat catu daya dinyalakan VO = 0 maka VA juga = 0 sehingga VB = VDD.
Akibatnya kapasitor akan mengalami pengisian dari keluaran N1 melalui RX sehingga
tegangan jepit kapasitor dan VC akan naik secara perlahan. Karena impedansi
masukan dari N1 sangat besar maka tegangan jatuh pada R1 ? 0 sehingga VA ? VC.
Pada saat VA melampaui ambang logika-1 maka VB akan turun ke logika-0 sehingga
VB ? 0 dan VO naik ke logika-1 sehingga VO ? VDD. Akibatnya kapasitor akan
mengalami proses pengosongan melalui RX. Tegangan jepit kapasitor dipantau oleh
N1 melalui R1. Pada saat tegangan ini turun melampaui ambang logika-0 maka
keluaran N1 akan beralih ke logika-1 sehingga VB ? VDD dan kapasitor akan
mengalami proses pengisian kembali. Hal ini akan terus berulang sehingga VO akan
merupakan tegangan persegi dengan frekuensi :
f = (RX.CX) / 2,2
Hubungan antara tegangan kapasitor dengan tegangan keluaran adalah seperti yang
diperlihatkan pada Gambar berikut:
Gambar Hubungan antara tegangan kapasitor dengan tegangan keluaran
Dengan mengganti gerbang NOT dengan gerbang NAND atau NORmaka rangkaian
osilator dapat dikontrol. Dengan adanya kontrol ini maka osilator dapat dinyalakan
atau dipadamkan dengan mengatur nilai logika dari satu masukan gerbang. Contoh
rangkaian ini adalah seperti yang diperlihatkan pada Gambar berikut:
Gambar Osilator dengan gerbang NAND
Pada rangkaian ini, gerbang NOT digantikan dengan gerbang NAND. Jika
masukan KONTROL diberi logika-1 maka gerbang N1 akan di-enablesehingga
osilator akan bekerja. Jika kontrol diberi logika-0 maka N1 di-disable sehingga
keluarannya akan selalu tinggi sehingga osilator tidak bekerja.
Apabila diinginkan, maka rangkaian ini dapat juga diimplementasikan dengan
menggunakan gerbang NOR seperti yang diperlihatkan pada Gambar berikut:
Gambar Osilator dengan gerbang NOR
Pada rangkaian di atas, osilator akan bekerja jika masukan kontrol berlogika-0. Jika
kontrol berlogika-1 maka keluaran N1 akan selalu rendah sehingga osilator tidak
bekerja.
Pada ketiga rangkaian osilator ini, R1 berfungsi agar gelombang tegangan keluaran
memiliki duty cycle = 50%. Yang dimaksud denganduty cycle adalah perbandingan
antara lamanya keluaran berlogika-1 dengan lama satu siklus lengkap. Sebagai
contoh, sauatu gelombang tegangan dikatakan memiliki duty cycle jika dalam satu
siklus selama 1 detik, gelombang tersebut berlogika-1 hanya selama 0,5 detik.
Apabiladuty cycle sebesar 50% tidak diperlukan maka tahanan R1 dapat ditiadakan.
Selain gerbang-gerbang logika, LM555 juga dapat dioperasikan sebagai osilator. Pada
penggunaannya sebagai osilator IC ini dirangkai sedemikian rupa agar mampu untuk
men-trigger dirinya sendiri. Contoh rangkaiannya adalah seperti yang diperlihatkan
pada Gambar berikut:
Gambar Osilator dengan LM555
Pada osilator ini perioda pengisian kapasitor adalah :
T1 = 0,693 x (RA + RB) x C
sedangkan perioda pengosongan kapasitor adalah :
T1 = 0,693 x RB x C
Frekuensi keluaran dari osilator adalah :
f = 1,44 / (RA + 2RB).C
sedangkan duty cycle adalah :
D = (RA + RB)/(RA + 2RB)
Osilator Kristal
Seperti telah dinyatakan sebelumnya, pada beberapa aplikasi dibutuhkan clock
dengan frekuensi yang sangat teliti. Clock seperti ini tidak dapat dibangkitkan
dengan menggunakan osilator RC karena tingkat ketelitian osilator ini sangat rendah.
Sebagai gantinya digunakan osilator kristal. Disebut osilator kristal karena
osilator ini menggunakan kristal kwarsa sebagai komponen penentu
frekuensinya. Kristal kwarsa memiliki frekuensi resonan yang ditentukan oleh
ketebalannya. Umumnya frekuensi resonannya berbanding terbalik dengan
ketebalannya.
Kelebihan dari kristal ini ialah frekuensi resonannya sangat akurat dan hanya sedikit
terpengaruh oleh suhu ataupun komponen eksternal. Oleh karena itu kristal ini
sangat banyak digunakan pada peralatan yang membutuhkan osilator dengan
frekuensi yang teliti. Salah satu alat yang paling sering mengunakan osilator kristal
adalah jam. Ketelitian dari jam ditentukan oleh ketelitian frekuensi clock yang meng-
increment-nya. Jika frekuensi clock keitnggian maka jam akan menjadi terlalu cepat.
Sebaliknya jika frekuensi clock terlalu rendah maka jam akan terlalu lambat. Oleh
karena itu dibutuhkan osilator yang dapat membangkitkan pulsa clock yang sangat
teliti agar jam tidak terlalu cepat atau terlalu lambat.
Osilator kristal dapat dibangun dengan menggunakan gerbang TTL ataupun CMOS.
Pada penggunaannya sebagai osilator kristal, gerbang-gerbang yang digunakan
dipaksa untuk bekerja didaerah liniernya yang umumnya harus dihindari jika
gerbang-gerbang ini digunakan sebagai perangkat logika. Agar dapat berosilasi
gerbang-gerbang ini harus bersifat sebagai penguat linier. Hal ini dapat dicapai
dengan memberikan umpanbalik dari keluaran ke masukan suatu gerbang melalui
sebuah tahanan, seperti yang diperlihatkan pada Gambar berikut:
Gambar Contoh penggunaan umpanbalik pada suatu inverter Jika keluaran inverter rendah maka arus akan mengalir dari masukan ke keluaran
melalui R sehingga memaksa masukan untuk turun ke logika-0. Sebaliknya jika
keluaran tinggi maka arus akan mengalir dari keluaran ke masukan melalui R
sehingga memaksa masuka untuk naik ke logika-1. Demikian seterusnya sampai
tercapai keadaan steady state dimana masukan tidak rendah dan tidak tinggi,
sehingga gerbang bekerja pada daerah liniernya.
Nilai tahanan umpanbalik harus disesuaikan dengan jenis gerbang yang digunakan.
Nilai ini harus dipilih agar tegangan keluaran gerbang kira-kira setengah tegangan
catu. Dengan demikian maka kisar naik dari tegangan keluaran akan sama dengan
kisar turunnya. Contoh rangkaian osilator kristal dengan gerbang TTL dapat dilihat
pada Gambar berikut:
Gambar Osilator kristal dengan gerbang TTL
Pada contoh ini digunakan dua buah inverter untuk mendapatkan umpanbalik
positip. Masing-masing inverter diberi umpanbalik negatip melalui sebuah tahanan.
Kristal kwarsa dihubungkan seri dengan sebuah kapasitor variabel antara keluaran
dengan masukan osilator. Fungsi kapasitor variabel disini ialah untuk menala
frekuensi agar benar-benar sesuai dengan yang diinginkan dan sekaligus membatasi
arus eksitasi dari kristal.
Jika menggunakan gerbang CMOS maka umumnya rangkaian osilator yang
digunakan adalah osilator Collpits, dimana kapasitor digunakan pembagi tegangan
kapasitip. Contoh rangkaian ini dapat dilihat pada Gambar berikut:
Gambar Osilator kristal dengan gerbang CMOS
Inverter N1 dioperasikan sebagai penguat linier dengan memberi umpanbalik negatip
melalui tahanan R. Kapasitor C1 dan C2 berfungsi sebagai pembagi tegangan
kapasitip. Inverter N2 berfungsi sebagai penyangga agar N1 tidak dibebani oleh
beban osilator.
Agar dapat berosilasi maka tegangan masukan atau umpanbalik dari osilator ini
harus :
VIN ? VO / AV
dimana AV : adalah faktor penguatan tegangan dari gerbang
Jika AV =1 maka VIN ? VO
Agar VIN = VO maka C1 = C2
Fungsi kapasitor variabel C adalah untuk menala osilator dan membatasi arus
eksitasi dari kristal. Pada rangkaian osilator ini nilai C1 dan C2 biasanya lebih kecil
dari 47 pF agar tidak mempengaruhi frekuensi resonan dari kristal. Nilai tahanan R
harus dipilih sedemikian rupa agar tegangan keluaran mendekati VDD/2 pada saat
osilator tidak bekerja. Dengan demikian maka tegangan keluaran dapat naik dan
turun dengan simpangan yang sama.
Isolator listrikDari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Belum Diperiksa
Isolator keramik di rel kereta api
Isolator listrik adalah bahan yang tidak bisa atau sulit melakukan perpindahan muatan listrik. Dalam
bahan isolator valensi elektronnya terikat kuat pada atom-atomnya. Bahan-bahan ini dipergunakan
dalam alat-alat elektronika sebagai isolator, atau penghambat mengalirnya arus listrik. Isolator
berguna pula sebagai penopang beban atau pemisah antara konduktor tanpa membuat adanya arus
mengalir ke luar atau atara konduktor. Istilah ini juga dipergunakan untuk menamai alat yang
digunakan untuk menyangga kabel transmisi listrik pada tiang listrik.
Beberapa bahan, seperti kaca, kertas, atau Teflon merupakan bahan isolator yang sangat bagus.
Beberapa bahan sintetis masih "cukup bagus" dipergunakan sebagai isolator kabel. Contohnya plastik
atau karet. Bahan-bahan ini dipilih sebagai isolator kabel karena lebih mudah dibentuk / diproses
sementara masih bisa menyumbat aliran listrik pada voltase menengah (ratusan, mungkin ribuan volt).
Konfigurasi rentengan isolator ternyata mempengaruhi sifat kerja isolator yang dipasang di daerah
berpolusi. Hal ini didasarkan pada pengalaman pada suatu sistem hantaran udara 500 kV, polusi telah
menyebabkan terjadinya lewat-denyar lebih dari 75 kali untuk konfigurasi rentengan vertikal, sedangkan
untuk konfigurasi rentengan Vee dan horisontal tidak terjadi lewat-denyar. Kejadian ini juga terjadi pada
sistem hantaran udara 135 dan 220 kV di lembah Latrobe, Australia, pada saluran-saluran tersebut telah
terjadi 25 kali lewat-denyar dalam selang waktu tiga bulan. Semuanya terjadi pada konfigurasi rentengan
vertikal.
I. Kimoto melakukan pengukuran dalam waktu yang lama, yaitu dengan jalan memasang isolator di udara
terbuka dalam waktu yang lama, dengan hasil sebagai berikut:
· Rentengan horisontal menghasilkan kepadatan timbunan garam yang lebih kecil daripada rentengan
vertikal. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa kepadatan timbunan garam pada rentengan horisontal 6
50% dari kepadatan timbunan garam pada rentengan vertikal.
· Kepadatan rentengan Vee 6 80% dari kepadatan timbunan garam rentengan vertikal.
Kawat PENGHANTAR
Hukum Ohm dan Hambatan Listrik pada Kawat Penghantar
Oleh : Budiyanto | No Comments
Hukum Ohm dan Hambatan Listrik pada Kawat Penghantar- Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Dengan kata lain, arus listrik mengalir karena adanya beda potensial. Hubungan antara beda potensial dan arus listrik kali pertama diselidiki oleh George Simon Ohm (1787–1854). Beda potensial listrik disebut juga tegangan listrik. Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa arus listrik sebanding dengan beda potensial. Semakin besar beda potensial listrik yang diberikan, semakin besar arus listrik yang dihasilkan. Demikian juga sebaliknya, semakin kecil beda potensial yang diberikan, semakin kecil arus listrik yang dihasilkan. Ohm mendefinisikan bahwa hasil perbandingan antara beda potensial/tegangan listrik dan arus listrik disebut hambatan listrik. Secara matematis ditulis sebagai berikut.
R = V / I
dengan: R = hambatan listrik (ohm;Ω ),
V = tegangan atau beda potensial listrik (volt; V), dan
I = kuat arus listrik (ampere; A).
sering juga ditulis dalam bentuk
V = IR …….. (8–4)
dan dikenal sebagi hukum Ohm. Atas jasa-jasanya, nama ohm kemudian dijadikan sebagai satuan hambatan, disimbolkan Ω .
Gambar 5.5 Grafik kuat arus listrik I sebagai fungsi beda potensial V
Gambar 5.5 di samping menunjukkan tentang grafik kuat arus I sebagai fungsi beda potensial V. Pada Gambar 5.5 jika suatu bahan penghantar menghasilkan
grafik kuat arus I sebagai fungsi, beda potensial V nya tidak membentuk garis lurus, penghantarnya disebut komponen non-ohmik. Untuk bahan penghantar yang menghasilkan grafik kuat arus I sebagai fungsi, beda potensial V-nya membentuk garis lurus, penghantarnya disebut komponen ohmik.
Hambatan Listrik Konduktor
Pernahkah Anda memperhatikan laju kendaraan di jalan raya? Di jalan seperti apa sebuah mobil dapat melaju dengan cepat? Ada beberapa faktor yang memengaruhinya, di antaranya lebar jalan, jenis permukaan jalan, panjang jalan dan kondisi jalan. Jalan dengan kondisi sempit dan berbatu akan mengakibatkan laju mobil menjadi terhambat. Sebaliknya, jalan yang lebar dan beraspal mulus dapat mengakibatkan laju mobil mudah dipercepat. Demikian pula, panjang jalan akan memengaruhi seberapa cepat mobil dapat melaju. Ketika mobil dapat melaju dengan cepat, dapat dikatakan bahwa hambatan jalannya kecil dan sebaliknya, ketika laju mobil menjadi lambat karena faktor jalan, dapat dikatakan bahwa hambatan jalannya besar. Kuat arus listrik dapat dianalogikan dengan laju mobil di atas. Kuat arus listrik akan kecil ketika melalui konduktor yang luas penampangnya kecil, hambatan jenisnya besar, dan panjang. Sebaliknya, kuat arus listrik akan besar ketika melewati konduktor yang luas penampangnya kecil, hambatan jenisnya besar, dan pendek. Ketika kuat arus listrik kecil, berarti hambatan konduktornya besar dan sebaliknya, ketika kuat arusnya besar, berarti hambatan konduktornya kecil. Bukti percobaan menunjukkan bahwa luas penampang, hambatan jenis, dan panjang konduktor merupakan faktor-faktor yang menentukan besar kecilnya hambatan konduktor itu sendiri. Secara matematis, hambatan listrik sebuah konduktor dapat ditulis sebagai berikut.
R = ρl/A
dengan:R = hambatan listrik konduktor (Ω ),
ρ = hambatan jenis konduktor (m),
l = panjang konduktor (m), dan
A = luas penampang konduktor (m2).
Suatu kawat penghantar memiliki hambatan listrik R yang sering disebut juga resistensi. Jika penampang konduktor berupa lingkaran dengan jari-jari r atau diameter d, luas penampangnya memenuhi persamaan A = ¼ πd2 sehingga Persamaan diatas dapat juga ditulis
R = (4ρl) / (πd2)
Persamaan ini menunjukkan bahwa hambatan listrik konduktor sebanding dengan panjang konduktor dan berbanding terbalik dengan luas penampang atau kuadrat jari-jari (diameter) konduktor. Hal ini menunjukkan bahwa semakin panjang konduktornya, semakin besar hambatan listriknya. Di lain pihak, semakin besar luas penampangnya atau semakin besar jari-jari penampangnya, hambatan listrik konduktor semakin kecil. Selain
itu, Persamaan ini juga menunjukkan bahwa hambatan listrik konduktor bergantung pada hambatan jenis konduktor. Semakin besar hambatan jenis konduktor, semakin besar hambatannya. Konduktor yang paling baik adalah konduktor yang hambatan jenisnya paling kecil. Di lain pihak, bahan yang hambatan jenisnya paling besar merupakan isolator paling baik.
Hambatan jenis konduktor bergantung pada suhunya. Semakin tinggi suhunya, semakin tinggi hambatan jenis konduktor dan semakin tinggi pula hambatan konduktor tersebut. Pengaruh suhu terhadap hambatan konduktor dapat dituliskan dalam persamaan berikut.
R=Ro (1+αΔt) …. (8–7)
dengan: R = hambatan konduktor pada suhu t oC,
R0 = hambatan konduktor pada suhu t0 oC,
α = koefisien suhu hambatan jenis (/oC), dan
Δt = t - t0 = selisih suhu (oC).
Contoh soal
1. Sebuah bola lampu dengan hambatan dalam 20 Ω diberi tegangan listrik 6 V.
(a) Tentukan arus yang mengalir melalui lampu tersebut. (b) Jika tegangannya dijadikan 12 V, berapakah arus yang melalui lampu tersebut sekarang?
Jawab
Diketahui: R = 20 Ω.
a. ketika V = 6 V, arus pada lampu
I = V / R = 6V/20Ω = 0,3 A
b. ketika V = 12 V, arus pada lampu
I = V / R = 12 V / 20Ω = 0,6 A
Contoh ini menunjukkan bahwa, untuk hambatan tetap, ketika tegangan dijadikan dua kali semula (12 V = 2 kali 6 V), arus listrik yang mengalir menjadi dua kali semula (0,6 A = 2 kali 0,3 A).
2. Sebuah kawat yang panjangnya 2 m dan luas penampangnya 5 cm2 memiliki hambatan 100Ω. Jika kawat tersebut memiliki panjang 4 m dan luas penampang 1,25 cm2, berapakah hambatannya?
Jawab
Diketahui: l1 = 2 m, A1 = 5 cm2, R1 = 100 Ω, l2 = 4 m, dan A2 = 1,25 cm2.
Soal ini lebih mudah diselesaikan dengan menggunakan metoda perbandingan. Dari persamaan R = ρl/A diperoleh:
R1/R2 = (l2.A2) / (l1.A1)
R2= (4m x 1,25 cm2)x100 / (2m x 5cm2) = 50Ω
Jadi, hambatannya adalah 50 Ω.
3. Sebuah termometer hambatan terbuat dari platina (α = 3,92 × 10-3/C°). Pada suhu 20°C, hambatannya 50 Ω. Sewaktu dicelupkan ke dalam bejana berisi logam indium yang sedang melebur, hambatan termometer naik menjadi 76,8 Ω. Tentukan titik lebur indium tersebut.
Jawab
Diketahui: α = 3,92 × 10-3/C°, to = 20°C, Ro = 50 Ω, dan R = 76,8 Ω .
Jadi, karena suhu awalnya 20°C, titik lebur indium adalah 136,7°C + 20°C = 156,7°C.
4. Suatu kawat penghantar dengan hambatan total sebesar 10 Ω. Kawat tersebut membawa arus sebesar 50 mA. Hitunglah perbedaan potensial antara kedua ujung kawat tersebut.
Penyelesaian:
Beda potensial antara kedua ujung kawat tersebut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (5.4) yaitu:
V = R I = (10 Ω) (50 mA) = (10 Ω) (0,05 A) = 0,5 V
5. Suatu kawat nikrom (resistivitas 10-6 Ω.m) memiliki jari-jari 1,20 mm. Berapakah panjang kawat yang dibutuhkan untuk memperoleh resistansi 4,0 Ω?
Penyelesaian:
Luas penampang kawat ini adalah:
A = πr2
= (3,14) (12 x 10-4m)2
= 4,5 x 10-6 m2
Dari persamaan kita dapatkan:
L = (RA)/ρ = (4Ω)(4,5×10-6m2) / 10-6Ω = 18 m
Hambatan Kawat Penghantar dan Rangkaian Hambatan
Hambatan Kawat Penghantar
besar hambatan suatu kawat penghantar 1. Sebanding dengan panjang kawat penghantar.
artinya makin panjang penghantar, makin besar hambatannya, 2. Bergantung pada jenis
bahan kawat (sebanding dengan hambatan jenis kawat), dan 3. berbanding terbalik dengan
luas penampang kawat, artinya makin kecil luas penampang, makin besar hambatannya. Jika
panjang kawat dilambangkan ℓ, hambatan jenis ρ, dan luas penampang kawat A. Secara
matematis, besar hambatan kawat dapat ditulis :
Nilai hambatan suatu penghantar tidak bergantung pada beda potensialnya. Beda potensial
hanya dapat mengubah kuat arus yang melalui penghantar itu. Jika penghantar yang dilalui
sangat panjang, kuat arusnya akan berkurang. Hal itu terjadi karena diperlukan energi yang
sangat besar untuk mengalirkan arus listrik pada penghantar panjang. Keadaan seperti itu
dikatakan tegangan listrik turun. Makin panjang penghantar, makin besar pula penurunan
tegangan listrik.
Seperti telah kita ketahui, bahwa untuk pelaksanaan penyaluran energi listrik dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu berupa saluran udara dan kabel tanah. Pada saluran Udara, terutama hantaran udara telanjang biasanya banyak menggunakan kawat penghantar yang terdiri atas: kawat tembaga telanjang (BCC, singkatan dari Bare Cooper Cable), Aluminium telanjang (AAC, singkatan dari All Aluminium Cable),
Campuran yang berbasis aluminium (Al-Mg-Si), Aluminium berinti baja (ACSR, singkatan dari Aluminium Cable Steel Reinforced) dan Kawat baja yang berisi lapisan tembaga (Cooper Weld).
Sedangkan pada saluran kabel tanah, biasanya banyak menggunakan kabel dengan penghantar jenis tembaga dan aluminium, perkembangan yang sangat dominan pada saluran kabel tanah adalah dari sisi bahan isolasinya, dimana pada saat awalbanyak menggunakan isolasi berbahan kertas dengan perlindungan mekanikal berupa timah hitam, kemudian menggunakan minyak ( jenis kabel ini dinamakan GPLK atau Gewapend Papier Lood Kabel yang merupakan standar belanda dan NKBA atau Normal Kabel mit Bleimantel Aussenumheullung yang merupakan standar jerman, dan jenis bahan isolasi yang terkini adalah isolasi buatan berupa PVC (Polyvinyl Chloride) dan XLPE (Cross-Linked Polyethylene). Jenis bahan isolasi PVC dan XLPE pada saat ini telah berkembang pesat dan merupakan bahan isolasi yang andal.
Di waktu yang lalu, bahan yang banyak digunakan untuk saluran listrik adalah jenis tembaga (Cu). Namun karena harga tembaga yang tinggi dan tidak stabil bahkan cenderung naik, aluminium mulai dilirik dan dimanfaatkan sebagai bahan kawat saluran listrik, baik saluran udara maupun saluran kabel tanah. Lagipula, kawat tembaga sering dicuri karena bahannya dapat dimanfaatkan untuk pembuatan berbagai produk lain.
Suatu ikhtisar akan disampaikan dibawah ini mengenai berbagai jenis logam atau campurannya yang dipakai untuk kawat saluran listrik, yaitu:
• Tembaga elektrolitik, yang harus memenuhi beberapa syarat normalisasi, baik mengenai daya hantar listrik maupun mengenai sifat-sifat mekanikal.
• Brons, yang memiliki kekuatan mekanikal yang lebih besar, namun memiliki daya hantar listrik yang rendah. Sering dipakai untuk kawat pentanahan.
• Aluminium, yang memiliki kelebihan karena materialnya ringan sekali. Kekurangannya adalah daya hantar listrik agak rendah dan kawatnya sedikit kaku. Harganya sangat kompetitif. Karenanya merupakan saingan berat bagi tembaga, dan dapat dikatakan bahwa secara praktis kini mulai lebih banyak digunakan untuk instalasi-instalasi listrik arus kuat yang baru dari pada menggunakan tembaga.
• Aluminium berinti baja, yang biasanya dikenal sebagai ACSR (Aluminium Cable Steel Reinforced), suatu kabel penghantar aluminium yang dilengkapi dengan unit kawat baja pada inti kabelnya. Kawat baja itu diperlukan guna meningkatkan kekuatan tarik kabel. ACSR ini banyak digunakan untuk kawat saluran hantar udara.
• Aldrey, jenis kawat campuran antara aluminium dengan silicium (konsentrasinya sekitar 0,4 % – 0,7 %), Magnesium (konsentrasinya antara 0,3 % - 0,35 %) dan ferum (konsentrasinya antara 0,2 % - 0,3 %). Kawat ini memiliki kekuatan mekanikal yang sangat besar, namun daya hantar listriknya agak rendah.
• Cooper-weld, suatu kawat baja yang disekelilingnya diberi lapisan tembaga.
• Baja, bahan yang paling banyak digunakan sebagai kawat petir dan juga sebagai kawat pentanahan.
Berdasarkan ikhtisar diatas, dapat dikatakan bahwa bahan yang terpenting untuk saluran penghantar listrik adalah tembaga dan aluminium, sehingga kedua bahan tersebut banyak digunakan sebagai kawat pengantar listrik, baik saluran hantar udara maupun kabel tanah.
Untuk pembahasan lebih detail mengenai bahan penghantar listrik, dapat dibaca pada artikel berikut:
“Ilmu Bahan Listrik Dasar” , "Konduktor" dan “Electrical Power Cable Engineering”
atau kunjungi label artikel: "Ilmu Bahan Listrik"
Semoga bermanfaat, Sumber: “Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik” – Abdul Kadir.
Hukum Ohm dan Hambatan Listrik pada Kawat Penghantar
Oleh : Budiyanto | No Comments
Hukum Ohm dan Hambatan Listrik pada Kawat Penghantar- Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Dengan kata lain, arus listrik mengalir karena adanya beda potensial. Hubungan antara beda potensial dan arus listrik kali pertama diselidiki oleh George Simon Ohm (1787–1854). Beda potensial listrik disebut juga tegangan listrik. Dari penelitian dapat disimpulkan bahwa arus listrik sebanding dengan beda potensial. Semakin besar beda potensial listrik yang diberikan, semakin besar arus listrik yang dihasilkan. Demikian juga sebaliknya, semakin kecil beda potensial yang diberikan, semakin kecil arus listrik yang dihasilkan. Ohm mendefinisikan bahwa hasil perbandingan antara beda potensial/tegangan listrik dan arus listrik disebut hambatan listrik. Secara matematis ditulis sebagai berikut.
R = V / I
dengan: R = hambatan listrik (ohm;Ω ),
V = tegangan atau beda potensial listrik (volt; V), dan
dan dikenal sebagi hukum Ohm. Atas jasa-jasanya, nama ohm kemudian dijadikan sebagai satuan hambatan, disimbolkan Ω .
Gambar 5.5 Grafik kuat arus listrik I sebagai fungsi beda potensial V
Gambar 5.5 di samping menunjukkan tentang grafik kuat arus I sebagai fungsi beda potensial V. Pada Gambar 5.5 jika suatu bahan penghantar menghasilkan grafik kuat arus I sebagai fungsi, beda potensial V nya tidak membentuk garis lurus, penghantarnya disebut komponen non-ohmik. Untuk bahan penghantar yang menghasilkan grafik kuat arus I sebagai fungsi, beda potensial V-nya membentuk garis lurus, penghantarnya disebut komponen ohmik.
Hambatan Listrik Konduktor
Pernahkah Anda memperhatikan laju kendaraan di jalan raya? Di jalan seperti apa sebuah mobil dapat melaju dengan cepat? Ada beberapa faktor yang memengaruhinya, di antaranya lebar jalan, jenis permukaan jalan, panjang jalan dan kondisi jalan. Jalan dengan kondisi sempit dan berbatu akan mengakibatkan laju mobil menjadi terhambat. Sebaliknya, jalan yang lebar dan beraspal mulus dapat mengakibatkan laju mobil mudah dipercepat. Demikian pula, panjang jalan akan memengaruhi seberapa cepat mobil dapat melaju. Ketika mobil dapat melaju dengan cepat, dapat dikatakan bahwa hambatan jalannya kecil dan sebaliknya, ketika laju mobil menjadi lambat karena faktor jalan, dapat dikatakan bahwa hambatan jalannya besar. Kuat arus listrik dapat dianalogikan dengan laju mobil di atas. Kuat arus listrik akan kecil ketika melalui konduktor yang luas penampangnya kecil, hambatan jenisnya besar, dan panjang. Sebaliknya, kuat arus listrik akan besar ketika melewati konduktor yang luas penampangnya kecil, hambatan jenisnya besar, dan pendek. Ketika kuat arus listrik kecil, berarti hambatan konduktornya besar dan sebaliknya, ketika kuat arusnya besar, berarti hambatan konduktornya kecil. Bukti percobaan menunjukkan bahwa luas penampang, hambatan jenis, dan panjang konduktor merupakan faktor-faktor yang menentukan besar kecilnya hambatan konduktor itu sendiri. Secara matematis, hambatan listrik sebuah konduktor dapat ditulis sebagai berikut.
Suatu kawat penghantar memiliki hambatan listrik R yang sering disebut juga resistensi. Jika penampang konduktor berupa lingkaran dengan jari-jari r atau diameter d, luas penampangnya memenuhi persamaan A = ¼ πd2 sehingga Persamaan diatas dapat juga ditulis
R = (4ρl) / (πd2)
Persamaan ini menunjukkan bahwa hambatan listrik konduktor sebanding dengan panjang konduktor dan berbanding terbalik dengan luas penampang atau kuadrat jari-jari (diameter) konduktor. Hal ini menunjukkan bahwa semakin panjang konduktornya, semakin besar hambatan listriknya. Di lain pihak, semakin besar luas penampangnya atau semakin besar jari-jari penampangnya, hambatan listrik konduktor semakin kecil. Selain itu, Persamaan ini juga menunjukkan bahwa hambatan listrik konduktor bergantung pada hambatan jenis konduktor. Semakin besar hambatan jenis konduktor, semakin besar hambatannya. Konduktor yang paling baik adalah konduktor yang hambatan jenisnya paling kecil. Di lain pihak, bahan yang hambatan jenisnya paling besar merupakan isolator paling baik.
Hambatan jenis konduktor bergantung pada suhunya. Semakin tinggi suhunya, semakin tinggi hambatan jenis konduktor dan semakin tinggi pula hambatan konduktor tersebut. Pengaruh suhu terhadap hambatan konduktor dapat dituliskan dalam persamaan berikut.
R=Ro (1+αΔt) …. (8–7)
dengan: R = hambatan konduktor pada suhu t oC,
R0 = hambatan konduktor pada suhu t0 oC,
α = koefisien suhu hambatan jenis (/oC), dan
Δt = t - t0 = selisih suhu (oC).
Contoh soal
1. Sebuah bola lampu dengan hambatan dalam 20 Ω diberi tegangan listrik 6 V.
(a) Tentukan arus yang mengalir melalui lampu tersebut. (b) Jika tegangannya dijadikan 12 V, berapakah arus yang melalui lampu tersebut sekarang?
Jawab
Diketahui: R = 20 Ω.
a. ketika V = 6 V, arus pada lampu
I = V / R = 6V/20Ω = 0,3 A
b. ketika V = 12 V, arus pada lampu
I = V / R = 12 V / 20Ω = 0,6 A
Contoh ini menunjukkan bahwa, untuk hambatan tetap, ketika tegangan dijadikan dua kali semula (12 V = 2 kali 6 V), arus listrik yang mengalir menjadi dua kali semula (0,6 A = 2 kali 0,3 A).
2. Sebuah kawat yang panjangnya 2 m dan luas penampangnya 5 cm2 memiliki hambatan 100Ω. Jika kawat tersebut memiliki panjang 4 m dan luas penampang 1,25 cm2, berapakah hambatannya?
Jawab
Diketahui: l1 = 2 m, A1 = 5 cm2, R1 = 100 Ω, l2 = 4 m, dan A2 = 1,25 cm2.
Soal ini lebih mudah diselesaikan dengan menggunakan metoda perbandingan. Dari persamaan R = ρl/A diperoleh:
R1/R2 = (l2.A2) / (l1.A1)
R2= (4m x 1,25 cm2)x100 / (2m x 5cm2) = 50Ω
Jadi, hambatannya adalah 50 Ω.
3. Sebuah termometer hambatan terbuat dari platina (α = 3,92 × 10-3/C°). Pada suhu 20°C, hambatannya 50 Ω. Sewaktu dicelupkan ke dalam bejana berisi logam indium yang sedang melebur, hambatan termometer naik menjadi 76,8 Ω. Tentukan titik lebur indium tersebut.
Jawab
Diketahui: α = 3,92 × 10-3/C°, to = 20°C, Ro = 50 Ω, dan R = 76,8 Ω .
Jadi, karena suhu awalnya 20°C, titik lebur indium adalah 136,7°C + 20°C = 156,7°C.
4. Suatu kawat penghantar dengan hambatan total sebesar 10 Ω. Kawat tersebut membawa arus sebesar 50 mA. Hitunglah perbedaan potensial antara kedua ujung kawat tersebut.
Penyelesaian:
Beda potensial antara kedua ujung kawat tersebut dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (5.4) yaitu:
V = R I = (10 Ω) (50 mA) = (10 Ω) (0,05 A) = 0,5 V
5. Suatu kawat nikrom (resistivitas 10-6 Ω.m) memiliki jari-jari 1,20 mm. Berapakah panjang kawat yang dibutuhkan untuk memperoleh resistansi 4,0 Ω?