prinsip kelistrikan khusus kelas 1 dan 2

 Bagaimana Listrik Bekerja?

Dasar

Oleh Paul Evans -14 Jan 2018 https://theengineeringmindset.com/how-electricity-works/

Bagaimana Listrik bekerja

Bagaimana Listrik Bekerja?

Bagaimana cara kerja listrik. Pada artikel ini kita akan mempelajari konsep dasar di balik bagaimana listrik bekerja menurut teori klasik. Kami akan membahas Atom, elektron, proton, neutron kemudian beralih ke perbedaan antara konduktor dan isolator, kabel dan kabel, sirkuit, volt dan voltase, arus dan ampli, resistor, resistansi dan ohm, induksi dan induktor, transformator, kapasitor dan akhirnya perbedaan antara daya AC dan DC. Ini adalah dasar-dasar untuk dipahami untuk memahami bagaimana listrik bekerja sebelum pindah ke area yang lebih maju di bidang teknik listrik dan elektronik.

Atom

Cara kerja listrik, atom, neutron, proton, struktur atom inti

Atom, neutron, proton dan nukleus

Semua hal apapun terbuat dari atom, termasuk Anda! Bahan yang berbeda memiliki berbagai jenis atom. Di pusat Atom adalah Inti atom, Inti atom ini menampung dua partikel yang dikenal sebagai Neutron dan Proton. Neutron tidak memiliki muatan listrik tetapi Proton memiliki muatan listrik positif.

inti atom (Nukleus) dikelilingi oleh lapisan lapisan kulit yang bertindak sebagai  jalur terbang untuk jenis partikel lain yang disebut sebagai elektron. Elektron melakukan perjalanan jauh seperti jalur orbit planet di sekitar matahari, namun elektron melakukan perjalanan sesuai jalur melingkar sangat cepat hampir sama dengan kecepatan cahaya.

Muatan negatif elektron tertarik oleh muatan positif Proton, yang membuat elektron tetap berada di orbit (jalur melingkar). Setiap kulit orbital dapat menampung sejumlah elektron. Jumlah Proton, Neutron, dan Elektron yang dimiliki Atom akan berbeda tergantung oleh bahan atau bendanya. Jumlah Proton, Neutron, dan Elektron yang dimiliki Atom memberi tahu kita bahan apa itu dan kombinasinya unik untuk setiap bahan.

atom elektron bebas cara kerja listrik

atom elektron bebas

Atom memegang elektron mereka dengan erat tetapi beberapa bahan/materi akan memegang elektron mereka lebih erat dari bahan yang lain. kulit orbital paling luar dikenal sebagai Valance shell dan dalam kulit ini beberapa bahan akan memiliki elektron yang terikat longgar yang dapat berpindah ke atom lain (elektron bebas).

Konduktor dan isolator

konduktor dan isolator cara kerja listrik

konduktor dan isolator

Bahan yang dapat melepaskan elektron dikenal sebagai "Konduktor" yang berarti mereka dapat menghantarkan listrik. Kebanyakan Logam adalah konduktor. Atom yang tidak memiliki elektron bebas dikenal sebagai isolator, bahan seperti kaca dan karet adalah contoh yang baik untuk hal ini.

Kita dapat menggabungkan Konduktor dan Insulator bersama untuk menggunakan listrik dengan aman. Hal ini dilakukan dengan mengelilingi konduktor dengan insulator, ini memungkinkan elektron mengalir tetapi membatasi di mana mereka dapat mengalir. Ini adalah cara kerja kabel dan kawat.

Wires (Kabel)

elektron bebas tanpa arus yang diterapkan

elektron bebas tanpa arus yang diterapkan

Jika kita melihat ke dalam sepotong kabel Tembaga kita akan melihat elektron bebas dari atom bergerak dari satu atom ke atom lainnya, namun ini terjadi secara acak ke segala arah.

aliran arus listrik dalam rangkaian

aliran arus listrik dalam rangkaian

Jika irisan kabel seperti gambar kemudian dihubungkan dalam sirkuit tertutup ke sumber listrik seperti baterai, maka tegangan akan memaksa elektron bebas untuk bergerak dan ini akan menyebabkan mereka semua mengalir ke arah yang sama, untuk mencoba dan kembali ke terminal baterai lainnya.

Sirkuit (wiring diagram)

sirkuit listrik terbuka dan tertutup

Istilah Sirkuit mengacu pada rute dimana elektron dapat mengalir untuk menghubungkan antara dua terminal dari sumber daya (Positif dan Negatif).

Ketika sirkuit ditutup maka elektron dapat mengalir dari satu terminal ke terminal lainnya. Ketika sirkuit terbuka maka ada celah di sirkuit sehingga elektron tidak bisa mengalir.

Kita dapat menghubungkan komponen listrik (lampu) di jalur kabel dengan bahan yang memiliki elektron bebas dalam suatu rangkaian. Ini akan memaksa elektron mengalir melalui komponen (lampu) dan ini dapat digunakan untuk menghasilkan cahaya. jika kita menghubungkan kepada kipas angin kita akan menghasilkan hembusan angin begitu juga dengan contoh contoh lain yang ada hubungannya dengan listrik.

Volt dan tegangan

apa tegangan tegangan adalah tekanan dalam rangkaian listrik

apa itu tegangan

Tegangan adalah kekuatan pendorong elektron dalam suatu rangkaian, seperti halnya tekanan dalam pipa air. Semakin banyak tekanan yang Anda miliki, semakin banyak air yang dapat mengalir. Semakin banyak tegangan yang Anda miliki, semakin banyak elektron yang dapat mengalir.

apa itu volt joule coulomb

Volt adalah Joule per Coulomb. Joule adalah ukuran energi atau pekerjaan. Coulomb adalah sekelompok elektron yang mengalir. dapat disimpulkan bahwa volt adalah satuan dari tegangan.

Baterai 9V dapat memberikan 9 Joule energi, dalam bentuk kerja atau panas, per kelompok elektron yang mengalir dari satu terminal baterai ke terminal lainnya. Dalam hal ini elektron dari satu terminal baterai, mengalir melalui bohlam LED dan mengalir ke terminal baterai lainnya. Oleh karena itu, 9 Joule cahaya dan panas dihasilkan oleh bohlam.

Ampere dan Arus

apa itu ampere arus listrik

apa itu arus listrik, amp, ampere

Arus adalah aliran elektron. Ketika sebuah sirkuit ditutup maka arus elektron dapat mengalir dan ketika suatu sirkuit terbuka maka tidak ada arus yang dapat mengalir. Kita dapat mengukur aliran elektron seperti halnya Anda dapat mengukur aliran air melalui pipa.

Untuk mengukur aliran elektron, kami menggunakan satuan Ampere atau Amp. 1 Amp berarti 1 Coulomb per detik dan satu coulomb sama dengan 6.242.000.000.000.000.000.000 elektron per detik. Ini adalah jumlah yang sangat besar sehingga mereka dikelompokkan bersama dan disebut Amps.

Resistor dan Resistansi

apa yang mempengaruhi resistansi terhadap arus pada kabel kabel

apa yang mempengaruhi resistansi terhadap arus pada kabel kabel

Resistansi adalah pembatasan aliran elektron dalam suatu sirkuit. Kabel yang membawa arus secara alami akan memiliki beberapa hambatan. Semakin panjang kawat semakin besar resistansi. Semakin tebal kawat, semakin sedikit resistansi. Resistansi terhadap aliran elektron berbeda untuk setiap material, suhu material juga akan mempengaruhi tingkat resistansi.

resistor di sirkuit yang dipimpin

Sirkuit listrik menggunakan komponen yang dirancang khusus yang dikenal sebagai resistor untuk secara sengaja membatasi aliran elektron. Ini digunakan untuk melindungi komponen listrik lainnya dari menerima terlalu banyak arus dan juga dapat digunakan untuk menghasilkan cahaya dan panas seperti pada bola lampu pijar.

Resistansi terjadi ketika elektron bertabrakan dengan atom. Jumlah tumbukan bervariasi berdasarkan bahan, beberapa bahan seperti Besi akan memiliki tingkat tumbukan yang sangat tinggi sedangkan bahan lain seperti tembaga memiliki tumbukan yang jauh lebih sedikit.

Ketika terjadi tabrakan, atom-atom menghasilkan panas dan pada suhu tertentu material tersebut kemudian akan mulai menghasilkan cahaya serta panas, yang merupakan cara kerja lampu pijar.

Induktor dan induksi

induksi listrik

induksi listrik

Ketika sebuah inti besi dililiti sebuah kumparan, hal itu akan menghasilkan medan magnet ketika arus melewati kumparan. Kabel secara alami akan menciptakan medan magnet, itu hanya diintensifkan oleh bentuk koil. Dengan melilitkan kawat dalam gulungan, medan magnet menjadi sangat kuat sehingga mulai mempengaruhi elektron di dalam kawat

Kita dapat meningkatkan intensitas medan magnet hanya dengan melilitkan kawat di sekitar inti besi. Kami dapat menambah jumlah lilitan di dalam koil dan kami juga dapat meningkatkan jumlah arus yang melewati sirkuit untuk menghasilkan medan magnet yang lebih besar dan lebih kuat. Inilah cara kerja elektromagnet, juga merupakan dasar bagaimana motor induksi bekerja.

induksi elektromagnetik

induksi magnetik

Ketika medan magnet melewati kumparan kawat, itu akan menginduksi tegangan ke kawat yang disebabkan oleh medan magnet yang mendorong elektron ke arah tertentu. Jika koil terhubung ke sirkuit, ini akan menyebabkan arus mengalir. Ini adalah dasar bagaimana generator AC (pembangkit listrik) bekerja dan listrik yang tersedia di soket colokan rumah Anda dibangkitkan dengan cara yang sangat mirip.

Transformator

cara kerja transformer

Transformer adalah kombinasi dari semua poin yang telah kita bahas sejauh ini dalam artikel ini. Kita dapat membuat dua sirkuit terpisah dan menggunakan transformator untuk mendorong arus dari satu rangkaian ke sirkuit lainnya.

Dengan menghasilkan arus AC dalam sirkuit tertutup dan melewatkan arus ini melalui kumparan, yang berdekatan dengan kumparan lain dalam sirkuit tertutup yang terpisah, kita dapat membuat transformator dan menginduksi arus dari sirkuit (primer) pertama ke sirkuit kedua.

Transformer dapat digunakan untuk menambah atau mengurangi tegangan antara sirkuit primer dan sekunder hanya dengan mengubah jumlah lilitan pada kumparan di kedua sisi.

Kapasitor

bagaimana kapasitor bekerja

Kapasitor terbuat dari 2 plat yang terpisah, ketika dihubungkan ke catu daya (sumber listrik). Hal ini menyebabkan penumpukan elektron pada salah satu plat. Ketika catu daya terputus atau terganggu, maka elektron yang tersimpan ini akan dilepaskan ke tempat mereka akan bertemu pada plat kapasitor lainnya dan mengalir lagi. Ini menyediakan sumber daya listrik dengan sangat singkat (detik) karena hanya akan bertahan sampai elektron yang menumpuk mengalir ke plat lainnya. Ini sedikit mirip dengan baterai namun tidak dapat mempertahankan catu daya listrik dengan lama.

Daya AC dan DC

AC vs DC arus bolak-balik dan arus searah

AC vs DC arus bolak-balik dan arus searah

Ada dua jenis daya listtik yang digunakan yaitu Alternating Current (AC) dan Direct Current (DC)

Arus bolak-balik (AC) berarti arus mengalir maju dan mundur dalam suatu rangkaian karena terminal-terminalnya secara konstan terbalik. Ini sedikit seperti gelombang laut, masuk dan keluar berulang kali. Arus bolak-balik adalah jenis daya listrik yang paling umum dan ini adalah jenis daya listrik yang tersedia di soket daya rumah Anda.

Direct Current berarti bahwa arus mengalir langsung hanya dalam satu arah. Ini adalah apa yang disediakan dari baterai dan panel Photovoltaic dll. Ini paling sering digunakan dalam barang listrik portabel.

Terima kasih menyimpulkan artikel ini untuk dasar-dasar cara kerja listrik.