Satuan Dasar Listrik Menurut SI

SATUAN DASAR LISTRIK MENURUT SISTEM INTERNASIONAL

(SYSTEM INTERNATIONAL UNITS - SI)

A.     Sistem Satuan Dasar Internasional

Berdasarkan konferensi umum mengenai berat dan ukuran ke-14 tahun 1971 dan hasil-hasil pertemuan sebelumnya telah menetapkan tujuh besaran dasar. Ketujuh besaran ini ditunjukkan dalam Tabel 2.1 dan merupakan dasar Sistem Satuan Internasional, biasanya disingkat SI dari bahasa Perancis “Le Systeme International d’Unites”.

B.     Satuan Turunan

Satuan turunan adalah satuan yang diturunkan dari satuan pokok. Satuan dasar dapat dikombinasikan untuk mendapatkan satuan pengukuran besaran lainnya yang disebut satuan turunan . Sebagai tambahan ada dua dari satuan tanpa dimensi yaitu radian (rad) dan steradian (sr), 20 satuan turunan lainnya memiliki satuan nama yang khusus.

Dalam beberapa hal, satuan besaran dasar dirasa kurang sesuai dengan kebutuhan, karena terlalu besar atau terlalu kecil, misalnya Kapasitor mempunyai satuan dasar Farad, namun satuan tersebut terlalu besar , dan yang sering dipakai adalah dalam μF (micro Farad) atau nF (nano Farad) bahkan pF (piko Farad) , contoh lain adalah Resistor yang menggunakan satuan kΩ bahkan hingga MΩ (mega Ohm) sehingga diperlukan faktor pengali dari besaran satuan standar tersebut, dibawah ini adalah tabel 2.3 yang memberikan informasi masalah pengali tersebut.

C.    Besaran Listrik

1.    Tegangan Listrik

Dalam satu bentuk tenaga/energi secara terpisah terdapat muatan positif dan negatif. Muatan yang terpisah itu akan tarik-menarik. Gaya tarik menarik antara kedua muatan atau perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik disebut  tegangan listrik dan dinyatakan dalam satuan volt ( V ). Tegangan listrik itu bergantung pada tekanan elektron bebas yang diakibatkan oleh gerakan elektron tersebut. Tegangan listrik itu terjadi apabila :

a.      Antara pasangan elektron yang rapat dan kurang rapat

b.      Antara tempat yang mempunyai kerapatan elektron yang tinggi dan rendah

c.      Antara tempat yang kekurangan elektron dan yang kelebihan elektron

Definisi beda potensial listrik secra rumus adalah energi yang diperlukan untuk memindah muatan listrik tiap satuan muatan dan dituliskan sebagai berikut :

V  = Beda Potensial /tegangan (volt)

W = Energi (joule)

Q  = Muatan (coulomb)

Contoh soal :

Sebuah baterai memiliki beda potensial sebesar 1,5 volt jika baterai digunakan untuk menyalakan lampu maka sejumlah 50 coulomb muatan listrik yang melewati lampu. Berapakah besar energi yang dikeluarkan baterai ?

Penyelesaian :

Diketahui  : V = 1,5 volt

                   Q = 50 coulomb

Ditanya     : W

Jawab      : V = W / Q

                   W = V x Q = 1,5 x 50 = 75 joule = 75 J

Jadi besar energi yang dikeluarkan baterai adalah 75 joule

2.   Arus Listrik

          Listrik sebagai energi dapat dibangkitkan dari energi yang lain misalnya mekanik, kimia dan panas. Listrik dapat mengalir melalui bahan penghantar (konduktor) yaitu bahan yang memiliki elektron bebas didalamnya seperti logam tetapi kayu tidak bisa karena tidak memiliki elektron bebas (penyekat/isolator). Penghantar yang menghubungkan kutub-kutub sebuah sumber listrik terletak didalam medan listrik. Karena medan listrik inilah elektron-elektron bebas didalam penghantar bergerak dan terjadilah aliran/arus  listrik. Aliran listrik yang berasal dari elemen contohnya aki dan batre mempunyai arah yang tetap yaitu dari kutub berpotensi tinggi ke kutub yang berpotensi rendah. Sedang yang berasal dari generator arahnya ada tetap dan ada yang berubah. Aliran listrik yang arahnya tetap disebut aliran listrik searah (DC = Direct Current) dan yang tidak tetap sering disebut aliran listrik bolak-balik (AC = Alternating Current).

          Ada dua macam jenis arus listrik yaitu arus searah (DC) dan arus bolak-balik (AC). Arus  searah jika elektron yang bergerak secara terus menerus dengan arah yang tetap walaupun besarnya  berubah. Sedangkan pada arus bolak-balik suatu masa elektron yang bergerak secara teratur bergantian arah aliran maju atau mundur. Arah maju digambarkan pada sisi  +  (diatas  garis  0) dan arah mundur digambarkan pada sisi  –  (dibawah  garis  0). Selama elektron bergerak maju, tegangan akan naik dan akan berada dalam posisi positif (+), dalam keadaan diam, tegangan akan menunjukkan 0 Volt dan apabila elektron bergerak mundur tegangan akan turun dan akan berada dalam posisi negatif (-). Biasanya arus searah di dunia elektronika digunakan pada radio, TV, komputer, dll.

Arah arus listrik berlawanan dengan arah aliran elektron. Arus lisrik mengalir dari muatan positif ke negatif atau dari potensial tinggi ke potensial rendah sedangkan arus elektron mengalir dari muatan negatif ke positif atau dari potensial rendah ke potensial tinggi. Arus listrik mengalir apabila terdapat perbedaan potensial (tegangan) dan di dalam rangkaian tertutup. Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A) yang diambil dari nama seorang ilmuwan Perancis yaitu  Andrey Marie Ampere (1775 – 1836). Simbol besaran arus listrik adalah I (Intencity). Misalkan bahwa dalam waktu t detik mengalir muatan listrik sebesar Q coulomb dalam suatu penghantar maka dirumuskan :

I = Q / t

Keterangan :

I  =  arus listrik…..A (ampere)

Q  =  muatan listrik…..C (coulomb)

t  =  satuan waktu…..s = second (detik)

Satuan lain untuk kuat arus misalnya mili ampere (mA) dimana 1 mA = 10^-3 A  dan mikro ampere (µA) dimana 1 µA = 10^-6 A.

Contoh soal :

Pada suatu penghantar mengalir muatan listrik sebanyak 60 coulomb selama 0,5 menit. Hitunglah besar arus listrik yang mengalir pada penghantar tersebut ?

Penyelesaian :

Diketahui  : Q = 60 coulomb

                    t = 0,5 menit = 30 detik

Ditanya     : I

Jawab      : I = Q / t = 60 / 30 = 2 A

Jadi besar arus listrik yang mengalir pada penghantar adalah 2 Ampere

Pada arus AC lebih komplek dalam menentukan beberapa harga yang dimilikinya, misalnya harga puncak, harga RMS dll, secara rinci dijelaskan seperti dibawah ini:

a.      Frekuensi dan Panjang Gelombang

Frekuensi adalah jumlah periode dalam satu detik. PLN memiliki frekuensi 50 Hz, artinya dalam satu detik memiliki 50 periode. Frekuensi memiliki panjang gelombang. Panjang gelombang dihitung berdasarkan konstanta kecepatan cahaya 300.000 km/detik.

b.     Harga Sesaat

 

 c.   Harga Rata-rata

Harga rata-rata dari tegangan atau arus bolak balik diperoleh dengan menghitung rata-rata harga sesaat, didapat dengan menghitung dari setengah periode saja. Persamaan harga rata-rata adalah :

 d.  Harga Efektif

Harga efektif dari suatu tegangan/arus bolak balik (AC) adalah sama dengan besarnya tegangan/arus searah (DC) pada suatu tahanan, dimana keduanya menghasilkan panas yang sama. Tegangan PLN 220 V merupakan tegangan efektif, bukan harga tegangan sesaat dan bukan pula harga tegangan maksimum. Harga efektif dituliskan dengan rumus sebagai berikut :