3.5 Menerapkan elektronika dasar (kelistrikan, komponen elektronika dan skema rangkaian elektronika

1.                  Pengetahuan dasar tentang teori kelistrikan

Membicarakan tentang kelistrikan pada dasarnya adalah membicarakan segala sesuatu yang menyangkut perpindahan elektron karena adanya impuls yang menyebabkannya.  Pola berpindahnya elektron-elektron sehingga menimbulkan energi listrik serta upaya pengaplikasiannya di dalam berbagai penerapan adalah termasuk di dalamnya.

Teori tentang kelistrikan telah lama didefinisikan orang setelah banyaknya percobaan-percobaan yang dilakukan orang untuk memahami prilaku perpindahan elektron ini.  Kesimpulan-kesimpulan pun telah ditetapkan dajn kini telah menjadi baku sebagai dasar di dalam ilmu kelistrikan.

Dalam ilmu kelistrikan ada beberapa besaran dasar yang sangat penting dan sangat dominan, di antaranya adalah : besaran tegangan, besaran arus dan besaran daya.

a)             Besaran tegangan (voltage)

Tegangan listrik adalah perbedaan potential di antara dua titik pada media-media yang menghantar.   Apabila perbedaan itu besar, maka dikatakan bahwa tegangannya tinggi.  Apabila perbedaannya kecil maka dikatakan tegangannya rendah.  Perbedaan potential ini menjadi syarat mengalirnya arus listrik.

Besaran tegangan adalah bentuk parameter tentang seberapa besar perbedaan potential yang terjadi dan dinyatakan di dalam satuan besarannya.

Besaran tegangan listrik dinyatakan dengan satuan V (Volt).

1 MV (MegaVolt) = 1000 kV (kiloVolt)

1 kV = 1000 V

1 V = 1000 mV (miliVolt)

1 mV = 1000 µV (mikrovolt).

b)            Besaran arus (current)

Arus listrik adalah aliran muatan listrik yang bergerak mengalir dari potential tinggi ke potential rendah di antara dua titik pada media-media yang menghantar.

Besaran arus adalah bentuk parameter tentang seberapa deras arus listrik yang mengalir dan dinyatakan di dalam satuan besarannya.

Besaran arus listrik dinyatakan dengan satuan A (Ampere).

1 MA (MegaAmpere) = 1000 kA (kiloAmpere)

1 kA = 1000 A

1 A = 1000 mA (miliAmpere)

1 mA = 1000 µA (mikroAmpere).

c)              Besaran daya (power)

Daya listrik adalah tenaga/kekuatan listrik yang timbul atas adanya perbedaan potential dan mengalirnya arus dalam satu keadaan aktifitas elektris.

Daya listrik dikatakan nol (tidak ada) apabila :

- Tidak ada tegangan

- Tidak ada arus (meskipun terdapat muatan listrik atau adanya perbedaan potential listrik)

Dengan cara lain bisa dikatakan bahwa daya listrik adalah tidak ada apabila tidak terjadi aktifitas elektris atau aktifitas kelistrikan.

Besar kecilnya daya listrik dipengaruhi oleh besar kecilnya tegangan dan arus yang mengalir dalam suatu aktifitas elektris tersebut.  Besarnya tegangan bisa mendorong terbentuknya daya yang besar, dan arus yang besar bisa juga mendorong terbentuknya daya yang besar pula, namun kesemuanya tetap bersifat relatif.

Besaran daya adalah bentuk parameter tentang seberapa besar kekuatan listrik di dalam suatu aktifitas elektris yang melibatkan tegangan dan arus.

Besaran daya listrik dinyatakan dalam W (Watt).

1 GW (GigaWatt) = 1000 MW (MegaWatt)

1 MW = 1000 kW (kilowatt)

1 kW = 1000 W

1 W = 1000 mW (miliWatt)

1 mW = 1000 µW (mikroWatt).

Hubungan antara tegangan, arus dan daya

Ketiga besaran ini mempunyai hubungan yang sangat erat.

Jika tegangan dengan satuan Volt dinyatakan dengan V, arus dengan satuan Ampere dinyatakan dengan I, dan daya dengan satuan Watt dinyatakan dengan W, maka berlaku :

W = V x I

atau

V = W / I

atau

I = W / V

Rumus-rumus itu berlaku untuk kriteria AC ataupun DC.

Contoh 1 :

Sebuah setrika listrik yang dioperasikan pada tegangan 220V menarik arus 1,6A.  Berapakah daya listriknya ?

W = V x I

W = 220 x 1,6 = 352W.

Contoh 2 :

Pada sebuah lemari es lama terdapat tulisan 200W dengan konsumsi arus 1,81A.  Berapakah tegangan listrik yang harus diberikan untuk pengoperasiannya?

V = W / I

V = 200 / 1,81 = 110V

Contoh 3 :

Pada sebuah kompor listrik tertulis besaran daya 600W, sedangkan ia dioperasikan pada tegangan 220V. Berapakah arus yang ditariknya?

I = W / V

I = 600 / 220 = 2,727A.

d)            Besaran resistansi

Resistansi listrik adalah faktor hambatan terhadap arus listrik yang menyebabkan adanya pengurangan atau pembatasan di dalam suatu aktifitas elektris.  Semakin besar resistansi maka akan semakin kecil arus yang mengalir dan semakin kecil resistansi maka akan semakin maksimal arus yang mengalir.

Besaran resistansi adalah bentuk parameter tentang seberapa besar faktor hambatan di antara media-media yang menghantar dalam suatu aktifitas elektris dan dinyatakan di dalam satuan besarannya.

Besaran resistansi listrik dinyatakan dalam Ω (Ohm).

1 MΩ (MegaOhm) = 1000 kΩ (kiloOhm)

1 kΩ = 1000 Ω

1 Ω = 1000 mΩ.

Hubungan antara resistansi dengan tegangan dan arus

Jika resistansi dengan satuan Ohm dinyatakan dengan R, maka hubungannya dengan tegangan (V) dan arus (I) adalah :

V = I x R

atau

I = V / R

atau

R = V / I.

Dari rumus-rumus itu dapat disimpulkan bahwa pada setiap aktifitas elektris di mana terdapat tegangan dan mengalirnya arus, sesungguhnya ada faktor lain yang menyertainya, yaitu faktor hambatan atau resistansi. Baik besar ataupun sangat kecil, faktor hambatan ini tetaplah ada.  Pada sepotong kawat tembaga yang sedang menghantarkan listrik pun sebenarnya terdapat resistansi, yaitu resistansi jenis tembaga.

Dan di dalam praktek, pada setiap peralatan elektronik yang membutuhkan tegangan pengoperasian dan menarik arus ketika beroperasinya mempunyai “resistansi-dalam” atau “resistansi-diri”.

Resistansi-dalam ini tidak selalu bisa diukur dengan Ohm-meter, tetapi bisa diketahui dari kebutuhan tegangan dan arus yang ditariknya.

Mengambil contoh dari yang dikemukakan atas, sebuah setrika listrik yang dioperasikan pada tegangan 220V dengan arus 1,6A maka setrika listrik itu mempunyai resistansi-dalam sebesar :

R = V / I

R = 220 / 1,6 = 137,5 Ω.

Karena itu setiap peralatan elektronik yang membutuhkan tegangan dan menarik arus bisa dipandang sebagai sebuah “resistor”.  Setrika listrik itu bisa diibaratkan sebagai sebuah resistor 137,5 Ω yang disambungkan kepada tegangan listrik 220V....

Sampai di sini, dasar-dasar dalam kelistrikan yang menyangkut tegangan, arus, daya dan resistansi listrik disudahi.   Poin-poin pentingnya adalah :

o    Mengetahui hal-hal yang mendasar dalam kelistrikan

o    Mengerti hubungan yang erat antara tegangan, arus, dan daya listrik beserta hitungan-hitungan di dalamnya

o    Mengerti tentang faktor hambatan (resistansi) kaitannya dengan tegangan dan arus listrik beserta hitungan-hitungan di dalamnya

o    Secara sederhana bisa melihat penerapan tentang teori kelistrikan dasar dalam kehidupan sehari-hari.

2.                  Jenis-jenis Komponen Elektronika

Berikut ini merupakan Fungsi dan Jenis-jenis Komponen Elektronika dasar yang sering digunakan dalam Peralatan Elektronika beserta simbolnya.

a)             Resistor

Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah Komponen Elektronika Pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Satuan Nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm (Ω). Nilai Resistor biasanya diwakili dengan Kode angka ataupun Gelang Warna yang terdapat di badan Resistor. Hambatan Resistor sering disebut juga dengan Resistansi atau Resistance.

Baca juga : Pengertian Resistor dan Jenis-jenisnya.

Jenis-jenis Resistor diantaranya adalah :

1.              Resistor yang Nilainya Tetap

2.              Resistor yang Nilainya dapat diatur, Resistor Jenis ini sering disebut juga dengan Variable Resistor ataupun Potensiometer.

3.              Resistor yang Nilainya dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya, Resistor jenis ini disebut dengan LDR atau Light Dependent Resistor

4.              Resistor yang Nilainya dapat berubah sesuai dengan perubahan suhu, Resistor jenis ini disebut dengan PTC (Positive Temperature Coefficient) dan NTC (Negative Temperature Coefficient)

Gambar dan Simbol Resistor :

b)            Kapasitor (Capacitor)

Kapasitor atau disebut juga dengan Kondensator adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan energi atau muatan listrik dalam sementara waktu. Fungsi-fungsi Kapasitor (Kondensator) diantaranya adalah dapat memilih gelombang radio pada rangkaian Tuner, sebagai perata arus pada rectifier dan juga sebagai Filter di dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya). Satuan nilai untuk Kapasitor (Kondensator) adalah Farad (F)

Jenis-jenis Kapasitor diantaranya adalah :

1.         Kapasitor yang nilainya Tetap dan tidak ber-polaritas. Jika didasarkan pada bahan pembuatannya maka Kapasitor yang nilainya tetap terdiri dari Kapasitor Kertas, Kapasitor Mika, Kapasitor Polyster dan Kapasitor Keramik.

2.         Kapasitor yang nilainya Tetap tetapi memiliki Polaritas Positif dan Negatif, Kapasitor tersebut adalah Kapasitor Elektrolit atau Electrolyte Condensator (ELCO) dan Kapasitor Tantalum

3.         Kapasitor yang nilainya dapat diatur, Kapasitor jenis ini sering disebut dengan Variable Capasitor.

Gambar dan Simbol Kapasitor :

c)              Induktor (Inductor)

Induktor atau disebut juga dengan Coil (Kumparan) adalah Komponen Elektronika Pasif yang berfungsi sebagai Pengatur Frekuensi, Filter dan juga sebagai alat kopel (Penyambung). Induktor atau Coil banyak ditemukan pada Peralatan atau Rangkaian Elektronika yang berkaitan dengan Frekuensi seperti Tuner untuk pesawat Radio. Satuan Induktansi untuk Induktor adalah Henry (H).

Jenis-jenis Induktor diantaranya adalah :

1.         Induktor yang nilainya tetap

2.         Induktor yang nilainya dapat diatur atau sering disebut dengan Coil Variable.

Gambar dan Simbol Induktor :

d)            Dioda (Diode)

Diode adalah Komponen Elektronika Aktif yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Diode terdiri dari 2 Elektroda yaitu Anoda dan Katoda.

Berdasarkan Fungsi Dioda terdiri dari :

1.              Dioda Biasa atau Dioda Penyearah yang umumnya terbuat dari Silikon dan berfungsi sebagai penyearah arus bolak balik (AC) ke arus searah (DC).

2.              Dioda Zener (Zener Diode) yang berfungsi sebagai pengamanan rangkaian setelah tegangan yang ditentukan oleh Dioda Zener yang bersangkutan. Tegangan tersebut sering disebut dengan Tegangan Zener.

3.              LED (Light Emitting Diode) atau Diode Emisi Cahaya yaitu Dioda yang dapat memancarkan cahaya monokromatik.

4.              Dioda Foto (Photo Diode) yaitu Dioda yang peka dengan cahaya sehingga sering digunakan sebagai Sensor.

5.              Dioda Shockley (SCR atau Silicon Control Rectifier) adalah Dioda yang berfungsi sebagai pengendali .

6.              Dioda Laser (Laser Diode) yaitu Dioda yang dapat memancar cahaya Laser. Dioda Laser sering disingkat dengan LD.

7.              Dioda Schottky adalah Dioda tegangan rendah.

8.              Dioda Varaktor adalah dioda yang memiliki sifat kapasitas yang berubah-ubah sesuai dengan tegangan yang diberikan.

Gambar dan Simbol Dioda :

e)                  Transistor

Transistor merupakan Komponen Elektronika Aktif yang memiliki banyak fungsi dan merupakan Komponen yang memegang peranan yang sangat penting dalam dunia Elektronik modern ini. Beberapa fungsi Transistor diantaranya adalah sebagai Penguat arus, sebagai Switch (Pemutus dan penghubung), Stabilitasi Tegangan, Modulasi Sinyal, Penyearah dan lain sebagainya. Transistor terdiri dari 3 Terminal (kaki) yaitu Base/Basis (B), Emitor (E) dan Collector/Kolektor (K). Berdasarkan strukturnya, Transistor terdiri dari 2 Tipe Struktur yaitu PNP dan NPN. UJT (Uni Junction Transistor), FET (Field Effect Transistor) dan MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) juga merupakan keluarga dari Transistor.

Gambar dan Simbol Transistor :

f)                    IC (Integrated Circuit)

IC (Integrated Circuit) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terdiri dari gabungan ratusan bahkan jutaan Transistor, Resistor dan komponen lainnya yang diintegrasi menjadi sebuah Rangkaian Elektronika dalam sebuah kemasan kecil. Bentuk IC (Integrated Circuit) juga bermacam-macam, mulai dari yang berkaki 3 (tiga) hingga ratusan kaki (terminal). Fungsi IC juga beraneka ragam, mulai dari penguat, Switching, pengontrol hingga media penyimpanan. Pada umumnya, IC adalah Komponen Elektronika dipergunakan sebagai Otak dalam sebuah Peralatan Elektronika. IC merupakan komponen Semi konduktor yang sangat sensitif terhadap ESD (Electro Static Discharge).

Sebagai Contoh, IC yang berfungsi sebagai Otak pada sebuah Komputer yang disebut sebagai Microprocessor terdiri dari 16 juta Transistor dan jumlah tersebut belum lagi termasuk komponen-komponen Elektronika lainnya.

Gambar dan Simbol IC (Integrated Circuit) :

g)                  Saklar (Switch)

Saklar adalah Komponen yang digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik. Dalam Rangkaian Elektronika, Saklar sering digunakan sebagai ON/OFF dalam peralatan Elektronika.

Gambar dan Simbol Saklar (Switch) :

h)                 Mengasosiasi/Menalar

No	Komponen	Pengertian
1	Resistor	Komponen Elektronika Pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika
2	Kapasitor (Capacitor)	Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan energi atau muatan listrik dalam sementara waktu.
3	Induktor (Inductor)	Komponen Elektronika Pasif yang berfungsi sebagai Pengatur Frekuensi, Filter dan juga sebagai alat kopel (Penyambung).
4	Dioda (Diode)	Komponen Elektronika Aktif yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.
5	Transistor	merupakan Komponen Elektronika Aktif yang memiliki banyak fungsi dan merupakan Komponen yang memegang peranan yang sangat penting dalam dunia Elektronik modern ini
6	IC (Integrated Circuit)	Komponen Elektronika Aktif yang terdiri dari gabungan ratusan.
7	Saklar (Switch)	Komponen yang digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik. Elektronika.