Makalah ini membahas tentang arus listrik dan konsep dasar elektronika. Terdapat penjelasan mengenai atom dan molekul, arus listrik, tegangan, hambatan, dan daya. Diuraikan pula perbedaan antara arus bolak-balik dan arus searah serta contoh penerapan arus listrik.

1. STTNAS YOGYAKARTA
MAKALAH ARUS LISTRIK
Dosen :Ir. Budi Utama
Disusun Oleh ;
Nama : Yusuf Ari Bahtiar
NIM : 310016085
Kelas : S1 – Elektro (01)
Jl. Babarsari, Caturtunggal, Depok, Sleman
Yogyakarta
2016/2017

2. Arus Listrik-Dasar Elektronika Yusuf Ari Bahtiar 310016085
DASAR TEKNIK ELEKTRO
Elektronika Dasar ataupun disebut Eldas merupakan sebuah ilmu yang harus dipelajari baik
pemula maupun lanjut harus paham mengenai Apa itu Elektronika Dasar?.
Ya, elektronika Dasar berhubungan dengan pondasi dalam kita mendalami ilmu kelistrikan.
Dasar - dasar ini meliputi teori molekul atom, arus listrik, tegangan, hambatan, hukum Ohm.
Oleh karena itu, marilah kita pelajari satu-persatu agar kita mudah untuk memahaminya.
1. Molekul dan Atom
Semua benda yang ada di permukaan bumi maupun didalamnya terbentuk
dalam tiga wujud, yaitu padat, cair dan gas. Setiap bentuk memiliki karakteristik yang
berbeda baik bentuk, warna, dan cara adaptasi.
Nah, kalian taukah bagian terkecil dari benda-benda tersebut..?
Yap, setiap benda itu akan terbagi-bagi menjadi bagian yang lebih kecil, yaitu
tersusun atas molekul-molekul. Molekul ini sifat bahan dan karakteristik bentuknya
masih sama dengan bahannya. Kalau kita bagi lagi,molekul tersusun atas beberapa
atom yang didalamnya terdapat inti atom, biasa disebut nukleus yang dikelilingi oleh
elektron-elektron yang berputar dengan kecepatan amat tinggi.
Di dalam inti atom terdiri dari dua bagian, yaitu neutron, proton dan elektron.
Proton memiliki massa + 1836 kali massa elektron, serta memiliki muatan listrik
positif (+) yang besarnya sama dengan seluruh elektron yang mengitarinya. Proton
itu sifatnya tetap didalam suatu atom, tidak bisa berkurang maupun bertambah.
Sedangkan neutron itu bersifat Netral alias tidak mengandung listrik positif atau
negatif.
Nah, Apa itu Elektron...?
Elektron adalah suatu partikel listrik yang didalamnya termuat ion negatif (-).
Muatan listrik yang sejenis (negatif - negatif / positif – positif ) akan saling tolak
menolak, dan muatan listrik yang berbeda jenis (Positif – negatif) akan saling tarik-
menarik, sehingga dengan adanya daya tarik dari proton membuat electron tetap
berada pada lintasannya. Akan tetapi,electron yang berada dilintasan terluar dapat
terlepas dari ikatan atom,oleh karena itu disebut sebagai electron bebas.

3. Arus Listrik-Dasar Elektronika Yusuf Ari Bahtiar 310016085
2. Arus Listrik (Electrical Current)
Apa itu arus listrik..? dan bagaimana cara kerjanya..?
Ya, kita semua pastinya sudah tahu dan paham bahwasannya arus listrik itu
terjadi karena ada pergerakan electron yang mempunyai muatan sama. Jika benda
bermuatan negative, berarti benda itu kelebihan electron.
Muatan sebuah electron sering dinyatakan dengan simbul “q” atau “e”, dan
dinyatakan dengan satuan coulomb, yaitu sebesar :
q = 1,6 x 10-19
coulomb
Pada dasarnya di dalam kawat penghantar terdapat aliran listrik yang besar,
jika electron yang bergerak ke kanan dan ke kiri besarnya sama, maka seolah-olah
tidak ada aliran arus listrik. Namun, jika ujung kanan kawat menarik electron serta
ujung kiri melepaskan electron, maka akan terjadi aliran electron ke kanan ( tapi
ingat,dalam hal ini telah disepakati bahwa arah arus bergerak ke kiri ). Aliran inilah
yang disebut sebagai arus listrik.
Besarnya arus listrik diukur dengan satuan banyaknya electron per detik,
namun yang seringkali digunakan dalam pengukuran arus listrik secara umum
menggunakan satuan Ampere, dimana rumusnya :
Selain itu, Skala satuan terdiri dari beberapa besaran, ysitu
Faktor Pengali Awalan Besaran Simbol
1022
= 10.000.000.000.000.000.000.000 Tera T
109
= 1.000.000.000 Giga G
106
= 1.000.000 Mega M
103
= 1.000 Kilo k
10-3
= 0,001 Mili m
10-6
= 0,000 001 Mikro η
10-9
= 0,000 000 001 Nano n
10-12
= 0,000 000 000 001 Pico p
10-15
= 0,000 000 000 000 001 femto f
i = dq/dt
1 ampere = 1 coulomb/detik

4. Arus Listrik-Dasar Elektronika Yusuf Ari Bahtiar 310016085
Dalam perkembangannya , arus listrik ada yang disebut arus sesaat, yaitu arus yang
tidak bisa diukur dengan amperemeter,karena arus mudah berubah-ubah. Makanya
kita sebut sebagai Arus Sesaat (i)
Rumusnya :
Keterangan :
Im : Arus Maximum ….(A)
ω : 2ԥf …………radian
ԥ : 3,14
f : 50 Hz (SNI)
ϕ : Pergeseran phase (00 – 1800)
Diferensial Listrik :
Rumus
i = dq/dt …………(A)
Keterangan :
d : diferensial (turunan)
q : muatan listrik electron …………(C )
dq/dt : Fisika (Perubahan muatan q terhadap waktu (t) )
matematika ( diferensial q terhadap variable waktu t)
i (t) = Im x sin (ωt + ϕ)…….A

5. Arus Listrik-Dasar Elektronika Yusuf Ari Bahtiar 310016085
Ada beberapa Pengertian pokok dalam listrik :
a. Penghantar listrik
Listrik mengalir sebagai arus listrik seperti air. Benda yang mudah mengalirkan
listrik disebut penghantar (konduktor). Benda yang sukar mengalirkan listrik
disebut isolator. Dan benda yang dapat digunakan sebagai penghantar dan isolator
disebut semikonduktor
b. Reaksi arus listrik
Arus listrik akan bereaksi jika mengalir. Itu termasuk panas, magnetic dan gerak
kimiawi.
Dan disebut three action dari aliran listrik.
 Reaksi panas
Ketika arus listrik mengalir pada konduktor, arus tersebut mengalami tahanan.
Akibat tahanan, aliran arus listrik menghasilkan panas di dalam konduktor.
Makin besar tahanan arus listrik, makin besar panas yang dihasilkan.
 Reaksi magnet
Arus listrik yang mengalir, menembus konduktor dan menghasilkan garis gaya
magnet, bisa dilihat dengan mengadakan percobaan sederhana yaitu taburkan
serbuk besi di atas selembar kertas, kemudian alirkan arus listrik pada kawat
menembus kertas dan serbuk besi akan menempel pada kertas itu.
 Reaksi kimia
Ketika arus listrik mengalir dalam asam belerang, melalui elektroda platina
asam belerang terurai menjadi O2 dan H2 dinamakan Elektrolisa, yang mana
merupakan gerak kimia dari arus listrik. Baterai, elektro plating dan polising
menggunakan gerak kimiawi dari arus listrik.

6. Arus Listrik-Dasar Elektronika Yusuf Ari Bahtiar 310016085
c. Perbedaan Arah Arus Listrik
Alternating current (AC)
 Arus AC (arus bolak-balik) sering digunakan untuk keperluan dirumah kita.
Arus AC serupa dengan aliran arus DC, intensitas dari aliran berganti secara
teratur.
 Arus AC mempunyai keuntungan bahwa voltage dapat bervariasi dengan
voltage transformers. Kerugiannya adalah bahwa arus AC tidak bisa disimpan
dan jika digunakan untuk motor, ini tidak bisa menggunakan torsi yang besar
pada saat distart.
 AC voltage (effectif value)
Direct current (DC)
 Arus DC (arus searah) seperti pada aliran searah dan inflasitas arus, dimana
keduanya tidak bisa dirubah.
 Arus DC mempunyai keuntungan bahwa arusnya bisa disimpan dan digunakan
lagi.
 Arus DC bisa menghasilkan torsi yang besar
Contoh Penggunaan arus listrik :
Di bawah ini menggambarkan besarnya arus listrik untuk beberapa peralatan :
Stasiun pembangkit ………………………… 1000 A
Starter mobil ………………………… 100 A
Bola Lampu ………………………… 1 A
Radio Kecil ………………………… 10 mA
Jam tangan

7. Arus Listrik-Dasar Elektronika Yusuf Ari Bahtiar 310016085
3. Tegangan (Voltage)
Dalam memahami pengertian suatu tegangan listrik, akan lebih mudah jika
kita menganalogikan aliran listrik dengan aliran air.
Misalkan, kita punya dua bejana yang dihubungkan dengan pipa, kemudian
diletakkan pada tempat yang rata,maka tinggi air tersebut di dalam bejana akan sama.
Dalam hal ini bisa kita pahami bahwasannya tidak ada aliran air dalam pipa.
Apabila kita angkat salah satu bejana tersebut, kita dapat melihat adanya aliran
air di dalam pipa bejana,air mengalir dari bejana yang letaknya lebih tinggi menuju
bejana yang lebih rendah. Makin tinggi tabung / bejana diangkat, maka semakin deras
pula aliran air yang melalui pipa.
Terjadinya aliran air tersebut dapat kita pahami sebagai konsep energy
potensial. Serta tinggi tabung menunjukan besarnya energy potensial yang dimiliki.
Oleh karena itu, dapat kita ambil kesimpulan bahwa perbedaan tinggi kedua
bejana menunjukan besarnya perbedaan potensial. Jadi, semakin besar perbedaan
potensialnya semakin deras pula aliran air dalam pipa.
Konsep ini berlaku pula untuk aliran electron dalam suatu penghantar.semakin
besar beda potensial suatu konduktor akan semakin besar pula arus listrik yang
mengalir. Besarnya beda potensial ini dinyatakan dalam satuan Volt (V).

8. Arus Listrik-Dasar Elektronika Yusuf Ari Bahtiar 310016085
4. Hambatan Listrik
Elektron selalu mengalir dari beda potensial tinggi ke rendah, dalam
perjalanannya melewati berbagai rintangan maupun hambatan didalam kawat
penghantarnya. Setiap atom yang mengalir dalam kawat penghantar bisa saling
bertumbukan satu sama lain.
Nah, rintangan atau hambatan ini disebut sebagai tahanan penghantar. Untuk
menghitungnya membutuhkan satuan agar mudah dipahami secara konvensional,
yaitu menggunakan satuan ohm dan diberi lambang Ω (omega).
Satu ohm ialah satu kolom air raksa yang panjang wadahnya 1,063 m dan
memiliki luas penampang 1 mm2
pada suhu 00
celcius.
Secara sederhana, tahanan, merupakan suatu kemampuan untuk menahan arus
listrik di dalam benda itu. Arus listrik yang mengalir melalui kawat pijar di dalam
lampu dan kawat-kawat penghantar listrik lainnya juga mengalami hambatan/tahanan,
yang besarnya tergantung dari:
Sifat - sifat logam yang dipakai :
- Panjangnya kawat.
- Besarnya penampang kawat
Penghantar yang mempunyai tahanan / hambatan kecil lebih mudah dialiri
arus listrik, sehingga daya hantar listrik yang dimiliki lebih besar. Sebaliknya,
penghantar yang mempunyai tahanan/hambatan besar lebih sulit dialiri arus listrik,
sehingga daya hantar listrik yang dimiliki penghantar itu lebih kecil.
Sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa antara nilai tahanan berbanding
terbalik dengan besarnya nilai arus listrik yang mengalir.
Tahanan suatu penghantar dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Dimana :
R = tahanan dalam satuan ohm
L = panjang penghantar dalam satuan meter
p = tahanan jenis penghantar dalam satuan ohm-mm2
/m
q = luas penampang penghantar dalam satuan mm2
R = L x p/q

9. Arus Listrik-Dasar Elektronika Yusuf Ari Bahtiar 310016085
5. Daya (Power)
Misalkan suatu potential v dikenakan ke suatu beban dan mengalirlah arus i seperti
diskemakan pada gambar 1.3. Energi yang diberikan ke masing-masing elektron yang
menghasilkan arus listrik sebanding dengan v (beda potensial).
Dengan demikian total energi yang diberikan ke sejumlah elektron yang menghasilkan
total muatan sebesar dq adalah sebanding dengan v ´ dq. Energi yang diberikan pada
elektron tiap satuan waktu didefinisikan sebagai daya (power) p sebesar p= v dq/dt = vi
dengan satuan watt dimana 1 watt = 1 volt ´ 1 amper
6. Daya Pada Hambatan
Jika sebuah tegangan V dikenakan pada sebuah hambatan R maka besarnya arus yang
mengalir adalah I = V / R (hukum Ohm) dan daya yang diberikan sebesar
P = V´ I = V2/R = I2R
Untuk kasus tertentu persoalannya menjadi lain jika potensial yang diberikan tidak
konstan, misalnya berbentuk fungsi sinus terhadap waktu (seperti pada arus bolakbalik)
v = V sin ω t
dengan demikian
i = v/R = (V/R) sin ω t

10. Arus Listrik-Dasar Elektronika Yusuf Ari Bahtiar 310016085
dan
p = v x i
= (V2
/R) sin2
ω t
p selalu berharga positif sehingga daya akan selalu hilang pada setiap saat, berubah
menjadi panas pada hambatan. Daya tersebut selalu berubah setiap saat, berharga nol saat
sin ωt = 0, dan maksimum sebesar V2
/ R saat sin ω t = 1.
Untuk menentukan efek pemanasan dari isyarat di atas, persamaan daya di atas dapat
dituliskan sebagai
cos 2wt akan berharga positif atau negatif sama seringnya, sehingga rata-ratanya adalah nol.
Dengan demikian daya rata-rata yang hilang sebesar
Ini merupakan daya yang hilang pada R jika tegangan konstan dikenakan
padanya. Harga sering digunakan sebagai ukuran jika tegangan sinus
digunakan pada suatu rangkaian dan harga tegangan tersebut sering disebut sebagai harga
root-mean-square (RMS).
Dalam hal ini kita harus berhati-hati untuk menentukan 3 pengukuran yang dipakai,
yaitu
Harga RMS =
Amplitudo puncak = Vp
Harga puncak-ke-puncak = 2Vp