Dokumen tersebut membahas prinsip-prinsip dasar listrik, termasuk konsep arus listrik, tegangan, resistansi, jenis-jenis arus (DC dan AC), serta faktor-faktor yang mempengaruhi resistansi seperti suhu. Tujuannya adalah agar mahasiswa memahami konsep-konsep dasar tersebut.

1. Politeknik Negeri Malang
Unit 1
1
Prinsip-prinsip Dasar Listrik
Tujuan
Setelah selesai mempelajari bagian ini, mahasiswa diharapkan akan mampu :
 Menjelaskan konsep dasar tentang arus listrik, tegangan dan tahanan (resistansi).
 Menjelaskan arus searah (DC) dan arus bolak-balik (AC).
 Menjelaskan perbedaan antara arus konvensional dan arus elektron.
1.1 Arus Listrik
Listrik adalah suatu bentuk energi, mempelajari listrik adalah mempelajari energi,
pengubahannya dari suatu bentuk ke bentuk lain dan transmisinya sari satu tempat ke
tempat lain. Mesin listrik adalah alat pengubah energi, dan rangkaian listrik adalah alat
pengirim energi.
Dalam bahan konduktor, sebagian elektron bebas bergerak secara bebas dan sebarang
atau berpindah dari atom ke atom. Jika di samping gerak sebarang ini terdapat suatu
aliran (drift) atau gerakan elektron sepanjang konduktor, hal ini disebut arus listrik.
Secara ringkas dapat dijelaskan bahwa listrik sebagai aliran elektron dari atom ke atom
dalam konduktor. Aliran elektron ini disebut arus dan diukur dalam ampere.
Atom-atom beberapa bahan logam seperti tembaga, seng, perak, dan aluminium
mempunyai banyak elektron bebas. Bahan yang demikian disebut konduktor. Atom-atom
dari bahan bukan logam seperti kaca, mika dan porselen mempunyai elektron yang terikat
kuat pada intinya sehingga mempunyai sedikit elektron bebas. Bahan-bahan tersebut
disebut isolator. Bahan lain seperti germanium dan silikon bukan konduktor maupun
isolator yang baik. Bahan-bahan ini disebut semikonduktor.
Arus Searah (DC)
Arus searah adalah aliran elektron yang bergerak dalam arah yang sama
sepanjang konduktor . Elektron bergerak dari negatif ke positif dengan tekanan (tegangan
) yang diciptakan antara muatan negatif dan positif yang besar. Menyambungkan baterai
ke rangkaian menghasilkan arus searah (Gambar 1.1a).
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014

2. Politeknik Negeri Malang
2
A
3
2
_
+
1
0
2
1
3
W a ktu
4
5
6
7 s
b. Grafik arus searah
a.. Rangkaian arus searah
Gambar 1-1. Aliran arus searah melalui rangkaian
Arus Bolak-balik (AC)
Arus Bolak-balik adalah aliran elektron yang membalik arah pada interval yang
reguler sepanjang konduktor (lihat Gambar 1-2). Arus pertama kali akan mengalir dalam
satu arah dan kemudian akan mengalir pada arah yang lain.
A
2
G e r a k a n e le k t r o n
d a la m s u a t u a r a h
1
0
0 ,0 1 5
0 ,0 0 5
W a ktu
-1
-2
06. TeoriListrik Terapan
0 ,0 2 s
0 ,0 1
G e r a k a n e le k t r o n
d a la m a r a h y a n g l a i n
Abdul Manaf
1/7/2014

3. Politeknik Negeri Malang
3
Gambar 1.2
Grafik arus bolak-balik
Arus bolak-balik umumnya digunakan dalam rumah-rumah untuk memberi daya
pada penerangan, mesin cuci dan peralatan rumah tangga yang lain.dan dihasilkan oleh
generator arus bolak-balik (alternator).
Arus Konvensional dan Arus Elektron
Aliran arus listrik dari positif ke negatif ini dikenal sebagai arus konvensional
Teori konvensional arus telah digunakan sekian lama dan masih digunakan hingga
sekarang. Walaupun ini salah, tidak menjadi masalah kearah mana aliran arus melalui
rangkaian. Pada akhirnya, perlu waktu teori elektron akan digunakan menggantikan teori
konvensional. Sampai saat ini kita harus menyadari keberadaan kedua teori tersebut
mengapa dan kapan mereka digunakan.
A ra h a ru s
P e m b a n g k it t e g a n g a n
+ A r a h a r u s e le k t r o n
s e c a ra t e k n ik
-
R
Beban
Gambar 1.3 Arus elektron dan arus konvensional (arus secara teknik).
1.2 Tegangan (Beda Potensial)
Aliran arus listrik melalui sebuah konduktor dapat digambarkan dengan aliran air
melalui pipa. Untuk menyebabkan air mengalir, harus ada perbedaan tekanan air.
Demikian juga dengan listrik, harus ada perbedaan tekanan listrik guna menyebabkan
arus listrik mengalir antara dua titik dalam rangkaian listrik. Perbedaan tekanan listrik
disebut beda potensial atau tegangan (voltage) dan diukur dalam volt.
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014

4. Politeknik Negeri Malang
4
1.3 Resistansi (Tahanan)
Tahanan listrik (resistansi) didefinisikan sebagai perlawanan (hambatan) yang diberikan
oleh bahan terhadap aliran arus listrik. Satuan praktis dari pengukuran tahanan adalah
ohm yang dinyatakan dengan simbol Ω (omega).
Tahanan tidak hanya tergantung pada jenis bahan yang digunakan, tetapi juga
pada ukuran (panjang dan luas penampangnya dan juga temperatur.
Tahanan penghantar
R=
R
ρ
l
A
ρ.l
A
tahanan penghantar dalam Ω
tahanan jenis dalam Ω.mm2/m
panjang penghantar dalam m
luas penampang dalam mm2
Contoh :
1. Suatu penghantar dengan luas penampang 10 mm2.
Berapa besarnya tahanan untuk panjang 500 m, jika digunakan
penghantar a) tembaga
b) alumunium ?
Diketahui : A = 10 mm2
l = 500 m
ρCu = 0,0178 Ω.mm2/m
ρAl = 0,0278 Ω.mm2/m
Hitunglah : Rcu , RAl
Jawab : a) R Cu =
ρ Cu . l
;
A
R Cu =
0,0178
Ω . mm 2
. 500 m
m
= 0,89 Ω
10 mm 2
ρ Al . l
;
A
Ω . mm 2
0,0278
. 500 m
m
=
= 1,39 Ω
10 mm 2
b) R Al =
R Al
Daya hantar adalah kebalikan tahanan
Daya hantar =
06. TeoriListrik Terapan
1
Tahanan
Abdul Manaf
1/7/2014

5. Politeknik Negeri Malang
5
Satuan SI yang ditetapkan untuk daya hantar adalah Siemens.
Simbol formula untuk daya hantar adalah G.
Simbol satuan untuk Siemens adalah S.
Daya hantar
G =
1
R
G daya hantar listrik dalam S
Tahanan
R =
1
G
R tahanan listrik dalam Ω
Daya hantar jenis adalah kebalikan tahanan jenis.
Simbol formula untuk daya hantar jenis adalah γ (gamma) atau ada juga yang
menggunakan simbol x.
1
Daya Hantar jenis = Tahanan jenis
Daya hantar jenis
γ=
Tahanan jenis
ρ=
1
ρ
γ atau x adalah daya hantar jenis
m
dalam
Ω . mm 2
1
ρ tahanan jenis dalam
γ
Ω . mm 2
m
Untuk beberapa pemikiran sangatlah tepat, menghitung dengan menggunakan daya
hantar ataupun daya hantar jenis.
Dengan bantuan daya hantar jenis diperoleh rumus perhitungan untuk tahanan kawat
sebagai berikut :
Tahanan penghantar
R=
l
γ .A
R tahanan penghantar dalam Ω
γ hantar jenis dalam m/Ω.mm2
l panjang penghantar dalam m
A luas penampang dalam mm2
Contoh :
1. Berapa besarnya daya hantar untuk tahanan berikut ini :
5 Ω; 0,2 Ω; 100 Ω ?
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014

6. Politeknik Negeri Malang
Jawaban :
G=
6
G=
1
;
R
1
=5S;
0,2 Ω
G=
G=
1
= 0,2 S
5Ω
1
= 0,01 S = 10 m S
100 Ω
Tahanan tergantung pada suhu
Tahanan panas yang baru Rp terdiri atas tahanan dingin Rd dan perubahan tahanan ∆R.
Tahanan panas
Rp tahanan panas dalam Ω
Rp = Rd + ∆R
Rp = Rd + α . ∆ϑ . Rd
Contoh:
1. Lilitan tembaga suatu mesin pada suhu 20 oC terukur tahan-annya
serbesar 30 Ω. Selama beroperasi temperatur tahan-annya naik menjadi
80 oC.
Berapa sekarang besarnya tahanan kumparan ?
Diketahui: Rd = 30 Ω;
ϑ1 = 20 oC;
ϑ2 = 80 oC;
α = 0,0039 1/K
Hitunglah: Rp
Jawaban:
Rp = Rd + α . ∆ϑ . Rd
Rp = 30 Ω + 0,0039 1/K . 60 K . 30 Ω = 30 Ω + 7,02 Ω = 37,02 Ω
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014

7. Politeknik Negeri Malang
Jawaban :
G=
6
G=
1
;
R
1
=5S;
0,2 Ω
G=
G=
1
= 0,2 S
5Ω
1
= 0,01 S = 10 m S
100 Ω
Tahanan tergantung pada suhu
Tahanan panas yang baru Rp terdiri atas tahanan dingin Rd dan perubahan tahanan ∆R.
Tahanan panas
Rp tahanan panas dalam Ω
Rp = Rd + ∆R
Rp = Rd + α . ∆ϑ . Rd
Contoh:
1. Lilitan tembaga suatu mesin pada suhu 20 oC terukur tahan-annya
serbesar 30 Ω. Selama beroperasi temperatur tahan-annya naik menjadi
80 oC.
Berapa sekarang besarnya tahanan kumparan ?
Diketahui: Rd = 30 Ω;
ϑ1 = 20 oC;
ϑ2 = 80 oC;
α = 0,0039 1/K
Hitunglah: Rp
Jawaban:
Rp = Rd + α . ∆ϑ . Rd
Rp = 30 Ω + 0,0039 1/K . 60 K . 30 Ω = 30 Ω + 7,02 Ω = 37,02 Ω
06. TeoriListrik Terapan
Abdul Manaf
1/7/2014