Bismillahirrahmanirrahim. Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh. Pada adik mahasiswa sekalian, kita berjumpa di mata kuliah rangkaian listrik. Hari ini merupakan pertemuan perdana kita.
Ada pun terkait RPS dan kontrak kuliah sudah kita bahas di Google Classroom. Silahkan kalian baca di postingan saya yang pertama. Kemudian, Pada hari ini kita akan memulai materi tentang pengantar rangkaian listrik. Pada slide kali ini, saya sudah mencoba menyusun beberapa hal dasar sesuai dengan RPS.
Yang pertama itu kita akan melihat dan mengenal kembali mengenai sistem unit, sistem unit pengukuran. Kemudian kita akan melanjutkan tentang konsep-konsep dasar terkait definisi apakah itu arus, apakah itu muatan, tegangan, daya, dan energi. Konsep-konsep ini sangat penting karena mulai dari awal perkulian sampai kalian nanti lulus, sampai kalian selesai dari pendidikan teknik elektro dan bahkan kalian kerja nanti sebagai guru atau mungkin di perusahaan-perusahaan yang berbasis listrik.
Konsep-konsep dasar ini akan selalu kalian temukan, terutama arus dan energi. Karena semua-semua akan terkait dengan energi, hematnya suatu alat yang dilihat energinya. Kalau terkait finansial, terkait keuangan, tentu yang dibayar, yang kita bayar ke PLN contohnya, kita membayar besarnya energi.
Kemudian outline, kemudian poin yang ketiga kita akan membahas elemen dasar pada rangkaian listrik. Baik, untuk memulai perkulian ini, saya ingin menyampaikan beberapa, saya ingin menyampaikan suatu motivasi bagaimana kalian bisa meningkatkan keterampilan kalian dalam dunia elektronika. Jadi, mahasiswa...
Diminta untuk belajar matematika, sains, dan teknik dengan tujuan dapat menerapkan pengetahuan itu pada solusi masalah teknik. Dan dari segi teori, pendekatan yang terbaik itu adalah bekerja sebanyak mungkin menyelesaikan masalah-masalah, persoalan-persoalan yang ada di dalam buku teks, yang ada di semua perkulian ini. Sedangkan pendekatan eksperimen, tentu kalian sebagai mahasiswa yang...
bergelut pada dunia elektro, maka semakin banyak kalian bereksperimen, semakin banyak kalian paham tentang fenomena-fenomena listrik. Oke, judul mata kuliah kita adalah rangkaian listrik. Apakah itu rangkaian listrik? Tentu kita harus tahu dulu definisinya.
Rangkaian listrik, an electrical circuit, is an interconnection of element... Elements. An electric circuit is an interconnection of electrical elements.
Rangkaian listrik itu adalah koneksi dari elemen-elemen rangkaian listrik. Koneksi-koneksi saja. Contoh di sini, saya ambil slide ini saya ambil sumbernya dari buku wajib ya.
Buku wajib sudah saya postingkan di Google Classroom. Dan di buku tersebut bisa kalian lihat gambar ini. Gambar 1.1.
Ini adalah contoh. Rangkaian listrik yang sangat sederhana. Di sini ada elemen baterai, ada elemen kabel, dan ada elemen lampu. Dan kita lihat baterai dikoneksikan ke lampu melalui kabel dari terminal positifnya dan terminal negatifnya.
Ini adalah rangkaian listrik yang sederhana. Kemudian untuk rangkaian listrik yang lebih kompleks, di sini ada contoh yang lain. Ini merupakan contoh suatu radio penerima.
Katakanlah radio-radio yang ada kalian miliki di rumah, radio FM, radio AM. Dan ini merupakan radio penerima. Kita lihat di sini, ini sudah banyak komponennya, tidak sesederhana baterai dan lampu saja. Sudah memiliki elemen-elemen resistor di sini, induktor, dan ada juga kapasitor elko, elektrolit kapasitor, dan di sini juga ada operational amplifier.
Jadi dalam perkuliahan kita ini, kita membahas dalam mata kuliah rangkaian listrik, kita dituntut untuk bisa menganalisis baik apakah itu dia rangkaian listrik yang sederhana, Atau mungkin rangkaian listriknya sudah kompleks. Ingat, kalian perhatikan, baik yang sederhana yang sebelah kiri maupun yang di sebelah kanan, ini semuanya akan kita bahas bagaimana cara penyelesaiannya, bagaimana cara menganalisis rangkaian ini. Tentu kita selalu memulai dari hal-hal yang sederhana terlebih dahulu. Jadi tujuan mata kuliah rangkaian listrik ini adalah untuk mempelajari berbagai teknik analisis sehingga perilaku suatu sirkuit rangkaian itu bisa diketahui. Apa maksudnya perilaku suatu sirkuit?
Katakanlah contoh yang dua buah ini. Bagaimana perilaku lampu ketika kita berikan baterai yang hidup-mati, hidup-mati, hidup-mati? Misalkan ada saklar di sini. Misalkan kita tambah tombol. Bagaimana perilakunya?
Bagaimana lampunya? Hidupnya seperti apa? Dan mungkin umurnya juga seperti apa?
Dan misalkan untuk rangkaian listrik radio di sini, yang sebelah kanan, bagaimana jika antena menerima sinyal radio yang tidak di filter. Nah, di sana bisa kita analisis bagaimana rangkaian ini memproses sinyal tersebut. Bagaimana outputnya dan bagaimana keluarannya. Di sini kalian perhatikan ada audio output. Di sini antena dan di sini audio output.
Kita bisa lihat jika kita berikan sinyal FM tertentu atau FM yang kita rusak bagaimana keluaran pada speaker. Katakanlah seperti itu. Jadi kita ingin melihat perilaku sirkuit tersebut dan kita harus menganalisisnya. Sederhananya seperti itu. Rangkaian listrik lainnya contohnya penangkal petir.
Penangkap petir, lightning arrestor. Bagaimana perilaku rangkaian, bagaimana perilaku arusnya ketika katakanlah petir menyambar suatu lightning arrester. Bagaimana medan magnet yang terjadi, bagaimana dia bisa merusak suatu komputer, katakanlah seperti itu.
Mungkin sedikit catatan, ini ada rangkaian radio. Ini rangkaian ini bisa kalian tiru, insya Allah dia berfungsi. Dan komponen-komponen ini juga bukan komponen yang...
yang susah dicari di bandar Aceh sudah dijual semua disini ada gulungan dan ada transistor disini dan disini ada LM386N dia tulis LM386N oke mungkin yang suka-suka hobi rangkai listrik bisa kalian coba membuat radio sendiri oke kita lanjut ke pengenalan sistem unit Kita lanjut ke pengenalan sistem unit. Kita ketahui di dalam dunia teknik, unit pengukuran itu sangat penting sekali. Unit dasar itu bisa dikategorikan menjadi 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Ada 7 standar dasar.
Kemudian, oh enggak, ada 6 standar unit dan ada 1 buah standar turunan. Ada unit dasar 6 buah dan ada unit turunan 1 buah. Di sini unit turunan tersebut adalah charge. Kita tahu bahwa panjang masa berat, panjang berat waktu.
arus listrik, temperatur panas dan intensitas itu adalah 6 turunan dasar dengan charge, electric current ini turunan, ampere ini turunan, dan mereka memiliki unitnya masing-masing, dimana panjang itu adalah meter, dalam meter, masa itu kilogram, dalam kilogram, kG. Waktu second dalam s second, jadi waktu itu bukan jam ya, unitnya itu bukan jam standarnya, standarnya adalah second. Dan arus listrik, electric current, itu dalam ampere, apakah itu ampere akan kita bahas setelah ini. Dan temperatur, temperatur itu unit standarnya internasional adalah kelvin, jadi bukan fahrenheit atau celsius. Untuk intensitas cahaya digunakan candela dan muatan adalah kolum.
Dan ini ada prefix yang paling sering digunakan pada rangkaian listrik. Apakah kalian membeli komponen, misalkan resistor. Karena ada di sana satuan kilo yang paling umum digunakan. Kilo, mili, mikro, nano, pico ini paling sering kita gunakan. Kilo.
mili, mikro, nano, dimana kilo itu 10 pangkat 3, dan mikro pangkat min 6, nano pangkat min 9, dan pico itu pangkat min 12. Jadi harap diingat simbolnya dan berapa besar, multiplicasinya berapa besar. Lalu ampere itu apa? Ampere itu dia sebelah disampaikan sini dia adalah unit turunan.
Dia adalah unit turunan ampere. Ampere itu untuk menjawab apakah itu ampere kita harus melihat apa itu arus dan apa itu muatan. Jadi paling dasar itu adalah muatan. Dalam kolom.
Charge dalam bahasa Inggrisnya atau muatan dia diukur dalam satuan kolom. Dan dalam satu kolom itu. Dalam satu kolom muatan terdapat 6,24 x 10 pangkat 18 elektron.
Dalam satu kolom itu terdapat 6,24 heksa elektron. Bukan juta lagi ya, ini 2 heksa elektron. Jadi banyak sekali. Dan satu elektron, jadi dalam satu kolom ada sekian banyak elektron, satu elektron itu, satu buah elektron muatannya...
Minus 1,602 kali 10 pangkat minus 19 kolom. Ingat, kalau elektron muatannya positif, kalau proton dia positif. Kalau elektron negatif, sorry.
Elektron negatif, proton itu positif. Di sini ada contoh, jika ditanya berapakah besar muatan yang ada pada 4.600 elektron, berapa buah? Berapa besar muatan?
Berapa kolom muatan pada 4.600 elektron? Maka tentu saja caranya adalah 4.600 elektron ini kita kalikan dengan minus 1,602 x 10-19. Kita kalikan saja. Maka total muatan charge yang ada pada sekian banyak elektron adalah minus 7,369 x 10-16 kolom.
Apa gunanya kita menghitung-hitung ini? Ini adalah dasar, basic. Apakah kalian nanti akan mendesain suatu alat-alat akan bermanfaat sekali untuk memahami masalah charge dan memahami kapasitor juga. Oke, lanjut poin 4. Muatan tadi, yang muatan tersebut akan bergerak ketika diberikan sumber tegangan.
Jadi jika ada yang tanya, mana duluan arus atau tegangan? Jawabannya adalah duluan tegangan. Karena arus itu hanya akan ada jika kita berikan sumber tegangan. Dan muatan negatif, poin kelima, muatan negatif atau elektron bergerak dari kutub positif ke kutub negatif.
Muatan negatifnya bergerak dari... bergerak ke kutub positif jadi muatan negatif itu bergerak dari kutub negatif ke kutub positif jadi gambar apa yang dimaksud disini ini adalah contoh ada suatu tenggangan ada suatu sumber tenggangan katakanlah baterai diberikan kabel kabelnya ini diperbesar katakanlah di sebagian sini kabelnya diperbesar dan dilihat Diperlihatkan di dalam itu ada elektron bergerak mengarah ke sana. Bergerak mengarah ke sana.
Katakanlah ini elektron atom-atom yang dimiliki oleh kawat ini. Jika diberikan sumber tegangan, maka elektron tersebut akan bergerak dari kutub negatif ke arah kutub positif. Jadi, perhatikan, muatan negatif itu bergeraknya arahnya ke sana, sedangkan arus itu bergerak arah ke sini.
Kenapa berlawanan? Ini standar internasional bahwa yang dikatakan arus itu berlawanan dengan arah muatan elektron yang bergerak di dalamnya. Jadi arus itu bergerak dari sumber yang positif ke negatif. Sedangkan muatan itu sebaliknya Muatan negatif itu bergerak dari negatif ke positif Nah, jadi apakah itu arus listrik?
Arus listrik itu adalah perubahan muatan pada suatu waktu Jadi rate, tingkat perubahan muatan pada suatu waktu Itulah arus listrik Dalam matematiknya kita lihat di sini Tingkat perubahan muatan terhadap waktu disebut dengan arus. Atau perubahan muatan terhadap perubahan waktu itu setara dengan arus. Dan dia diukur dalam amper.
Jadi amper ini sebenarnya muatan kolom per second. Amper itu adalah kolom per second. Dan amper itu adalah satuan dari arus listrik. Harap kalian jangan terbalik-balik masalah satuan arus dan satuan tegangan nantinya ya. Dan bagaimana jika kita ingin mencari Q-nya berapa kolom, maka tinggal diintegralkan saja.
Di sini ada DQ per DT. Kalian sudah belajar masalah matematika dasar atau matematika teknik di semester sebelumnya. Ketika kita berbicara masalah rate, tingkat perubahan, maka kita pasti menggunakan disana turunan derivatif, diferensiasi perubahan artinya disini perubahan muatan terhadap perubahan waktu, oke ada contoh contoh soal, jadi pada rangkaian listrik ini kita akan banyak membahas masalah akan banyak membahas contoh-contoh soal dan Alhamdulillah Contoh soal yang diberikan di buku pegangan kita itu sudah cukup bagus. Di sini contoh 1.2. Total muatan yang masuk ke terminal diberikan oleh persamaan ini.
Jadi muatannya Q itu sama dengan 5 dikali T, T waktu ya. Ternyata muatannya itu adalah 5 dikali T sinus 4P dikali T mikrokolum. Q-nya kita punya, maka disuruh cari.
Carilah arus, calculate the current, hitunglah arus pada T sama dengan 0,5 second. Nah, bagaimana caranya? Ikuti aturan ini. Ikuti aturan ini.
Yang disuruhkan cari arus, maka arus itu adalah turunan Q terhadap T. Nah, ingat. Dalam matematika dasar, kalian sudah membahas bagaimana cara menurunkan suatu persamaan.
Suatu persamaan, di sini ada sinus. Maka, I sama dengan dQ per dt, sesuai persamaannya. Arus adalah perubahan Q terhadap perubahan waktu. Perubahan Q pada suatu waktu. Maka, turunkan terlebih dahulu persamaan ini.
Maka, d turunan dari 5t sin 4pi. T terhadap waktu itu adalah ini turunannya adalah ini dan yang ditanya adalah pada saat T sama dengan 0,5 maka dengan persamaan seperti ini dengan persamaan ini silakan kalian ganti T nya semua menjadi 0,5 T ini ganti 0,5, T ini ganti 0,5, dan ganti 0,5. Maka akan didapatkan 5 dikali sin 2P ditambah 10P dikali cos 2P sama dengan 0. Ini sama dengan 0, sama dengan 0 ditambah 10P. Maka didapatkan arusnya sama dengan 3. 21,42 mA.
Nah, ada jelgi contoh yang kedua, example 1.3. Nah, ini kebalikannya. Kalau tadi disuruh cari arusnya, yang ini disuruh cari muatannya. Carilah total muatan yang memasuki suatu terminal antara 1 second dan 2 second. Antara 1 second dan 2 second.
antara detik 1 dan detik 2. Jika arusnya mengalir adalah I sama dengan 3T kuadrat dikurang T. Bagaimana caranya? Gunakan rumus integral, seperti yang sudah dituliskan tadi. Jadi, muatan itu adalah integral I terhadap suatu waktu. Maka, integralkan I-nya, Q sama dengan T sama dengan 1, dan di sini 2. Jadi, integral tertutup antara waktu 1 dan 2. Dicari, dicari, dicari, dicari dengan guna, silahkan kalian manfaatkan kembali, kalian manfaatkan kembali aturan-aturan integral pada matematika dasar.
Jadi matematika dasar yang sudah kalian pelajari itu aplikasinya ke sini lah. Bagaimana cara menghitung muatan, bagaimana cara menghitung arus, dan lebih banyak lagi nantinya. Maka Q-nya didapatkan 5.5 kolom.
Kalau ada pertanyaan, silahkan tulis di kolom komentar. Oke, katakan pada benit keberapa. Nah, arus tersebut tidak arus konstan. Dia tidak perlu harus selalu stabil. Coba kalian bayangkan mobil.
Mobil itu kan bisa naik kecepatannya, bahkan bisa turun. Kita bisa saja ngebut 10 km per jam, bisa saja ngebut. 100 km per jam, atau bahkan bisa mundur secepat 10 km per jam. Bisa berubah-ubah seiring perjalanan.
Nah, maka arus juga seperti itu. Arus tidak harus selalu konstan, tidak harus selalu stabil. Jika arus tersebut tidak berubah, jika arus tersebut konstan, dan dia tidak berubah seiring waktu, Maka itu kita sebut dengan arus DC. Lihat ada gambar di sini.
Dari waktu 0 hingga waktu seterusnya, arusnya konstan saja, lurus seperti itu. Katakanlah di sini 1 ampere. Ini A, ini I di sini.
1 ampere, lurus, terus tidak berubah-ubah. Dan jika arus tersebut berubah-ubah, time varying, berubah-ubah seiring waktu, maka dia kita sebut dengan alternating current, arus bolak-balik. Kebetulan di sini berubahnya konsisten. Turun, naik, turun, naik, seiring waktu dari waktu 0 sampai seterusnya, arusnya berubah.
Kadang dia positif, kemudian dia negatif, kemudian dia balik lagi ke positif, dan balik lagi ke negatif, dan seterusnya. Ini kita sebut dengan arus bolak-balik, dan ini kita sebut dengan arus searah. Dan yang perlu diingat, keduanya itu sama-sama I, disimbolkan dengan I. Tapi kalau kita gunakan I besar, ini maknanya arus searah. Kalau kita gunakan I kecil, I kecil itu adalah untuk arus bolak-balik.
I besar itu untuk arus DC, dan I kecil itu untuk arus bolak-balik. Ini biasanya hal-hal yang terlupakan. Nah, arus. Arus itu dia besaran vektor.
Ada besaran skalar, ada besaran vektor. Besaran skalar itu, dia tidak punya arah, hanya punya besar. Sedangkan vektor, besaran vektor, dia memiliki arah dan juga memiliki besaran. Arus juga seperti itu.
Dia terkadang bisa mengarah ke sana. Dan terkadang dia bisa mengarah ke sana. Dan arah arus tersebut, arah arus, arah arus positif, itu artinya dia searah dengan muatan positif. Pergerakan muatan positif. Kita lihat gambar yang di awal tadi, yang ini.
Arah arus itu dikasahkan positif jika dia Bergerak dari positif ke negatif. Sesuai dengan pergerakan proton. Bukan sesuai dengan pergerakan elektron. Sesuai dengan pergerakan proton.
Pergerakan arus dari positif ke negatif, itu kita sebut dengan arus positif. Sedangkan pergerakan arus dari negatif ke positif, itu arus negatif. Oka dari itu, ini berarti 5A mengarah ke sana.
Ini sudah bisa kita tebak bahwa ini adalah kutub positif dan ini adalah kutub negatif. Tentu arus seperti ini bisa kita representasikan dalam bentuk yang berlawanan arah. Maka kita tinggal berikan dia minus dan ubah arahnya.
Walaupun arahnya berubah, di sini tetap kutub positif dan di sini tetap kutub negatif. Jadi harap konsisten. Jika arus kita berikan negatif, maka arusnya akan berubah arah. Oke, itu arus dan muatan.
Sekarang, tegangan. Sekarang kita akan bahas tegangan. Apa itu tegangan? Di dalam dunia kehidupan kita, kita sering melihat tegangan 220 volt. Tegangan baterai 1,2 volt.
Baterai jam, misalkan. Atau misalkan baterai kancing, baterai kancing yang bisa dipakai di mainan anak-anak, itu berapa volt? Saya lupa voltnya, 0,7 ya? Masalah 0,7, mungkin salah, saya lupa.
Nah, itulah tegangan. Ada tegangan 220 volt, ada tegangan baterai mobil 12 volt, atau 24 volt. Apakah itu tegangan? Tegangan itu adalah...
Tegangan itu adalah usaha untuk menggerakkan elektron. Usaha adalah, sorry, tegangan adalah usaha untuk menggerakkan elektron. Dan usaha ini biasa disebut dengan tegangan, atau dia disebut dengan electromotive force, EMF, karena akan sering menemui EMF, atau dia juga disebut dengan beda potensial, potential difference. Beda potensial. Beda potensial antara titik A dan titik B.
Beda potensialnya adalah sebesar VAB. Katakan seperti itu. Jadi, tegangan adalah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu muatan, sesuatu muatan pada suatu elemen dan dia diukur oleh tegangan. Diukur dalam satuan tegangan volt. Dan di sini ada energi ya.
Energi itu adalah dalam Joule. Dan muatan ini adalah dalam Q. Dalam kolom.
Maka secara matematis tegangan tersebut adalah energi yang dibutuhkan terhadap perubahan muatan. Perubahan energi yang dibutuhkan terhadap perubahan muatan. Nah, ini adalah contoh polaritas tegangan, di mana tegangannya umumnya ditulis VAB adalah tegangan yang ada pada titik A dan titik B.
VCA adalah tegangan yang ada pada titik C dan titik A, misalkan seperti itu. Nah, yang perlu diperhatikan adalah tanda positif, tanda negatif. Tegangan ya, tegangan itu tidak memiliki arah, dia hanya memiliki besaran. Tegangan itu adalah... besaran skalar.
Hanya memiliki besaran. Tidak memiliki arah. Katakan di sini kalian perhatikan gambar A. Pada terminal A dan B, itu diberikan tegangan 9 volt.
Dan yang gambar yang B, coba kalian perhatikan. Di sini berlaku tegangan minus 9 volt. Di sini perbedaannya, di sini VAB sama dengan VAB adalah titik A dan titik B. Sedangkan di sini VAB, A-nya itu minus.
Maka di sini VAB adalah besarnya minus 9. Coba lihat gambar yang A. Kalau VAB adalah 9V, maka VBA berapa? VBA adalah minus 9V.
Sama juga dengan gambar yang sebelah B. Tegangan VAB adalah minus 9V. Tapi tegangan VBA adalah 9V.
Karena B-nya yang positif di sini. Ibarat arus listrik, tegangan konstan disebut dengan tegangan DC. Dengan simbol V besar.
Dan tegangan sinusoidal atau tegangan yang bervariasi seiring waktu itu disebut dengan tegangan AC. Atau dia disebut atau disimulkan dengan V kecil. Jangan terbalik-balik. Nah, kita sudah membahas apakah itu arus, apa itu tegangan. Dan arus dan tegangan ini merupakan variable dasar pada rangkaian listrik.
Namun, dia belum cukup. Belum cukup. Karena pada for practical purpose, untuk kebutuhan praktis, kita itu lebih banyak membahas masalah daya dan energi. Realnya itu di lapangan. Kita tidak membahas arus.
Kita tidak cukup membahas arus dan tegangan saja Namun daya dan energi perlu dibahas juga Kita harus tahu berapa besar energi dan berapa besar daya pada suatu peralatan yang bisa di handle-nya Kita ingin tahu Katakanlah resistor Resistor itu kan ada ukuran-ukurannya Dan ukuran-ukuran ini tertentu. Ada resistor yang bisa menerima daya 1 Watt, atau 2 Watt, atau 3 Watt. Kita harus tahu itu. Kemudian, contoh selanjutnya untuk kegunaan praktis.
Katakanlah ada lampu 100 Watt. Kita tahu lampu 100 Watt ini akan lebih terang dari lampu 60 Watt. Satuannya dalam Watt.
Kemudian kita juga tahu bahwa kita itu membayar listrik itu, kita membayar listrik bukan, kita membayar energi listrik, bukan membayar daya listrik. Dan kita membayar energi listrik itu pada waktu periode tertentu, katakanlah bulan ini dan bulan depan. Jadi energi dan daya itu sangat penting dan penting untuk diperhitungkan. Dan dia sangat penting dalam analisis rangkaian listrik.
Jadi apakah itu power? Apakah itu daya? Power is the time rate expanding of absorbing energy. Daya adalah rating penyerapan energi dalam suatu waktu.
Daya adalah rating energi yang diserap dalam suatu waktu. waktu katakanlah katakanlah di sini ada elemen sebelum ke elemen ini kita coba lihat ini maka daya itu kita tahu dia daya adalah perubahan energi terhadap waktu maka disini bisa kita ubah kita ubah bentuknya menjadi seperti ini dimana DW per DQ dikali DQ per DT Ingat, DQ ini ada DQ, DQ jika dicoret, dua-duanya itu tentu jadi DW per DT ya. Sama dengan DW per DT.
Jadi ini kita expand ya, kita kembangkan. Dan kita tahu DW per DQ ini adalah tegangan, seperti yang kita bahas di slide sebelumnya, dan DQ per DT itu adalah arus. Maka daya itu tidak lain adalah V dikali I. Daya adalah tegangan dikali arus.
Dan daya yang sama dengan tegangan dikali arus, ini kita sebut dengan instantaneous power. Harap diingat, instantaneous power adalah P sama dengan V dikali I. Dan yang namanya daya itu, ada daya yang diserap dan ada daya yang disuplai. Perhatikan gambar 1.8.
Untuk yang A ini adalah tipikal daya yang diserap, dan yang B ini adalah daya yang disuplai. Suatu elemen pada rangkaian listrik. Bisa saja dia menyerap energi listrik dan bisa saja dia menghasilkan energi listrik.
Perhatikan, ciri khasnya dari elemen yang menyerap energi listrik, arusnya itu akan mengarah ke elemen tersebut. Katakan ada terminal tegangan di sini dan arusnya mengarah ke sana, mengarah ke elemen tersebut. Maka elemen ini adalah elemen yang menyerap energi. Arusnya mengarah keluar dari elemen tersebut, mengarah ke terminal positifnya, mengarah ke terminal positif, jangan lihat dia mengarah ke terminal negatif ya, karena itu akan lain lagi pembacaannya nanti, lihat positifnya.
Arus mengarah ke terminal positif, maka ini adalah menghasilkan energi. Dan daya itu juga ada dua, daya positif adalah daya yang diserap, absorbing, sedangkan daya positif adalah daya yang diserap, absorbing, Jika suatu elemen dia menghasilkan energi, mensuplai energi, maka dayanya ditambahkan dengan tanda negatif. Daya negatif artinya menghasilkan, daya positif artinya diserap. Ada pertanyaan? Silahkan tulis di kolom komentar.
Nah ini pengembangannya. Ini pengembangannya, elemen yang menyerap daya. Elemen yang menyerap daya, kita lihat arah arusnya pasti ke elemen tersebut. Dan yang ini, ini juga menyerap daya.
Lihat, arah arusnya ke negatif. Tapi kalau kita teruskan kan sebenarnya arah arus itu dari sini, dari positif dan dia ke negatif. Jadi sama saja.
Kalau yang ini dari positif ke negatif. Yang ini dari positif ke negatif melewati elemen. Maka ini menyerap.
Bagaimana dengan yang memberikan daya atau mensuplai? Dari elemen keluar dia ke positif. Dari negatifnya masuk ke elemen. Dari negatifnya masuk ke elemen.
Dan dari elemennya keluar menuju ke positif. Ketika keluar arusnya menuju positif, maka dia memberikan daya. Dan bisa dilihat, daya adalah apa tadi rumusnya?
Daya sama dengan tegangan dikali arus. Tegangannya adalah 4V dan arusnya adalah 3A. Maka, daya yang diserap oleh elemen ini adalah 4V x 3A.
4 x 3, 12. Maka, elemen ini menyerap 12W. 4 x 3, 12. Untuk yang supplying, sama saja. 4 x 3 juga 12, namun karena arah arusnya ke sana, dia menjadi... negatif.
Artinya elemen ini sekarang sedang mensuplai. Mensuplai sebesar 12 Watt. Yang ini menyerap 12 Watt, dan yang ini mensuplai 12 Watt. Nah, ada hukum Law of Conservation of Energy, hukum kekalan energi, salah tulis saya ya, hukum kekalan energi, total daya yang diserap dan yang dihasilkan pada suatu rangkaian listrik itu berjumlah 0. Totalnya adalah 0. Tadi ada contoh rangkaian di awal.
Daya yang diberikan oleh baterai itu pasti akan sama dengan daya yang diterima oleh lampu. Akibatnya total daya pada rangkaian ini adalah 0. Apa gunanya kita membahas... conservation energy ini, ini tujuannya untuk menganalisis rangkaian.
Jadi, energi, apakah itu definisi energi? Energi adalah capacity to do work, diukur dalam joule. Energi yang diserap atau dibangkitkan oleh suatu elemen, energi yang diserap atau dibangkitkan oleh suatu elemen dari waktu ke waktu, itu dituliskan dengan integral dari daya pada suatu waktu.
Dan daya, Energi itu adalah, energi adalah daya dikali waktu. Dimana dayanya adalah V dikali I dikali waktu. Ada unsur waktu di dalam energi. Contoh, ini contoh paling sederhana. Dan kita semua pasti sudah mengalami, sudah berhadapan dengan masalah ini.
Terutama anak kos. Coba diperhatikan contoh soal. Contoh soal, kalian punya lampu 100 watt. Atau kalian punya komputer 100 watt. Dan dia dikonsumsi selama 2 jam.
Ini contoh 1.6. Di sini capi contohnya lampu ya, electric bulb ya. Kalian punya lampu 100 watt dan dia hidup selama... 2 jam. Berapakah energi yang digunakan?
Maka energinya adalah watt-nya dikali dengan waktu, dayanya dikalikan dengan waktu. 100 watt dikali 2 jam. Sama dengan 100 watt dikali dengan 2 jam, artinya energinya adalah 200 watt hour.
Ingat, satuannya harus dalam jam. Satuannya harus dalam jam untuk waktu ini. Dan satuan dayanya juga harus dalam watt.
Sehingga hasil akhirnya energi adalah watt dikali dengan hours. 200 watt hours. Jadi inilah besar energi yang kalian gunakan ketika kalian menghidupkan lampu 100 watt selama 2 jam. Nah sekarang aplikasi.
Tentu kita membayar listriknya. Kita berlangganan dengan PLN. Dan kita membayar listrik ke PLN.
Kalian tahu harga listrik PLN saat ini berapa? Ada banyak, ya. Ada banyak tarif PLN.
Tapi kita ambil yang tarif yang paling umum saja, untuk rumah tangga. Ternyata harga listrik PLN itu untuk rumah tangga adalah Rp1.444,7 per kWh. Kilo, ya.
Ini per kWh. Jadi kita harus membayar Rp1.400, Setiap kita menggunakan 1 kWh. Nah, sekarang ada contoh.
Ini untuk mahasiswi ini biasanya, yang suka buat kue misalkan. Katakanlah ada oven 100 Watt. Sorry, katakanlah ada oven listrik.
Kalian punya oven listrik sebesar 1000 Watt. Kemudian kalian membasak kue selama 2 jam. Nah, ini kira-kira berapa biayanya? Ini tentu bisa kita hitung.
Katakanlah oven ini non-stop hidup selama 2 jam ya. Non-stop hidup selama 2 jam dan elemennya selalu hidup. Elemen yang sebesar 100 watt, elemen pemanas di dalam oven itu selalu hidup 2 jam.
Maka 1000 watt dikalikan dengan 2 jam akan dapat 2 kWh. 2000 watt dikali dengan 2 jam. itu akan menjadi 2000 watt hours dan 2000 watt hours ini sama dengan 2 kilowatt hours jadi berapakah listrik yang kalian bayar ke PLN jika kalian menggunakan selama 2 jam tinggal dikalikan saja 2 kilowatt hours itu dikalikan saja dengan biaya rupiah per kwh tadi jika 1 kilowatt hours kalian membayar 1400 dan sekian, maka jika kalian menggunakan 2 kilowatt hours Kalian harus membayar 2.808, ya sekitar hampir 3.000 rupiah lah.
Nah, itu. Jadi, kesimpulannya, ada oven listrik 1000 watt hidup selama 2 jam, maka kurang lebih kalian harus membayar 2.800an rupiah. Murah ya?
Murah lah. 2 jam hidup, 2.000 sekian. Kenapa tiba-tiba kalian membayar listrik mahal?
Karena itu listrik akumulatif. akumulasi dari sebulan bayar sana sedikit, ini sedikit, itu sedikit bayar listrik HP sedikit bayar listrik laptop sedikit bayar kulkas juga sedikit sedikit jadi banyak, makanya dalam sebulan kita bisa membayar hingga 300 ribu rupiah oke ini semoga aplikasi ini bermanfaat silahkan kalian hitung biaya listrik kalian dalam cost, kalian bisa analisis, kalau kalian mau hemat apa yang harus dimatikan, berapa jam hidup Itu, silahkan diaplikasikan. Oke, kemudian elemen rangkaian listrik. Tadi sudah kita bahas rangkaian listrik itu apa. Jadi rangkaian listrik itu adalah koneksi dari beberapa elemen listrik.
Apakah itu elemen listrik, elemen rangkaian? Elemen rangkaian itu terdiri dari dua jenis setidaknya. Yang pertama dia elemen pasif, dan yang kedua itu elemen aktif.
Apakah itu elemen pasif dan apakah itu elemen aktif? Elemen aktif itu adalah elemen yang mampu menghasilkan energi. Sedangkan elemen pasif itu tidak mampu menghasilkan energi. Apa contohnya? Untuk elemen pasif, itu contohnya adalah resistor, kapasitor, dan induktor.
Mereka tidak bisa menghasilkan energi. Resistor tidak bisa menghasilkan energi. Kapasitor juga tidak bisa.
Induktor juga tidak bisa. Ada yang bilang, ada yang bilang bahwa kapasitor dan induktor itu bisa menghasilkan energi. Itu salah.
Kapasitor dan induktor, dia bisa menyimpan energi. Dia tidak bisa menghasilkan. Dia hanya bisa menyimpan.
Dan menyimpan pun itu sesaat. Sangat-sangat sesaat lah. Dan bagaimana dengan elemen aktif?
Elemen aktif adalah yang bisa menghasilkan energi. Apa contohnya? Generator, baterai.
Baterai ini menyimpan dalam jangka waktu yang panjang. Tidak seperti kapasitor dan induktor. Sangat singkat sekali ya.
Bahkan bisa dibilang, ya sangat singkat lah. Nah, elemen aktif selanjutnya apa? Itu operational amplifier.
IC. Di sini ada IC. IC ini kan tidak bisa menghasilkan energi. Memang iya tidak bisa, tapi dia dikombinasikan dengan sumber energi.
Sehingga dia bisa beralih fungsi menjadi sumber energi yang bisa dikondisikan. Nah ini akan kita bahas lebih lanjut nanti di bab selanjutnya. Kemudian contoh elemen aktif lainnya adalah sumber tegangan.
Misalkan apa sumber tegangan? Tadi baterai ya. Dan sumber arus.
Apakah contoh sumber arus? Misalkan panel surya, nah inilah elemen aktif dan ini adalah elemen pasif. Elemen pasif ada resistor, kapasitor, induktor, dioda juga dan transistor. Sedangkan elemen aktif ada contoh generator di sini dan baterai dan ada operational amplifier. Nah, kita sekarang masuk ke jenis-jenis sumber.
Sumber itu dibagi dua, ada sumber independent dan ada sumber dependent. Ada sumber yang bisa berdiri sendiri, ada sumber yang tidak bisa berdiri sendiri. Sumber ini bisa sumber arus, bisa sumber tegangan ya. Jadi sumber yang independent, sumber independent ini artinya sumber yang bisa berdiri sendiri adalah elemen aktif yang memiliki tegangan tertentu atau arus tertentu yang dia sepenuhnya tidak bergantung terhadap elemen-elemen lain. Di sini simbolnya seperti ini, bisa kalian perhatikan.
Simbolnya bisa dibuat seperti ini yang bulat atau simbol baterai seperti ini. Dikatakan di sini yang A ini adalah untuk sumber tegangan yang konstan. Atau untuk sumber tegangan yang berubah-ubah juga boleh.
Sumber tegangan yang berubah-ubah terhadap waktu. Sedangkan yang ini adalah murni untuk sumber DC. Ini boleh AC, boleh DC.
Dan yang ini hanya untuk DC saja. Sedangkan untuk logo simbol sumber arus, dia ditandai dengan bentuk panah seperti ini. Kalau arah panahnya ke atas, berarti arah arusnya ke atas. Arah arusnya seperti ini. Oke, kemudian tadi independent source, sekarang dependent source, atau sumber yang berketergantungan.
Jadi, sumber dependent itu adalah sumber yang dikontrol oleh elemen aktif, which the source quantity is controlled by, di mana sumber tegangannya, atau sumber arusnya itu dikontrol. Kontrol oleh sumber tegangan atau sumber arus lainnya. Dan dia simbolnya, biasanya berbentuk berlian. Bisa berbentuk berlian seperti ini. Ini untuk AC ataupun DC.
Dan ini hanya untuk DC saja ya. Oh sorry, ini untuk sumber tegangan dan ini sumber arus. Dan dia berbentuk berlian, diamond seperti ini. Jadi ini ada contoh.
Coba perhatikan contoh ini, apa maksudnya dia dependent, apa maksudnya dia berketergantungan. Nah, di sini ada sumber independent, dan di sini ada sumber dependent. Kita lihat sumber dependent ini, dia besarnya adalah 10I. Sedangkan sumber independent adalah 5V, 5V saja seperti ini.
Dan dari sini bisa kita lihat, Ternyata sumber tegangan ini bergantung terhadap besarnya I. Besarnya arus I. Apa ini arus I? Arus I adalah arus ini. Semakin besar arus di sini, maka semakin besar tegangan di sini.
Semakin kecil arus di sini, maka semakin kecil juga sumber tegangan ini menghasilkan tegangan. Jadi, dia bergantung terhadap arus di sini. Berapa arus di sini? Begitulah besar tegangan yang diberikan.
Apakah arus 10I? Tidak. Bisa saja 10V.
Bisa saja 10V, misalkan V-nya adalah V atau tegangan yang ada pada elemen B atau mungkin tegangan. yang ada pada elemen A atau elemen C. Tergantung, tergantung contoh.
Bisa kita lihat nanti contoh-contoh soal. Nah, ini adalah contoh sumber tegangan. Ini adalah sumber tegangan yang diatur oleh besarnya arus.
Jadi, dia sumber tegangan yang tergantung terhadap besarnya arus. Ada banyak jenis sumber dependent. Yang pertama itu adalah Sumber tegangan yang dikontrol oleh sumber tegangan. Yang kedua sumber tegangan yang diatur oleh arus. Yang ketiga adalah sumber arus yang diatur oleh sumber tegangan.
Yang keempat adalah sumber arus yang dikedalikan oleh sumber arus lainnya. Nah, kemana aplikasinya Dependent Source ini? Dependent source akan lari ke aplikasi transistor.
Bagaimana kita memodelkan IC, bagaimana kita memodelkan operational amplifier maupun transistor pada rangkaian listrik. Untuk kita menganalisis suatu rangkaian, kita harus memodelkannya terlebih dahulu. Dan model itu untuk operational amplifier ataupun transistor, kita gunakan model-model dependent source seperti ini. Akan kita lihat di bab selanjutnya. Di pertemuan-pertemuan selanjutnya tentunya.
Oke, di sini ada contoh 1.7. Ada contoh 1.7. Bisa kalian perhatikan di buku.
Coba hitung. Harus coba hitung. Da...
Energi. Sorry. Daya.
Coba hitung daya yang disuplai atau yang diserap oleh setiap elemen yang ada di sini. Lihat, ada berapa elemen di sini? Elemen 1, elemen 2, elemen 3, dan elemen 4. Ada 4 buah elemen.
Coba diidentifikasi, coba dihitung manakah elemen yang menyerap energi, manakah elemen yang memberikan energi. Manakah elemen yang memberikan daya, manakah elemen yang menyerap daya. Nah, di sini bisa kita lihat.
sudah bisa kita identifikasi dari arah arusnya. Ini sudah sangat membantu. Elemennya sudah dituliskan tegangannya dan sudah dituliskan arusnya yang melewatinya berapa. Nah, di sini untuk elemen 1, P1, bisa kita identifikasi di sini besar tegangannya adalah 20 volt dan arah arusnya dari positif ke negatif. Arah arusnya keluar dari tanda positif.
Artinya dia... memberikan energi. Berapa besar energinya? Berapa besar daya yang diberikan?
Ingat, daya adalah tegangan dikali arus. V dikali I. Maka 20 dikali 5. 20 dikali 5 adalah 100. Maka dia memberikan energi 100 Watt. Kenapa di sini arusnya minus 5? Kenapa energinya adalah...
Sorry, kenapa arusnya minus 5? Karena arusnya keluar dari elemen positif. Arusnya keluar dari tanda positif, maka dia menjadi minus.
Bagaimana dengan elemen kedua? Elemen kedua, di sini resistor ya. Ini juga resistor. Untuk elemen kedua, elemen kedua, lihat, arusnya adalah 5. Di sini tidak ada tanda minus.
Kenapa? Karena arusnya itu masuk ke tanda positif. masuk ke tanda positif dari resistor ini sehingga daya yang diserap oleh elemen 2 adalah 60 Watt begitu juga dengan elemen ketiga dia menyerap 48 Watt sekarang bagaimana dengan elemen yang keempat elemen keempat, arah arusnya ke atas dia otomatis menghasilkan arus sebesar 0,2 I dimana I adalah 5 Ampere dimana I adalah 5A, maka bisa kita tuliskan secara matematis, kita tuliskan secara matematis, daya yang dihasilkan oleh sumber arus ini adalah 8 dikalikan dengan minus 0,2I. Kenapa 8 di sini? Ingat, ini aturan tegangan.
Terminal tegangan, kita lihat terminal tegangannya, terminal elemen ini, sama dengan terminal elemen ini. Dan kita tahu elemen ini diberikan tegangan 8V, maka tegangan yang sama juga berlaku untuk elemen ini. Ketika elemen ini dia 8V, artinya titik ini dengan titik ini ada tegangan 8V, maka elemen ini juga mendapatkan 8V.
Maka dari itulah di sini 8V. Dan untuk arusnya, dia negatif karena dia menghasilkan, dia keluar. Dia mengeluarkan, sumber arus itu sudah pasti dia mengeluarkan arus searah arahnya ini.
Maka dia negatif di sini. Oke, 8 dikali minus 0,2 dikali 5. 5 ini adalah I. I ini dapatnya dari sini.
8 dikali min 0,2 dikali 5 sama dengan minus 8. Dan dia mensuplai daya sebesar 8 Watt. Ingat, hukum kekekalan daya. Bahwa total daya yang ada pada rangkaian ini adalah 0. Coba kalian buktikan.
Daya yang disuplai adalah 100 Watt. 100 Watt ditambah 8 Watt. 100 Watt ditambah 8 Watt.
Artinya berapa? 108. 108 Watt. Dan energi yang diserap berapa?
Energi yang diserap adalah 108 Watt juga. Sama. Jadi, energi yang disuplai, total energi yang disuplai itu sama dengan total energi yang diserap.
Artinya apa sekarang? Total energi yang ada di dalam rangkaiannya adalah 0. 108 Watt yang disuplai, 108 Watt yang diserap. Oke, kita sudah hampir pada akhir perkuliahan kita. Aplikasi. Kita sudah membahas masalah arus, tegangan, daya, kemana arahnya, kemana aplikasinya.
Di sini saya coba ambil aplikasi yang ada di buku. Aplikasinya adalah Electron Gun. Electron Gun ini apa? Electron Gun ini memang sudah ditinggalkan sekarang. Karena dia digunakan pada TV tabung.
Siapa sekarang? TV tabung sudah hampir tidak ada yang menjual lagi. Kita sudah beralih ke TV LED. Tapi, dasar dari TV tabung itu menggunakan besaran tegangan. Dan besaran tegangan yang bisa diatur-atur.
Jadi pada TV tabung itu ada suatu elektron gun. Elektron gun itu senjata. Senjata elektron lah. Dia tujuannya menembakkan elektron dari belakang ke TV tabung kita, ke layar.
Jadi apa yang kita lihat di layar TV kita itu sebenarnya adalah elektron. Dan elektron itu bisa diatur posisinya dari sumbu vertikal dan susi horizontal. Makanya ada pengaturan horizontal dan pengaturan vertikal pada TV tabung.
Bagi yang mungkin ada yang dari SMK di sini, kalian pernah membongkar TV tabung, ada polaritas. Vertical disana dan ada polaritas horizontal Itu tujuannya adalah untuk mengatur Titik jatuh dari elektron itu Dengan ada dua elemen disini Ada dua elemen horizontal dan vertical Maka koordinat jatuh dari elektron tersebut Bisa diatur Apakah jatuh disini? Apakah jatuh disini? Apakah jatuh disini? Apakah disini?
Jadi dengan membuat Membuat elektron ini belok lebih jauh Apakah dia belok ke bawah, apakah dia belok ke atas, apakah belok ke kiri, apakah belok ke kanan. Dan belokan itu bisa diatur dengan besarnya tegangan yang diberikan pada horizontal dan vertical ini. Di sini ada contoh, suatu elektron pada TV, electron beam in a TV picture tube carries 10 pangkat 15 electron per second. Jadi seorang ilmuwan, seorang engineer, diharapkan untuk menentukan berapakah besar tegangan yang harus diberikan sehingga elektron ini tertembak ke layar dengan energi dengan daya 4 Watt. berapa watt, kita kan ingin mendesain suatu alat alat ini apakah mau 4 watt, apakah mau 10 watt atau 1000 watt, atau 1 kilowatt untuk TV maka bisa diatur dengan mengatur tegangan polaritasnya ini nah maka jika kita sudah tahu wattnya adalah 4 watt dayanya 4 watt dan elektronnya kita sudah tahu ada 10 pangkat 15 elektron per second Maka arusnya bisa dihitung, arusnya adalah ada jumlah muatan di sana, jumlah muatan per second-nya, dikalikan dengan muatan elektron itu.
Banyaknya elektron dikalikan dengan muatannya elektron, maka didapatkanlah arus yang diperlukan adalah, arus yang terjadi adalah minus 1,6 x 10 pangkat 4 ampere. Dan kita tahu tegangan adalah daya per arus. Jika dayanya adalah 4 Watt dan arusnya adalah sekian, diketahui dayanya 4 Watt dan arus yang kita cari tadi adalah sekian, maka ternyata tegangan yang dibutuhkan itu adalah 25.000 V. Jadi tegangan di balik TV layar kalian itu, di layar TV layar kalian itu, tabung itu sangat tinggi sebenarnya.
Ini sampai 25 kV disini. Tegangan tinggi. Tapi arusnya sangat rendah. Jadi, tipe tabung cukup berbahaya, tapi juga cukup aman untuk digunakan. Ini contoh aplikasi.
Ini barangnya elektron gun. Dan ini kurang lebih ilustrasinya seperti ini. Semoga bermanfaat.
Dan penyelesaian soal, seperti yang sebagaimana sudah saya sampaikan di awal, supaya kita mudah, supaya banyak memahami konsep-konsep teori aplikasi dari rangkaian listrik, kita harus banyak menyelesaikan soal. Silakan kalian buka buku, buku yang sudah saya berikan di Google Classroom. Kalian pelajari, ada di sana review question, untuk review ulang. Coba kalian jawab, jawabannya sudah ada, tapi coba ditutup dulu jawabannya, coba kalian tebak-tebak jawaban kalian benar apa salah.
Kalian pelajari review question halaman 24 ya, mulai dari pertanyaan 1 sampai pertanyaan 10. Coba dipelajari, coba dilihat berapa benar, berapa banyak kalian benar. Kemudian di sini saya berikan tugas mandiri ya. Kalian kerjakan soal-soal yang ada pada halaman 24 sampai 26. Mulai dari...
Kalian kerjakanlah, disini saya pilih soal-soalnya ya. Kalian kerjakan soal 1.1, 3.3, 4.5, 7.9, 17. Kemudian ditambah dengan.21, 22, 23, 26, dan 31. Silahkan kalian kerjakan ini. Saya berikan nanti deadline, jika ada pertanyaan silahkan ditanya bagaimana atau kurang mengerti di mana dari tugas mandiri ini.
Dan saya kasih tulis disini, saya tulis opsional. Kalau kalian mau paham lebih banyak, coba dikerjakan semua soal tersebut di halaman 24-27. Kerjakan semua soal ini.
Boleh kalian kumpulkan juga di tugas mandiri. Tentu ada nilai tambah di situ. Tugas ini...
Memang idealnya kalian kerjakan semua. Kami pun dulu sebenarnya mengerjakan semua juga ya, hampir semuanya. Jadi saya ingin kalian mendapatkan hal yang saya dapatkan juga dulu.
Dan tenang saja, jika kalian ingin tahu jawaban kalian itu benar atau tidak, di balik buku yang sudah saya berikan itu, itu sudah ada kunci jawabannya. Kunci jawaban ada di halaman terakhir. Kalian tinggal mencari jawabannya sampai cocok dengan kunci jawaban yang diberikan. Tinggal kalian mencari caranya seperti apa.
Bagaimana bisa mendapat jawaban sampai seperti sama dengan kunci jawaban. Jadi, salah satu hal yang bisa membuat kalian pintar itu juga ada masalah dan ada kunci jawaban. Jadi, kalian tahu yang hal-hal yang sudah kalian kerjakan itu benar. Itu tujuannya yang saya berikan di sini. Kunci jawaban juga.
Semoga bermanfaat. Ini akhir dari perkuliahan kita hari ini, tapi tentu kita di sini 4 SKS, diperbanyak saja di pekerjaan soal, dan kita diskusi masalah soal-soal ini nantinya. Kita diskusi juga di Google Classroom, silakan dikerjakan, semoga perkuliahan hari ini bermanfaat, lebih dan kurang saya ucapkan mohon maaf. Bilahi Taufiq wal Hidayah. Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.