Dasar Ilmu Listrik Chapter 1 Direct Current...Teori Atom Bohr Teori Mekanika Kuantum TNU Air Navigation Engineering Structure of Atom →Teori Atom →Teori Atom Dalton Atom seperti

Dasar Ilmu Listrik

Chapter 1 – Direct Current

Oleh: ADE IRFANSYAH, ST, MT

Ade Irfansyah, ST, MTHp. +62 821 2328 6914

Line: irfansyah.adeInstagram: ade_pancah

Email: [email protected]

Contents

Structure of Atom

Free Electron, Conductor, Isolator, Semiconductor

Electric Charge, Coulomb and Electrostatic Field

Potensial Difference

Current Flow

Source of Electricity

Direct and Alternating Current

TNU Air Navigation Engineering

Contents – (Continue)

Practice: Battery Series Adding and Serries Opposing

Practice: battery Serial and Parallel Juction


Structure of Atom-> Teori Atom

Teori Atom Dalton Teori Atom Thomson Teori Atom Rutherford Teori Atom Bohr Teori Mekanika Kuantum


Structure of Atom→ Teori Atom→ Teori Atom Dalton

Atom seperti bola pejal, sangat kecil, tidak dapat di belah, diciptakan maupun dimusnahkan

Atom bagian terkecil dari unsur Atom suatu unsur tidak dapat diubah menjadi atom lain Unsur yang sama mengandung atom-atom yang sama Unsur yang berbeda mengandung atom-atom yang berbeda


Structure of Atom→ Teori Atom→ Teori Atom Thomson

Atom berbentuk bola yang bermuatan positif dan elektron yang tersebar merata dalam bola tersebut

Dikenal dengan model ataom roti kismis


Structure of Atom→ Teori Atom→ Teori Atom Rutherford

Inti atom yang bermuatan positif desebut PROTON yangdikelilingi oleh ELEKTRON bermuatan negatif

Atom bersifat netral jika jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti atom

Masa inti tidak seimbang dengan masa proton dikarenakan ada partikel lain dalam inti yang dikenal dengan NEUTRON


Structure of Atom→ Teori Atom→ Teori Atom Bohr

Elektron mengelilingi inti atom pada tingkat-tingkat energi (kulit) tertentu

Elektron dapat berpindah dari tingkat energi yang rendah ke tingkat energi tinggi (eksitasi) dan sebaliknya disebut dengan deksitasi


Structure of Atom→ Teori Atom→ Teori Mekanika Kuantum

Berdasarkan sifat dualism electron: partikel dan gelombang Tidaklah mungkin menentukan posisi serta momentum yang

pasti dari elektron dalam atom Yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan

elektron di suatu titik pada jarak tertentu


Perbandingan karakter 3 partikel subatomik

Partikel Muatan Massa Lokasi dalam Atom

Proton (p+) +1.6 x 10-19 1.6 x 10-24 Inti atom

Neutron (n0) 0 1.6 x 10-24 Inti atom

Elektron (e-) -1.6 x 10-19 1.6 x 10-28 Luar inti atom


Structure of Atom-> Konfigurasi Elektron

Elektron-electron mengelilingi inti pada jalur-jalur lintasan tertentu (tingkat energi tertentu; kulit elektron)

Rules: Dimulai lintasan terdekat dengan inti yaitu kulit ke-1 (kulit K), kemudian berurutan L, M, N, O dan jumlah elektron maksimum tiap kulit = 2n2


Structure of Atom-> Konfigurasi Elektron (Cont’)

K → n = 1, jumlah e max adalah 2n2 = 2 . 12 = 2 L → n = 2, jumlah e max adalah 2n2 = 2 . 22 = 8 M → n = 3, jumlah e max adalah 2n2 = 2 . 32 = 18 N → n = 4, jumlah e max adalah 2n2 = 2 . 42 = 32 O → n = 5, jumlah e max adalah 2n2 = 2 . 52 = 50



Contoh 1:

12x → K L M2 8 2 → disebut elektron valensi (ev) =

Elektron terakhir = Golongan (max 8)



Contoh 2:20Y → K L M N

2 8 8 2→ ev

Contoh 3:55Z → K L M N O P

2 8 18 18 8 1→ ev


Elektron Bebas

Inti atom bermuatan positif sedangkan elektron-elektronnya

bermuatan negative yang selalu berputar mengelilingi inti

atom tersebut.

Muatan positif dengan muatan negatif seharusnya saling tarik

menarik, sehingga seharusnya elektron-elektron tersebut

jatuh tertarik ke dalam inti atom, kemudian saling

bertabrakan, lalu hancur dan musnah.


Keseimbangan Atom

Inti atom bermuatan positif sedangkan elektron-

elektronnya bermuatan negative yang selalu berputar

mengelilingi inti atom tersebut.

Elektron-elektron tsb bergerak berputar dengan

kecepatan tertentu dan tetap pada lintasannya, maka

atom berada dalam keadaan STABIL

STABIL karena kesetimbangan antara gaya sentrifugal

(tolak keluar) dan gaya sentripetal (tarik kedalam)


Jika gaya sentrifugal > gaya sentripetal, maka elektron akan

terlempar keluar,

Sebaliknya jika gaya sentripetal > gaya sentrifugal maka

elektron akan tertarik kedalam inti atom

Untuk menjaga kestabilan maka kecepatan gerak melingkar

elektron-elektron harus tetap dengan jarak lintasan tertentu.


Apa yang terjadi jika Atom menjadi

tidak stabil?

Jika elektron pada suatu atom keluar dari lintasannya

maka keseimbangannya pun akan hilang.

Jika suatu atom kehilangan keseimbangan maka

elektron akan tertarik kedalam inti atom, kemudian

akan bertabrakan dengan proton dan saling meniadakan.


Energi ikatan inti

Dalam inti atom antara proton dan neutron terdapat

energi ikat inti yang cukup besar

Jika atom musnah, energi ikat inti ini akan menjadi

energi panas yang sangat besar seperti pada reaksi fisi

atau reaksi pembelahan unsur-unsur radio aktif yang

dikenal dengan energi nuklir


Elektron bebas

Elektron bebas berada di luar ikatan, dapat beredar bebas

dikarenakan adanya gaya luar, seperti pergerakan melalui

medan magnet, friksi maupun reaksi kimia.

Elektron bebas dapat meninggalkan garis edarnya, dimana

dapat diisi oleh elektron yang memaksa keluar dari garis

edar pada atom yang lain


Elektron bebas dapat berpindah dari satu atom ke atom

berikutnya, dikarenakan adanya gaya luar, maka terjadilah

arus elektron


Konduktor

Konduktor adalah zat atau bahan yang dapat

menghantarkan energi, baik listrik maupun kalor.

Konduktor yang baik adalah yang memiliki tahanan listrik

yang kecil

Pada umumnya logam bersifat konduktif, Contoh: Emas,

perak, Tembaga, Alumunium, Zink, dan besi yang

berturut-turut memiliki tahanan jenis semakin besar


Isolator

Isolator adalah bahan yang elektronnya tidak bisa

melakukan perpindahan (valensi elektronnya terikat

kuat pada atom-atomnya)

Contoh: kaca, kertas, teflon, plastik maupun karet


Semikonduktor

Semikonduktor adalah sebuah bahan dengan konduktivitas

listrik yang berada di antara insulator dan konduktor.

Bersifat isolator pada suhu sangat rendah dan dapat menjadi

konduktor pada suhu ruangan

Contoh: silicon, germanium dan galium arsenide


Diskusi

Jelaskan apa kegunaan dari konduktor, isolator dan

semikonduktor dalam dunia kelistrikan!


Gaya Gerak Listrik (GGL)

GGL adalah beda potensial antara ujung-ujung

penghantar sebelum dialiri arus listrik, satuannya volt

GGL merupakan energy yang diberikan pada setiap

muatan listrik untuk bergerak antar dua kutub baterai

atau generator

Sebuah electron-electron bermuatan negative yang

bergerak dari kutub negative ke kutub positif melalui

konduktor di luar baterai akibat adanya GGL yang

memiliki beda potensial


GGL itu adalah suatu alat yang muatan positif dan negatifnya

terpisah

Kedua ujung alat tersebut disebut terminal

Muatan positif di terminal positif dan muatan negatif di

terminal negatif

Terminal positif disebut anoda dan terminal negatif disebut

katoda


Medan listrik VS medan non listrik

Terdapat medan listrik diantar dua terminal anoda dan katoda

Arah medan listrik menunjuk dari anoda ke katoda

Medan listrik memaksa, mendorong muatan positif dalam alat

ini menuju katoda, juga memaksa muatan negatif ke anoda

Agar muatan positif tetap di terminal positif (anoda) dan

muatan negatif tatap di katoda, alat ini menghasilkan gaya non

listrik yang melawan gaya listrik dan terus mendorong muatan

positif ke anoda dan muatan negatif ke katoda


Dianalogikan GGL seperti air yang berada dalam pipa

tegak, air akan didorong naik hingga ke puncak pipa

oleh suatu gaya non gravitasi.

Saat air sudah berada di puncak (dianalogikan anoda)

suatu gaya gravitasi akan membuat air turun kembali

menuju (katoda), agar air tetap berada di atas, harus

ada gaya non gravitasi, seperti analogi pada pompa

misalnya, yang mendorong air melawan gravitasi.



M

e

e

e

e

e

ee

e

e

e

e

ee

emf

e Electron flow

Proton flow

Anoda

Katodaemf

Water flow

caused by

gravity

Water flow

caused by

pump

Dalam kasus GGL, gaya dari mesin pompa ini bisa

berasal dari reaksi kimia, sperti baterai, dan bisa juga

berasal dari gaya magnet, seperti generator listrik.

Seperti kasus air tadi, dimana energi potensial

gravitasi air bertambah saat air di dorong semakin

tinggi, gaya lain ini menyebabkan muatan mengalir ke

anoda, meningkatnya energi potensial listrik ,

akibatnya terjadi beda potensial antara anoda dan

katoda


Merujuk gambar, arus listrik akan mengalir saat anoda

terhubung oleh suatu kawat penghantar melalui suatu tahanan

listrik, dan tegangan kerja akan dapat di ukur menggunakan

AVO meter.


Saat arus mengalir maka pada sumber tegangan akan terjadi

pelepasan kalor yang besarnya sebanding dengan arus yang

terjadi, sehingga GGL = V – I.r

r disini adalah tetapan proporsionalitas, karena dimensinya

sama dengan hambatan, jadi dia lebih sering disebut

“hambatan dalam” atau R int


Jika tidak ada arus mengalir melewati hambatan dalam pada

sumber tegangan, maka beda potensial sama dengan GGL pada

rangkaian terbuka

Namun jika arus mengalir di rangkaian luar, arus yang sama

juga akan mengalir di dalam sumber sehingga tegangan akan

drop sebesar Vin = I . R Int


Contoh sumber dari GGL adalah baterai.

Baterai memakai gaya kimia yang digunakan untuk mendorong

arus agar melewati hambatan dalam baterai dari katoda

(terminal negative) menuju ke anoda (terminal positif)


Thanks for your attention..

Please continue to Next Chapter


Documents

Dasar Ilmu Listrik Chapter 1 Direct Current...Teori Atom Bohr Teori Mekanika Kuantum TNU Air Navigation Engineering Structure of Atom →Teori Atom →Teori Atom Dalton Atom seperti