Pembelajaran Teori Dasar Listrik di SMK dan Implementasinya di Dunia Usaha

Komentar Dinonaktifkan pada Pembelajaran Teori Dasar Listrik di SMK dan Implementasinya di Dunia Usaha

PEMBELAJARAN TEORI DASAR LISTRIK DI SMK

DAN IMPLEMENTASINYA DI DUNIA USAHA

 

Purwanto

SMK Negeri 2 Sukoharjo

 

ABSTRAK

Tujuan dalam pembelajaran teori dasar listrik adalah untuk memberikan pemahaman dan penguatan terhadap siswa SMK. Selain itu, agar dalam implementasinya di dunia indudtri dan dunia usaha lebih baik dalam operasionalisasinya. Metode untuk memahami teori dasar listrik adalah: (1) Mencoba Langsung yaitu dengan melakukan praktikum mandiri; (2) Membuat catatan yaitu dengan memilih kata kunci atau singkatan khusus yang mudah diingat seperti Vitamin W sebagai representasi rumus energy listrik (Vx1xt=W) ;(3) Berlatih soal atrinya semakin banyak berlatih, semakin mudah dalam menyelesaikan berbagai soal.Semua manusia sebenarnya dapat mengukur segala bentuk energi. Namun, manusia hanya dapat mengiranya saja seperti kuat atau lemah, tinggi atau rendah, besar atau kecil tanpa bisa menyebutkan angka yang pasti dari energi yang diukur. Sehingga manusia membutuhkan alat ukur untuk mengetahui nilai pasti dari suatu energy. Teori dasar listrik menjelaskan bahwa aliran listrik dapat tercipta atau terjadi jika rangkaian tertutup dari sekian banyak alat listrik. Jika sumber listrik dihubungkan dengan alat-alat listrik sehingga terjadi rangkaian, maka muatan yang ada di setiap kutub bereaksi dan kutub negatif sebagai kutub yang kelebihan elektron akan segera menggerakkan muatannya.

Kata kunci: elektronik; Sekolah Menengah Kejuruan; teori dasar listrik

 

KAJIAN PUSTAKA

Teori Dasar Listrik

Pada dasarnya, sebuah benda atau materi terdiri dari kumpulan molekul. Molekul adalah bagian dari suatu benda yang masih memiliki sifat seperti benda aslinya. Kemudian molekul dapat diuraikan menjadi bagian yang lebih kecil yang disebut atom. Atom ini merupakan bagian dari suatu benda yang paling sederhana yang tidak dapat lagi diuraikan dengan proses kimia biasa. Dalam atom terdapat partikel yaitu proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron merupakan inti dari atom yang disebut dengan nuckleus. Sedangkan elektron bergerak spin sambil mengitari inti dalam orbit tertentu. Proton merupakan partikel penyusun atom yang bermuatan positif. Elektron merupakan partikel penyusun atom yang bermuatan negatif. Neutron merupakan partikel penyusun atom yang tidak bermuatan (netral).

Pada atom yang stabil, jumlah proton dan elektron sama. Jika suatu atom kehilangan satu elektron, membuat atom tersebut tidak netral lagi. Atom yang kekurangan elektron, akan bermuatan positif yang disebut ion positif. Sedangkan jika suatu atom kelebihan elektron, maka atom tersebut akan bermuatan negatif yang disebut ion negatif.

Sifat muatan listrik: (1). Jika dua muatan yang sama ((+) dan (+)/(-) dan (-)) didekatkan, maka akan saling tolak mmenolak. (2). Jika dua muatan yang berbeda ((+) dan (-)/(-) dan (+)) didekatkan, maka akan saling tarik menarik.

Syarat terjadinya arus listrik jika perpindahan elektron secara terus-menerus.

  1. Arus listrik; Arus listrik merupakan mengalirnya elektron secara terus-menerus akibat perbedaan jumlah elektron pada kutub positif dan negatif. Arus listrik dinyatakan dalam bentuk simbol I dengan satuan ampere. Pada kenyataannya, arus listrik mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-). Sedangkan elektron mengalir dari kutub negatif (-) ke kutub positif (+). Jadi arah arus elektron berlawanan dengan arah arus listrik.
  2. Tegangan; Tegangan merupakan perbedaan potensial antara dua titik pada suatu media penghantar. Tegangan dinyatakan dalam simbol V dengan satuan voltage.
  3. Hambatan; Pada rangkaian listrik selalu ada hambatan. Hambatan berasal dari hambat jenis logam penghantar, kompnen resistor, ataupun komponen yang lain. Hambatan dinyatakan dalam bentuk simbol R dengan satuan ohm (Ω). Demikian penjelasan mengenai teori dasar listrik teori atom, arus, tegangan, hambatan, hukum ohm, dan daya listrik.

Listrik arus bolak-balik (AC)

Pengertian Listrik Arus Bolak-balik (AC) listrik arus bolak-balik (AC) merupakan arus yang besar dan arahnya selalu berubah-ubah setiap saat. Nilai arus pada listrik bolak-balik selalu mengalami kurun. Apakah Anda pernah berpikir, “Jika arus AC selalu mengalami naik turun, kenapa lampu di rumah saya tidak nyala-redup-nyala-redup? Tapi kok kelihatannya nyala terus ya.”

Sebenarnya lampu yang ada di rumah nyala-redup-nyala-redup. Tapi itu berlangsung secara cepat, bahkan bisa dibilang sangat cepat. Karena saking cepatnya, mata kita tidak dapat menangkap fenomena tersebut. Jika kita ingat kembali standar listrik AC di Indonesia memiliki frekuensi 50 Hz.

Arus bolak-balik tidak memiliki polaritas, artinya tidak masalah jika phasa dan netralnya (positif dan negatif) tertukar saat menghubungkan sumber listrik AC ke peralatan listrik. Contohnya saat mencolokkan steker pada stop kontak. Tidak masalah kita bolak-balikkan posisi memasang steker tersebut. Berbeda dengan listrik DC yang memiliki polaritas. Sehingga positif dan negatifnya tidak boleh tertukar. Pada listrik DC dikenal istilah positif dan negatif untuk menunjukkan polaritasnya.

Pada listrik AC dikenal istilah phase dan netral. Phase menujukkan positif yang dilambangkan dengan huruf L (line) sedangkan netral menunjukkan negatif yang dilambangkan dengan huruf N (netral). Demikian penjelasan mengenai listrik arus bolak-balik (AC). 

SISTEM MEMFUNGSIKAN 

Semua manusia sebenarnya dapat mengukur segala bentuk energi. Namun, manusia hanya dapat mengiranya saja seperti kuat atau lemah, tinggi atau rendah, besar atau kecil tanpa bisa menyebutkan angka yang pasti dari energi yang diukur. Sehingga manusia membutuhkan alat ukur untuk mengetahui nilai pasti dari suatu energi.

Selain itu, alat ukur juga melindungi manusia. Contohnya saja jika kita ingin mengetahui suhu air yang sedang mendidih. Apa kita mau menyentuhnya langsung? Siapa yang mau kulitnya melepuh? Maka dari itu, digunakanlah termometer. Maka dari itu, manusia sangat membutuhkan alat ukur.

Jenis alat ukur listrik berdasarkan tampilan hasil pengukuran

Alat Ukur Analog

Alat ukur analog adalah alat ukur listrik yang hasil pengukurannya ditampilkan melalui media jarum yang menunjukkan angka hasil pengukuran. Hasil pengukuran tidak langsung keluar tetapi harus dihitung manual karena terdapat skala yang menjadi salah satu faktor hasil pengukuran yang benar.

Rumus:

Pengukuran hambatan (HP = BU x PJ); Pengukuran arus & tegangan (HP = BU/S x PJ) Keterangan: HP = Hasil Pengukuran ; BU = Batas Ukur; S = Skala

PJ = Penunjukkan Jarum

Alat ukur digital adalah alat ukur listrik yang hasil pengukurannya ditampilkan melalui media layar LCD (Liquid Crystal Display). Berbeda dengan alat ukur analog, hasil pengukuran pada alat ukur digital akan langsung muncul berupa angka. Sehingga tidak perlu dihitung manual lagi. Di bawah ini contoh alat ukur digital.

Jenis alat ukur listrik berdasarkan besaran yang diukur

1. Amperemeter

Amperemeter berfungsi untuk mengukur besar arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian listrik. Dalam menggunakannya, amperemeter harus dipasang seri pada sebuah beban. Mengapa begitu? Karena pada dasarnya, jika sebuah resistor (dalam hal ini resistor pada amperemeter) dipasang paralel maka nilai resistansinya akan kecil dan arusnya akan besar, sehingga arus yang masuk ke amperemeter akan merusak amperemeter tersebut. Jika dipasang seri, maka resistansi resistor akan sesuai dengan spesifikasinya sehingga dapat menghambat arus yang masuk pada amperemeter dan mencegah kerusakan amperemeter.

  1. Voltmeter

Voltmeter berfungsi untuk mengukur besar tegangan listrik yang mengalir pada suatu rangkaian listrik. Dalam menggunakannya, voltmeter harus dipasang secara seri.

3. Ohmmeter

Ohmmeter berfungsi untuk mengukur besar hambatan listrik. Namun, biasanya digunakan untuk mengetahui terhubung tidaknya antara dua titik pada sebuah penghantar atau rangkaian listrik. Sehingga dapat diketahui titik yang putus.

  1. Wattmeter

Wattmeter berfungsi untuk mengukur besarnya daya pada peralatan listrik. sehingga dapat menentukan peralatan listrik Hal ini berhubungan dengan tagihan listrik. Alat ini digunakan dengan menghitung sendiri yaitu dengan rumus.
P = V.I. Sehingga hanya perlu mengetahui berapa tegangan dan arus dari peralatan listrik. Kemudian kita tinggal kalikan.

5. Megaohmmeter (Megger)

Di dunia kelistrikan, umumnya megaohmmeter dikenal sebagai megger karena megger sendiri merupakan merk megaohmmeter yang banyak dikenal dan digunakan. Sehingga orang-orang lebih sering menyebutnya megger. Megger merupakan alat ukur untuk mengetahui besar nilai tahanan isolasi pada suatu rangkaian/peralatan listrik. Tahanan isolasi sendiri berfungsi untuk mengamankan arus bocor yang mungkin terjadi pada suatu rangkaian/peralatan listrik sehingga tidak membahayakan bagi manusia. Megger ini sering digunakan petugas dalam mengukur tahanan isolasi antara lain pada (1). Kabel instalasi pada rumah-rumah atau bangunan.(2). Kabel tegangan tinggi dan rendah. (3). Transformator.(4) Kumparan pada motor 3 phase.

6. Kwh Meter (Kilowatt hour meter)

Kwh meter adalah alat ukur milik PLN yang berfungsi untuk menghitung besarnya energi listrik yang digunakan oleh konsumen. Selain itu, alat ini berfungsi sebagai pembatas daya listrik karena terdapat MCB (Miniature Circuit Breaker) yang membatasi arus listrik yang masuk ke instalasi rumah.

Alat ukur ini banyak dijumpai di rumah-rumah penduduk. Kwh meter menggunakan semacam piringan yang terbuat dari aluminium. Piringan aluminium tersebut bekerja menggunakan prinsip induksi magnet, di mana medan magnet menggerakkan piringan. Satuan yang digunakan adalah kilo Watt/jam (kWh). Semakin besar penggunaan daya listrik maka putaran piringan akan semakin cepat sehingga tagihan listrik juga akan besar.

7. Oscilloscope (Osiloskop)

Osiloskop merupakan alat ukur yang berfungsi menampilkan sinyal listrik ke dalam bentuk grafik gelombang yang ditampilkan melalui media layar. Grafik yang ditampilkan dapat dipelajari atau diteliti lebih lanjut. Osioloskop terdiri dari tabung vacuum dengan sebuah katode (electrode negative) pada satu sisi yang menghasilkan pancaran elektron dan sebuah anode (electrode positive) untuk mempercepat gerakannya sehingga terdeteksi menuju layar tabung. Susunan ini disebut dengan Electrone Gun. Elektron-elektron disebut pancaran sinar katode karena mereka dibangkitkan oleh Cathode dan ini menyebabkan osioloskop disebut secara lengkap dengan Cathode Ray Oscilloscope atau CRO.

Selain alat ukur di atas ada jenis alat ukur lain yaitu

1. Multimeter (Avometer)

Multimeter adalah alat ukur yang berfungsi untuk mengukur arus, tegangan, dan hambatan. Multimeter bisa dibilang gabungan antara amperemeter, voltmeter, dan ohmmeter. Namun, ada jenis multimeter yang dilengkapi dengan pengukur kapasitansi pada kapasitor, pengukur dioda, dan pengukur transistor. Multimeter memiliki 2 jenis yaitu multimeter analog dan digital.

 

2. Tang Ampere (Clamp Meter)

Tang ampere adalah alat ukur yang fungsinya sama dengan multimeter. Kelebihan dari tang ampere ini lebih mudah dalam mengukur arus listrik karena hanya perlu membuka capit tangnya kemudian memasukkan kabel yang ingin diukur lalu lepas pengungkitnya. Maka angka hasil pengukuran akan keluar. Saya pribadi, lebih memilih tang ampere ini dibanding alat ukur lainnya karena lebih mudah dan praktis

IMPLEMENTASI DASAR LISTRIK DAN ELEKTRONIKA

Dalam kehidupan sehari-hari listrik tidak dapat dipisahkan dari aktifitas manusia. Listrik sendiri dikelompokkan menjadi salah satu sumber energi yang sangat dibutuhkan dalam kehidupan manusia. Ada banyak kebutuhan hidup yang tidak lepas dari peranan listrik. Dan sebagai bagian masyarakat perlu memahami ekstensi listrik secara maksimal. Teori listrik dasar adalah teori atau pengetahuan yang membahas masalah listrik secara tuntas. Pembahasan ini meliputi pengertian dasar listrik, bagaimana listrik diciptakan, istilah-istilah kelistrikan, dan sebagainya.

Seperti yang diketahui setiap zat di dalamnya ada muatan. Muatan zat ini terdiri atas muatan positif (proton) dan muatan negatif (elektron), serta inti atau neutron. Proton dan elektron melakukan pergerakan sedemikian rupa sehingga terjadi perubahan. Dalam teori listrik dasar, pergerakan muatan inilah yang menyebabkan pengaliran muatan yang selanjutnya yang dikenal sebagai aliran listrik. Proton dan elektron telah dijelaskan oleh para ahli ketika mereka menjelaskan tentang atom salah satunya adalah dari Ernest Rutherford (1910) yang menyatakan bahwa atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif (proton) yang dikelilingi oleh muatan negatif (electron).

Pengaliran muatan yang terjadi akibat pergerakan antara muatan positif dan muatan negatif sangat memungkinkan adanya perbedaan muatan antara bagian positif dan negatif. Ketika bagian positif benda dihubungkan dengan bagian negatif, maka terjadilah pengaliran muatan. Hal ini terjadi karena bagian yang kelebihan muatan negatif akan memindahkan muatannya ke bagian yang kekurangan muatan negatif, yaitu muatan positif.

Begitu banyak barang-barang yang menggunakan energi berupa energi listrik. Tujuan dalam mempelajari teori listrik adalah agar tidak mengalami kesulitan pada saat operasional listrik. Beberapa istilah dalam teori listrik dasar meliputi: (1) Kutub positif, yaitu bagian sumber listrik yang didalamnya kekurangan muatan negatif dan disebut sebagai muatan positif. (2). Kutub negatif, yaitu bagian sumber listrik yang didalamnya kelebihan muatan negatif dan disebut sebagai muatan negative; (3). Kuat arus, yaitu jumlah muatan yang mengalir melalui media perantara dari kutub negatif ke kutub positif dalam suatu sumber listrik. Kuat arus ini sangat bergantung pada jumlah muatan yang berpindah dari satu kutub ke kutub lainnya. Semakin banyak muatan yang berpindah, maka kuat arus semakin besar; (4) Tegangan (Voltage) merupakan beda potensial yang terdapat di kutub positif dan kutub negatif. Beda potensial ini sangat menentukan besar kecilnya arus yang mengalir. Dengan adanya voltage inilah maka muatan yang ada dapat berpindah (muatan negatif menuju muatan positif). (5) Hambatan, yaitu penghambat aliran listrik dari kutub negatif ke kutub positif. Hambatan ini sangat menentukan arus listrik yang mengalir pada media perantara aliran. Setiap bahan mempunyai nilai hambatan yang berbeda-beda. Ada bahan yang hambatannya kecil sehingga aliran listrik dapat mengalir dengan lancar, dan jika besar, maka aliran listrik tidak lancar. (6) Daya listrik, yaitu kemampuan listrik untuk melakukan kegiatan atau pekerjaan. Daya listrik ini adalah kemampuan yang dimiliki oleh listrik untuk melakukan kegiatan dalam jangka waktu tertentu.

DAFTAR PUSTAKA

Aminudin, Arham. 2008. Pengetahuan Dasar Listrik. Jakarta: Erlangga.

Bishop, Owen.2004. Dasar- dasar Elektronika. Jakarta: Erlangga.

Horowitz, Paul dan Winfield Hill.1987.Seni dan Desain Elektronika. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.

Pitowarno, Endra. 2006. Robotika: Desain, Kontrol, dan Kecerdasan Buatan. Yogyakarta: Andi Offset.

Rasyidi, Suherman. 2003. Pengantar Teori Ekonomi. Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada.

Sukirno, Sadono. 2005. Makro Ekonomi Modern; Perkembangan Pemikiran Dari Klasik Hingga Keynesian Baru. Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada.

Suryatm F.1997. Teknik Pengukuran Listrik dan Elektronika. Jakarta: Bumi Aksara.

Taufiq, Dwi. 2010. Buku Pintar Robotika Rangkaian Analog. Yogyakarta: Andi Offset.

Tokheim Roger L., Sutisna. 1996. Prinsip-prinsip Digital Edisi 2. Jakarta: Erlangga.

Watkins A.J., Parton R.K. 2000. Perhitungn instalasi Listrik Volume I. Jakarta: Erlangga.

Wollard, Barry G. 2006. Elektronika Praktis. Jakarta: PT Malta Pritindo.