Bengkeltv.id – Pengertian Tegangan Listrik Secara Lengkap dan Detail. Tegangan listrik adalah konsep yang mendasar dalam dunia teknologi dan sains. Dari perangkat elektronik di rumah kita hingga infrastruktur besar seperti jaringan listrik nasional, tegangan listrik memainkan peran krusial dalam mentransfer energi dan daya. Namun, apa sebenarnya yang dimaksud dengan tegangan listrik?
Dalam konteks sederhana, tegangan listrik dapat dijelaskan sebagai perbedaan potensial elektrik antara dua titik dalam suatu sistem listrik. Hal ini sering kali diukur dalam satuan volt dan merupakan salah satu faktor utama yang memengaruhi arus listrik. Namun, pemahaman yang lebih mendalam tentang tegangan listrik melibatkan konsep-konsep seperti hukum Ohm, resistansi, dan kapasitansi yang memiliki dampak signifikan pada kinerja sistem listrik secara keseluruhan.
Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi pengertian tegangan listrik secara lebih mendetail, termasuk jenis-jenis tegangan, pengukuran tegangan, serta peran pentingnya dalam berbagai aplikasi teknologi modern. Dengan pemahaman yang kuat tentang konsep ini, diharapkan pembaca dapat mengenali kompleksitas dan relevansi tegangan listrik dalam konteks sehari-hari maupun dalam pengembangan teknologi masa depan.
Pengertian Tegangan Listrik (Electric Voltage)
Tegangan listrik merupakan jumlah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan listrik dari satu tempat ke tempat lain.
Dalam satuan Volt, tegangan listrik juga disebut beda potensial listrik karena mengukur perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian listrik. Potensial listrik merujuk pada jumlah muatan dalam suatu benda.
Tegangan listrik juga dapat dianggap sebagai gaya yang mendorong elektron bergerak melalui konduktor.
Semakin tinggi tegangan, semakin besar kemampuannya mendorong elektron melalui rangkaian. Muatan listrik bisa dibandingkan dengan air dalam tangki, sementara tegangan listrik seperti tekanan air di dalamnya.
Semakin tinggi posisi tangki, semakin besar tekanan air karena energi yang lebih banyak dilepaskan.
Konsep yang sama berlaku pada tegangan listrik, semakin tinggi tegangan, semakin besar energi potensial karena lebih banyak elektron yang dilepaskan.
Ketika dua distribusi muatan dipisahkan oleh jarak, akan ada gaya listrik antara keduanya.
Jika keduanya memiliki muatan yang sama, mereka akan tolak-menolak, tetapi jika berbeda, mereka akan tarik-menarik.
Ketika keduanya dihubungkan dengan rangkaian atau beban yang memiliki muatan positif, muatan tersebut akan dipengaruhi oleh keduanya.
Sumber tegangan listrik yang konstan disebut tegangan DC, sementara yang berfluktuasi disebut tegangan AC.
Tegangan diukur dalam Volt, dilambangkan dengan “V”. Satu Volt adalah tekanan listrik untuk menggerakkan 1 Ampere arus listrik melalui konduktor 1 Ohm.
Nama “VOLT” diambil dari Alessandro Volta, fisikawan Italia yang menemukan baterai volta.
Baterai dan sumber daya adalah contoh sumber tegangan DC, seperti 1,5V, 3V, 5V, 9V, 12V, dan 24V. Sumber tegangan AC digunakan untuk rumah tangga dan industri.
Tegangan AC stKalianr di Indonesia adalah 220V, sedangkan negara lain menggunakan 100V, 110V, atau 240V.
Dasar Teori Tegangan Listrik
Tegangan Listrik bisa disamakan dengan tekanan yang menggerakkan elektron bermuatan untuk mengalir dalam rangkaian listrik, yang disebut sebagai arus listrik.
Jika ujung konduktor diberi potensi positif, ia akan menarik muatan negatif karena muatan yang berbeda akan saling tarik menarik. Semakin tinggi potensinya, semakin besar daya tariknya dan arus yang mengalir pun semakin besar.
Dalam istilah sederhana, tegangan adalah tekanan listrik yang diukur dalam volt (V). Huruf V sering digunakan untuk menggambarkan volt dalam hukum Ohm, tetapi kadang huruf E juga dipakai sebagai singkatan EMF (Gaya Gerak-Elektro).
Untuk memahami konsep tegangan dan pengaruhnya dalam rangkaian listrik dan elektronika, kita bisa membandingkannya dengan pipa air. Bayangkan tangki air di tempat tinggi yang memberi tekanan (tegangan) untuk mengalirkan air (arus) melalui pipa. Semakin besar tekanannya, semakin kuat aliran airnya.
Alat Ukur Tegangan Listrik
Alat yang paling umum digunakan untuk mengukur tegangan listrik adalah Voltmeter. Namun, selain Voltmeter, terdapat berbagai alat ukur tegangan lain yang dapat Kalian temukan, seperti:
- Multimeter Digital dan Analog
- Continuity Tester (Penguji Kontinuitas)
- Digital Clamp Meter (Meteran Penjepit Digital)
- Neon Voltage Testers (Penguji Tegangan Neon)
- Solenoid Voltage Tester (Penguji Tegangan Solenoid)
- Plug-In Circuit Analyzers (Penganalisis Sirkuit Plug-In)
- Wand Voltage Meter (Pengukur Tegangan Tongkat)
- Non-Contact Voltage Testers (Pengukur Tegangan Non-Kontak)
Semua alat tersebut berguna untuk membantu mengukur tegangan listrik dalam berbagai situasi yang berbeda.
Sumber Tegangan Listrik
Berdasarkan pola arus listrik yang dihasilkan, sumber tegangan listrik dibagi menjadi dua, yaitu sumber tegangan DC (arus searah) dan sumber tegangan AC (arus bola-balik). Berikut ini perbedaan kedua sumber tegangan.
1. Sumber Tegangan DC (Direct Current)
Sumber tegangan DC menghasilkan arus listrik searah yang memiliki arah dan nilai tetap dalam setiap satuan waktu. Baterai dan aki adalah contoh umum dari sumber tegangan DC.
Handphone, kalkulator, remote TV, dan perangkat lainnya adalah beberapa perangkat elektronik yang menggunakan tegangan DC.
Tegangan DC biasanya berkisar antara 1,5 Volt hingga 24 Volt. Terminal sumber tegangan DC memiliki tKalian polaritas, yaitu kutub negatif (-) dan kutub positif (+).
2. Sumber Tegangan AC (Alternating Current)
Sumber tegangan AC menghasilkan arus listrik yang bolak-balik, yang artinya arusnya tidak memiliki arah tetap dan nilai arusnya berubah secara terus-menerus dalam setiap satuan waktu.
Contoh dari sumber tegangan AC meliputi tegangan listrik dari PLN (Perusahaan Listrik Negara), generator, genset, turbin, dan dinamo. Sumber tegangan AC sering digambarkan dengan grafik sinus di dalam lingkaran, yang menggambarkan karakteristik bolak-baliknya.
Karakteristik arus bolak-balik pada sumber tegangan AC memungkinkan distribusi listrik yang efisien melalui jaringan transmisi dan distribusi, sehingga tegangan AC banyak digunakan di rumah tangga, industri, dan sektor lainnya.
Cara Mengukur Tegangan Listrik
Untuk mengukur tegangan dalam rangkaian listrik, Kalian dapat menggunakan voltmeter atau multimeter dengan memilih skala volt pada selektor.
Untuk mengukur tegangan AC, atur skala ke ACV. Sedangkan untuk mengukur tegangan DC, atur skala ke DCV.
Saat memasang voltmeter, pastikan untuk menghubungkannya secara paralel. Probe positif harus terhubung ke terminal atau bagian yang memiliki tegangan positif, sementara probe negatif terhubung ke terminal atau bagian yang memiliki tegangan negatif. Kalian bisa lihat gambar di bawah ini untuk lebih memahami:
- Contoh Rangkaian :
Mari kita perhatikan 3 titik pengukuran tegangan pada gambar rangkaian di atas.
- Untuk mengukur tegangan keseluruhan (tegangan suplai), letakkan voltmeter secara paralel terhadap baterai. Jika baterai memiliki tegangan 9 volt DC, hasil yang ditunjukkan oleh multimeter juga akan menampilkan angka yang sama.
- Saat ingin mengukur tegangan yang jatuh pada tahanan R1, sambungkan probe positif multimeter ke titik yang lebih dekat dengan kutub positif baterai, yaitu titik dengan polaritas lebih tinggi. Pastikan Kalian tidak terhubung secara terbalik.
- Ketika mengukur tegangan pada lampu dengan tahanan 10Kohm, berdasarkan perhitungan, tegangan yang jatuh pada lampu seharusnya adalah 8,2 volt, sementara tegangan di R1 adalah 0,8 volt.
Rumus Tegangan Listrik
Tegangan listrik adalah besaran skalar yang diukur dalam satuan Volt atau V. Nama satuan ini diambil dari ilmuwan Italia yang menemukan baterai, Alessandro Volta. Rumus tegangan listrik dapat dibagi menjadi beberapa kategori, sebagai berikut.
1. Rumus Tegangan Listrik Menurut Hukum Ohm
Salah satu prinsip yang mengatur kaitan antara tegangan listrik dan arus listrik adalah hukum Ohm. Menurut hukum Ohm, tegangan listrik sebanding dengan arus listrik dan hambatan listrik. Secara matematis, rumusnya adalah sebagai berikut:
- Rumus Tegangan Listrik: V = IR
Keterangan Rumus:
- V = tegangan listrik (V)
- I = kuat arus listrik (A)
- R = hambatan listrik (ohm)
Satu Volt menurut Hukum Ohm menunjukkan tegangan yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus 1 A pada penghantar dengan hambatan 1 ohm. Contoh di bawah ini mengilustrasikan penerapan hukum Ohm.
Misalkan sebuah hambatan listrik memiliki nilai 20 ohm dan dihantarkan arus 1,5 A. Berapa besar tegangan listrik yang digunakan?
Diketahui:
- R = 20 ohm
- I = 1,5 A
- Ditanya: V =…?
Jawaban:
Untuk menentukan tegangan listrik, kita gunakan persamaan hukum Ohm.
- V = I × R = (1,5) × (20) = 30 V
Jadi, tegangan listrik yang digunakan adalah 30 V.
2. Rumus Tegangan Listrik Menurut Konsep Usaha
Tegangan listrik juga bisa diartikan sebagai jumlah usaha yang diperlukan untuk menggerakkan muatan listrik. Hubungan matematis antara tegangan listrik, usaha, dan muatan bisa dijelaskan dalam rumus berikut:
- Rumus Tegangan Listrik: V = W / Q
Keterangan Rumus:
- V = tegangan listrik (V)
- W = usaha (J)
- Q = muatan listrik (C)
Untuk memahaminya lebih lanjut, perhatikan contoh berikut.
Jika energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan sebesar 10 C adalah 200 J, berapakah nilai tegangan listriknya?
Diketahui:
- Q = 10 C
- W = 200 J
Ditanya: V =…?
Jawaban:
Untuk menemukan nilai tegangan listrik, gunakan rumus di bawah ini.
- V = W / Q = 200 J / 10 C = 20 V
Jadi, tegangan listriknya adalah 20 V.
Penutup
Dengan memahami pengertian tegangan listrik, kita dapat melihat bahwa tegangan listrik adalah besaran yang mengukur jumlah energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik antara dua titik dalam suatu rangkaian. Konsep ini sangat penting dalam dunia listrik karena tegangan listrik memengaruhi arus listrik dan kinerja perangkat elektronik.
Pengukuran tegangan listrik dilakukan dengan menggunakan alat-alat seperti voltmeter, multimeter, dan berbagai peralatan ukur tegangan lainnya. Kemampuan untuk mengukur tegangan dengan tepat memungkinkan kita untuk memantau kesehatan dan kinerja sistem listrik, serta mendeteksi masalah atau gangguan yang mungkin terjadi.
Dengan pemahaman yang baik tentang konsep tegangan listrik, kita dapat lebih efektif dalam mengelola penggunaan listrik dalam berbagai konteks, mulai dari rumah tangga hingga industri. Ini termasuk dalam perancangan sistem listrik yang efisien, pemeliharaan peralatan listrik, dan penanganan masalah teknis yang terkait dengan tegangan listrik.
Sebagai contoh, pemahaman tentang tegangan listrik membantu kita dalam memilih peralatan listrik yang sesuai dengan kebutuhan, merencanakan instalasi listrik yang aman dan efisien, serta mendiagnosis dan memperbaiki masalah listrik dengan lebih cepat dan akurat. Demikian ulasan dari bengkeltv.id mengenai Pengertian Tegangan Listrik. Semoga bermanfaat untuk Kalian.
