Bengkeltv.id – Pengertian Tegangan Listrik yang Perlu Kalian Ketahui. Tegangan listrik merupakan salah satu konsep dasar dalam ilmu listrik yang sangat penting untuk dipahami. Dalam dunia teknik dan elektronika, tegangan sering kali menjadi topik utama karena berpengaruh besar terhadap berbagai perangkat dan sistem kelistrikan. Secara sederhana, tegangan listrik dapat diartikan sebagai perbedaan potensi listrik antara dua titik dalam suatu rangkaian. Tegangan ini diukur dalam satuan volt (V) dan merupakan salah satu parameter kunci yang memengaruhi kinerja dan efisiensi sistem listrik.
Tegangan listrik memiliki peran penting dalam menentukan seberapa besar arus listrik yang akan mengalir dalam suatu rangkaian. Semakin besar tegangan, semakin besar juga kemampuan listrik untuk melakukan kerja, seperti mengalirkan arus atau menghidupkan perangkat elektronik. Dalam konteks ini, hukum Ohm yang menyatakan bahwa arus (I) yang mengalir melalui konduktor berbanding lurus dengan tegangan (V) dan berbanding terbalik dengan resistansi (R) sangat relevan. Rumus yang digunakan adalah V = I × R, yang menunjukkan hubungan fundamental antara ketiga komponen ini.
Pentingnya memahami tegangan listrik tidak hanya berlaku di kalangan profesional teknik, tetapi juga bagi masyarakat umum. Dalam kehidupan sehari-hari, kita berinteraksi dengan berbagai perangkat yang memanfaatkan prinsip tegangan listrik, dari alat rumah tangga hingga sistem transportasi modern. Dengan memahami pengertian dan fungsi tegangan listrik, kita dapat lebih bijaksana dalam menggunakan energi listrik dan mengoptimalkan efisiensi perangkat yang kita gunakan.
Dalam artikel ini, kita akan menjelajahi pengertian tegangan listrik lebih dalam, beserta jenis-jenisnya, serta perannya dalam kehidupan sehari-hari. Mari kita lihat bagaimana konsep ini berkontribusi pada kemajuan teknologi dan memengaruhi cara kita hidup sehari-hari.
Pengertian Tegangan Listrik
Tegangan listrik, atau beda potensial, adalah selisih tegangan yang diterapkan pada elemen atau komponen dari satu terminal ke terminal lainnya yang dapat memicu pergerakan muatan listrik. Secara matematis, kerja yang dilakukan untuk memindahkan muatan sebesar satu coulomb dapat didefinisikan sebagai perubahan energi yang dihasilkan (dalam Joule) terhadap perubahan muatan listrik (dalam Coulomb), dengan satuan yang digunakan adalah Volt.
Tegangan listrik dapat muncul dalam dua bentuk, yaitu tegangan jatuh dan tegangan naik. Tegangan jatuh terjadi ketika potensial dilihat dari terminal yang lebih rendah ke terminal yang lebih tinggi, sedangkan tegangan naik terjadi ketika potensial dilihat dari terminal yang lebih tinggi ke terminal yang lebih rendah.
Rangkaian listrik sederhana dapat dibentuk dengan menghubungkan sebuah lampu ke sumber potensial listrik, seperti baterai. Selain baterai, sumber tegangan juga dapat diperoleh dari aki atau sel surya. Di berbagai titik dalam rangkaian listrik, perbedaan potensial dapat terjadi jika sumber potensial listrik terpasang pada suatu rangkaian yang mengalami gaya gerak listrik. Arus listrik akan mengalir dari titik dengan potensial tinggi (kutub positif) ke titik dengan potensial rendah (kutub negatif).
Dasar Teori Tegangan Listrik
Tegangan listrik dapat dianalogikan sebagai tekanan yang mendorong elektron bermuatan untuk mengalir dalam rangkaian listrik. Aliran elektron ini dikenal sebagai arus listrik.
Ketika potensi positif diletakkan di salah satu ujung konduktor, hal ini akan menarik muatan negatif karena sifat muatan yang berbeda saling tarik-menarik. Semakin tinggi potensi, semakin besar daya tariknya, dan semakin besar pula arus yang mengalir.
Secara sederhana, tegangan adalah tekanan listrik yang diukur dalam satuan volt dan dilambangkan dengan huruf V. Huruf V biasanya digunakan untuk menyatakan volt dalam persamaan, seperti dalam hukum Ohm, tetapi terkadang huruf E juga digunakan sebagai singkatan dari EMF (Gaya Gerak Elektro).
Untuk memahami konsep tegangan dan pengaruhnya dalam rangkaian listrik dan elektronik, kita bisa menggunakan analogi pipa air. Bayangkan sebuah tangki air yang diletakkan di tempat yang lebih tinggi, memberikan tekanan (tegangan) untuk mendorong aliran air (arus) melalui pipa. Semakin besar tekanannya, semakin kuat aliran air yang dihasilkan.
Simbol Tegangan Listrik DC dan AC
Umumnya, rangkaian elektronika beroperasi dengan tegangan DC rendah, yang berkisar antara 1,5V hingga 24V DC.
Simbol yang digunakan untuk mewakili sumber tegangan DC dalam rangkaian elektronika adalah simbol baterai, dengan tKalian positif (+) dan negatif (-) yang menunjukkan polaritasnya.
Sementara itu, simbol untuk tegangan AC dalam rangkaian listrik atau elektronika adalah lingkaran bulat dengan gelombang sinus di dalamnya.
Berikut adalah simbol untuk tegangan DC dan AC:
Simbol tegangan DC:
Simbol tegangan AC:
Simbol-simbol ini digunakan untuk menggambarkan jenis tegangan yang digunakan dalam rangkaian, baik tegangan DC maupun tegangan AC.
Jenis Tingkatan Tegangan Listrik
Tegangan listrik adalah perbedaan potensial yang dapat menghasilkan atau menginduksi medan listrik, sehingga memungkinkan aliran listrik melalui konduktor.
Berdasarkan besaran perbedaan potensialnya, tegangan listrik dapat dibagi menjadi empat kategori, yaitu:
- Tegangan listrik ekstra rendah (extra low voltage)
- Tegangan listrik rendah (low voltage)
- Tegangan listrik tinggi (high voltage)
- Tegangan listrik ekstra tinggi (extra high voltage)
- Untuk mengukur tegangan, digunakan alat khusus yang disebut multimeter atau tester.
Multimeter atau tester sering digunakan untuk mengukur tegangan listrik. Selain itu, alat ini juga dapat digunakan untuk mengukur resistansi dan kuat arus listrik.
Jenis Tegangan Listrik Berdasarkan Aliran Arus
Berikut ini adalah beberapa jenis tegangan listrik berdasarkan arus alirannya yang perlu kalian ketahui:
1. Tegangan Listrik AC
Tegangan AC dibagi menjadi dua jenis, yaitu satu fase (single phase) dan tiga fase (three phase). Tegangan AC satu fase adalah jenis tegangan AC yang paling umum digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
Seperti namanya, tegangan listrik satu fase hanya memiliki satu fase dan ground atau netral.
Berikut adalah beberapa sumber yang menghasilkan tegangan AC:
- Genset
- Dinamo sepeda
- Alternator pada mobil dan sepeda motor
- Listrik rumah tangga yang diterima dari PLN (Perusahaan Listrik Negara)
2. Tegangan Listrik DC
Tegangan listrik DC, yang juga dikenal sebagai tegangan searah, memiliki notasi dengan titik negatif pada satu ujung dan positif pada ujung lainnya.
Pemasangan tegangan DC harus dilakukan dengan benar, mengikuti posisi antara kedua kutubnya. Kesalahan dalam pemasangan atau pembalikan polaritas dapat menyebabkan kerusakan pada kedua komponen.
Beberapa sumber tegangan DC meliputi baterai, aki, panel surya, adaptor, dan sumber daya listrik (power supply).
Tegangan DC banyak digunakan dalam berbagai perangkat elektronik yang umum dijumpai. Berikut beberapa contohnya:
- Mainan
- Remote (pengendali jarak jauh)
- Handphone
- Sepeda motor
- Pemutar musik portabel
Rumus Tegangan Listrik
Tegangan listrik adalah besaran skalar yang diukur dalam satuan Volt (V). Satuan ini diambil dari nama ilmuwan asal Italia yang menemukan baterai, yaitu Alessandro Volta. Rumus tegangan listrik dapat dijelaskan dalam beberapa kategori sebagai berikut.
1. Rumus Tegangan Listrik Menurut Hukum Ohm
Salah satu hukum yang mengatur hubungan antara tegangan listrik dan arus listrik adalah hukum Ohm. Menurut hukum ini, tegangan listrik berbanding lurus dengan kuat arus listrik dan hambatan listrik. Secara matematis, rumusnya dapat dituliskan sebagai berikut:
Rumus Tegangan Listrik: V = IR
Keterangan Rumus:
- V = tegangan listrik (V)
- I = kuat arus listrik (A)
- R = hambatan listrik (ohm)
Nilai 1 Volt menurut Hukum Ohm menunjukkan besarnya tegangan listrik yang diperlukan untuk menggerakkan arus listrik sebesar 1 A melalui penghantar yang memiliki hambatan sebesar 1 ohm. Berikut ini adalah contoh penerapan hukum Ohm.
Misalkan sebuah hambatan listrik memiliki nilai 20 ohm dan dialiri arus sebesar 1,5 A. Berapa 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 dapat didefinisikan sebagai jumlah usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik. Secara matematis, hubungan antara tegangan listrik, usaha, dan muatan dapat diungkapkan dalam rumus berikut:
- Rumus Tegangan Listrik: V = W / Q
Keterangan Rumus:
- V = tegangan listrik (V)
- W = usaha (J)
- Q = muatan listrik (C)
Untuk lebih memahaminya, perhatikan contoh berikut ini.
Jika energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan sebesar 10 C adalah 200 J, maka berapakah nilai tegangan listriknya?
Diketahui:
- Q = 10 C
- W = 200 J
Ditanya: V =…?
Jawaban:
Untuk menentukan nilai tegangan listriknya, gunakan rumus di bawah ini.
- V = W / Q = 200 J / 10 C = 20 V
Jadi, tegangan listriknya adalah 20 V.
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 temui, antara lain:
- 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-alat tersebut berguna untuk membantu mengukur tegangan listrik dalam berbagai situasi yang berbeda.
Cara Mengukur Tegangan Listrik
Untuk mengukur tegangan dalam suatu rangkaian listrik, Kalian dapat menggunakan voltmeter atau multimeter. Pastikan Kalian memilih skala volt pada selektor.
Jika Kalian hendak mengukur tegangan AC, aturlah skala ke ACV. Namun, jika tujuannya untuk mengukur tegangan DC, pilihlah skala DCV.
Ketika memasang voltmeter, pastikan untuk menghubungkannya secara paralel. Artinya, probe positif dari alat ukur harus terhubung langsung ke terminal atau bagian yang memiliki tegangan positif. Sedangkan probe negatif harus terhubung ke terminal atau bagian dengan tegangan negatif. Untuk lebih memahami, silakan lihat gambar yang ada di bawah :
Contoh Rangkaian :
Mari kita amati 3 titik pengukuran tegangan pada gambar rangkaian yang tertera di atas.
- Untuk mengukur tegangan keseluruhan (tegangan supply), posisikan voltmeter secara paralel terhadap baterai. Jika baterai memiliki tegangan sebesar 9 volt DC, maka angka yang ditampilkan pada multimeter pun akan menunjukkan angka yang sama.
- Saat ingin mengukur tegangan yang terjadi di tahanan R1, hubungkan probe positif multimeter ke titik yang berada lebih dekat dengan kutub positif baterai, yaitu yang memiliki polaritas lebih tinggi. Pastikan Kalian tidak menghubungkannya dengan cara yang terbalik.
- Ketika mengukur tegangan pada lampu dengan tahanan sebesar 10Kohm, berdasarkan perhitungan, tegangan yang jatuh pada lampu tersebut seharusnya adalah 8,2 volt, sedangkan tegangan di R1 adalah 0,8 volt.
Kesimpulan
Dalam kesimpulannya, pengertian tegangan listrik sangatlah penting dalam dunia elektronika dan kelistrikan. Sebagai perbedaan potensial yang mendorong aliran arus listrik, tegangan listrik menjadi salah satu parameter fundamental yang mempengaruhi kinerja berbagai perangkat dan sistem listrik. Dengan memahami konsep dasar tegangan, seperti jenis-jenisnya (AC dan DC) serta hukum-hukum yang mengaturnya, kita dapat lebih baik dalam merancang, mengoperasikan, dan merawat peralatan elektronik yang kita gunakan sehari-hari.
Dari penerapan hukum Ohm hingga pengukuran menggunakan alat seperti multimeter, pengetahuan tentang tegangan listrik dapat membantu kita menghindari kesalahan yang dapat merusak perangkat elektronik. Oleh karena itu, memahami pengertian tegangan listrik dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari tidak hanya bermanfaat bagi teknisi dan insinyur, tetapi juga bagi setiap individu yang ingin meningkatkan pemahaman mereka tentang dunia listrik dan elektronika. Semoga artikel dari bengkeltv.id ini dapat memberikan wawasan yang lebih dalam mengenai tegangan listrik dan perannya dalam teknologi modern.
