Materi Pengantar Dasar Konversi Energi Listrik

Pengertian Energi. 

Energi adalah bagian utama untuk semua kegiatan penyelamatan hidup, termasuk manusia dalam pemenuhan kebutuhan untuk mendapatkan energi. Energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja oleh karena sifat dan bentuk energi dapat berbeda sesuai dengan fungsinya, antara lain energi kinetik, potensial, termal, kimia, energi, listrik, dan energi elektromagnetik.

Pada prinsipnya bentuk atau sifat energi dapat saling dikonversikan secara langsung atau tidak langsun g. Panas pada benda (energi kalor) dapat sebagai akibat dari gesekan oleh gerakan benda (energi kinetik) atau sebagai akibat listrik yang dialirkan (energi listrik) merupakan proses konversi energi langsung, sedangkan energi listrik pada generator (dinamo atau alternator) asalnya adalah energi dari minyak, batubara yg dibakar (energi termis) dirubah menjadi energi kinetik pada motor bakar atau turbin (rotasi, energi kinetik), selanjutnya oleh dinamo atau generator diubah menjadi energi listrik, menjadi proses yg tdk langsung.

Untuk kebutuhan manusia konsumsi energi dapat dibedakan atas beberapa kelompok sektor, yaitu kelompok pembangkit listrik, penggunaan industri, transportasi, komersial dan rumah tangga. Sumber energi yang sebagian besar adalah udara, angina, batubara, minyak bumi, gas alam, matahari, uranium, biomassa dan biogas.

Energi listrik lebih banyak dari energi yang lainnya:

1. Lebih mudah disalurkan
2. Lebih mudah dibaca ke daerah yang lebih luas
3. Lebih mudah diubah menjadi energi lain, misalnya menjadi energi panas, cahaya atau tenaga mekanik

I. Penggunaan Listrik

1. Penggunaan listrik untuk menghasilkan cahaya

Jika sepotong kawat logam dipanaskan oleh lampu Bunsen atau lampu tempel, dalam waktu yang sangat singkat kawat tadi akan dilengkapi dengan cahaya merah. Kawat logam seperti ini disebut "memijar"

Jika proses pemulihan ini dimulai maka cahaya merah akan menjadi memutih. Untuk proses tercapainya ini, dibutuhkan jumlah besar yang cukup besar. Proses ini merupakan salah satu konsep dasar untuk pembuatan “lampu pijar listrik”. Karena kita membutuhkan arus yang mengalir, maka arus ini akan menimbulkan energi panas.

Dengan perhitungan yang teliti terhadap kawat (luas penampang) dan jumlah muatan listrik maka proses memijar ini akan diperoleh, maka cahaya putih diubah menjadi energi bentuk yang biasa disebut: Cahaya.

Bagian yang terpenting dari lampu pijar ini adalah kaca penutup dan kumparan kecil yang dibuat dari kawat wolfram di mana arus listrik dialirkan. Kumparan ini dinamakan FILAMEN. Kadang-kadang filamen ini dibuat dari kawat yang berdiameter sangat kecil dan kemudian ditransfer oleh kawat-kawat yang lebih tebal.

2. Penggunaan listrik untuk menghasilkan panas.

Peralatan listrik yang banyak terdapat di rumah-rumah tangga sebagian besar dari peralatan ini dapat menghasilkan panas; Saat listrik mengalir melalui kawat kecil (nekelin) maka kawat tadi akan menjadi panas. Sebagai contoh peralatan tersebut adalah kompor listrik untuk memasak, ketel listrik untuk mendidihkan udara, dll.

3. Penggunaan listrik untuk menghasilkan bunyi

Radio dan pesawat telepon, merupakan contoh alat yang mengubah proses dari listrik ke bentuk bunyi. Pesawat penerima tergantung pada gelombang listrik yang merambat melalui media udara dan stasiun pemancar (lihat gambar di bawah)

Pesawat telepon jadi rumit seperti arus listrik yang dialirkan melalui kawat dari satu alat kealat yang lain. Cara membalikkan pembicaraan dari telepon mengubah suara ke bentuk listrik. Ini biasa kita kenal dengan nama mikropon. Alat ini juga digunakan dalam stasiun-stasiun pemancar untuk mengubah pembicaraan atau musik ke dalam bentuk gelombang listrik yang kemudian dapat disiarkan.

4. Penggunaan listrik untuk menghasilkan gesekan

Energi listrik kadang-kadang untuk menggerakkan mesin atau memutarkan mesin yang tersedia di bengkel-bengkel industri dan mereka semua tergantung pada motor-motor listrik.

Dalam penggunaan yang lain, banyak rumah tangga yang menggunakan motor listrik, sebagai contoh:

1. Kipas Angin listrik; dimana motor listrik menggerakkan baling-baling atau fan-bladenya
2. Jam listrik, di mana motor listrik menggerakkan jarum-jarum jam
3. Gramaphone, dimana motor listrik menggerakkan putaran piringannya.

Standar & Konvensi dalam Teknik Listrik

Sistem satuan atau dimensi internasional, yg lazim disebut SI, digunakan dalam teknik listrik. Tabel 1.1. Menunjukkan satuan-satuan SI dasar dan Tabel 1.2. menunjukkan satuan SI pelengkap. Satuan satuan lazim lainnya dapat diumumkan dari satuan dasar & pelengkap tersebut. Mis., Coulomb dijabarkan dari detik dan ampere. Tabel 1.3. Menunjukkan satuan-satuan jabaran yg lazim dijumpai dalam analisa listrik.

Besaran	Satuan	Simbol
Tegangan	Volt	V
Arus Listrik	Ampere	A
Hambatan/Resistansi	Ohm	Ω
Konduktansi	Siemens	G
Kapasitansi	Farad	F
Muatan Listrik	Coulomb	C
Induktansi	Henry	H
Daya Listrik	Watt	W
Impedansi	Ohm	Ω
Frekuensi	Hertz	Hz
Energi	Joule	J

 Dibawah ini adalah Prefix satuan SI yang pada umumnya digunakan dalam ilmu kelistrikan dan Elektronika.

Prefix	Simbol	Desimal	10n
Terra	T	1.000.000.000.000	1012
Giga	G	1.000.000.000	109
Mega	M	1.000.000	106
kilo	k	1.000	103
(Tidak ada)	(Tidak ada)	1	100
centi	c	1/100	10-2
mili	M	1/1.000	10-3
micro	µ	1/1.000.000	10-6
nano	N	1/1.000.000.000	10-9
pico	p	1.000.000.000.000	10-12

Simbol Rangkaian Standar

II Kuat Arus Listrik

Arus listrik adalah aliran muatan listrik pada suatu penghantar jika pada ujung-ujung penghantar itu adalah beda potensial. Semakin banyak muatan listrik yang mengalir, arus listriknya semakin besar. Banyaknya muatan listrik yang mengalir pada suatu penghantar Setiap satuan waktu disebut kuat  arus listrik . Dari pengertian tersebut, maka kuat arus listrik dapat dihitung dengan rumus:

Satuan kuat arus listri adalah  ampere  (A). Kelipatan satuan kuat arus yang lain:

Contoh Soal:

Muatan listrik 240 C mengalir pada suatu penghantar selama 2 menit. Berapakah kuat arus listrik yang mengalir pada penghantar itu?

Jadi kuat arus listrik yang mengalir pada penghantar itu adalah 2 A.

AKU AKU AKU. Muatan Listrik

Tahanan dan Daya Hantar

Tahanan adalah gesekan atau rintangan yang diberikan bahan terhadap aliran arus. Dengan adanya gesekan atau rintangan ini, menyebabkan gerak elektron berkurang. Hambatan-hambatan ini yang disebut gerak elektron disebut resistansi.

* Jadi resistansi adalah hambatan listrik, semakin besar resistansi penghantar, semakin kecil arus listrik yang semakinnya.

Besar daya kemampuan pengantar arus ini disebut daya hantar arus. Akibat adanya gesekan atau rintangan pd elektron, maka energi listrik berubah menjadi energi panas.

Definisi: 1 (satu) ohm adalah tahanan satu kolom air raksa yang panjangnya 1.063 m dengan penampang 1 mm² pada suhu 0ºC.

Resistor dapat pula berupa lampu atau elemen pemanas. Kawat dalam ukuran panjangpun dapat menyediakan rintangan tertentu. Mis .: lampu pijar, radio, motor listrik, kumparan kawat.

Rumus untuk menghitung besarnya tahanan listrik terhadap daya hantar arus;

R = 1 / G dan G = 1 / R; R = tahanan kawat listrik dlm satuan Ω (ohm);  

 G = daya hantar arus dlm Ʊ satuan mho atau siemens.

Tahanan jenis bahan perlindungan tahanan panjang 1 meter dengan luas penampang 1 mm². 

Tahanan jenis diberi simbol : ρ (rho).

Daya hantar jenis kebalikan dari tahanan jenisnya dan diberi simbol : g

Dan rumusnya : ρ = 1 / g

Menghitung pentingnya tahanan (R): Tahanan penghantar berbanding terbalik dengan luas penampangnya

Keterangan gambar:

q1, R1 dan I1 adalah penampang, tahanan dan pjg kawat penghantar I.

q2, R2 dan I2 adalah penampang, tahanan dan panjang kawat penghantar II.

Kesimpulan:

1. Jika penampang penghantar 2x lebih besar, maka tahanannya 2x lebih kecil.
2. Jika panjang penghantar itu 2x lebih panjang, maka tahanan itu 2x lebih besar.

         ρ =   Tahanan jenis dalam satuan Ωmm ² / m

        g = Daya hantar jenis dalam satuan m / Ωmm ²

^{IV Hukum Ohm}

^{VI PEMANFAATAN ENERGI LISTRIK ONE LINE DIAGRAM}

 Gambar1

^Gambar2