5 konversi

DASAR LISTRIK DAN BAB
ELEKTRONIKA I

SATUAN DASAR DAN HUKUM – HUKUM KELISTRIKAN

BAB I SATUAN DASAR DAN HUKUM-HUKUM KELISTRIKAN

TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mempelajari materi satuan dasar dan hukum-hukum kelistrikan ini
peserta didik mampu memahami besaran unit dan menerapkan konsep tersebut
dalam menyelesaikan masalah dasar-dasar kelistrikan dengan tepat dan mandiri.

PETA KONSEP
Satuan Dasar dan Hukum-Hukum Kelistrikan

Besaran pada Hukum-Hukum
Kelistrikan dalam SI Kelistrikan
1. Satuan Kelistrikan
dan Konversi 1. Hukum Faraday
2. Arus, Hambatan 2. Hukum Ampere-
dan Tegangan
Listrik Biot-Savart
3. Hukum Lenz
4. Hukum Ohm
5. Hukum Kirchhoff

KATA KUNCI

Besaran listrik, hukum kelistrikan.

1

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

PENDAHULUAN

Listrik merupakan kebutuhan pokok bagi manusia di era sekarang ini. Listrik
dapat mempermudah manusia dalam melakukan berbagai kegiatan, misalnya untuk
menghidupkan pompa air, menghidupkan lampu penerangan sehingga ruangan
menjadi terang, komputer untuk melakukan pekerjaan kantor, handphone yang
memudahkan komunikasi, dan lain-lain. Selain listrik yang diusahakan manusia ada
pula listrik yang dihasilkan oleh alam yaitu petir. Ketika di SD atau SMP pernahkah
kalian melakukan percobaan menggosok-gosokkan penggaris ke rambut kemudian
penggaris yang sudah digosokkan didekatkan ke kertas yang dipotong kecil-kecil,
kemudian kertas-kertas kecil akan menempel pada penggaris. Petir dan percobaan
penggaris dan kertas tersebut merupakan contoh fenomena listrik tetap/statis. Listrik
tetap/statis merupakan listrik diam atau tidak bergerak atau tidak bergerak secara
permanen.

Gambar 1.1 Ilustrasi Aliran Listrik pada Penghantar
Sumber : Dokumen Pribadi

Jika petir, penggaris, dan kertas adalah listrik statis, bagaimana dengan listrik
yang ditemukan pada perangkat elektronik yang sering kita gunakan? TV, lampu,
handphone, dan sebagainya merupakan contoh dari pemanfaatan dari listrik dinamis.
Listrik dinamis merupakan jenis listrik yang bisa bergerak, yang bergerak di sini berupa
adanya perpindahan elektron terus-menerus dari kutub negatif menuju kutub positif,
dari potensial tinggi ke potensial rendah yang berasal dari sumber beda potensial
atau sumber tegangan. Seperti ditunjukkan pada gambar 1.1 aliran listrik mengalir
dari sumber listrik menuju lampu dengan menggunakan penghantar. Lampu akan
menyala bila dialiri arus listrik yang bersumber dari batu baterai dan mengalir pada
kabel penghantar.

MATERI PEMBELAJARAN
A. Besaran pada Kelistrikan dalam SI

Besaran yang satuannya telah ditetapkan pada era sebelum kita atau zaman
dahulu disebut besaran pokok. Sedangkan dimensi merupakan lambang dari
satuan besaran tertentu. Berdasarkan kesepakatan secara internasional maka
ditetapkanlah ada 7 besaran yang merupakan besaran pokok internasional atau
“Le Systeme International d”Unites”.

2

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

MATERI PEMBELAJARAN

1. Satuan Kelistrikan dan Konversi
Tabel 1.2. Daftar nama besaran kelistrikan dan dan kemagnetan dalam sistem
SI adalah :

3

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

MATERI PEMBELAJARAN

Untuk memudahkan penulisan sekaligus perbandingan nilai satuan
dalam suatu besaran yang sejenis maka bisa disingkat menjadi satuan di
atasnya atau di bawahnya. Contohnya 1 KVolt sama dengan 1.000 Volt, dalam
notasi eksponensialnya ditulis 1.000 Volt = 10³ Volt. Sedangkan 1 mVolt sama
dengan 1/1.000 , dalam eksponensialnya ditulis 1mVolt = 10⁻³Volt.

Untuk mempermudah maka ada nama-nama awalan baku dari satuan-
satuan ini yang ditambahkan pada awalan pada satuan dasarnya. Contohnya
kilo (1000 kali) disingkat K. Berikut adalah daftar nama singkatan baku dari
satuan-satuan yang digunakan dalam penulisan nilai satuan dalam setiap
besaran.

Nama Faktor Kelipatan Lambang Contoh

era 10¹² T Tera Hezt (THz)
G Giga Volt (GV)
giga 10⁹ M Mega Watt (MW)
K Kilo Volt (KV)
mega 10⁶ H hekto are (ha)
D deci meter (dm)
kilo 10³ C centi meter (cm)
M mili Secon (mS)
hekto 10² µ mikro Farad (µF)
N nano Farad (nF)
deci 10⁻¹ P Piko Farad (pF)

centi 10⁻²

mili 10⁻³

mikro 10⁻⁶

nano 10⁻⁹

piko 10⁻¹²

Sumber tabel : Sudirman: 2002

2. Arus, Hambatan dan Tegangan Listrik
a. Arus Listrik
Pengertian Arus Listrik (Electrical Current)

Gambar 1.2 Aliran Muatan Listrik
Sumber : Dokumen Pribadi

4

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

MATERI PEMBELAJARAN

Gambar 1.2. menunjukkan aliran muatan listrik/arus listrik dalam
suatu rangkaian listrik dapat diumpamakan seperti aliran air yaitu air
mengalir dari tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah. Jika
tidak ada beda tekanan maka air tidak akan mengalir. Banyaknya muatan
listrik yang mengalir dari potensial dari kutub positif (+)/potensial yang
tinggi menuju ke kutub negatif (-)/potensial yang rendah dalam sebuah
konduktor per satuan waktu dinamakan arus listrik. Besarnya arus yaitu
besar muatan listrik (colomb) dibagi waktu (sekon)

Arus listrik ada 2 jenis yaitu:
1) Arus arus searah atau DC (Direct Current  ) merupakan aliran arus

konstan dan tidak berubah terhadap waktu, maka pada arus DC ada
positif dan negatifnya. Sumber arus DC misalnya batu baterai, ACCU,
catu daya dan sebagainya ,Seperti ditunjukkan pada gambar 1.3.a arus
searah ketika diukur/dilihat dengan alat ukur osciloscope berbentuk
garis lurus.
2) Arus AC (Alternating Current ) atau arus bolak-balik murupakan aliran
arus listrik yang selalu berubah terhadap waktu, maka pada arus AC
tidak ada positif dan negatifnya . Seperti ditunjukkan pada gambar
1.3.b.

a) Arus listrik AC/ bolak-balik b) Arus listrik DC/ searah

Gambar 1.3.Arus Searah (a) dan Arus Bolak-Balik (b)
Sumber : Dokumen Pribadi

b. Hambatan Listrik
Sekalipun benda-benda logam merupakan konduktor/penghantar

listrik, akan tetapi benda-benda yang berlainan tidak sama mudahnya
dilalui arus listrik. Dengan kata lain, benda yang berlainan zatnya
mempunyai daya hantar berbeda terhadap mengalirnya arus listrik
atau benda-benda yang berlainan mempunyai perlawanan listrik yang

5

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

MATERI PEMBELAJARAN

tidak sama. Perlawanan listrik disebut resistansi sedangkan benda yang
sengaja dibuat untuk memberikan perlawanan listrik dinamakan tahanan
atau resistor. George Simon Ohm (1787-1854) telah merumuskan faktor-
faktor yang memengaruhi hambatan pada sebuah penghantar adalah
panjang, luas penampang dan hambatan jenis penghantar tersebut.

Gambar 1.4 Kawat Konduktor Logam
Sumber : Dokumen Pribadi

CONTOH SOAL
Kawat berbahan tembaga dengan panjang 50 meter dengan luas penampang
1cm. Hambatan jenis tembaga adalah 1,7 . 10⁻⁸ Ωm. Berapakah tahanan pada
kawat tersebut pada suhu 20º?

6

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

MATERI PEMBELAJARAN

e. Tegangan Listrik
Tegangan listrik dengan satuan Volt adalah besar beda potensial

antara potensial tinggi dengan potensial rendah. Contohnya sebuah batu
baterai 1,5Volt maka besar beda potensial antara titik positif dan negatif
sebesar 1,5 Volt. Satuan tegangan listrik adalah Volt . Ini diambil dari nama
fisikawan Italia abad ke-18 Alessandro Volta.

Gambar 1.5 Ilustrasi Aliran Arus dan Aliran Elektron
Sumber : Dokumen Pribadi

Besar beda potensial antara titik positif dan negatif (tegangan ) akan
terjadi jika:
1) Terdapat perbedaan kerapatan elektron diantara kutub positif dan

negatif.
2) Terdapat perbedaan kerapatan elektron yang tinggi dan rendah pada

posisinya.
3) Terdapat perbedaan tempat beda potensial antara kutub positif dan

negatif.

B. Hukum-Hukum Kelistrikan
1. Hukum Faraday
Hukum Faraday menyebutkan bahwa arus listrik dapat menghasilkan
medan magnet dan sebaliknya medan magnet dapat menghasilkan arus listrik
menjadi dasar hukum untuk elektromagnetik. Seperti pada sebuah dinamo
dari medan magnet dapat menghasilkan arus listrik. Induktor, Transformator,
Solenoid, Generator listrik dan Motor Listrik merupakan komponen/peralatan
yang menggunakan asas kerja hukum Faraday . Hukum faraday juga disebut
dengan Hukum Induksi Elektromagnetik. Ditemukan pada tahun 1831 oleh
Michael Faraday beliau seorang Fisikawan dari negara Inggris .
Bunyi hukum Faraday : Setiap perubahan medan magnet pada kumparan
akan menyebabkan/ menimbulkan gaya gerak listrik (GGL) induksi yang
sebanding dengan laju perubahan fluks.
Hukum Faraday tersebut dinyatakan dengan rumus di bawah ini :

7

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

MATERI PEMBELAJARAN

Tanda negatif menAndakan arah gaya gerak listrik (ggl) induksi.
2. Hukum Ampere-Biot-Savart

Hukum Ampere ditemukan oleh Hans Christian Oersted setelah adanya
penemuan medan magnet disekitar arus listrik. Eksperimennya yaitu kawat
tembaga dialiri arus listrik dililitkan pada sebuah paku dan ternyata paku
yang di tengah lilitan kawat tembaga bersifat magnet dan bisa menarik paku
di sekitarnya. Magnet listrik atau elektromagnet adalah magnet yang timbul
karena aliran arus litrik pada lilitan yang besifat sementara. Bila aliran listrik
dimatikan maka sifat kemagnetannnya Elektromagnet akan hilang. Jadi
elektromagnet bukan magnet permanen/tetap.

Gambar 1.6 percobaan Hukum Ampere-Biot-Savart
Sumber : https://www.academia.edu/34730611/HUKUM_AMPERE_DAN_SOLENOIDA

8

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

MATERI PEMBELAJARAN

Aturan tangan kanan menunjukkan arah medan magnet listrik/elektromagnet.

3. Hukum Lenz
Hukum Lenz dikemukakan pertama kali oleh Friederick Lenz 1834.

Dalam percobaannya Friederick Lenz menggunakan magnet dan kumparan
listrik. Ketika medan magnet didekatkan dengan kumparan terjadi perubahan
fluks megnetik.
Bunyi hukum Lenz “Gaya Gerak Listrik atau GGL induksi selalu membangkitkan
arus yang medan magnetnya berlawanan dengan asal perubahan fluks”.

Gambar 1.7 Percobaan Hukum Lenz
Sumber : https://teknikelektronika.com/hukum-lenz-pengertian-hukum-lenz-bunyi-hukum-lenz/

4. Hukum Ohm
Hukum ohm menyataan aliran arus pada penghantar berbanding terbalik

dengan besar hambatan pada rangkaian tersebut. Hukum ohm dinyatakan
dengan rumus:

Semakin besar tegangan yang mengalir pada sebuah rangkaian maka arus
yang mengalirpun akan semakin besar.

9

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

CONTOH SOAL

Sebuah rangkaian listrik terdiri dari sumber teganga, dan sebuah resistor
seperti gambar. Nilai tahanan / resistor 10KΩ dan tegangan sumbernya 12 Volt.
Besar arus(I) pada rangkaian tersebut adalah.....

Besar:
R = 10KΩ = 10.000 Ω
V = 12 Volt
Ditanyakan I
Jawab
I



= 12. 10⁻⁴ A
= 120 mAmpere

MATERI PEMBELAJARAN
5. Hukum Kirchhoff

Sesuai namanya hukum kirchoff ditemukan 1824-1887 oleh Gustav
Robert Kirchhoff dia adalah ahli fisika Jerman.

Hukum Kirchoff 1 berbunyi : total arus listrik yang masuk melalui suatu
titik percabangan dalam suatu rangkaian listrik memiliki besar yang sama
dengan arus total yang keluar dari titik percabangan tersebut.

10

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

MATERI PEMBELAJARAN

Gambar 1. 8 Arus Masuk dan Arus yang Keluar
Sumber : Dokumen Pribadi

dimana
I1, I2, I3 : aliran arus(I) listrik yang masuk dalam suatu percabangan
I4, I5, I6 : aliran arus(I) listrik yang masuk dalam sebuah percabangan

I1 + I2 + I3 = I4 + I5+ I6

CONTOH SOAL

Bila pada rangkaian di atas arus I1 = 2 A; I2 = 4 A; I3= 5A ; I5 = 6 A dan I6 =
1,4 A. Berapakah besar arus pada I4?
Jawab
I1 + I2 + I3 = I4 + I5+ I6
2 A + 4 A + 5 A = I4 + 6A + 1,4 A
11 A = I4 + 7,4 A
I4 = 11 A – 7,4
= 3,6 Ampere

11

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

LEMBAR PRAKTIKUM

Satuan Besaran dan Konversi
A. Tujuan

1. Peserta didik mampu mengetahui macam-macam satuan besaran .
2. Peserta didik mampu mengonversi besaran listrik ke satuan yang lebih

kecil/besar.
B. Alat dan Bahan

1. Penggaris
2. Resistor kapur
3. Stop watch digital
C. Petujuk Praktis
1. Perhatikan K3 , gunakan peralatan sesuai dengan fungsinya!
2. Jaga kebersihan lingkungan praktik dan alat praktik!
3. Jika sudah selesai, alat praktik dikembalikan ke tempatnya!
D. Langkah Praktikum
1. Ukur meja, buku dan bolpoint yang ada di sekitarmu dengan menggunakan

penggaris.
2. Masukkan hasil pengukuran pada tabel, dan konversikan menjadi satuan

mm.
3. Lihat nilai pada resistor kapur, masukakn pada tabel dan konversikan ke

satuan KΩ
4. Hitung waktu dengan stop watch kegiatan kamu , misalnya membaca atau

menulis. Tuliskan waktunya di tabel dan konversikan ke satuan µs.

CONTOH SOAL
1. Ubahlah satuan di bawah ini!

a. 12 mA = ..... A
b. 10nF = ..... F
c. 0,1µF = ...... pF
d. 1 MΩ = ...... Ω
Jawab
a. 12 mA = 12 : 1000 = 0,012 A
b. 10nF = 10 : 1000.000.000 = 10.10⁻⁹ F
c. 0,1µF = 0,1 X 1000.1000 = 1. 10⁵pF
d. 1 MΩ = 1 X 1000.000 = 1.000.000 Ω
2. Perhatikan gambar di bawah ini. Jika arus listrik yang keluar dari V1 sebesar
10 mA , dan arus pada R1 sebesar 5mA. Berapakah arus yang mengalir pada
R2?

12

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

CONTOH SOAL

Jawab = IR1 = I R2
I total = 5mA + IR2
10 mA = 10 mA – 5 mA
IR2 = 5mA


CAKRAWALA

Penemu Arus Listrik

Gambar 1.9. André-Marie Ampère

Sumber : https://id.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9-Marie_Amp%C3%A8re

André-Marie Ampère fisikawan dan ilmuwan berasal dari Perancis, , lahir
20 Januari 1775. Dia seorang pelopor bidang elektrodinamika (listrik dinamis),
Ampere merupakan ilmuwan pertama yang mengembangkan pengamatan
terhadap fenomena listrik dan magnet; dalam penelitiannya jika dua konduktor
saling berdampingan dan keduanya diberi aliran listrik searah, kedua konduktor
tersebut akan saling tarik menarik. Sebaliknya, apabila dialiri arus bolak-balik,
keduanya akan saling tolak menolak. Sebuah pengamatan sederhana memang,
tapi fenomena tersebut sekaligus menjadi dasar ilmu pengetahuan modern yang
dikenal sebagai elektro-magnetik.

André-Marie Ampère tidak pernah duduk di bangku sekolah. Sebagian
besar pendidikannya diperoleh dari ayahnya sendiri, Jean-Jacques Ampère,
seorang pedagang sutra kaya raya, juga pejabat pemerintah pendukung monarki
Perancis saat itu, sekaligus pengagum tulen Jean Jacques Rousseau, salah seorang
sastrawan dan negarawan terkemuka dari Perancis. Dia tumbuh menjadi remaja
yang cerdas dan berpengetahuan luas.

Pada 1804, Ampère mengajar di Ecole Polytechnique dan diangkat sebagai
profesor matematika sejak 1809, terlepas dari ketiadaan latar belakang pendidikan
formal yang memang tidak pernah diikuti. Ampere menggabungkan risetnya
dengan hasil penemuan Hans Christian Ørsted, seorang ahli fisika kelahiran
Denmark, ia menemukan kumparan berarus listrik bisa bersifat sebagai magnet
yang kuat. Bergantung pada jenis aliran listrik, kumparan bisa saling menarik atau
menolak satu sama lain. Menggunakan matematika untuk membuat simpulan
percobaannya sendiri, salah satu sumbangan terbesar fisikawan Perancis pada
dunia dikenal dengan nama Hukum Ampere, besar aksi dan reaksi dua kumparan
beraliran listrik berbanding lurus dengan panjang kawat dan intensitas arus-
teorem dasar yang menjadi cikal bakal cabang ilmu elektro-magnetik dalam fisika
modern.

13

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

JELAJAH INTERNET

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang hukum kelistrikan
Anda dapat mengunjungi link di bawah atau menggunakan
QR Code di atas. Dalam web tersebut disajikan media
pembelajaran interaktif yang bisa menghitung arus dan
tegangan pada rangkaian listrik.
https://www.youtube.com/watch?v=RjU61GXtmDY

RANGKUMAN
1. Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dari potensial

tinggi ke potensial rendah dalam suatu penghantar per satuan waktu. Besarnya
arus adalah besar muatan listrik (colomb) dibagi waktu (sekon) satuan dari
arus listrik adalah Ampere.
2. Tegangan listrik adalah besar beda potensial listrik antara potensial tinggi
dengan potensial rendah rangkaian listrik (satuan dari tegangan adalah volt).
3. Hambatan listrik adalah perlawanan listrik disebut resistansi sedangkan benda
yang sengaja dibuat untuk memberikan perlawanan listrik dinamakan tahanan
atau resistor.
4. Hukum Faraday: Setiap perubahan medan magnet pada kumparan akan
menyebabkan/ menimbulkan gaya gerak listrik (GGL) induksi yang sebanding
dengan laju perubahan fluks.
5. Bunyi hukum Lenz “Gaya Gerak Listrik atau GGL induksi selalu membangkitkan
arus yang medan magnetnya berlawanan dengan asal perubahan fluks”.
6. Hukum Ohm menyatakan bahwa besar arus yang mengalir pada sebuah
penghantar berbanding terbalik dengan besar hambatan pada rangkaian
tersebut.
7. Hukum kirchoff 1berbunyi : besar arus listrik yang masuk dan keluar pada
suatu titik percabangan dalam sebuah rangkaian listrik adalah sama besar.

TUGAS MANDIRI
Tugas Anda mencari tahu apa itu accumulator, komponen dan asas kerjanya
disertai dengan gambar-gambar yang mendukung. Anda dapat mengumpulkan
informasi melalui buku, internet, maupun dari sumber belajar lainnya. Tugas
dikerjakan dalam bentuk laporan dengan format yang sudah disepakati dengan
guru pengampu.

14

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

PENILAIAN AKHIR BAB

Kerjakan Soal-Soal di bawah ini dengan baik dan benar!
1. Lihat data ini:

1. C1 = 20 nF
2. C2 = 20 µF
3. C3 = 180 pF
4. C4 = 1800 pF
Urutan dari nilai terkecil ke terbesar dari kapasitor tersebut di atas adalah....

A. 1, 2, 3, 4
B. 2, 1, 3, 4
C. 3 , 4, 1,2
D. 3, 1, 2, 4
E. 4, 3, 1, 2
2. Kumpulan urutan simbol-simbol nilai konversi komponen resistor adalah ...
A. Mega Ohm, Kilo Ohm, Ohm, milli Ohm.
B. Mega Amphere, Kilo Amphere, Amphere, milli Amphere, nano Amphere.
C. Mega Henry, Kilo Henry, Henry, milli Henry, nano Henry, pico Henry.
D. Mega meter, Kilo meter, meter, deci meter, centi meter, milli meter.
E. Mega Gausse, Kilo Gausse, Gausse, milli Gausse.
3. Sebuah rangkaian elektronika mempunyai sumber tegangan DC sebesar 10
V, terhubung seri dengan LED yang memiliki tegangan VAK LED = 0,7V dan
sebuah resistor. I yang mengalir sebesar 10 mA. Dengan menganalisis maka
besar nilai resistor R yang harus terpasang adalah ......
A. 93Ω
B. 930 Ω
C. 9K3
D. 93K Ω
E. 930K Ω
4. Pada gambar rangkaian berikut bila R1 dan R2 diganti 2 KΩ, I pada R2 adalah….

A. 6 mA
B. 12 mA
C. 24 mA
D. 120 mA
E. 180 mA

15

DASAR LISTRIK DAN
ELEKTRONIKA

PENILAIAN AKHIR BAB

5. Nilai yang sama dari C1 dari gambar berikut adalah ....

A. 100 nF
B. 1000 nF
C. 100 pF
D. 10pF
E. 1 pF

REFLEKSI
Setelah mempelajari Bab I ini, Anda akan mengerti tentang besaran listrik
dan hukum-hukum kelistrikan. Setelah mempelajari bab pertama ini, adakah yang
masih sulit Anda mengerti? Teman maupun guru bisa Anda ajak berdiskusi. Setelah
Anda memahami bab ini maka akan mempermudah Anda dalam mempelajari bab
berikutnya.

16