Teks ini membahas tentang atom dan elektron serta besaran-besaran dasar dalam listrik seperti tegangan dan arus listrik. Elektron bergerak secara teratur dalam konduktor, yang memungkinkan aliran listrik."

1. Teknik Ototronik
BAB 8 berada di kulit terluar dari suatu atom
tertarik oleh nukleus (inti atom)
LISTRIK DAN dengan daya tarik yang lebih kecil
ELEKTRONIKA daripada elektron yang lebih dekat
dengan nukleus (inti atom).
Hal ini memungkinkan atom bisa
8.1 Atom dan Elektron kehilangan elektron, dimana atom
pada kondisi ini disebut sebagai ion,
Semua atom terdiri dari proton, dimana sudah tidak terjadi ke-
neutron dan elektron. Proton me- seimbangan elektris lagi, tetapi ber-
ngandung muatan listrik positif dan muatan positif dan mampu menarik
neutron tidak mengandung muatan elektron dari atom lain ke dalam
sama sekali. Proton dan neutron dirinya. Elektron yang bisa berpindah
berada di dalam inti atom atau dari satu atom ke atom lainnya
disebut nukleus. Di luar nukleus disebut sebagai elektron bebas
tersebut, ada partikel yang bermuatan seperti gerakan yang acak yang
negatif, disebut elektron. Atom dari terjadi secara terus-terusan dan tak
setiap benda yang berlainan, berbeda terbatas. Elektron-elektron bebas ini
dengan lainnya berdasarkan per- banyak sekali terdapat di dalam
bedaan jumlah proton, neutron dan bahan-bahan konduktor. Kita dapat
elektronnya. Jumlah proton dan elek- membuktikan dengan cara memukul
tron yang sama terjadi di dalam suatu besi sekeras-kerasnya, maka akan
atom. Dan hal ini disebut terjadinya terlihat percikan-percikan api yang
keseimbangan secara elektris, meloncat kesana-kemari. Misal pada
dimana muatan positif dan negatif rel kereta api saat direm akan tampak
saling menghilangkan satu sama lain. percikan-percikan bunga api. Per-
Ketika di dalam suatu atom terdiri dari cikan-percikan api ini tidk lain adalah
lebih 2 elektron, maka elektron- elekron-elektron bebas yang sempat
elektron ter-sebut tersusun pada kulit meninggalkan daya tarik-menarik dari
atom de-ngan jarak yang bervariasi. ikatan atom besi, dan meloncat keluar
Semua atom terikat bersama- bertumbukan dengan udara. Bagai-
sama oleh kekuatan daya tarik yang manapun, jika tekanan secara elektris
besar di antara nukleus (inti atom) atau tegangan (voltage) diberikan
dan elektron atom tersebut. Elektron pada material manapun, maka yang
yang terjadi adalah kecenderungan
elektron untuk pindah dengan arah
tertentu. Gerakan elektron bebas ini
diketahui sebagai aliran, yang
mendasari sebuah aliran arus listrik.
Dengan begitu, arus merupakan
banyak se-dikitnya perpindahan dari
suatu muat-an.
Konduktor adalah bahan yang
berisi elektron yang terikat secara
Gambar 8.1 Atom (Nukleus dan bebas oleh nukleus (inti atom) dan
elektron) dengan mudah bisa berpindah dari
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 121

2. Teknik Ototronik
satu atom ke atom lainnya di dalam transistor) yang ada dan kita kenal
bahan tersebut. Contoh yang ter- sekarang ini ada yang memakai
masuk bahan ini adalah besi, tem- bahan dasar ini. Komponen-kompo-
baga, emas dan lain-lain. nen ini akan kita pelajari di bab ini.
Isolator adalah bahan, dimana
berisi elektron yang terikat dengan 8.2 tentang dasar elektronika.
kuatnya oleh nukleusnya, sehingga
dapat dipastikan bahwa bahan-bahan Satuan yang dipakai untuk
isolator hampir-hampir tidak dapat mengukur banyak sedikitnya muatan
dapat mengalirkan aliran listrik. listrik (Q) adalah Coulomb (dimana 1
Contoh yang termasuk bahan ini Coulomb = 6.24 x 1018 elektron). Jika
adalah kertas, karet, plastik, gelas, aliran elektron pada suatu konduktor
lilin, aspal dan lain-lain. berlangsung sebanyak 1 Coulomb
Semikonduktor adalah bahan, setiap 1 detik , maka arus yang
dimana elektron-elektron bebas yang dihasilkan ini disebut arus 1 Ampere.
berada di dalam bahan ini sukar dan Dimana 1 Ampere = 1 Coulomb
tidak bebas bergerak, tetapi karena per detik atau 1 A = 1 C/s, maka 1
kondisi atau faktor-faktor tertentu Coulomb = a Ampere detik atau 1 C =
maka beberapa elektron yang berada 1 As. Secara umum, jika I adalah
di kulit/orbit luarnya dapat berpindah arus dalam ampere dan t adalah
ke atom lainnya. Kondisi atau faktor- waktu dalam detik selama terjadinya
faktor tersebut misalnya adalah aliran arus, maka I x t
pengaruh suhu, cahaya, getaran dan merepresentasikan jumlah muatan
lain-lain. Karena hal inilah maka listrik dalam Coulomb.
bahan-bahan yang termasuk semi- Dengan kata lain, jumlah muatan
konduktor dapat menghantarkan alir- listrik adalah jumlah muatan elektron
an listrik. Contoh yang termasuk yang berpindah dari satu tempat ke
bahan-bahan ini adalah germanium tempat lain. Muatan listrik
disimbolkan dengan huruf Q berasal
dari bahasa inggris Quantum yang
artinya banyaknya, dan diukur
dengan satuan Coulomb.
Gambar 8.2 Gerak Elektron Takberaturan
murni dan silikon. Bahan-bahan ini
sangat besar manfaatnya bagi dunia
elektronika, karena komponen- Gambar 8.3 Gerak Elektron Beraturan
komponen elektronika (dioda dan
122 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

3. Teknik Ototronik
Jumlah muatan 1 Coulomb 8.2.1 Besaran Listrik
ditetapkan sebagai berikut : jumlah
muatan listrik yang dipindahkan
sebanyak 1 Coulomb adalah bila Untuk mempelajari tentang
aliran listrik mengalir sebesar 1 materi keteknikan khususnya listrik
Ampere dalam waktu 1 detik. Pene- dan elektronika, pertama harus dide-
tapan ini disebut sebagai HUKUM finisikan besaran yang ada, me-
COULOMB, dan dirumuskan seperti nyangkut standar satuan, lambang
di bawah ini. dan singkatan. Tentunya standar
yang digunakan merupakan sistem
Q = I x t coulombs satuan internasional. Dalam suatu
rekayasa, gejala fisis harus dapat
Dimana : diungkap secara kuantitatif dan
Q = jumlah muatan listrik (diukur dimengerti secara sama oleh setiap
dengan satuan Coulomb) orang. Untuk itu diperlukan
I = aliran listrik (diukur dengan seperangkat satuan baku (standar)
satuan Ampere) yang konsisten dan berlaku
t = waktu (diukur dengan satuan
dimanapun di dunia ini.
detik)
Untuk teknik listrik dipakai sistem
1 Coulomb = 1 Ampere x 1 detik SI (Sistem internasional) yang me-
atau makai meter sebagai satuan panjang,
1 Coulomb = 1 Ampere detik. kilogram sebagai satuan massa,
second/detik sebagai satuan waktu.
Permasalahan 8.1. Berapakah arus Besaran dasar lainnya adalah suhu /
listrik harus dialirkan apabila 0.24 di temperatur, yang dalam sistem SI
pindahkan selama 15 mili detik ? diukur dalam Kelvin. Untuk men-
definisikan besaran-besaran listrik,
Diketahui bahwa Q = It , maka diperlukan satuan tambahan dan
3 ampere sebagai satuan arus listrik
Q 0.24 0.24x10 240
I = = = = = memenuhi keperluan tersebut.
t −3 15 15
15x10 Kandela diperlukan untuk menyata-
16A kan besaran intensitas cahaya.
Permasalahan 8.2. Jika suatu arus listrik
Besaran listrik yang dipelajari
sebesar 10 A mengalir dalam 4 menit, pada bagian ini menyangkut apa itu
tentukan muatan listrik yang dipindahkan. arus listrik (I), tegangan listrik (V),
hambatan listrik (R), daya listrik (P)
dan energi listrik (E).
Muatan listrik, Q = It Coulombs
I = 10 A; t = 4 x 60 = 240 s
8.2.1.1 Tegangan Listrik
maka Q = 10x 240 = 2400 C
8.2 Dasar Listrik Agar setiap rangkaian elektronik
bisa bekerja, kita harus memberikan
sumber energi kepadanya. Sumber
Pada bagian ini akan dipelajari
tentang besaran listrik, pengukuran
energi ini berupa sumber tegangan.
besaran listrik, hukum ohm dan
Besaran tegangan disimbolkan de-
hukum daya, rangkaian listrik dan
ngan huruf U/V, berasal dari bahasa
kemagnetan.
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 123

4. Teknik Ototronik
jerman yaitu Ursache yang berarti elektron, yang diukur dengan satuan
penyebab. Tegangan merupakan pe- Volt (V).
nyebab mengalirnya elektron-
Tabel 8.1 Besaran Dasar
Besaran Lambang Satuan Singkatan
Panjang l meter m
Massa m kilogram kg
Waktu t detik s
Suhu T kelvin K
Arus i ampere A
Intensitas (cahaya) I candela cd
Tabel 8.2 Besaran Turunan Penting
Besaran Lambang Satuan Singkatan
Gaya F meter m
Energi w kilogram kg
Daya p detik s
Muatan q kelvin K
Arus i ampere A
Tegangan v candela cd
Kuat Medan Listrik ε meter m
Rapat Fluks Magnetik B kilogram kg
Fluks Magnetik φ detik s
Kutub yang kekurangan elektron gangan antara 2 titik ujung suatu
disebut kutub positf, sebaliknya kutub rangkaian.
yang kelebihan elektron disebut kutub Sumber tegangan bisa berupa
negatif. Perbedaan potensial yang sumber tegangan ideal dan sumber
besar antara kedua kutub tersebut tegangan riil. Suatu sumber tegangan
menghasilkan tegangan tinggi. yang ideal atau sempurna meng-
Contoh sumber tegangan adalah aki, hasikan tegangan output yang tidak
baterai, dinamo, generator dan lain bergantung pada nilai tahanan beban.
sebagainya. Contoh yang paling seder-hana dari
Definisi setiap tegangan haruslah sumber ideal adalah se-buah baterai
mencakup sepasang tanda plus- yang sempurna, yang tahanan
minus. Yang perlu disadari adalah dalamnya sama dengan nol.
bahwa pemberian tanda plus-minus
ini merupakan tanda aljabar, bukan
menunjukkan kekutubannya (polarity)
tegangan sesungguhnya, tetapi
hanya sekedar perjanjian (konvensi)
yang membolehkan kita berbicara
dengan pasti mengenai beda te-
124 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

5. Teknik Ototronik
diberikan tahanan beban lampu
dengan kebutuhan daya yang besar,
maka tegangan beban jika kita ukur
tidak sama persis 12 Volt. Bisa jadi
berkurang sampai 11.99 Volt atau
bahkan bisa di bawahnya, seolah-
olah terjadi drop tegangan.
Gambar 8.4 Tegangan Listrik sebagai 8.2.1.2 Arus Listrik
akibat dari Jumlah Elektron
Dari penjelasan di atas dikatakan
Sumber tegangan yang ideal
bahwa bila keadaan seimbangnya
akan selalu menghasilkan tegangan
atom tidak berubah, ini berarti
12 Volt (apabila sumber tegangannya
elektron-elektron bebas dari atom itu
= 12 Volt) pada tahanan beban, tidak
tidak menimbulkan suatu hal yang
peduli pada nilai berapa tahanan
berguna karena sifatnya tersebut.
beban yang di atur.
Dimana sifat dari elektron-elektron
bebas adalah selalu bergerak, loncat-
meloncat kesana-kemari, dan saling
mengisi tempat-tempat kosong yang
ditinggalkan atau meninggalkan satu
sama lainnya. Dapat disimpulkan
bahwa gerakan elektron bebas pada
suatu atom tersebut tidak beraturan
Gambar 8.5 (a) dan (b) adalah definisi dan tidak karuan.
yang tak mencukupi dari tegangan. (c) Akan tetapi keadaan ini akan lain
Definisi yang benar yang mencakup jika gerakan elektron-elektron bebas
simbol variabel dan pasangan plus- itu secara beraturan menuju ke satu
minus arah tertentu, seperti terlihat pada
gambar 8.3. Gerakan elektron-
elektron ini terjadi secara teratur
menuju satu arah. Mereka bergerak
dari satu atom ke atom lainnya yang
ada disebelahnya. Dan berpindah lagi
Sepasang tanda plus-minus adalah ke atom yang ada disebelahnya.
bagian dari definisi suatu tegangan V Gerakan elektron-elektron bebas
semacam ini dinamakan Gerakan
elektron bebas beraturan secara rapi
Sumber tegangan ideal tidak
menuju satu arah atau satu jurusan,
pernah bisa dijumpai di dalam
atau disebut juga aliran elektron atau
praktek. Ia hanya ada dalam angan-
aliran listrik (arus listrik).
angan kita sebagai sesuatu yang
Pada gambar 8.3, kita dapat
sifatnya teoritis. Sumber tegangan
melihat gerakan elektron bebas yang
riillah yang bisa kita jumpai di dalam
beraturan dan rapi menuju satu arah
kenyataan. Sebagai contoh, jika
atau satu jurusan, yakni bergerak dari
baterai dengan tegangan 12 Volt
satu atom ke atom lainnya yang
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 125

6. Teknik Ototronik
berada dekat dengan atom pertama atan listrik per satuan waktu (dq/dt).
itu. Dan elektron bebas ini siap Satuan arus adalah ampere (A), yang
diterima oleh atom yang kedua. Dan menyatakan banyaknya muatan yang
pada saat itu, elektron-elektron bebas mengalir dengan laju 1 C/s. Nama
yang bergerak di orbit/kulit terluar dari ampere diambil dari nama A.M.
atom yang kedua ini, akan terdorong Ampere, seorang ahli fisika Perancis
keluar oleh elektron-elektron bebas pada permulaan abad ke sembilan
yang baru datang tadi. Elektron belas. Sering juga arus tersebut
bebas dari atom yang kedua ini dinamai ”1”amp, tetapi nama ini tidak
berpindah ke atom yang ketiga dan formal dan tidak resmi.
begitu terjadi seterusnya. Sekarang yang menjadi per-
Demikianlah gerakan-gerakan tanyaan adalah bagaimana arah arus
elektron beba itu pergi dari satu atom listrik ? Akan memudahkan kita untuk
ke atom lainnya lagi secara sambung- memikirkan arus sebagai pergerakan
menyambung menempuh suatu jarak muatan positif, meskipun diketahui
yang sangat pendek. Jadi jelaslah bahwa aliran arus di dalam suatu
gerakan elektron bebas itu bukanlah konduktor logam dihasilkan oleh
mengalir dari satu ujung kawat ke elektron. Perlu kita sadari bahwa
ujung kawat yang lain lagi. Maka panah arus tidaklah menunjukkan
sebenarnya perkataan aliran elektron arah aliran arus yang
sungguh-sungguh tidaklah tepat. ”sesungguhnya”, tetapi hanya se-
Menurut suatu penyelidikan, aliran kedar perjanjian (konvensi) untuk
listrik itu bergerak dengan kecepatan memperkenankan kita berbicara me-
sekitar 300.000 km dalam satu ngenai arus di dalam kawat dengan
detiknya atau sama dengan cara yang jelas. Panah tersebut
kecepatan cahaya. adalah bagian fundamental dari de-
finisi arus. Jadi, berbicara mengenai
nilai sebuah arus tanpa menentukan
panah adalah sama dengan mem-
bicarakansesuatu yang tidak ter-
definisi.
I
Anak panah adalah bagian
ARUS
dasar dari definisi
i
Gambar 8.6 Arah Arus Listrik dan Arah Arus listrik disimbolkan dengan huruf
Elektron (I) berasal dari bahasa jerman, yaitu
Intensitaet yang berarti Intensitas
Secara umum arus listrik di atau disebut besar arus = kuat arus.
definisikan sebagai perubahan mu-
126 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

7. Teknik Ototronik
Adanya aliran elektron tentunya seimbang lagi muatannya. Karena
ada penyebabnya. Contoh pada kekurangan jumlah tenaga pe-
gambar 4.6 di atas yaitu aki, me- nyimpanan listrik positif dari proton,
rupakan salah satu komponen yang maka kekuatan tenaga penyimpanan
Gambar 8.7 Ilustrasi Hubungan antara Tegangan dan Arus Listrik
bisa menimbulkan aliran elektron. Aki listrik negatif dari elektron merasakan
merupakan salah satu dari sumber lebih kuat daripada muatan tenaga
aliran. Contoh yang lainnya adalah penyimpanan listrik positif dari proton.
baterai, dinamo, generator, selalu Oleh sebab itu maka pasa kutub ini
terdapat 2 buah tempat penyam- muatannya jelas NEGATIF.
bungan kawat-kawat luar. Tempat- Dengan demikian berarti bahwa
tempat penyambungan ini disebut di antara kutub-kutub POSITIF dan
juga kutub-kutub dan diberi tanda NEGATIF muncul suatu perbedaan
positif (+) dan negatif (-). Tanda-tanda kekuatan yang tersembunyi di
ini perlu karena pada kutub-kutub dalamnya, yang selalu ingin me-
tersebut terdapat muatan listrik yang ngembalikan keseimbangannya lagi
tidak sama sifatnya. Lebih jelasnya bila ada kesempatan. Hal ini akan
ada pada pembahasan mengenai apa tercapai jika antara kutub-kutub ter-
itu tegangan (Volt). Pada kutub positif sebut dipasangkan sepotong kawat
(+) terdapat atom-atom yang sangat (berbahan konduktor). Dengan cara
kekurangan elektron, sehingga sudah seperti ini, maka terjadilah suatu
jelas bahwa pada kutub ini tidak gerakan elektron bebas yang be-
seimbang lagi muatannya. Karena raturan secara rapi dan menuju satu
kekurangan jum-lah elektron-elektron, arah atau satu jurusan (terjadi aliran
maka kekuatan tenaga penyimpanan listrik) di dalam kawat tersebut.
listrik positif dari proton merasakan Jelasnya adalah adanya pemindahan
lebih kuat daripada muatan tenaga sejumlah elektron dari kutub negatif
penyimpanan listrik negatif dari ke kawat tersebut. Sedangkan dari
elektron. Oleh sebab itu, pada kutub kutub yang merasakan kekurangan
tersebut muatannya jelas POSITIF. jumlah muatan negatif (kekurangan
Demikian juga pada kutub negatif elektron-elektron), akan menambah-
(-), terdapat atom-atom yang ke- kan pada dirinya sejumlah elektron-
kurangan tenaga penyimpanan listrik elektron pada dirinya (kutub positif
positif dari proton, sehingga pada tersebut).
kutub ini jelaslah sudah tidak
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 127

8. Teknik Ototronik
Gerakan elektron bebas yang pung yang berisi air dengan ke-
beraturan secara rapi menuju satu tinggian yang berbeda. Dari ilustrasi
arah (disebut terjadi aliran listrik) ini di atas dapat disimpulkan bahwa
akan berlangsung terus nenerus hubungan antara tegangan dan arus
selama perbedaan kekuatan antara adalah sebanding. Semakin besar
kutub positif dan negatif yang ter- tegangan yang diberikan pada suatu
sembunyi di dalam sumber te-gangan beban maka arus listrik yang mengalir
tersebut masih ada dan kawat untuk pada beban tersebut adalah semakin
mengalirkan arus listrik tersebut besar pula, sebaliknya semakin kecil
masih tersambung. tegangan yang diberikan pada suatu
Yang menjadi pertanyaan beri- beban, maka arus listrik yang
kutnya adalah bagaimana hubungan mengalir pada beban tersebut akan
antara tegangan (sumber teganga) semakin kecil pula.
dengan arus listrik ? jawaban dari
pertanyaan ini bisa dilihat pada
ilustrasi pada gambar 8.7 (Ilustrasi Tegangan besar à Arus listrik besar
Hubungan antara Tegangan dan Arus Tegangan kecil à Arus listrik kecil
Listrik). Pada gambar tersebut ter-
dapat 2 buah penampung air dengan Pada kondisi tahanan/beban sama
ketinggian yang berbeda. Sehingga
karena adanya perbedaan ketinggian 8.2.1.3 Hambatan/Tahanan Listrik
inilah maka terdapat energi potensial
yang lebih besar pada penampung air
Tahanan disimbolkan dengan
yang lebih tinggi (disimbolkan dengan
huruf R, berasal dari bahasa jerman
huruf U besar) dibandingkan dengan
Resistanz yang berarti tahanan atau
penampung air dengan ketinggian
hambatan., diukur dengan satuan
yang rendah (disimbolkan dengan
Ohm ( Ω ). Tahanan merupakan
huruf U kecil).
hambatan-hambatan yang di alami
Dari kedua penampung air itu
oleh elektron-elektron selama
disambungkan pipa dengan diameter,
perpindahannya dari satu tempat ke
panjang dan bentuk yang sama.
tempat lainnya.
Sehingga faktor penghambat dari
Benda-benda yang sedang ber-
pipa tersebut adalah sama. Apa yang
gerak, selalu akan menemui ham-
kemudian terjadi jika kedua orang
batan-hambatan atas gerakan-gera-
yang berada di masing-masing
kannya. Seperti halnya sewaktu kita
penampung air tadi membuka kran
menaiki sepeda motor. Dengan mem-
secaa bersamaan ? tentunya jawa-
bungkukan badan sewaktu menyetir,
bannya sudah pasti bahwa akan
maka laju sepeda motor akan lebih
terjadi pancaran air yang deras dari
kencang jika dibandingkan sewaktu
ujung pipa dengan penampung air
kita menyetir dengan posisi badan
yang lebih tinggi dibandingkan
yang tegak, pada kondisi jalan yang
pancaran air dengan penampung air
sama datarnya dan bukaan katup gas
yang rendah. Dalam hal ini arus listrik
yang sama. Tentunya yang menjadi
diilustrasikan dalam bentuk pancaran
hambatan ini adalah udara atau
air tersebut. Sedangkan tegangan
angin.
diilustrasikan dalam bentuk penam-
128 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

9. Teknik Ototronik
Demikian juga pada aliran air adalah besar, sehingga aliran air
pada pipa tertentu (lihat gambar 8.8 mendapatkan kesulitan untuk me-
dan gambar 8.9). Jika penahannya ngalir (aliran/debit air kecil).
besar maka gerakannya jadi per-
lahan-lahan atau sama sekali ber-
henti, dan jika penahannya kecil,
maka gerakannya akan semakin
cepat (volume tiap satuan waktu dari
air yang berpindah semakin besar).
Di dalam pipa tersebut dipasangkan
sebuah katup (klep) yang me-
nyebabkan air hanya dapat mengalir
dari a ke b saja dengan tidak
mendapatkan perlawanan yang Gambar 8.9 Ilustrasi hambatan dengan
berarti. Oleh tekanan air dari a ke b, Aliran Air yang terhambat sama sekali
katup itu terbuka hingga air mengalir
Sesuai jenis atau macamnya
(lihat arahnya sesuai arah anak
yaitu jika didalam pipa tersebut dibuat
panah), tahanan sangat kecil sekali.
licin dan lurus-lurus, maka pena-
Tetapi jika katupnya ditutup, maka
hanan pengaliran air adalah kecil dan
tidaklah mungkin air bisa mengalir
hal ini menyebabkan air mudah
dari a ke b (lihat gambar 8.9). Hal ini
mengalir. Sebaliknya jika di bagian
berarti air mendapatkan penahanan
dalam dari pipa tersebut dibuat kasar
yang besar. Besar penahanan yang
dan bengkok-bengkok, maka pena-
diberikan ke air yang mengalir
hana terhadap pengaliran air tersebut
tergantung dari tiga hal, yaitu :
adalah besar. Hal ini berarti bahwa air
a. Besar kecilnya garis tengah pipa tersebut susah menga-lirnya.
b. Jenis dan bentuknya pipa Jika pipa tersebut dibuat panjang
c. Panjang dan pendeknya pipa. ataukah pendek, maka penahanan
terhadap pengaliran air itu akan itu
akan mempengaruhinya juga. Se-
makin panjang berarti semakin be-
sarlah penahannya terhadap penga-
liran air itu. Jika pipa berukuran
pendek, maka penahanan terhadap
pengaliran itu adalah kecil. Sehingga
semakin pendek ukuran dari sebuah
pipa, maka enahanan terhadap
Gambar 8.8 Ilustrasi hambatan dengan pengaliran air adalah kecil. Ilustrasi
Aliran Air yang terhambat kecil ini berlaku pula pada arus listrik (i)
dan tahanan/hambatan listrik (R).
Jika pipa tersebut mempunyai Untuk itu besar tahanan listrik pada
garis tengah (diameter) besar, maka suatu konduktor tergantung pada :
penahanan terhadap pengaliran air
itu adalah kecil. Sebaliknya jika pipa a. Panjang penghantar.
itu berdiameter kecil maka pena- b. Hambatan jenis penghantar.
hanan terhadap pegaliran air itu c. Diameter penghantar.
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 129

10. Teknik Ototronik
Besarnya tahanan atau ham- seterika listrik, solder listrik, alat pe-
batan listrik dari tiap jenis logam telah manas listrik dan lain sebagainya.
ditetapkan sebagai berikut : jika Di atas sudah dijelaskan bah-wa
bentuk dari logam itu sebagai kawat besarnya penghantar listrik dari
yang panjangnya 1 meter dengan sepotong kawat penghantar diten-
luas irisan 1 m2 pada 15o Celcius, tukan oleh :
maka tahanan atau hambatan listrik
(Ohm/ Ω ) yang diukur pada kondisi l = panjang kawat penhantar
ini dinamakan hambatan jenis dari A = luas penampang kawat
logam yang bersangkutan. Hambatan penghantar
jenis disingkat dengan huruf Yunani ρ = hambatan jenis (dibaca
ρ (baca ”rho”). Lihat pada tabel 8.3 ”rho”) kawat penghantar
yang berisi hambatan-hambatan jenis Hubungan antara p, A dan ρ
dari berbagai logam dan logam cam- diatur sebagai berikut :
puran yang penting pada suhu 15o 1. Besarnya hambatan listrik adalah
Celcius. sebanding dengan panjangnya ka-
Dari sekian banyaknya logam wat penghantar. Artinya semakin
dan logam campuran, maka perak besar panjangnya maka hambatan
dan tembagalah yang memiliki ham- listrik juga semakin besar pula.
batan jenis yang paling kecil. Untuk 2. Besarnya hambatan listrik adalah
alat-alat kontak yang harus dilalui sebanding dengan hambatan jenis
aliran listrik yang besar selalu dipakai kawat penghantar. Artinya semakin
dari logam-logam perak atau platina. besar hambatan jenisnya, maka
Untuk pembuatan kabel-kabel yang hambatan listrik juga semakin
menghubungkan antara komponen besar pula.
elektronika satu dengan yang lainnya 3. Besarnya hambatan istrik adalah
dipakai tembaga sebagai bahannya. berbanding terbalik dengan luas
Sedangkan logam-logam campuran penampang kawat penghantar.
seperti nickelinne, konstantaan, Artinya semakin besar luas pe-
kruppine, manganine, yang ke- nampangnya, maka hambatan
semuanya merupakan logam dengan listrik akan semakin kecil.
nilai tahanan yang besar, dipakai
untuk pembuatan lampu-lampu listrik,
Gambar 8.10 Ketergantungan Hambatan listrik pada Penghantar
130 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

11. Teknik Ototronik
Sehingga dari hubungan di atas, bisa Panas yang terjadi di dalam
dirumuskan sebagai berikut : ataupun di luar tahanan, akan mem-
pengaruhi besar suatu hambatan
ρ .l pada sebuah penghantar.Panas yang
R= terjadi di dalam suatu penghantar
A
bisa terjadi karena adanya aliran-
aliran listrik yang mengalir di
dimana : R = hambatan listrik (Ohm =
dalamnya. Sedangkan panas yang
Ω)
l = panjang kawat terjadi di luar penghantar tersebut,
penghantar(meter) disebabkan karena penghantar ter-
ρ = hambatan jenis sebut memamng berada di dekat
sumber panas dari luar. Semakin
( Ω mm /m)
2
A = luas penapang kawat dekat penghantar tersebut dengan
2
Penghantar (m ) sumber panas dari luar, maka akan
menyebabkan penghantar tersebut
semakin mempunya habatan/tahanan
Permasalahan 8.3. Berapa besar yang besar. Secara ringkas, dapat
hambatan sepotong penghantar berupa dikatakan bahwa besarnya hambatan
tembaga dengan panjang 10000 m dan atau tahanan sebuah penghantar
dengan luas penampang 5 mm2? dipengaruhi oleh suhu pada peng-
hantar tersebut.
Semakin besar suhunya, maka
Diketahui dari tabel 8.3 bahwa ρ
semakin besar pula hambatan / -
tembaga adalah 0.0175 Ω mm /m.
2
tahanan penghantar tersebut. Peru-
ρ .l bahan besarnya hambatan tiap Ohm
R=
A dari suatu jenis logam yang dise-
= (0.0175 Ω mm2/m x 10000 m )/5 mm2 babkan karena adanya perubahan
= 35 Ω suhu sebesar 1o Celcius, dinamakan
konstanta pemuaian panas atau koe-
fisien panas , disimbolkan α (alpha).
Permasalahan 8.4. Sepotong Logam mempunyai koefisien pa-
penghantar seng sepanjang 1200 m, nas positif, sedangkan arang gas dan
tebal 2 mm. Bila hambatan jenisnya zat cair mempunya nilai koefien
sebesar 0.063 Ω mm2/m , berapakah panas negatif. Pada tabel 4.3 dimuat
hambatan kawat tersebut ? besarnya koefisien panas untuk
logam-logam yang penting. Sebagai
misal, jika suhu naik sebesar 1o
Diketahui bahwa A = πr , dimana
2
Celcius, maka tiap-tiap 1 Ohm
π = 3.14 , r = jari-jari kawat, r = d/2 = hambatan yang berbahan tembaga
2mm
= 1 mm. Maka A = 3.14 x (1 mm)
2 akan bertambah sebanyak 0.004 Ω .
2 Ini berarti bahwa koefisien panas dari
ρ .l tembaga adalah 0.004. Umpamanya
= 3.14 mm2. Sehingga R = sepotong kawat tembaga mempunyai
A hambatan sebesar 100 Ω , dan suhu
= (0.063 Ω mm /m x 1200 m )/3.14 mm
2 2
dinaikkan sebesar 1o C, maka
= 24.5 Ω
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 131

12. Teknik Ototronik
hambatan akan menjadi : Rumus yang menyatakan bahwa
hambatan dipengaruhi oleh suhu ada-
Rt = R + (R x α x ∆ t) lah sebagai berikut :
= 100 + (100 x 0.004 x 1)
= 100.4 C Rt = R(1 + α . ∆ t)
Jika suhu dinaikkan sebesar 10o C, Dimana : Rt = hambatan setelah ter-
maka hambatan akan menjadi : jadi
perubahan suhu ( Ω ).
Rt = R + (R x α x ∆ t) R = hambatan sebelum
= 100 + (100 x 0.004 x 10) terjadi perubahan suhu
= 104 C ( Ω ).
Tabel 8.3 Hambatan Jenis dan Konstanta Bahan dari Penghantar
ρ pada 15o C Koefisien Panas
Bahan
( Ω mm /m)
2 (α )
Logam :
Tembaga 0.0175 0.004
Besi 0.12 0.0045
Perak 0.016 0.0036
Seng 0.061 0.0037
Wolfram 0.055 0.004
Aluminium 0.03 0.0039
Platina 0.095 0.0024
Logam Campuran :
Nickeline 0.42 0.0002
Manganine 0.42 0.00001
Kuningan 0.08 0.0015
Rheotaan 0.47 0.00023
Brons 0.03 0.001
Kruppine 0.85 0.00077
Perak-berlin 0.3 0.0002
Arang (grafit) 100 - 1000 -0.0003 – 0.0007
Sehingga hambatan kawat wolfram
α = koefisien panas (bisa tersebut pada suhu 40o C adalah :
bernilai positif atau
negatif) Rt = R(1 + α . ∆ t)
∆ t = perubahan suhu (oC) = 2.75(1 + 0.004 x 25)
= 2.7775 Ω
Sesuai tabel 8.3, koefisien panas ( α )
untuk wolfram adalah 0.004 dan ρ = Permasalahan 8.5. Sepotong
0.055 Ω mm2 pada suhu 15 oC. Maka kawat wolfram yang panjangnya
∆ t = 40 oC – 15 oC = 25 oC. Sehingga 100 m, luas penampangnya 2 mm2.
ρ .l Berapakah besarnya jumlah
R= = (0.055 Ω mm2 /mx 100m) /2 hambatan tersebut setelah suhunya
A naik sebesar 40o C ?
mm = 2.75 Ω .
2
132 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

13. Teknik Ototronik
Gambar 8.11 Ilustrasi Hubungan antara Hambatan dan Arus Listrik
Sekarang yang menjadi per- gambar tersebut terdapat sumber
tanyaan adalah bagaimana hubungan tegangan yang sama besar, yaitu U
antara arus listrik dan hambatan besar (diilustrasikan sebagai pe-
listrik. Pada gambar 8.11 bisa di- nampung air yang ketinggiannya sa-
jelaskan bagaimana pengaruh ham- ma). Tampak juga bahwa pipa yang
batan listrik terhadap besaran listrik digunakan untuk menyalurkan air ber-
lainnya, yaitu arus listrik. Pada beda penampangnya dengan panjang
Gambar 8.12 Ilustrasi Hubungan antara Hambatan dan Arus Listrik
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 133

14. Teknik Ototronik
pipa yang sama. Sudah dijelaskan di bisa dianggap sebagai positif (pada
atas bahwa semakin kecil penam- kenyataanya electron bergerak dari
pang dari pipa, maka penahanan kutub negatif ke kutub positif).
terhadap air adalah besar (simbol R Amperemeter (A) dalam rang-
besar), berbeda dengan pipa yang kaian mengukur aliran arus; tegangan
satunya yang berada di sebelah terukur oleh voltmeter (V) terhubung
kanan, menggunakan luas penam- secara parallel.
pang yang besar, sehingga terjadi
penahanan air yang kecil pula (simbol Hukum Ohm
R kecil). Apa yang terjadi jika kedua Hukum ohm didefinisikan dari
katup/kran di kedua pipa tersebut hubungan antara tegangan dan arus
dibuka bersamaan ? tentunya yang dalam konduktor padat dan cair.
terjadi adalah pipa dengan luas
penampang yang besar akan me- U=R x I
nghasilkan debit air yang besar pula Konstanta kesebandingan R bisa
dibandingkan dengan pipa dengan disebut ohmic resistansi dan terukur
luas penampang yang kecil. Dalam dalam satuan ohm (Ω). Kebalikan dari
hal ini, jumlah debit air diilustrasikan resistansi adalah konduktansi (G)
sebagai arus listrik. Dapat disim- G = 1/R
pulkan bahwa semakin besar tahanan
listrik, maka semakin kecil arus listrik 8.2.1.5 Daya Listrik
yang mengalir. Sebaliknya jika se-
makin kecil tahanan listrik, maka Daya listrik pada suatu
semakin besar arus listrik yang di- rangkaian listrik merupakan hasil
hasilkan, dengan kondisi pada te- produk dari beda tegangan dan arus
gangan yang sama pada suatu be- listrik. Semakin besar beda tegangan
ban. dan arus listrik yang ada pada
rangkaian tersebut, maka semakin
besar pula daya listrik-nya. Daya lis-
Hambatan besar à Arus listrik trik bisa dijelaskan dengan mudah
kecil jika kita ilustrasikan seperti pada
Hambatan kecil à Arus listrik gambar 8.12. Pada gambar 8.12
besar sebelah kiri, dengan tekanan aliran
Pada kondisi tegangan yang sama
air yang kecil (aliran air kecil) maka
putaran kincir yang disambungkan
8.2.1.4 Arus searah (DC) dengan peralatan untuk memutar
dalam proses pembuatan barang-
Muatan yang bergerak memberi- barang yang berbahan tanah liat.
kan kenaikan pada arus (I). dimana Tampak bahwa di gambar tersebut,
memiliki karakteristik dari intensitas- aliran air yang kecil hanya mampu
nya yang diukur dalam amper. Arah untuk memutar 1 peralatan pem-
aliran dan besarnya dari arus searah. buatan barang-barang yang berbahan
Arah dari aliran arus dan pengu- tanah liat. Berbeda dengan gambar
kuran aliran arus dari kutub positif ke sebelah kanan, dengan tekanan air
kutub negatif dari luar sumber arus yang besar (aliran air besar) maka
tenyata mampu untuk
134 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

15. Teknik Ototronik
menggerakkan peralatan tersebut le-
bih banyak. Sehingga dengan kata
lain, semakin besar tekanan air yang
diberikan, maka daya yang dihasilkan
akan semakin besar pula. Sebaliknya
jika semakin kecil tekanan air yang
diberikan, maka akan semakin kecil
pula daya yang dihasilkan.
Gambar 8.14 Gambar Rangkaian Paralel
8.2.2 Rangkaian Listrik
Nah pada gambar diatas adalah
Rangkaian listrik yang umum ada hambatan yang dirangkai secara
adalah rangkaian seri dan paralel paralel dimana bila ditinjau dari hu-
ataupun campuran keduanya berupa kum ohm maka akan menjadi :
rangkaian campuran.
1 1 1
8.2.2.1 Rangkaian Seri Rt = + + ... +
R1 R 2 Rn
Rangkaian seri atau rangkaian
berderet dapat dilihat seperti pada 8.2.2.3 Pembagi tegangan dan
gambar dibawah : arus
Pada rangkaian seri dan paralel
juga dikenal rumus pembagi tega-
ngan dan rumus pembagi arus. Perlu
diingat dan dipahami pada rangkaian
seri yang berlaku adalah rumus pem-
bagi tegangan karena pada rangkaian
seri tegangan akan terbagi sebanyak
Gambar 8.13 Gambar Rangkaian Seri hambatan yang terpasang sedangkan
arus yang melewati rangkaian adalah
Pada hambatan yang dirangkai sama disetiap titik rangkaian.atau
secara seri bila ditinjau dari hukum berlaku sebagai berikut :
ohm maka menjadi :
Vt = VR1 + VR2 + ... + VRn
Rt = R1 + R2 + ... + Rn
dan It = I1 = I2 = ... = In
Sehingga nilai hambatan total adalah
penjumlahan dari semua nilai ham- Sedangkan pada rangkaian para-
batan yang ada. lel berlaku kebalikan dari rangkaian
seri dimana yang berlaku adalah
8.2.2.2 Rangkaian Paralel rumus pembagi arus, dimana arus
akan terbagi pada tiap titik pe-
Namum untuk rangkaian paralel ngukuran sedangkan tegangan yang
bisa dilihat gambar 8.14 berikut melalui semua hambatan adalah sa-
ma atau berlaku sebagai berikut :
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 135

16. Teknik Ototronik
Vt = V1 = V2 = ... = Vn dan untuk penyelesaiannya dicari dulu
R12 dengan rumus :
It = I1 + I2 + ... + In 1 1
R12 = +
Rumus pembagi tegangan : R1 R 2
Setelah itu dapat dicari Rt dengan rumus:
Rx
Vx = xVt Rt = R12 + R3
R1 + R 2 + ... + Rn
Untuk menyederhanakan rang-
Dimana Vx adalah tegangan kaian campuran perlu disederhana-
yang dicari pada hambatan (Rx) yang kan terlebih dahulu bisa di seri dahulu
ingin diketahui tegangannya. ataupun di parallel dulu.
Rumus pembagi arus :
R1 + R2 + ... + Rn
Ix = xIt
R1 + R 2 + ... + Rn + Rn
Dimana Ix adalah arus yang
dicari yang mengalis pada hambatan Gambar 8.16 Contoh Gambar Model
(Rx) yang ingin diketahui arusnya. Rangkaian Campuran yang lain.
Nah dari kedua rangkaian Berapakah Rt dari rangkaian diatas?
tersebut dapat digabungkan menjadi
rangkaian campuran. Contoh rang- 8.2.3 Kemagnetan
kaian campuran seperti gambar 8.15.
Magnet alam adalah senyawa lo-
gam Fe3O4 yang dapat menarik bebe-
R1 rapa jenis logam lain yang mengan-
R12 dung logam besi. Sifat dari magnet
tersebut bersifat permanen.
R2
Rt
R3
Gambar 8.15 Gambar Rangkaian
Campuran
Dari gambar 8.15 karena me- Gambar 8.17 Gambar Magnet alam
masih berbentuk batuan
rupakan rangkaian campuran maka
perlu disederhanakan untuk menge-
Magnet jenis yang lainnya adalah
tahui nilai Rt (total) dimana seperti
magnet buatan lihat gambar 8.18.
dalam rangkaian tersebut terdapat 2
Magnet buatan dibuat dari bahan besi
hambatan yang diparalel kmudian di
baja yang dibuat menjadi magnet,
seri dengan 1 buah hambatan makan
cara pembuatanya bisa dengan
136 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

17. Teknik Ototronik
menggunakan besi baja yang digoso-
kan pada magnet alam sehingga besi
baja tersebut ikut memiliki daya ke-
magnetan yang tidak permanen atau
bisa hilang.
Nah magnet yang ketiga adalah
magnet listrik yang mana dibuat dari
besi baja yang dililit dengan kawat Gambar 8.20 Gambar Magnet yang sama
tembaga dan diberi aliran listrik se- kutub
hingga besi baja tersebut memiliki
daya kemagnetan yang tidak perma- Sedangkan bila dua kutub yang
nen atau bisa hilang. berbeda didekatkan maka akan saling
Namun perlu diingat arus listrik tarik menarik.
yang diberikan harus arus listrik sea-
rah atau DC (Direct Current) agar bi-
sa terbentuk medan magnet yang
memiliki dua kutub. Kutub utara dan
kutub selatan.
Gambar 8.21 Gambar Magnet yang
berbeda kutub
Gambar 8.18 Gambar Magnet buatan
mulai dari sebelah kiri magnet batang,
magnet U
Gambar 8.22 Kutub yang sama bila
berhimpitan maka akan memperkuat
medan magnet
Dari gambar 8.22 diatas dapat di-
simpulkan apabila dua buah magnet
didekatkan dengan posisi kedua ku-
tub magnet yang sama berhimpitan
maka kedua magnet tersebut akan
Gambar 8.19 Gambar Magnet listrik saling memperkuat medan magnet
yang dihasilkan.
Baik magnet alam, magnet bu-
atan dan magnet listrik semuanya
memiliki dua kutub utara dan selatan.
Apabila dua kutub yang sama di-
dekatkan maka akan saling tolak Gambar 8.23 Kutub yang beda bila
menolak, berhimpitan maka akan memperlemah
medan magnet
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 137

18. Teknik Ototronik
Sedangkan dari gambar 8.23 bila Garis – garis gaya menunjukkan
kedua kutub yang berbeda dihim- arah kerja gaya magnet dan luas
pitkan maka akan saling memper- yang digambarkan oleh garis – garis
lemah medan magnet yang dihasil- gaya menunjukkan medan gaya mag-
kan. net sehingga makin kuat gaya
Perlu diperhatikan magnet buat- kemagnetan, maka akan makin padat
an dan magnet listrik daya magnet- garis-garis gayanya
nya dapat hilang. Hal-hal yang dapat
merusak kemagnetan adalah : 8.2.3.1 Magnet Listrik
• Jika magnet batang dipanaskan,
maka kemagnetannya berkurang Magnet listrik pada dasarnya
atau hilang logam yang dialiri arus listrik sehing-
• Jika magnet dipukul maka ke- ga membangkitkan medan magnet.
magnetannya akan menjadi ru-
sak (hilang)
Gambar 8.27 Gambar arah garis gaya
Gambar 8.24 Perlakuan yang tidak boleh magnet
pada magnet
Arah dari garis gaya magnet da-
Pada magnet medan yang ter- pat dijabarkan dengan kaidah tangan
kuat adalah pada ujung-ujung dari kiri seperti gambar dibawah :
magnet tersebut.
Gambar 8.25 Medan magnet dari
magnet U Gambar 8.28 Gambar kaidah tangan kiri
Pada aturan kaidah tangan kiri
ibu jari menunjuk keatas dimana me-
rupakan arah arus listrik sedangkan
keempat jari yang lainnya menunjuk-
kan arah garis gaya magnet.
Gambar 8.26 Medan magnet dari magnet
batang
138 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

19. Teknik Ototronik
Gambar 8.30 menjelaskan bah-
wa jika tangan kiri menggenggam
kumparan, jari – jari menunjukkan
Arah
elektron
arah aliran elektron, maka ibu jari
menunjukkan arah ujung kutub utara.
Dari beberapa pen-jelasan diatas
penggunaan magnet listrik pada du-
Gambar 8.29 Gambar Arah elektron nia otomotif banyak sekali contohnya
relay, motor starter, altenator all.
Seperti dapat dilihat pada
gambar 8.29 garis – garis gaya mag-
net merupakan lingkaran - lingkaran 8.2.3.2 Relay
yang berpusat pada penghantar dan
arahnya tergantung pada arah arus Relay adalah komponen elek-
listrik. tronika berupa saklar elektronik yang
Ada beberapa cara untuk mem- digerakkan oleh arus listrik. Secara
perkuat medan magnet yang dihasil- prinsip, relai merupakan tuas saklar
kan yaitu penghantar yang digunakan dengan lilitan kawat pada batang besi
digulung menjadi kumparan semakin (solenoid) di dekatnya. Ketika
banyak kumparan maka semakin be- solenoid dialiri arus listrik, tuas akan
sar medan magnet yang dihasilkan tertarik karena adanya gaya magnet
semakin kuat, memperbesar arus yang terjadi pada solenoid sehingga
yang dialirkan pada kumparan atau kontak saklar akan menutup. Pada
dapat juga pada inti atau pusat kum- saat arus dihentikan, gaya magnet
paranya diisi dengan besi. akan hilang, tuas akan kembali ke
posisi semula dan kontak saklar
kembali terbuka.
Gambar 8.31 Gambar contoh dari relay
Relay biasanya digunakan untuk
Gambar 8.30 Gambar kaidah tangan kiri menggerakkan arus/tegangan yang
besar (misalnya peralatan listrik
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 139

20. Teknik Ototronik
4 ampere AC 220 V) dengan mema- Pada gambar 8.32 terlihat ada
kai arus/tegangan yang kecil (misal- sebuah dioda sebagai pengaman te-
nya 0.1 ampere 12 Volt DC). Dalam gangan tinggi dan sebuah transistor
pemakaiannya biasanya relay yang sebagai penggerak relay.
digerakkan dengan arus DC dileng-
kapi dengan sebuah dioda yang di- 8.2.3.3 Transformator
paralel dengan lilitannya dan dipa-
sang terbalik yaitu anoda pada te- Transformator atau sering juga
gangan (-) dan katoda pada tegan- disebut trafo adalah komponen yang
gan (+). Ini bertujuan untuk mengan- berfungsi untuk mengubah (menaik-
tisipasi sentakan listrik yang terjadi kan/menurunkan/melewatkan) tegan-
pada saat relay berganti posisi dari gan listrik bolak-balik (AC).
on ke off agar tidak merusak kompo-
nen di sekitarnya. Bentuk dasar transformator adalah
sepasang ujung pada bagian primer
Penggunaan relay perlu mem- dan sepasang ujung pada bagian
perhatikan tegangan pengontrolnya sekunder. Bagian primer dan se-
serta kekuatan relay menswitch kunder adalah merupakan lilitan ka-
arus/tegangan. Biasanya ukurannya wat email yang tidak berhubungan
tertera pada body relay. Misalnya re- secara elektris. Kedua lilitan kawat ini
lay 12VDC/4 A 220V, artinya tegan- dililitkan pada sebuah inti yang dina-
gan yang diperlukan sebagai pengon- makan inti trafo.
trolnya adalah 12Volt DC dan mampu Pada penggunaannya trafo juga
men-switch arus listrik (maksimal) digunakan untuk mengubah impe-
sebesar 4 ampere pada tegangan dansi.
220 Volt. Sebaiknya relay difungsikan Untuk penggunaan pada umum-
80% saja dari kemampuan maksi- nya trafo frekuensi rendah contohnya
malnya agar aman, lebih rendah lagi adalah trafo penurun tegangan (Step
lebih aman. Down Trafo) yang digunakan pada
peralatan - peralatan elektronik te-
+12V
gangan rendah, adaptor, pengisi
battery dsb. Trafo jenis ini jika pada
RESISTOR
bagian primernya kita hubungkan
DIODE
dengan tegangan AC misalnya 220
SWITCH
volt maka pada bagian skundernya
RELAY
akan mengeluarkan tegangan yang
lebih rendah. Pada rangkaian terse-
RESISTOR
INPUT TRANSISTOR
but trafo berfungsi untuk menurunkan
tegangan AC dari jala-jala PLN yang
220 volt menjadi sebesar tegangan
yang dibutuhkan peralatan tersebut
agar dapat bekerja normal, misalnya
Gambar 8.32 Contoh gambar penerapan
3 volt, 6 volt atau 12 volt dsb.
relay Sementara itu trafo penaik te-
gangan (Step Up Trafo) adalah keba-
likan dari step down trafo yaitu untuk
menaikkan tegangan listrik AC. Se-
140 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

21. Teknik Ototronik
buah trafo penurun tegangan bisa baliknya trafo penaik tegangan memi-
juga kita gunakan untuk menaikkan liki ukuran kawat yang lebih besar
tegangan dengan membalik bagian pada lilitan primernya. Hal ini dikare-
primernya menjadi sekunder dan ba- nakan pada trafo penurun te-gangan
gian sekunder menjadi primer, tentu output (keluaran) arus listriknya lebih
dengan memperhatikan te-gangan besar, sedangkan trafo penaik te-
kerja trafo tersebut. gangan memiliki output arus yang
Dari contoh pada gambar 8.33 lebih kecil.
didapat persamaan : Sementara itu frekuensi te-
U Np Is gangan pada input dan outputnya
= = tetap (tidak ada perubahan). Parame-
Us Ns Ip
ter lain adalah efisiensi daya trafo.
Da-lam kinerjanya trafo yang bagus
Prinsip trafo penurun tegangan
memiliki efisiensi daya yang besar
adalah jumlah lilitan primernya lebih
(sekitar 70-80%). Daya yang hilang
banyak dari pada jumlah lilitan se-
biasanya keluar menjadi kalor/panas
kundernya. Sedangkan
yang timbul pada saat trafo bekerja.
Trafo penaik tegangan memiliki
Trafo yang memiliki efisiensi tinggi
jumlah lilitan primer lebih sedikit dari
dibuat dengan teknik tertentu dengan
pada jumlah lilitan sekundernya. Jika
memperhatikan bahan inti trafo, ke-
dilihat dari besarnya ukuran kawat
rapatan lilitannya serta faktor2 lain-
email yang digunakan, trafo penurun
nya.
tegangan memiliki ukuran kawat yang
lebih kecil pada lilitan primernya. Se-
I primer I sekunder
U pri-
mer Np Us
Ns
Gambar 8.33 Gambar prinsip transformator
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 141

22. Teknik Ototronik
Gambar 8.34 Gambar prinsip koil pengapian.
Contoh penggunaan trafo dalam yang tinggi maka timbul bunga api.
kendaraan adalah pada rangkaian Waktu bakar bunga api yang timbul
koil pengapian seperti pada gambar hanya sekitar ≈ 2 ms (milli detik).
8.34. Namun prinsip kerjanyanya
berbeda dari transformator biasa 8.2.3.4 Motor Listrik
dimana tegangan DC (searah) yang
berasal dari battery diberikan pada Motor listrik adalah alat untuk
lilitan primer yang kemudian di- mengubah energi listrik menjadi
putuskan secara cepat sehingga energi mekanik. Alat yang berfungsi
timbul induksi melalui lilitan sekunder sebaliknya, mengubah energi meka-
yang menaikkan tegangan menjadi nik menjadi energi listrik disebut ge-
sekitar kurang lebih 25.000 volt se- nerator atau dinamo. Motor listrik da-
hingga mampu memercikkan bunga pat ditemukan pada peralatan rumah
api pada busi. tangga seperti kipas angin, mesin
Perubahan medan magnet pada cuci, pompa air dan penyedot debu.
lilitan sekunder (perlu untuk mem- Motor listrik dibedakan menjadi
peroleh induksi) tercapai dengan cara dua kategori yang berbeda: DC(Direct
menghubungkan dan memutuskan Current) dan AC(Alternatif Current).
arus pada lilitan primer. Pada saat Motor listrik AC mempunyai
arus primer diputus, secara tiba - tiba keuntungan desain yang simple, har-
perubahan medan magnet jatuh ga
sampai nol akibatnya timbul tegangan yang relatif murah, bentuk yang ber-
induksi yang tinggi pada kumparan variasi dan mudah dicari penggan-
sekunder (hanya selama perubahan tinya sedangkan kerugiannya adalah
tersebut). Karena tegangan induksi memerlukan alat yang rumit untuk
melakukan pengendalian kecepatan,
142 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

23. Teknik Ototronik
sangat susah untuk bekerja pada ke- motor. Dari kesemua parameter ter-
cepatan rendah dan sulit untuk digu- sebut didapat kesebandingan yaitu:
nakan pada kebutuhan yang membu- T ∞ F sedangkan F ∞ B dan F ∞ i
tuhkan kepresisian tinggi.
Sedangkan motor DC sendiri
mempunyai keuntungan yaitu desain
yang simple, mudah dikendalikan
baik kecepatan maupun torsinya
namun kerugianya motor listrik DC
relatif lebih mahal dan secara fisik
lebih besar bila dibandingkan dengan
motor listrik AC. Gambar 8.36 Gambar bentuk
Motor listrik sendiri ada berma- sesungguhnya rotor (armature)
cam – macam jenisnya seperti Motor
DC Medan lilitan (Wound – Field), Motor listrik yang digunakan
Motor lilitan – seri (Series – Wound), pada kendaraan adalah motor listrik
Motor lilitan parallel (Shunt – Wound), DC contohnya motor starter atau ada
Motor gabungan (Compound) Motor juga motor listrik yang digunakan
dengan magnet permanen. sebagai powertrain (mesin peng-
Prinsip kerja motor listrik dida- gerak) seperti pada mobil listrik
sarkan pada prinsip magnet listrik di- ataupun mobil yang sudah meng-
mana apabila konduktor yang dialiri gunakan system hibrida (meng-
arus akan mendapatkan gaya apabila gunakan motor bakar dan motor
berada didalam medan magnet. Arah listrik).
arus, medan magnet dan gaya yang
dihasilkan adalah saling tegak lurus 8.2.3.5 Generator / Alternator
seperti ditunjukkan pada gambar 8.35
Generator merupakan kebalikan
dari sistem motor listrik. Bila pada
motor listrik yang terjadi adalah
perubahan dari energi listrik menjadi
gaya / gerak mekanik, tetapi pada
generator adalah sebaliknya yaitu
dari gerak mekanik atau gaya / gerak
mekanik menjadi energi listrik.
Gambar 8.35 Teori motor listrik
Dari gambar diatas didapatkan rumus
F=BxixL
F = Gaya yang dihasilkan
i = Arus listrik yang mengalir
B = Medan magnet
L = Panjang penghantar
Pada Motor listrik terdapat juga
parameter yang disebut torsi (T) atau Gambar 8.37 Prinsip generator
Prinsip kerja suatu generator
gaya putar yang dihasilkan oleh berdasarkan hukum Faraday :
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 143

24. Teknik Ototronik
tegangan bolak-balik. Bentuk ge-
e = - N df/ dt lombang yang berubah-ubah tersebut
harus disearahkan bila diinginkan
dimana : pembangkitan tegangan searah atau
DC maka perlu diguna-kan :
N = jumlah lilitan
f = fluksi magnet • Komutator
e = Tegangan induksi • Sikat (brush)
• Diode
Dengan perkataan lain apabila
suatu konduktor memotong garis- Untuk penggunaan pada
garis fluksi magnetik yang berubah- kendaraan yang digunakan adalah
ubah, maka tegangan induksi akan alternator dinama secara prinsip
dibangkitkan dalam konduktor ter- sama dengan generator tetapi
sebut. terdapat beberapa perbedaan antara
Jadi syarat untuk dapat dibang- alternator dan generator antara lain :
kitkan tegangan induksi adalah: • Kumparan pembangkit pada
• harus ada konduktor ( hantaran alternator adalah bagian yang
kawat ) tidak bergerak atau diam se-
• harus ada medan magnetik dangkan pada generator ada-
• harus ada gerak atau perputaran lah sebaliknya atau berputar
dari konduktor dalam medan, • Kumparan medan pada alter-
atau ada fluksi yang berubah nator adalah bagian yang ber-
yang memotong konduktor itu. putar tetapi pada generator
merupakan bagian yang statis
Tegangan induksi akan semakin atau diam.
besar jika : • Pada alternator menggunakan
dioda sebagai penyearah
• Penghantar semakin cepat me-
motong garis – garis gaya mag-
sedangkan pada generator
net menggunakan komutator.
• Garis – garis gaya magnet sema- • Produksi arus pada alternator
kin padat (medan magnet kuat) tidak perlu diregulasi sedang-
• Panjang penghantar yang aktif di kan pada generator perlu
dalam penghantar semakin besar diregulasi.
• Keuntungan dari alternator
adalah pada putaran rendah
tegangan yang dihasilkan
sudah mencukupi kebutuhan
sedangkan Generator sendiri
tidak bisa dipakai pada pu-
taran rendah karena hasil
tegangan outputnya nantinya
Gambar 8.38 Prinsip generator
juga akan rendah / kecil.
menggunakan sikat (brush)
• Alternator tidak memerlukan
tempat yang luas sedangkan
Hasil tegangan yang dibang-
kitkan pada penghantar yang ber- generator perlu ruangan yang
relatif luas.
gerak dalam medan magnet adalah
144 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

25. Teknik Ototronik
• Kerugian dari alternator ada- namun dari kesemuanya itu dapat
lah bila terjadi hubung singkat dibagi menjadi dua kelompok yaitu
maka alternator akan rusak komponen aktif dan komponen pasif.
sedangkan pada generator Sebagai contoh untuk komponen
jika terjadi hubung singkat pasif adalah : resistor, induktor,
maka generator tetap aman. kapasitor sedangkan untuk kom-
ponen aktif adalah : diode, transistor,
tyristor, opamp dan IC. Perbedaan
yang mencolok antara keduanya
adalah pada komponen pasif tidak
mengubah bentuk gelombang sinyal
ac yang diberikan kepadanya se-
dangkan komponen aktif dapat me-
nyearahkan, menguatkan, dan me-
Gambar 8.39 Kumparan medan pada ngubah bentuk gelombang sinyal AC
alternator yang diberikan kepadanya.
1. Kumparan medan 8.3.1 Tahanan (Resistor)
2. Poros rotor
Resistor dapat disebut juga
sebagai tahanan atau hambatan di-
mana resistor digunakan untuk meng-
hambat aliran dari arus listrik yang
diberikan. Resistor memiliki nilai yang
disebut resistansi dalam satuan ohm
dengan lambang omega (Ω). Dengan
simbol seperti gambar 8.41 dibawah.
Gambar 8.40 Konstruksi rotor pada
alternator
Gambar 8.41 Simbol macam – macam
1. Kuku – kuku magnet resistor
2. Kumparan magnet
3. Poros rotor
8.3 Dasar Elektronika
Dalam dunia elektronika kom-
ponen ada beraneka ragam dan jenis,
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 145

26. Teknik Ototronik
• LDR (Light Dependent Re-
sistor) adalah resistor yang
dipengaruhi oleh perubahan
cahaya.
Tipe resistor yang umum adalah
berbentuk tabung dengan dua kaki
tembaga di kiri dan kanan. Pada ba-
Gambar 8.42. Berbagai macam bentuk
dannya terdapat lingkaran memben-
resistor tuk gelang kode warna untuk memu-
Resistor memiliki bentuk, jenis dahkan pemakai mengenali
dan kapasitas bermacam-macam. besar resistansi tanpa mengukur
Seperti pada Gambar 8.42. terdapat besarnya dengan Ohmmeter. Kode
berbagai macam jenis resistor dan warna tersebut adalah standar ma-
juga dalam berbagai kemampuan nufaktur yang dikeluarkan oleh EIA
disipasi daya biasanya ditentukan (Electronic Industries Association)
dalam satuan Watt. Macam-macam seperti yang ditunjukkan pada Tabel
resistor dapat dibedakan sebagai 8.4.
berikut : Biasanya warna gelang toleransi
• Resistor biasa atau biasanya berada pada badan resistor yang
nilai resistansinya dikodekan paling pojok atau juga dengan lebar
pada warna gelangnya deng- yang lebih menonjol, sedangkan
an nilai resistansi tetap atau warna gelang yang pertama agak
tidak dapat diubah. sedikit ke dalam.
• Variabel resistor atau dapat
disebut juga resistor yang nilai
resistansinya dapat diubah-
ubah sesuai spesifikasinya
(Contohnya : potensiometer,
trimpot).
• Thermistor atau resistor yang
dipengaruhi oleh perubahan
suhu atau temperatur (Con- Gambar 8.43. Bentuk dan urutan gelang
tohnya : NTC dan PTC). warna resistor
Tabel 8.4. Kode warna resistor
146 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

27. Teknik Ototronik
Jumlah gelang yang melingkar maka muatan-muatan positif akan
pada resistor umumnya sesuai de- mengumpul pada salah satu kaki
ngan besar toleransinya. Biasanya (elektroda) metalnya dan pada saat
resistor dengan toleransi 5%, 10% yang sama muatan-muatan negatif
atau 20% memiliki 3 gelang (tidak terkumpul pada ujung metal yang
termasuk gelang toleransi). Tetapi satu lagi. Muatan positif tidak dapat
resistor dengan toleransi 1% atau 2% mengalir menuju ujung kutup negatif
(toleransi kecil) memiliki 4 gelang (ti- dan sebaliknya muatan negatif tidak
dak termasuk gelang toleransi). Ge- bisa menuju ke ujung kutup positif,
lang pertama dan seterusnya bertu- karena terpisah oleh bahan dielektrik
rut-turut menunjukkan besar nilai sa- yang non-konduktif. Muatan elektrik
tuan, dan gelang terakhir adalah fak- ini "tersimpan" selama tidak ada kon-
tor pengalinya. duksi pada ujung-ujung ka-
Spesifikasi lain yang perlu diper- kinya. Untuk simbol dari Kapasitor
hatikan dalam memilih resitor selain dapat dilihat gambar dibawah :
besar resistansi adalah besar watt-
nya. Karena resistor bekerja dengan
dialiri arus listrik, maka akan
Umumnya di pasar tersedia uku-
ran 1/8, 1/4, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt.
Resistor yang memiliki disipasi daya
5, 10 dan 20 watt umumnya berben-
tuk kubus memanjang persegi empat
berwarna putih, namun ada juga yang
berbentuk silinder. Tetapi biasanya Gambar 8.44. Simbol Kapasitor
untuk resistor ukuran besar ini nilai
resistansi dicetak langsung dibadan- Kapasitansi didefenisikan seba-
nya, misalnya 100Ω/5W. gai kemampuan dari suatu kapasitor
Terjadi disipasi daya berupa untuk dapat menampung muatan
panas sebesar W=I2R watt. Semakin elektron. Dapat dihitung bahwa 1 cou-
besar ukuran fisik suatu resistor bisa lomb = 6.25 x 1018 elektron. Dan juga
menunjukkan semakin besar kemam- dapat didefinisikan bahwa sebuah
puan disipasi daya resistor tersebut. kapasitor akan memiliki kapasitansi
sebesar 1 farad jika dengan tegangan
8.3.2 Kondensator (Capasitor) 1 volt dapat memuat muatan elektron
sebanyak 1 coulombs. Dengan rumus
Kapasitor adalah komponen dapat ditulis :
elektronika yang dapat menyimpan
muatan listrik. Struktur sebuah kappa- Q=CxV
sitor terbuat dari 2 buah plat metal Q = muatan elektron dalam C (coulombs)
yang dipisahkan oleh suatu bahan C = nilai kapasitansi dalam F (farads)
dielektrik. Bahan-bahan dielektrik V = besar tegangan dalam V (volt)
yang umum dikenal misalnya udara
vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Dalam praktek pembuatan kapa-
Jika kedua ujung plat metal diberi te- sitor, kapasitansi dihitung dengan
gangan listrik, mengetahui luas area plat metal (A),
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 147

28. Teknik Ototronik
jarak (t) antara kedua plat metal (teb- pasitor yang dapat diubah-ubah nilai
al dielektrik) dan konstanta (k) bahan kapasitansinya tergantung sesuai
dielektrik. dengan spesifikasinya dan dinama-
kan kapasitor variabel atau VARCO.
Dengan rumusan dapat ditulis Kapasitor sendiri terdiri dari be-
sebagai berikut : berapa tipe, tergantung dari bahan
dielektriknya. Untuk lebih sederhana
C = (8.85 x 10-12) (k A/t) dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu :
Berikut adalah tabel contoh kons- 1. Kapasitor Electrostatic
tanta (k) dari beberapa bahan dielek- Kapasitor electrostatic ada-
trik yang disederhanakan. lah kelompok kapasitor yang di-
buat dengan bahan dielektrik da-
Tabel 8.5 Nilai Konstanta bahan dielektri-
ri keramik, film dan mika. Kera-
kum
mik dan mika adalah bahan yang
Udara vakum k=1 popular serta murah untuk
Aluminium oksida k = 8 membuat kapasitor yang kapasi-
tansinya kecil. Tersedia dari be-
Keramik k = 100 - 1000 saran pF sampai beberapa uF,
Gelas k=8 yang biasanya untuk aplikasi
rangkaian yang berkenaan den-
Polyethylene k=3 gan frekuensi tinggi. Termasuk
kelompok bahan dielektrik film
Untuk rangkaian elektronik prak- adalah bahan-bahan material se-
tis, satuan farads adalah sangat be- perti polyester (polyethylene te-
sar sekali. Umumnya kapasitor yang rephthalate atau dikenal dengan
ada di pasar memiliki satuan uF (10-6 sebutan mylar), polystyrene, po-
F), nF (10-9 F) dan pF (10-12 F). lyprophylene, polycarbonate, me-
talized paper dan lainya . Mylar,
MKM, MKT adalah beberapa
contoh sebutan merek dagang
untuk kapasitor dengan bahan-
bahan dielektrik film. Umumnya
kapasitor kelompok ini adalah
non-polar. Konstruksinya ditun-
jukkan pada Gambar 8.46.
Gambar 8.45. Berbagai macam bentuk
Kapasitor.
Pada Gambar 8.45. ditunjukkan
berbagai macam bentuk dan jenis
kapasitor. Namun dari berbagai ma-
Gambar 8.46. Konstruksi dari kapasitor
cam kapasitor tersebut ada juga ka-
148 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

29. Teknik Ototronik
2. Kapasitor Electrolytic Karena alasan ekonomis dan
Kelompok kapasitor elec- praktis, umumnya bahan metal
trolytic terdiri dari kapasitor-ka- yang banyak digunakan adalah
pasitor yang bahan dielektriknya aluminium dan tantalum. Bahan
adalah lapisan metal-oksida. yang paling banyak dan murah
Umumnya kapasitor yang ter- adalah Aluminium. Untuk men-
masuk kelompok ini adalah ka- dapatkan permukaan yang luas,
pasitor polar dengan tanda + dan bahan plat Aluminium ini
- di badannya. Mengapa ka- biasanya digulung radial. Se-
pasitor ini dapat memiliki pola- hingga dengan cara itu dapat di-
ritas, adalah karena proses pem- peroleh kapasitor yang kapasi-
buatannya menggunakan elek- tansinya besar.
trolisa sehingga terbentuk kutup
positif anoda dan kutup negatif
katoda.
Beberapa metal seperti tan-
talum, aluminium, magne-sium,
titanium, niobium, zirconium dan
seng (zinc) per-mukaannya dapat
dioksidasi sehingga membentuk
lapisan metal-oksida (oxide film).
Lapisan oksidasi ini terbentuk
melalui proses elektrolisa, seper-
ti pada proses penyepuhan
emas. Elektroda metal yang Gambar 8.47. Konstruksi dari
dicelup kedalam larutan electrolit kapasitor electrolytic
(sodium borate) lalu diberi te-
gangan positif (anoda) dan la- Bahan electrolyte pada ka-
rutan electrolit diberi tegangan pasitor Tantalum ada yang cair
negatif (katoda). Oksigen pada tetapi ada juga yang padat. Dis-
larutan electrolyte terlepas dan ebut electrolyte padat, tetapi se-
mengoksidai permukaan plat me- benarnya bukan larutan electrolit
tal. Contohnya, jika digunakan yang menjadi elektroda negatif-
Aluminium, maka akan terbentuk nya, melainkan bahan lain yaitu
lapisan Aluminium-oksida (Al2O3) manganese-dioksida. Dengan
pada permukaannya. demikian kapasitor jenis ini bisa
Dengan demikian berturut- memiliki kapasitansi yang besar
turut plat metal (anoda), lapisan- namun menjadi lebih ramping
metal-oksidadan electrolyte (ka- dan mungil. Selain itu karena se-
toda) membentuk kapasitor. Da- luruhnya padat, maka waktu ker-
lam hal ini lapisan-metal-oksida janya (lifetime) menjadi lebih ta-
sebagai dielektrik. Lapisan metal- han lama. Kapasitor tipe ini juga
oksida ini sangat tipis, sehingga memiliki arus bocor yang sangat
dengan demikian dapat dibuat kecil Jadi dapat dipahami men-
kapasitor yang kapasitansinya gapa kapasitor Tantalum menjadi
cukup besar. relatif mahal.
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 149

30. Teknik Ototronik
3. Kapasitor Electrochemical
Satu jenis kapasitor lain ada- 8.3.3 Dioda
lah kapasitor electrochemical.
Termasuk kapasitor jenis ini ada- Dioda termasuk komponen elek-
lah batere dan accu. Pada ke- tronika yang terbuat dari bahan se-
nyataanya batere dan accu ada- mikonduktor. Diode merupakan se-
lah kapasitor yang sangat baik, mikonduktor yang pertama ditemu-
ka-rena memiliki kapasitansi kan. Dioda memiliki fungsi yang unik
yang besar dan arus bocor (lea- yaitu hanya dapat mengalirkan arus
kage current) yang sangat kecil. satu arah saja, itulah mengapa diode
Tipe kapasitor jenis ini juga disebut sebagai semikonduktor atau
masih dalam pengembangan setengah penghantar. Struktur
untuk mendapatkan kapa-sitansi dioda tidak lain adalah sambungan
yang besar namun kecil dan semikonduktor P dan N. Satu sisi
ringan. adalah semikonduktor dengan tipe P
Pada kapasitor yang ber- dan satu sisinya yang lain adalah tipe
ukuran besar, nilai kapasitansi N. Dengan struktur demikian arus
umumnya ditulis dengan angka hanya akan dapat mengalir dari sisi P
yang jelas. Lengkap dengan nilai menuju sisi N.
tegangan maksimum dan pola-
ritasnya.Kapasitor yang ukuran
fisiknya mungil dan kecil biasa-
nya hanya bertuliskan 2 (dua)
atau 3 (tiga) angka saja. Jika
hanya ada dua angka satuannya
adalah pF (pico farads). Jika ada
3 digit, angka pertama dan kedua
menunjukkan nilai nominal, se- Gambar 8.48. Gambar symbol dan pe-
dangkan angka ke-3 adalah fak- nampang diode
tor pengali. Faktor pengali sesuai
dengan angka nominalnya, Gambar ilustrasi di atas menun-
berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = jukkan sambungan PN dengan sedikit
1.000, 4 = 10.000 dan sete- porsi kecil yang disebut lapisan dep-
rusnya. lesi (depletion layer), dimana terdapat
Pada kapasitor terdapat keseimbangan hole dan elektron. Se-
yang dinamakan tegangan kerja perti yang sudah diketahui, pada sisi
atau tegangan maksimum yang P banyak terbentuk hole-hole yang
diijinkan sehingga kapasitor ma- siap menerima elektron sedangkan di
sih dapat bekerja dengan baik. sisi N banyak terdapat elektron-
Sehingga tegangan yang diberi- elektron yang siap untuk bebas mer-
kan pada kapasitor tidak boleh deka. Lalu jika diberi bias positif,
melebihi dari yang tertera atau dengan arti kata memberi tegangan
tercantum. Umumnya kapasitor- potensial sisi P lebih besar dari sisi N,
kapasitor polar bekerja pada te- maka elektron dari sisi N dengan ser-
gangan DC dan kapasitor non- ta - merta akan tergerak untuk men-
polar bekerja pada tegangan AC. gisi hole di sisi P. Tentu
150 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)

31. Teknik Ototronik
kalau elektron mengisi hole disisi P,
maka akan terbentuk hole pada sisi N
karena ditinggal elektron. Ini disebut
aliran hole dari P menuju N, Kalau
mengunakan terminologi arus listrik,
maka dikatakan terjadi aliran listrik
dari sisi P ke sisi N.
Gambar 8.51. Gambar macam – macam
dioda
Dengan demikian dioda hanya
dapat mengalirkan arus satu arah
saja. Pada tegangan bias maju yang
kecil saja dioda sudah menjadi kon-
duktor. Hanya diperlukan bebe-rapa
Gambar 8.49. Gambar diode dengan bias
maju (forward) volt diatas nol saja pada diode bisa
terjadi konduksi. Ini disebabkan ka-
Sebalikya apakah yang terjadi ji- rena adanya dinding deplesi (deple-
ka polaritas tegangan dibalik yaitu sion layer). Untuk dioda yang terbuat
dengan memberikan bias negatif (re- dari bahan Silikon tegangan konduksi
verse bias). Dalam hal ini, sisi N adalah diatas 0.7 volt. Kira-kira 0.2
mendapat polaritas tegangan lebih volt batas minimum untuk dioda yang
besar dari sisi P. terbuat dari bahan Germanium.
Reverse bias
100V V
0,7V
Forward bias
breakdown
Gambar 8.50 Gambar diode dengan bias
mundur (backward)
Tentu jawabanya adalah tidak Gambar 8.52 Grafik arus diode
akan terjadi perpindahan elektron
atau aliran hole dari P ke N maupun Sebaliknya untuk bias negatif di-
sebaliknya. Karena baik hole dan oda tidak dapat mengalirkan arus,
namun memang ada batasnya. Sam-
elektron masing-masing tertarik ke
pai beberapa puluh bahkan ratusan
arah kutup berlawanan. Bahkan lapi-
volt baru terjadi breakdown, dimana
san deplesi (depletion layer) semakin
dioda tidak lagi dapat menahan aliran
besar dan menghalangi terjadinya
elektron yang terbentuk di lapisan
arus.
deplesi.
Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008) 151

32. Teknik Ototronik
Fenomena tegangan breakdown
dioda ini mengilhami pembuatan
komponen aktif lainnya yang di-
namakan zener. Sebenarnya tidak
ada perbedaan sruktur dasar dari
zener, melainkan mirip dengan dioda.
Tetapi dengan memberi jumlah dop-
ing yang lebih banyak pada sambun-
gan P dan N, ternyata tegangan
breakdown dioda bisa makin cepat
tercapai. Jika pada dioda biasanya
baru terjadi breakdown pada tegan-
gan ratusan volt, pada zener bisa ter-
jadi pada angka puluhan dan satuan
volt.
Gambar 8.54 Bentuk simbol dan
penampang LED
Gambar 8.53 Gambar diode zener Pada saat ini warna-warna ca-
haya LED yang banyak ada adalah
warna merah, kuning, hijau dan biru.
Ini adalah karakteristik zener Pada dasarnya semua warna bisa
yang unik. Jika dioda bekerja pada dihasilkan, namun akan menjadi san-
bias maju maka zener biasanya ber- gat mahal dan tidak efisien. Dalam
guna pada bias negatif (reverse bi- memilih LED selain warna, perlu di-
as). perhatikan tegangan kerja, arus mak-
Jenis diode yang lain adalah LED simum dan disipasi daya-nya.
atau singkatan dari Light Emiting Di- Umumnya LED bisa bekerja pada te-
oda, merupakan komponen yang da- gangan 1,2 sampai 1,5 volt namun
pat mengeluarkan emisi cahaya. saat ini ada juga yang dinamakan
Struktur LED juga sama dengan LED super bright dengan cahaya
dioda, tetapi belakangan ditemukan yang lebih terang namun diperlukan
bahwa elektron yang menerjang juga tegangan kerja dan arus yang
sambungan P-N juga melepaskan lebih besar juga. Bentuk LED juga
energi berupa energi panas dan bermacam-macam, ada yang persegi
energi cahaya. LED dibuat agar lebih empat, bulat dan lonjong.
efisien jika mengeluarkan cahaya.
Untuk mendapatkan emisi cahaya 8.3.4 THYRISTOR
pada semikonduktor, doping yang
pakai adalah galium, arsenic dan Thyristor berakar kata dari
phosporus. Jenis doping yang berbe- bahasa Yunani yang berarti ‘pintu'.
da menghasilkan warna cahaya yang Dinamakan demikian barangkali kare-
berbeda pula. na sifat dari komponen ini yang mirip
152 Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan (2008)