Jumat, 13 April 2012

RANGKAIAN PENYEARAH

1. Pendahuluan

Peralatan   kecil  portabel  kebanyakan  menggunakan   baterai      sebagai   sumber   dayanya, namun  sebagian besar peralatan menggunakan  sember  daya AC 220   volt  -  50Hz. Di dalam  peralatan  tersebut   terdapat  rangkaian  yang  sering   disebut  sebagai  adaptor  atau penyearah  yang  mengubah  sumber  AC  menjadi  DC.           Bagian  terpenting  dari  adaptor adalah   berfungsinya  diode  sebagai  penyearah     (rectifier).  Pada  bagian  ini  dipelajari bagaimana rangkaian dasar adaptor tersebut bekerja.

 

2. Penyearah Diode Setengah Gelombang

Rangkaian     pada     sumber    masukan      sinusoida  dihubungkan     dengan    beban  resistor  melalui   sebuah    diode.   Untuk   sementara    kita  menganggap keadaan ideal, dimana hambatan masukan sinusoida sama dengan nol dan diode dalam keadaan hubung singkat saat berpanjar maju dan keadaan hubung terbuka saat berpanjar mundur.  Besarnya keluaran akan mengikuti masukan saat masukan berada di atas “tanah” dan berharga nol saat masukan di bawah “tanah” .Jika  kita  ambil  harga  rata-rata  bentuk    gelombang    keluaran  ini  untuk   beberapa periode,  tentu  saja  hasilnya  akan   positif  atau   dengan  kata  lain   keluaran  mempunyai komponen DC. Kita juga melihat komponen AC pada keluaran.            Kita akan  dapat mengurangai komponen AC pada keluaran jika kita dapat mengusahakan keluaran positif yang lebih besar, tidak hanya 50%.

 

 

3. Penyearah Diode Gelombang Penuh

Terdapat  cara  yang  sangat  sederhana  untuk  meningkatkan   kuantitas  keluaran   positif menjadi  sama  dengan  masukan  (100%).       Ini  dapat  dilakukan   dengan  menambah  satu diode pada  rangkaian  seperti   terlihat  pada  gambar  8.2.  Pada  saat   masukan   berharga  negatif  maka    salah  satu   dari diode    akan dalam    keadaan   panjar  maju    sehingga  memberikan      keluaran  positif. Karena  keluaran     berharga  positif  pada satu   periode penuh, maka rangkaian ini disebut penyearah gelombang penuh. Anode  pada masing-masing diode dihubungkan dengan   ujung-ujung  rangkaian  sekunder  dari   transformer.  Sedangkan   katode  masing- masing    diode  dihubungkan     pada   titik  positif keluaran.    Beban     dari penyearah dihubungkan antara titik katode dan titik center-tap (CT) yang dalam hal ini digunakan sebaga referensi atau “tanah”.

 

 

 

4. Penyearah Gelombang Penuh Model Jembatan

Penyearah   gelombang  penuh  model   jembatan  memerlukan empat  buah   diode.    Dua diode akan berkondusi saat isyarat positif dan dua diode akan berkonduksi saat isyarat negatif.   Untuk  model  penyearah  jembatan  ini  kita  tidak  memerlukan  transformator yang memiliki center-tap.   Seperti  ditunjukkan   pada  gambar  8.4,   bagian  masukan  AC  dihubungkan   pada sambungan  D1-D2  dan  yang  lainnya pada  D3-D4.           Katode  D1   dan  D3   dihubungkan degan   keluaran   positif  dan  anode  D2   dan  D4   dihubungkan   dengan   keluaran   negatif (tanah).  Misalkan  masukan  AC  pada  titik  A  berharga  positif  dan  B  berharga  negatif, maka diode D1 akan berpanjar maju dan D2 akan berpanjar mundur. Pada sambungan bawah D4 berpanjar maju dan D3 berpanjar mundur.              Pada keadaan  ini elektron akan mengalir dari titik B melalui D4 ke beban , melalaui D1 dan kembali ke titik A.  Pada  setengah  periode berikutnya  titik  A  menjadi  negatif  dan  titik  B  menjadi positif.  Pada kondisi ini D2 dan D3 akan berpanjar maju  sedangkan D1 dan D4  akan berpanjar mundur.     Aliran  arus dimulai dari titik A melalui D2, ke beban, melalui D3 dan kembali ke titik B.    Perlu dicatat di sini bahwa apapun polaritas titik A atau B, arus  yang mengalir ke beban tetap pada arah yang sama.

 

 

5. Penyearah Keluaran Ganda

Pada   berbagai   sistem   elektronik    diperlukan  sumber    daya   dengan   keluaran   ganda sekaligus, positif dan  negatif terhadap  referensi  (tanah).    Salah  satu   bentuk  rangkaian penyearah gelombang penuh keluaran gand.  Perhatikan bahwa keluaran berharga sama tetapi mempunyai polaritas yang berkebalikan. Diode  D1   dan  D2  adalah  penyearah   untuk   bagian  keluaran   positif. Keduanya dihubungkan dengan ujung transformer.  Diode D3 dan D4 merupakan penyearah untuk keluaran    negatif.     Titik   keluaran     positif dan    negatif   diambil     terhadap   CT    sebagai referensi atau tanah. Misalkan      pada   setengah     periode   titik  atas  transformer     berharga     positif  dan bagian bawah berharga negatif.           Arus mengalir lewat titik B melalui D4,  RL 2 ,  RL 1 , D1 dan    kembali    ke  terminal    A   transformator.       Bagian     atas  dari   RL 1  menjadi     positif sedangkan bagian bawah  R            menjadi negatif.

 

 

6. Tapis (Filter)

Pada    prinsipnya     yang     diinginkan      pada   keluaran     penyearah     adalah     hanya komponen       DC,   maka     perlu   adanya    penyaringan       untuk   membuang       komponen       AC. Secara  praktis  kita  dapat   memasang    sebuah    kapasitor besar   pada  kaki-kaki   beban, karana kapasitor  dapat  bersifat  hubung terbuka untuk   komponen  DC  dan  mempunyai impedansi yang rendah untuk komponen AC. Berdasarkan     jenis   komponen      yang    digunakan,    tapis   penyearah      dapat

 

dikelompokkan      menjadi   dua.     Kelompok      pertama   dilakukan    dengan   memasang kapasitor  atau   disebut  sebagai   tapis  kapasitor  atau  tapis  masukan-C. Kelompok  lain dilakukan dengan memasang induktor atau kumparan disebut sebagai tapis induktif atau tapis  masukan-L.      Keluaran    tapis-C   biasanya   mengalami     penurunan    saat  beban meninggi.    Sedangkan  tapis-L  cenderung mempertahankan   keluaran  pada  harga  yang relatif konstan.    Namun      demikian   tegangan   keluaran   tapis-L  relatif lebih  rendah dibandingkan    tapis-C.

a. Tapis Kapasitor

Tapis   kapasitor  sangat   efektif  digunakan     untuk  mengurangi    komponen     AC    pada keluaran  penyearah.    Pertama   akan   kita  lihat  karakter  kapasitor  sebagai   tapis  dengan memasang langsung pada keluaran penyearah tanpa memasang beban.

   * Penyearah Tanpa Beban

Rangkaian    tanpa   beban    dengan   pemasangan     kapasitor  beserta  bentuk    keluarannya.  Saat  sumber  tegangan     (masukan)   dihidupkan,    satu diode  berkonduksi    dan   keluaran  berusaha  mengikuti     tegangan  transformator.     Pada kondisi ini tiba-tiba tegangan kapasitor menjadi besar dan  arus yang mengalir menjadi besar   (dalam   ini, i = C dv / dt;  dv / dt = ∞ ). Saat   masukan  membesar  keluaran  juga  akan membesar, namun saat masukan menurun tegangan kapaasitor atau keluaran tidak mengalami penurunan  tegangan  karena tidak  ada proses penurunan  tegangan.           Dalam keadaan ideal ini, tegangan keluaran DC akan sama dengan tegangan puncak masukan dan akan ditahan untuk seterusnya.

* Penyearah Setengah Gelombang Dengan Beban Dan Tapis Kapasitor

Kita menambahkan  sebuah   kapasitor  sebagai   tapis pada penyearah setengah gelombang.       Pada setengah periode positif (1), diode berpanjar maju dan arus mengalir  dari  B  menuju  A  melewati         C,   beban   dan   diode. Kapasitor  C  akan   dengan cepat terisi seharga tegangan puncak masukan, pada saat yang sama arus juga mengalir  lewat  beban.     Arus  awal  yang  mengalir  pada  diode  biasanya  berharga  sangat  besar kemudian berikutnya akan mengalami penurunan.

* Penyearah Gelombang Penuh Dengan Beban Dan Tapis Kapasitor

Seperti halnya pada penyearah setengah gelombang, pada gambar 8.9-a kita tambahkan satu   diode  dan  resistor  RL   sebagai  beban   pada  rangkaian   keluaran.       Keluaran  masih ditarik dari puncak v1 (atau v2) saat v1 (atau v2) mencapai harga tegangan ini.  Namun demikian  saat v1 dan v2 berharga rendah,  C akan berusaha pada kondisi termuati dan kemudian       kedua   diode     akan   hubung     terbuka    seperti   pada   penyearah      setengah gelombang.

 

 

* Komponen DC dan Tegangan Riak

Misalkan pada gambar 8.9 kita mempunyai

v1= A  sin ω t ,

 

v2 = −A  sin ω t ,

dimana            ω = 2π  × 50.

 

 

* Penyearah Komponen Non-Ideal

Pada bagian sebelumnya kita telah mempelajari penyearah dengan menganggap  semua komponen dalam keadaan  ideal.       Pada kenyataannya beberapa hal perlu   diperhatikan, misalnya  efek  dari  hambatan   kumparan.     Faktor  ini  berpengaruh  terhadap   besarnya tegangan  DC  maupun  tegangan  riak   keluaran.     Besarnya  arus  konduksi  sesaat  diode adalah

iD = (vt − vD − vo  )/ R

dimana :

vt  =  tegangan sesaat transformator hubung-terbuka

vD  =  tegangan diode (≅ 0,8 volt)

vo  =  tegangan keluaran (pada kapasitor)

R   =  hambatan kumparan     ‰

 

b. Tapis Induktor

Induktor  adalah   komponen  elektronika  yang memiliki  kemampuan   untuk  menyimpan dan melepaskan  energi.       Penyimpanan  energi dilakukan dengan mengalirkan  arus dan mengubahnya  menjadi   medan  magnet.            Kenaikan  arus  yang  mengalir  pada  induktor mengakibatkan naiknya medan magnet.             Penurunan arus pada induktor mengakibatkan jatuhnya harga medan magnet dan energi akan terlepas.  Kemampuan        induktor    untuk    menyimpan        dan   melepaskan      energi    dapat digunakan      untuk   proses  penyaringan.     Tegangan     induksi   karena    adanya  perubahan medan    magnet     akan    dilawan   oleh  kenaikan    arus  yang   mengalir    melalui    induktor. Penurunan arus yang mengalir  akan mendapatkan reaksi yang sama.                  Pada prinsipnya, induktor akan berusaha melawan terjadinya perubahan  arus yang melaluinya.                   Tapis-L sangat cocok untuk penyearah dengan arus beban yang besar .  Penyearah    dengan    tapis-L ,  dimana  induktor  cukup dipasang secara seri dengan diode dan beban.            Arus yang masuk pada beban akan selalu melewati induktor.      Tapis-L tidak menghasilkan tegangan keluaran setinggi yang dihasilkan tapis-C.  Induktor cenderung akan menahan arus pada harga rata-ratanya.

 

 

C. Tapis-Pi

Penyearah Pi dibuat dengan menambahkan  sebuah kapasitor pada penyearah tapis-LC. Kedua kapasitor terhubung secara paralel dengan beban  R                dan seri dengan induktor L.   Pengoperasian tapis-pi  dapat  dipahami  dengan  melihat L   dan  C2  sebagai   tapis  LC.    Bagian  rangkaian  ini  berfungsi  sebagai   tegangan   keluaran  dari   input   tapis  C1. Sedangkan  C1 terisi  oleh   puncak  masukan   penyearah.            Tentu  saja  keluaran  ini  akan  memiliki     tegangan   riak   identik   dengan   tapis-C.     Tegangan     ini  diumpankan       ke C2 melalui   induktor  L.     C2   kemudian  menahan  muatannya  pada  intervaal  waktu  sesuai konstanta waktu      R   C2 .   Hasil ini  akan mendapatkan proses penyaringan  lebih  lanjut   L oleh  L  dan  C2.    Dengan demikian tegangan riak pada tapis ini akan jauh lebih rendah dibandingkan  dengan tapis-C tunggal. Namun demikian terdapat penurunan tegangan keluaran akibat melewati induktor L.

d. Tapis-RC

Jika diinginkan pemasangan tapis yang lebih sederhana makan tapis-pi dapat digantikan dengan  tapis-RC.       Seperti  diperlihatkan  pada  gambar  8.14,   untuk  membuat   tapis-RC  cukup   dengan  mengganti   induktor  pada  tapis-pi  dengan           sebuah  resistor.     Ini  sangat praktis mengingat induktor mempunyai bentuk  fisik  yang lebih   besar, lebih   berat  dan berharga jauh  lebih mahal.        Namun kualitas tapis-RC tidak  sebagus tapis-pi, biasanya terjadi penurunan keluaran DC dan terjadi kenaikan tegangan riak. Dalam pengoperasiannya, C1 termuati oleh keluaran penyearah jembatan sampai pada harga puncak.     Saat   masukan  dari penyearah  mengalami  penurunan,  maka   akan terjadi proses pengosongan C1`melalui resistor R dan  RL  .   Penurunan tegangan pada R  akan menurunankan tegangan keluaran.      Kapasitor C2 akan termuati pada harga puncak tegangan  RL  . Besarnya tegangan DC tapis akan tergantung pada besarnya arus beban. Arus beban yang terlalu tinggi akan mengakibatkan tegangan pada R semakin menurun. Pada prakteknya tapis-RC  digunakan   untuk  catu   daya  dengan  arus beban   kurang  dari  100mA.

 

 

e.  Regulasi Tegangan

Keluaran   tegangan   DC   dari  penyearah   tanpa  regulasi   mempunayi    kecenderungan berubah harganya saat dioperasikan.     Adanya perubahan pada masukan AC dan variasi beban merupakan penyebab utama terjadinya ketidakstabilan.        Pada sebagian peralatan elektronika, terjadinya  perubahan   catu   daya akan   berakibat cukup   serius.   Untuk mendapatkan  pencatu  daya  yang  stabil  diperlukan  regulator  tegangan.   Blok   diagram  seperti diperlihatkan  pada  gambar   8.15  memperlihatkan     dimana  regulasi   tegangan  dipasang.  Penyearah berupa rangkaian diode bentuk jembatan dengan proses penyaringan dengan tapis-RC.       Resistor  seri pada rangkaian ini berfungsi ganda.           Pertama, resistor ini menghubungkan  C1 dan  C2  sebagai rangkaian tapis.               Kedua, resistor  ini berfungsi sebagai  resistor  seri  untuk  regulator.      Diode  zener  dapat  dipasang  dengan         sebarang harga tegangan patah, misalnya sebesar 23 V.

 

Silakan klik link di bawah ini untuk mendownload :)
http://www.4shared.com/file/iXmsBPEc/RANGKAIAN_PENYEARAH.html

 

 

Kamis, 12 April 2012

DIODA SAMBUNGAN P-N



1. Semikonduktor

Pada  bagian   sebelumnya     kita  telah mempelajari   karakteristik   bahan  semikonduktor  beserta kemampuannya untuk  menghantarkan  listrik.  Berdasarkan  tingkat  kemurnian atom penyusunnya, terdapat dua kelompok semikonduktor yaitu intrinsik dan ekstrinsik. Untuk kelompok  ekstrinsik terdapat dua jenis/tipe semikonduktor yaitu  semikonduktor  tipe-p   dan  semikonduktor  tipe-n.   Bahan  semikonduktor  yang  banyak   dipelajari  dan secara luas telah dipakai adalah bahan silikon (Si). Semikonduktor  tipe-n   dibuat  dari  bahan   silikon  murni  dengan  menambahkan  sedikit  pengotor  berupa  unsur  valensi   lima.  Empat  elektron  terluar  dari  “donor”  ini  berikatan kovalen dan menyisakan satu elektron lainnya yang dapat meninggalkan atom induknya sebagai elektron bebas.      Dengan  demikian pembawa muatan mayoritas pada bahan ini adalah elektron. Hal  yang  sama,  semikonduktor  tipe-p  dibuat  dengan  mengotori  silikon  murni dengan    atom   valensi    tiga, sehingga   meninggalkan      kemungkinan     untuk  menarik elektron.   Pengotor  sebagai  “aseptor”  menghasilkan   proses  konduksi  dengan  lubang (hole) sebagai pembawa muatan mayoritas.

 

2. Diode

Misalkan kita memiliki sepotong silikon tipe-p dan  sepotong silikon tipe-n dan  secara  sempurna terhubung membentuk sambungan p-n. Sesaat  setelah  terjadi  penyambungan,   pada  daerah  sambungan  semikonduktor  terjadi perubahan.    Pada daerah tipe-n (gambar 7.1, sebelah kanan) memiliki sejumlah elektron yang akan dengan mudah terlepas dari atom induknya. Pada bagian kiri (tipe- p ), atom   aseptor  menarik   elektron  (atau  menghasilkan    lubang).    Kedua    pembawa muatan  mayoritas  tersebut   memiliki  cukup  energi  untuk  mencapai   material  pada  sisi lain  sambungan.     Pada  hal   ini   terjadi  difusi  elektron   dari   tipe-n  ke  tipe-p  dan   difusi lubang dari tipe-p ke tipe-n. Proses   difusi   ini  tidak  berlangsung   selamanya    karena    elektron  yang   sudah berada  di    tempatnya   akan  menolak     elektron  yang  datang  kemudian.        Proses  difusi  berakhir saat tidak ada lagi elektron yang memiliki cukup energi untuk mengalir.

 

3. Panjar Maju (Forward Bias)

Besarnya komponen arus difusi sangat sensitif terhadap besarnya potensial penghalang  V  .  Pembawa  muatan  mayoritas  yang  memiliki  energi   lebih   besar                  dari   eV     dapat  o                                                                                             o melewati      potensial     penghalang.         Jika    keseimbangan          potensial    terganggu      oleh berkurangnya ketinggian potensial penghalang menjadi   V   − V , probabilitas pembawa  o muatan mayoritas mempunyai cukup energi untuk melewati sambungan akan meningkat  dengan drastis. Sebagai akibat turunnya potensial penghalang, terjadi aliran arus lubang dari material tipe-p ke tipe-n, demikian sebaliknya untuk elektron.  Dengan kata lain menurunnya potensial penghalang memberi kesempatan pada pembawa  muatan   untuk  mengalir             dari  daerah  mayoritas  ke  daerah  minoritas.  Jika potensial penghalang  diturunkan  dengan  pemasangan  panjar  maju  eksternal.

 

4. Panjar Mundur (Reverse Bias)

Jika potensial penghalang dinaikkan menjadi  V  + V  dengan memasang panjar mundur   o sebesar  V , maka probabilitas pembawa muatan  mayoritas memiliki cukup  energi untuk  melewati potensial penghalang akan turun  secara drastis.    Jumlah pembawa  muatan  mayoritas  yang  melewati                  sambungan  praktis  turun   ke  nol  dengan memasang panjar mundur sebesar sekitar sepersepuluh volt. Pada kondisi panjar  mundur, terjadi  aliran  arus mundur   (I )  yang  sangat  kecil   r dari pembawa muatan minoritas. Pembawa muatan minoritas hasil generasi termal di dekat  sambungan  akan  mengalami  “drift”  searah  medan  listrik. Arus  mundur  akan mencapai harga jenuh -Io          pada harga panjar mundur yang rendah. Harga arus mundur dalam keadaan normal cukup rendah dan diukur dalam µA  (untuk    germanium)  dan   nA         (untuk    silikon).     Secara  ideal,  arus  mundur         seharusnya berharga  nol,  sehingga  harga  -Io         yang  sangat  rendah   pada  silikon  merupakan              faktor keunggulan  silikon   dibandingkan   germanium.                Besarnya Io       berbanding  lurus  dengan laju  generasi   termal     g = rn2      dimana  harganya  berubah  secara   eksponensial   terhadap   i perubahan temperatur.

 

 

5. Karakteristik Umum Diode

Dioda

Dioda ditemukan oleh J.A Fleming pada tahun 1904, seorang ilmuwan dari inggris (1849-1945). Mungkin bagi anda seorang yang hobby dengan elektronika atau seorang sarjana elektro, mungkin anda sudah sangat familiar dengan komponen elektronika yang namanyadioda. Bahkan untuk memahami cara kerjanya mungkin sangat mudah sekali bagi anda. Dioda adalah salah satu komponen yang sangat sering digunakan seperti halnya resistor dan kapasitor. Secara sederhana sebuah dioda bisa kita asumsikan sebuah katup, dimana katup tersebut akan terbuka manakala air yang mengalir dari belakang katup menuju kedepan, sedangkan katup akan menutup oleh dorongan aliran air dari depan katup. Atau untuk bisa lebih mengetahui teori dasar dari dioda, berikut saya kan membahasnya.

 

I. Simbol Umum Dioda

Dioda disimbolkan dengan gambar anak panah yang pada ujungnya terdapat garis yang melintang. Simbol tersebut sebenarnya adalah sebagai perwakilan dari cara kerja dioda itu sendiri. Pada pangkal anak panah disebut juga sebagai anoda (kaki positif = P) dan pada ujung anak panah disebut sebagai katoda (kaki negative = N).

 

II. Struktur Dioda Untuk Pertama Kalinya

Plate dirancang mengelilingi katoda, didalam katoda ditanam sebuah heater, dimana pada saat katoda dipanaskan maka, electron yang ada pada katoda akan bergerak menuju plate.

 

III. Bias Maju Dioda

Lapisan yang melintang antara sisi P dan sisi N diatas disebut sebagai lapisan deplesi (depletion layer), pada lapisan ini terjadi proses keseimbangan hole dan electron. Secara sederhana cara kerja dioda pada saat diberi bias maju adalah sebagai berikut, pada saat dioda diberi bias maju, maka electron akan bergerak dari terminal negative batere menuju terminal positif batere (berkebalikan dengan arah arus listrik). Elektron yang mencapai bagian katoda (sisi N dioda) akan membuat electron yang ada pada katoda akan bergerak menuju anoda dan membuat depletion layer akan terisi penuh oleh electron, sehingga pada kondisi ini dioda bekerja bagai kawat yang tersambung.

 

 

IV. Bias Mundur Dioda

Berkebalikan dengan bias maju, pada bias mundur electron akan bergerak dari terminal negative batere menuju anoda dari dioda (sisi P). Pada kondisi ini potensial positif yang terhubung dengan katoda akan membuat electron pada katoda tertarik menjauhi depletion layer, sehingga akan terjadi pengosongan pada depletion layer dan membuat kedua sisi terpisah. Pada bias mundur ini dioda bekerja bagaikan kawat yang terputus dan membuat tegangan yang jatuh pada dioda akan sama dengan tegangan supply.

 

Berikut adalah beberapa macam dioda yang sering ditemukan :

  1. Dioda Bridge (4 buah dioda penyearah)

  2. Dioda Zener (Sebagai penstabil tegangan)

  3. LED (Light Emiting Dioda)

  4. 7 - Segment

  5. dll


Pada umunya dioda dibuat dari bahan semikonduktor sbb :

 

  1. Silicon, tegangan yang jatuh pada saat bias maju adalah 0,7 volt.

  2. Germanium, tegangan yang jatuh pada saat bias maju adalah 0,3 volt


 

Silakan klik link di bawah ini untuk mendownload :)

http://www.4shared.com/file/DNw6WUOx/DIODA_SAMBUNGAN_P-N.html

 

 

 

 

BAHAN SEMIKONDUKTOR



1. Semikonduktor Intrinsik (murni)

Silikon dan germanium merupakan dua jenis semikonduktor yang sangat penting dalam  elektronika.  Keduanya terletak pada kolom empat dalam tabel periodik dan mempunyai elektron   valensi  empat. Struktur  kristal  silikon   dan  germanium  berbentuk  tetrahedral dengan   setiap  atom    memakai   bersama   sebuah   elektron  valensi  dengan   atom-atom tetangganya. Pada temperatur mendekati harga nol mutlak, elektron pada kulit terluar terikat dengan erat sehingga tidak terdapat elektron bebas atau silikon bersifat sebagai insulator.   Energi yang diperlukan mtuk memutus sebuah ikatan kovalen adalah sebesar  1,1 eV  untuk   silikon   dan  0,7 eV  untuk   germanium.     Pada   temperatur    ruang (300K), sejumlah   elektron  mempunyai  energi  yang  cukup   besar  untuk  melepaskan   diri  dari ikatan dan tereksitasi dari pita valensi ke pita konduksi menjadi elektron bebas.  Besarya   energi yang   diperlukan   untuk  melepaskan  elektron   dari pita valensi ke pita  konduksi   ini  disebut  energi   terlarang  (energy  gap).      Jika  sebuah  ikatan   kovalen terputus, maka akan terjadi kekosongan atau lubang (hole). Pada daerah dimana terjadi kekosongan akan terdapat kelebihan muatan positif, dan daerah yang ditempati elektron bebas mempunyai kelebihan  muatan   negatif.            Kedua muatan  inilah  yang memberikan kontribusi  adanya  aliran  listrik pada  semikonduktor  murni.          Jika   elektron   valensi  dari ikatan   kovalen  yang  lain  mengisi   lubang  tersebut,  maka  akan  terjadi   lubang  baru   di tempat yang lain dan seolah-olah sebuah muatan positif bergerak dari lubang yang lama ke lubang baru.

                                     

2 Semikonduktor Ekstrinsik (Tak Murni)

Kita dapat   memasukkan pengotor berupa   atom-atom  dari kolom   tiga   atau  lima dalam tabel periodik (memberi doping) ke dalam silikon atau germanium murni.

 

a. Semikonduktor tipe-n

Semikonduktor tipe-n dapat dibuat dengan menambahkan sejumlah kecil atom pengotor  pentavalen   (antimony,    phosphorus  atau  arsenic)  pada  silikon  murni.  Atom-atom pengotor (dopan) ini mempunyai lima elektron valensi sehingga secara efektif memiliki muatan   sebesar  +5q.   Saat sebuah  atom  pentavalen  menempati  posisi  atom    silikon dalam kisi kristal, hanya empat elektron valensi yang dapat membentuk ikatan kovalen lengkap,   dan tersisa  sebuah  elektron  yang  tidak  berpasangan. Dengan adanya energi thermal yang kecil saja, sisa elektron ini akan menjadi elektron bebas dan siap menjadi pembawa muatan dalam proses hantaran listrik.        Material yang  dihasilkan    dari proses   pengotoran    ini  disebut   semikonduktor     tipe-n   karena  menghasilkan pembawa muatan negatif dari kristal yang netral.

 

b. Semikonduktor tipe-p

Dengan cara yang sama seperti pada semikonduktor tipe-n, semikonduktor tipe-p dapat  dibuat dengan menambahkan sejumlah kecif atom pengotor trivalen (aluminium, boron, galium  atau  indium) pada  semikonduktor murni, misalnya  silikon murni.                 Atom-atom pengotor   (dopan)  ini   mempunyai   tiga   elektron   valensi  sehingga  secara   efektif  hanya dapat   membentuk  tiga  ikatan   kovalen.        Saat  sebuah  atom   trivalen  menempati  posisi atom    silikon   dalam   kisi kristal,  terbentuk    tiga  ikatan   kovalen   lengkap,    dan  tersisa sebuah muatan positif dari atom silikon yang tidak berpasangan yang disebut   lubang  (hole).     Material  yang  dihasilkan   dari  proses  pengotoran        ini  disebut semikonduktor tipe-p karena menghasilkan pembawa muatan negatif pada kristal yang  netral.   Karena   atom  pengotor  menerima   elektron,  maka   atom  pengotor  ini  disebut  sebagai atom  aseptor (accep tor).

 

 

3 Generasi dan Rekombinasi

Proses     generasi    (timbulnya      pasangan       elektron-lubang       per   detik     per  meter    kubik) tergantung  pada jenis  bahan           dan  temperatur.        Energi  yang  diperlukan   untuk   proses generasi  dinyatakan   dalam  elektron   volt  atau  eV.             Energi  dalam  bentuk  temperatur  T dinyatakan dengan kT, dimana k adalah konstanta Boltzmann. Analisa secara statistik menunjukkan bahwa probabilitas sebuah elektron valensi menjadi elektron bebas adalah sebanding dengan  e−eVG  / kT      .  Jika energi gap eVG berharga kecil dan temperatur T tinggi maka laju generasi termal akan tinggi. Pada     semikonduktor,          elektron      atau    lubang      yang      bergerak      cenderung  mengadakan        rekombinasi       dan    menghilang.       Laju   rekombinasi       (R),   dalam     pasangan elektron-lubang per  detik   per  meter  kubik,  tergantung pada jumlah  muatan  yang  ada. Jika hanya ada sedikit elektron dan lubang maka R akan berharga rendah; sebaliknya R akan   berharga  tinggi   jika  tersedia   elektron   dan         lubang  dalam   jumlah  yang  banyak. Sebagai contoh misalnya pada semikonduktor tipe-n, didalamnya hanya tersedia sedikit lubang tapi terdapat jumlah elektron yang sangat besar sehingga R akan berharga sangat tinggi. Secara umum dapat dituliskan: R = r n p. Ddimana r menyatakan konstanta proporsionalitas bahan.

 

 

4 Difusi

Jika  konsentrasi    doping    tidak  merata    (nonuniform)     maka     akan   didapat   konsentrasi partikel   yang    bermuatan     yang    tidak  merata    juga,   sehingga    kemungkinan       terjadi mekanisme  gerakan  muatan  tersebut   melalui  difusi.           Dalam  hal   ini  gerakan   partiket harus  random  dan  terdapat  gradien   konsentrasi.         Misalnya  konsentrasi  elektron  pada  salah   satu  sisi  bidang  lebih   besar   dibandingkan     sisi  yang   lain,  sedangkan    elektron bergerak  secara random, maka akan terjadi gerakan  elektron dari sisi yang lebih padat ke  sisi  yang  kurang  padat.       Gerakan    muatan     ini  menghasilkan     “arus   difusi”  yang  besamya  sebanding  dengan         gradien   konsentrasi  dn/dx.  Jika  dn/dx   berharga  positif, gerakan  elektron  pada  arah  -x  menghasilkan  arus positif  pada   arah      +x. Perlu dicatat bahwa masing-masing partikel yang bermuatan bergerak menjauhi bagian yang mempunyai konsentrasi lebih tinggi, namun gerakan tersebut bukan karena adanya gaya tolak. Seperti halnya pada mobilitas, difusi merupakan penomena statistik sehingga berlaku persamaan Einstein.

 

Silakan klik link di bawah ini untuk mendownload :)

http://www.4shared.com/file/qzCcrS6V/BAHAN_SEMIKONDUKTOR.html

 

 

KOMPONEN DAN RANGKAIAN AC



* Isyarat AC

Isyarat   AC   merupakan       bentuk   gelombang     yang   sangat   penting    dalam   bidang elektronika. Isyarat AC biasa ditulis sebagai

A  sin ( ω t + θ )

dimana A    merupakan  amplitudo  (harga  puncak),  θ  adalah  fase   awal  dan  ω        adalah frekuensi. Perlu dipertegas di sini bahwa ω  biasa disebut frekuensi anguler dengan satuan
radian   per  detik  (rad  s-1),  sedangkan f  biasa  digunakan   untuk  menunjukkan  frekuensi dari  sumber    tegangan    dengan   satuan   hertz  (Hz).   Dalam    satu   periode,  fase  dari gelombang  sinus berubah   dengan   1   putaran  (cycle),  atau   2π  radian,   karenanya kedua frekuensi mempunyai hubungan

ω  = 2πf

dimana biasanya berhargaf  = 50 atau 60 Hz.

Alasan   utama  penggunaan  tegangan  AC  adalah  karena  kemudahannya  untuk ditransmisikan   pada tegangan  tinggi  dan  dengan  arus  yang  rendah,  kemudian   dengan mudah  tegangannya  dapat  diturunkan  dengan  menggunakan  transformator.  Beberapa tipe isyarat yang penting untuk interval frekuensi antara lain:

  •                  50 HZ           : sumber daya ac

  •                 20 - 20000 Hz : isyarat audio

  •                 0,5 - 1.5 MHz  : radio AM

  •                 I - 1000 MHz     : komunikasi radio (termasuk TV dan radio FM).


 

* Bilangan Kompleks

Dalam matematika, bilangan kompleks adalah bilangan yang berbentuk a+bi dimana a dan b adalah bilangan riil, dan i adalah bilangan imajiner tertentu yang mempunyai sifat i 2 = −1. Bilangan riil a disebut juga bagian riil dari bilangan kompleks, dan bilangan real b disebut bagian imajiner. Jika pada suatu bilangan kompleks, nilai b adalah 0, maka bilangan kompleks tersebut menjadi sama dengan bilangan real a. Sebagai contoh, 3 + 2i adalah bilangan kompleks dengan bagian riil 3 dan bagian imajiner 2i.

Bilangan kompleks dapat ditambah, dikurang, dikali, dan dibagi seperti bilangan riil; namun bilangan kompleks juga mempunyai sifat-sifat tambahan yang menarik. Misalnya, setiap persamaan aljabar polinomial mempunyai solusi bilangan kompleks, tidak seperti bilangan riil yang hanya memiliki sebagian.

Dalam bidang-bidang tertentu (seperti teknik elektro, dimana i digunakan sebagai simbol untuk arus listrik), bilangan kompleks ditulis a + bj. Kombinasi    suatu   bilangan  riel  dan suatu   bilangan imajiner  menggambarkan  letak  titik   pada  bidang  kompleks juga  menyatakan  bentuk bilangan kompleksnya.

 

* Representasi Bentuk Sinus

Untuk merepresentasikan bentuk isyarat  sinus, kita perlu memperluas konsep bilangan kompleks      dengan     mengikutkan         peubah     kompleks.       Bentuk       konstanta    kompleks W = M     ej θ  ditunjukkan   oleh  sebuah  garis  ideal.        Jika  garis  tersebut  diputar  dengan  kecepatan sudut ω. W merupakan fungsi kompleks dari waku      W( t ) = M   ej (ω t+θ )    (1)

 

Proyeksi garis ini ke sumbu riel adalah:  Wriel = M cos(ω t + θ )  dan proyeksi ini ke sumbu imajiner adalah:

Wimajiner      = M sin(ω t + θ )

Selanjutnya  kuantitas  yang  kita  pilih   untuk  representasi  fungsi   sinus  adalah   bagian rielnya.

 

 

* Representasi Phasor

Jika suatu tegangan sesaat dituliskan dengan suatu fungsi sinus terhadap waktu seperti :

V( t)  = Vp  cos (ω t + θ)     =   √2  V cos(ω t + θ)

dimana  V     adalah harga amplitudo dan V merupakan harga efektifnya, maka  v t                   dapat diinterpretasikan sebagai "bagian riel" dari sebuah fungsi kompleks, ditulisan

 

V(t)  = Re {Vpe(ω t + θ) }  = Re{(Ve j θ ) (√2Vcos(ω t+θ )

 

Nampak   bahwa  fungsi  kompleks  dapat  dipisahkan  menjadi  dua  bagian,  yaitu   bagian konstanta  kompleks  dan   bagian  lain  sebagai  fungsi  waktu  yang  menyatakan   putaran bidang kompleks.  Bagian yang pertama kita difinisikan sebagai phasor V, dituliskan

V = Vej θ   = V∠θ

dimana  phasor      di  atas  disebut   sebagai     transformasi   fungsi    tegangan   v(t).    Sebagai catatan,    phasor   mempunyai        peran    yang   penting     untuk    menyelesaikan      persoalan hubungan  antara arus dan tegangan  seperti halnya konsep vektor  yang sangat berguna untuk    menyelesaikan       persoalan   dalam     mekanika.      Selanjutnya    hubungan      arus   dan tegangan      pada   suatu    rangkaian     akan     dapat   diselesaikan     secara    grafik    dengan menggambarkan diagram phasornya.

 

 

* Kapasitor pada Rangkaian AC

 

Jika pada suatu kapasitor kita kenakan tegangan sinus

v = V sinω t

maka dengan mudah kita dapat menemukan arus yang mengalir yaitu sebesar

i = C. dv /dt

= V.C.ω.cosω. t

=  V/1/Cω.Cosω. t

 

 

*Induktor pada Rangkaian AC

Dengan analisa yang sama seperti halnya pada kapasitor, untuk rangkaian induktormdidapat hasil yang mirip.     Jika  i = I sin ω t   maka  v = L  di / dt

=    I  (Lω)   cos ω t

terlihat  bahwa    v mendahului      i, atau  i  tertinggal  oleh  v  sebesar   90º.

 

* Impedansi Komponen AC

Secara  umum,   hasil  bagi  antara  phasor  tegangan   dan   phasor    arus  yang  bersesuaiandisebut sebagai “impedansi” Z.

 

i) RESISTOR

Jika  i = I cos ω t   direpresentasikan   oleh   phasor  I∠0º    mengalir  melalui  resistor  R,tegangan yang timbul diberikan oleh

vR  = R i = RI  cos ω t = VR   cos ω t

 ii) KAPASITOR

Jika  tegangan    v = V cosω t    terdapat  pada   kapasitor   C,  maka    yang   arus  mengalir diberikan oleh

iC = C. dv/dt = ω C V(− sin ω t)= ω C V cos (ω t +  90 º)

dalam bentuk phasor ditulis sebagai  I     ∠90º .

iii) INDUKTOR

Jika   arus i = I cos ω t  mengalir  melalui   induktor  L,  tegangan  yang  timbul  diberikan oleh

vL  = L. di/dt     = ω L I (− sin ω t)= ω L I   cos  (ω t  +  90º)

dalam bentuk phasor dituliskan sebagai  V ∠90º.

 

Silakan klik link di bawah ini untuk mendownload :)

http://www.4shared.com/file/wUummoTo/KOMPONEN_DAN_RANGKAIAN_AC.html


 

 

 

KAPASITOR, INDUKTOR, DAN RANGKAIAN AC



1. Bentuk Gelombang lsyarat (signal)

Isyarat adalah  merupakan   informasi  dalam  bentuk  perubahan   arus atau  tegangan. Perubahan   bentuk  isyarat   terhadap fungsi  waktu  atau  bentuk   gelombang  merupakan bagian  yang  sangat  panting  pada   elektronika.  Tegangan searah atau kontinu dihasilkan oleh sebuah baterai generator arus DC. Arus  undakan   (step) mengalir  saat  sebuah  saklar dinyalakan  yang  menghasilkan tegangan searah, misalnya saat sebuah radio dinyalakan. Arus pulsa jika sebuah  saklar dinyalakan  (ON) kemudian   dimatikan  (OFF),   digunakan   untuk  sistem   informasi pada komputer.    Gelombang   gergaji  naik  secara  linier  kemudian  reset.  Arus  eksponensial (menurun) mengalir saat energi disimpan dalam medan listrik pada suatu kapasitor dan dibiarkan   bocor  melalui  sebuah   resistor.  Tegangan    sinus  diperoleh  saat  sebuah kumparan diputar dengan kecepatan konstan pada suatu medan listrik.

 

2. Kapasitor

Pada dasarnya sebuah kapasitor merupakan dua keping konduktor yang dipisahkan oleh suatu  insulator  (udara,  hampa  udara   atau suatu material   tertentu). Secara skematis  sebuah kapasitor keping sejajar dapat digambarkan seperti pada gambar  2. Misalkan tegangan DC dikenakan pada kedua keping  seperti  ditunjukkan pada gambar   2.  Karena   kedua  keping   tersebut dipisahkan    oleh suatu  insulator,  pada  dasarnya tidak ada elektron yang dapat menyeberang celah di antara kedua keping. Pada  saat baterai belum terhubung, kedua keping akan bersifat netral (belum temuati). Saat  baterai   terhubung,  titik  dimana   kawat   pada   ujung   kutub    negatif dihubungkan     akan   menolak    elektron,   sedangkan    titik  dimana   kutub    positif terhubungkan  menarik  elektron.    Elektron-elektron  tersebut  akan  tersebar  ke  seluruh keping kapasitor. Sesaat, elektron mengalir ke dalam keping sebelah kanan dan elektron mengalir  keluar  dari  keping  sebelah   kiri; pada kondisi   ini arus mengalir  melalui kapasitor walaupun  sebenamya tidak  ada   elektron yang mengalir  melalui  celah   kedua keping tersebut. Setelah   bagian luar  dari keping   termuati,   berangsur-angsur  akan  menolak muatan baru dari baterai.  Karenanya arus pada keping tersebut akan menurun besarnya terhadap  waktu   sampai  kedua  keping  tersebut  berada  pada  tegangan   yang  dimiliki baterai. Keping sebelah kanan  akan memiliki kelebihan elektron yang terukur dengan muatan -Q dan pada keping sebelah kiri temuati  sebesar  +Q.      Besarnya muatan  Q ini karenanya proporsional dengan V atau Q ∝ V.

 

3. Induktor

Telah   diketahui  bahwa   elektron  yang  bergerak  atau             arus  listrik  yang  mengalir  akan menghasilkan  medan  magnet.             Namm  kebalikannya  untuk  menghasilkan  arus  listrik (arus induksi) perlu dilakukan perubahan medan magnet. Percobaan      yang    sangat    sederhana     dapat   dilakukan     seperti   diskemakan       pada gambar  3.      Saat saklar (switch) ditutup dan arus mengalir secara tetap pada kumparan di  bagian  bawah,  maka  tidak  ada   arus  induksi  yang  mengalir  pada  kumparan  bagian atas.    Namun       sesaat   saklar    ditutup    (atau    dibuka)   sehingga     medan      magnet     yang dihasilkan   berubah,  maka  voltmeter           akan  menunjukkan         adanya  perubahan  tegangan induksi.    Besamya tegangan yang dihasilkan  adalah  sebanding dengan perubaban  arus induksi, dapat dituliskan sebagai:

v = L  di / dt

dimana harga proporsinalitas L disebut induksi diri atau induktansi dengan satuan henry (H).

 


4. Arus Transien pada Rangkaian RC

Jika  mula-mula     saklar  berada  pada  posisi     1   dalam  waktu    yang   relatif  lama   maka kapasitor akan termuati sebesar V volt. Pada keadaan ini kita catat sebagai t = 0.  Saat  saklar  dipindah   ke  posisi  2,  muatan  kapasitor  mulai  dilucuti  (discharge) sehingga    tegangan    pada   kapasitor    tersebut    mulai   menurun.      Saat   tegangan    pada kapasitor  mulai   menurun,  energi  yang  tersimpan  akan   dilepas menjadi  panas melalui resistor.  Karena tegangan   pada kapasitor  adalah  sama dengan  tegangan   pada resistor maka     arus  yang  lewat   rangkaian  juga     akan  menurun.    Proses   ini   terus  berlangsung  sampai seluruh muatan terlucuti atau tegangan dan arus menjadi nol sehingga rangkaian dalam keadaan stabil (steady-state).

 


5. Rangkaian Diferensiator

Rangkaian RC pada gambar 4.6-a dapat berfungsi sebagai rangkaian deferensiator, yaitu  keluaran  merupakan   derivatif  dari   masukan.        Untuk   kasus  masukan  tegangan   berupa gelombang      kotak,   tegangan      keluaran    proportional   dengan      proses  pemuatan      dan pelucutan sebagai reaksi dari tegangan undakan (step  voltage).  Dalam hal ini rangkaian RC berfungsi sebagai pengubah gelombang kotak menjadi bentuk rangkaian pulsa jika  konstanta    waktu    RC     berharga   lebih   kecil  dibandingkan       periode   dari  gelombang  masukan. Dengan     melakukan       pendekatan     dan   menggunakan         hk  Kirchhoff    tentang  tegangan diperoleh:  v1  = vC + vR  ≅ vC .

 

6. Rangkaian Integrator

Rangkaian RC  dapat   juga  digunakan  sebagai  rangkaian  integrator  seperti  ditunjukkan pada gambar 4.6-b. Secara umum berlaku,

v1  = vR + vC ≅ vR = iR                                                       (1)

Jika vC  berharga sangat kecil dibandingkan dengan  vR    (yaitu j ika RC > T). Karena tegangan kapasitor besamya proportional dengan integral  i ≅ v1 / R ,

 

1          1

v2 = C ∫ i dt ≅ RC ∫ v1  dt                                                   (2)

dan keluaran merupakan harga integral dari masukan.

 

Silakan klik link di bawah ini untuk mendownload :)
http://www.4shared.com/file/4Y6DVNrN/KAPASITOR_INDUKTOR_DAN_RANGKAI.html

Minggu, 08 April 2012

RANGKAIAN ARUS SEARAH

*Rangkaian Hambatan
a.Hubungan Seri
















Hambatan yang dihubungkan seri akan mempunyai arus yang sama.













b.Hubungan Paralel



















Hambatan yang dihubungkan paralel, tegangan antara ujung2 hambatan adalah sama, sebesar V.

 
c.Hambatan Jembatan Wheatstone

Bila harga R1R3 = R2R4, maka R5 tidak berfungsi, maka :










Sedangkan bila R1R3 ≠ R2R4, maka rangkaian tsb harus diganti : R1, R2 dan R5 diganti menjadi Ra, Rb dan Rc.



 

 

 

 

 

 

 

 

*Rangkaian Listrik Sederhana
a.Rangkaian Terbuka



 

 

 

 

 
b.Rangkaian tertutup










Dalam kenyataannya, arus listrik (I) akan ada bila rangkaian tsb merupakan rangkaian tertutup. Sedangkan untuk rangkaian terbuka tidak ada arus.

 

 

*Rangkaian Dua Loop
a.Hukum Kirchoff I




Jumlah arus menuju suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang meninggalkannya.



 

 

 
b.Hukum Kirchoff II

Dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (E) sama dengan jumlah aljabar penurunan potensial (I.R).

 

 

*Energi dan Daya Listrik

 
a.Energi Listrik



 

 

 




 




 
b.Daya Listrik












Silakan klik link di bawah ini untuk mendownload :)

http://www.4shared.com/file/k_00nw3o/RANGKAIAN_ARUS_SEARAH.html

ALAT ALAT UKUR LISTRIK

Macam-macam alat ukur yng digunakan untuk mengukur besaran listrik



1. Amperemeter



 

 

 

 

 

Amperemeter adalah alat yang digunakan Untuk mengukur arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian, atau pda pengukuran arus kecil; kita menggunakan milli amperemeter. Dalam pertangkaian alat ukur amperemeter harus dihubung seri dengan beban yang terletak dimuka atau dibelakang alat pemakai (beban). Karena emperemeter harus dihubung seri terhadap rangkaian maka harus mempunyai tahanan dalam yang sangat kecil, jika tidak maka akan menambah jumlah tahanan di dalam rangkaian.

 

 

2. Voltmeter



 

 

 

Volt meter adalah alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial atau tegangan pada suatu ranbgkain listrik. Misalnya untuk mengukur accumulator yang dianggap sebagai sumber tegangan maka volt meter tadi harus dipasang secara paralel terhadap sumber tegangan yang hendak diukur.

 
3. cos Q meter



 

 

 

cos Q meter adalah sebuah alat yang bekerja secaara elektro dinamis, skala pembacaanya ditulis langsung dengan harga cosQ nya, yaitu antara 0-1. Sudut pergeseran fasa antara tangan dengan arus dimisalkan 600 maka lat ini menunjukkan 0.5 atau jika 100 maka cosQ sama dengan 0,9848.

 

 

4. Watt meter



 

 

 

Watt meter adalah alat ukur listrik yang digunkan untuk mengukur secara langsung daya yangterpakai pada suatu rangkaian listrik. Watt meter pada umumnya berprinsif kerja elekrodinamis. Watt meter mempunyai dua buah kumparan medan magnet , satu medan magnet menguklur arus listrik dan yang lainnya mengukur tegangan listrik yang mengalir pada rangkaian listrik.

 

 

5. Frekuensi meter



 

 

 

Frekuensi meter adalah alat yang digunakan untuk mengetahui besarnya frekwensi jaringan arus bolak balik. Sistem dari alat ukur Frekuensi meter ada dua yaitu dengan prinsif lidah getar dan prinsif vibrasi.

 

 

6. Kwh meter



 

 

 

Kwh meter adalah alat ukur listrik yang digunakan untuk mengukur daya listrik yang terpakai pada setiapo satuan waktu. Kwh meter berprinsif kerja kerja induksi, oleh sebab itu alat ini hanya dapat digunakan untuk mengukur arus bolak balik saja.

 

 

7. Megger



 

 

 

Megger adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur tahan isolasi dari suatu instalasi atau untuk mengetahui apakah penghantar dari suatu instalasi terdapat hubung langsung, apakah antara fasa dengan fasa atau dengan nol(tanah). Dalam hal lain alat ukur ini juga dapat digunakan pada peralatan listrik seperti mesin listrik, alt rumah tangga dan sebagainya. Pengujian tersebut dimaksudkan unruk mengetahui apakah peralatan tersebut memenuhi persyataratan PUIL yang telah ditentukan.

 

 

8. Earth tester



 

 

Dalam ilmu instalasi listrik dikenal kata pentanahan. Pentanahan disini berfungsi untuk menyalurkan arus hubung singkat yuang terjadi pada suatu instalasi listrik. Pentanahan ini mempunyai nilai tahanan yang harus sesuai dengan PUIL yang berlaku yaitu sekitar 2-10 ohm. Unruk pengukuran tahan pentanahan maka digunakanlah alat yang dinamakan eart tester.

 

Silakan klik link di bawah ini untuk mendownload :)
http://www.4shared.com/file/YzZvkQpo/ALAT_ALAT_UKUR_LISTRIK.html

 

RANGKAIAN ARUS SEARAH

ARUS DAN TEGANGAN LISTRIK

1. Arus Listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu.  Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere.Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere () seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuitarus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan huku Ohm.

Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional. Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A). Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10-7 Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.

 

Kuat arus listrik dalam Fisika



 

 

 

 

 

 

 

Arus yang mengalir masuk suatu percabangan sama dengan arus yang mengalir keluar dari percabangan tersebut.



 

 

Untuk arus yang konstan, besar arus dalam Ampere dapat diperoleh dengan persamaan:



 

 

di mana adalah arus listrik, adalah muatan listrik, dan adalah waktu (time).

Sedangkan secara umum, arus listrik yang mengalir pada suatu waktu tertentu adalah:



 

 

 

Dengan demikian dapat ditentukan jumlah total muatan yang dipindahkan pada rentang waktu 0 hingga melalui integrasi:



 

 

 

Sesuai dengan persamaan di atas, arus listrik adalah besaran skalar karena baik muatan maupun waktu  merupakan besaran skalar. Dalam banyak hal sering digambarkan arus listrik dalam suatu sirkuit menggunakan panah, salah satunya seperti pada diagram di atas. Panah tersebut bukanlah vektor dan tidak membutuhkan operasi vektor. Pada diagram di atas ditunjukkan arus mengalir masuk melalui dua percabangan dan mengalir keluar melalui dua percabangan lain. Karena muatan listrik adalah kekal maka total arus listrik yang mengalir keluar haruslah sama dengan arus listrik yang mengalir ke dalam sehingga . Panah arus hanya menunjukkan arah aliran sepanjang penghantar, bukan arah dalam ruang.

 

Arah arus



Definisi arus listrik yang mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-) baterai (kebalikan arah untuk gerakan elektronnya)

Pada diagram digambarkan panah arus searah dengan arah pergerakan partikel bermuatan positif (muatan positif) atau disebut dengan istilah arus konvensional. Pembawa muatan positif tersebut akan bergerak dari kutub positif baterai menuju ke kutub negatif. Pada kenyataannya, pembawa muatan dalam sebuah penghantar listrik adalah partikel-partikel elektron bermuatan negatif yang didorong oleh medan listrik mengalir berlawan arah dengan arus konvensional. Sayangnya, dengan alasan sejarah, digunakan konvensi berikut ini:

Panah arus digambarkan searah dengan arah pergerakan seharusnya dari pembawa muatan positif, walaupun pada kenyataannya pembawa muatan adalah muatan negatif dan bergerak pada arah berlawanan.

Konvensi demikian dapat digunakan pada sebagian besar keadaan karena dapat diasumsikan bahwa pergerakan pembawa muatan positif memiliki efek yang sama dengan pergerakan pembawa muatan negatif.

Rapat arus

Rapat arus (bahasa Inggris: current density) adalah aliran muatan pada suatu luas penampang tertentu di suatu titik penghantar. Dalam SI, rapat arus memiliki satuan Ampere per meter persegi (A/m2).



 

 

di mana adalah arus pada penghantar, vektor J adalah rapat arus yang memiliki arah sama dengan kecepatan gerak muatan jika muatannya positif dan berlawan arah jika muatannya negatif, dan dA adalah vetor luas elemen yang tegak lurus terhadap elemen. Jika arus listrik seragam sepanjang permukaan dan sejajar dengan dA maka J juga seragam dan sejajar terhadap dA sehingga persamaan menjadi :



 

 

maka :



 

 

di mana  adalah luas penampang total dan adalah rapat arus dalam satuan A/m2.

 

Kelajuan hanyutan

Saat sebuah penghantar tidak dilalui arus listrik, elektron-elektron di dalamnya bergerak secara acak tanpa perpindahan bersih ke arah mana pun juga. Sedangkan saat arus listrik mengalir melalui penghantar, elektron tetap bergerak secara acak namun mereka cenderung hanyut sepanjang penghantar dengan arah berlawanan dengan medan listrik yang menghasilkan aliran arus. Tingkat kelajuan hanyutan (bahasa Inggris: drift speed) dalam penghantar adalah kecil dibandingkan dengan kelajuan gerak-acak, yaitu antara 10-5 dan 10-4 m/s dibandingkan dengan sekitar 106 m/s pada sebuah penghantar tembaga.

 

 

 

2. Tegangan Listrik

Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. Secara definisi tegangan listrik menyebabkan obyek bermuatan listrik negatif tertarik dari tempat bertegangan rendah menuju tempat bertegangan lebih tinggi. Sehingga arah arus listrik konvensional didalam suatu konduktor mengalir dari tegangan tinggi menuju tegangan rendah.


Analogi

Secara sederhana, sirkuit elektronik dapat dianalogikan sebagai aliran air dalam pipa yang didorong oleh pompa air. Perbedaan tekanan air dari satu titik dekat pompa dan titik lain di ujung pipa dapat dianalogikan dengan potensial tegangan listrik. Jika pompa mulai bekerja tekanan air dalam pipa pada titik di dekat pompa menjadi lebih tinggi sehingga air dalam pipa mulai terdorong dari satu titik (dekat pompa) menuju titik yang lain (ujung pipa). Pergerakan air ini (yang disebabkan perbedaan tekanan) mampu melakukan usaha, misalnya memutar turbin. Begitu pula dalam sirkuit elektronik, perbedaan potensial tegangan (misalnya dihasilkan oleh baterai) mampu melakukan usaha pula, misalnya memutar motor listrik. Jika dalam analogi, air pompa tidak bekerja, maka tidak ada perbedaan tekanan dan air tidak mengalir. Begitu pula untuk sirkuit elektronik, jika baterai, misalnya, habis, maka tidak ada perbedaan potensial tegangan listrik dan motor listrik tidak akan berputar.

Analogi ini cukup berguna untuk memahami beberapa konsep elektronik. Misalnya energi yang diperlukan untuk menggerakkan air dalam pipa sama dengan tekanan dikali volume air yang bergerak. Hal ini senada dalam dunia elektronik, energi yang diperlukan untuk menggerakkan elektron dalam konduktor sama dengan besar tegangan dikali jumlah muatan yang bergerak. Tegangan listrik sangat praktis digunakan untuk mengukur kemampuan suatu sumber energi listrik untuk melakukan usaha. Semakin besar tegangan listrik antara dua titik, maka semakin besar arus yang bisa mengalir.


Alat Ukur

Alat yang dipergunakan untuk mengukur besar tegangan listrik, antara lain: voltmeter, potensiometer, dan osiloskop. Voltmeter bekerja dengan cara mengukur arus dalam sirkuit ketika dilewatkan melalui resistor dengan nilai tertentu. Sesuai hukum Ohm, besar tegangan sebanding dengan besar arus untuk nilai resistansi sama. Prinsip kerja potensiometer adalah menimbang tegangan yang diukur dengan tegangan yang sudah diketahui besarnya dengan menggunakan sirkuit jembatan. Sedang osiloskop bekerja dengan cara menggunakan tegangan yang diukur untuk membelokkan elektron di layar monitor, sehingga di layar akan tercipta grafik dari elektron yang telah dibelokkan. Grafik ini sebanding dengan besar tegangan yang diukur.

 

Silakan klik link di bawah ini untuk mendownload :)

http://www.4shared.com/file/AkPZGdNJ/ARUS_DAN_TEGANGAN_LISTRIK.html