Pendahuluan Elektronika Dasar

Transkripsi

1 Pendahuluan Elektronika Dasar

2 Pendahuluan Dalam kehidupan sehari-hari kita banyak menemui suatu alat yang mengadopsi listrik & elektronika sebagai basis teknologinya, contoh ; Televisi adio Komputer Printer Faximile Lampu lalu-lintas Lampu penerangan jalan dll. Dari semua uraian diatas kita dapat membuktikan bahwa pada zaman sekarang ini kita tidak akan lepas dari perangkat listrik & elektronika

3 Elektronika Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam suatu alat seperti komputer, peralatan elektronik, dan lain sebagainya. Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabang dari ilmu fisika. Alat-alat yang menggunakan dasar kerja elektronika ini biasanya disebut sebagai peralatan elektronik (electronic devices). ontoh peralatan/ piranti elektronik ini: radio, T, perekam kaset, perekam kaset video (), perekam D, perekam DD, kamera video, kamera digital, komputer pribadi desk-top, komputer Laptop, PDA (komputer saku), robot, smart card, dll.

4 Listrik Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Listrik, dapat juga diartikan sebagai berikut: Listrik adalah kondisi karena adanya penarikan dan penolakan gaya di antaranya. Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Ada jenis muatan listrik: Positif dan Negatif. Melalui eksperimen, muatan-sejenis saling menolak dan muatan-lawan jenis saling menarik satu sama lain.

5 Potensial Listrik Beda potential antara titik A dan B, B - A, didefinisikan sebagai perubahan energi potensial sebuah muatan, q, yang digerakkan dari A ke B, dibagi dengan muatan tersebut. Potensial listrik merupakan besaran skalar Potensial listrik sering disebut voltage (tegangan) B A PE q Satuan potensial listrik dalam sistem SI adalah : J Potensial listrik dari muatan titik q pada sebuah titik yang berjarak r dari muatan tersebut adalah : (anggap titik yang potensialnya nol terletak di tak berhingga) q ke r 5

6 Arus Listrik Definisi: arus listrik adalah jumlah total muatan yang melewati suatu lokasi per satuan waktu. Misalkan jumlah muatan yang melewati area A dalam selang waktu t, maka arus merupakan perbandingan antara muatan dan waktu tersebut. Satuan SI untuk arus listrik adalah ampere (A). A = /s ( muatan yang melewati area dalam selang waktu s) Arus Konvensional dinyatakan sebagai aliran yang searah dengan pergerakan muatan positif. Pada konduktor logam seperti tembaga, arus listrik merupakan pergerakan dari elektron (muatan negatif ). I + + t A - - v I 6

7 ontoh : Jumlah muatan yang melewati filamen dari lampu bolam dalam.00 s adalah,67. Tentukan : (a)arus listrik pada lampu Solusi : a. I.67 t.00s 0.85A 7

8 Arus Listrik. Listrik arus searah atau D (Direct urrent) adalah aliran arus listrik yang konstan dari potensial tinggi ke potensial rendah. Pada umumnya ini terjadi dalam sebuah konduktor seperti kabel, Dengan listrik arus searah jika kita memegang hanya kabel positif (tapi tidak memegang kabel negatif), listrik tidak akan mengalir ke tubuh kita (kita tidak terkena strum). Demikian pula jika kita hanya memegang saluran negatif.. Listrik Arus bolak-balik (listrik A -- alternating current) adalah arus listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik. Jika kita memegang sumber listrik dan kaki kita menginjak bumi atau tangan kita menyentuh dinding, perbedaan tegangan antara kabel listrik di tangan dengan tegangan di kaki (ground), membuat listrik mengalir dari tangan ke kaki sehingga kita akan mengalami kejutan listrik ("terkena strum").

9 Hukum Ohm Georg Simon Ohm ( ) I konstan dan tidak tergantung terhadap Linier atau Ohmic Material I Non-Linier atau Non-Ohmic Material I Most metals, ceramics Semiconductors e.g. diodes 9

10 ontoh : Sebuah setrika listrik menarik arus A ketika dihubungkan dengan sumber tegangan 0. Tentukan hambatan listrik dari seterika tersebut. 0

11 Hambat jenis (esistivity) Pergerakan elektron dalam konduktor mengalami hambatan oleh adanya tumbukan dengan atom-atom di dalamnya. Nilai hambatan ini akan sebanding dengan panjang l dan berbanding terbalik dengan luas penampang A dari konduktor. l A

12 Konstanta kesebandingan ρ disebut hambat jenis bahan (resistivity) dengan satuan Wm. Konduktor mempunyai hambat jenis rendah dan Insulator mempunyai hambat jenis tinggi. Nilai hambat jenis tergantung lingkungan misalnya temperatur. o T T o α disebut temperature coefficient of resistivity. Sehingga untuk konduktor dengan luas penampang tetap berlaku : T T o o

13 esistivity of various materials Material esistivity (0-8 Wm) Material esistivity (0-8 Wm) Silver.6 Bismuth 06.8 opper.70 Plutonium 4.4 Gold.0 Graphite 75 Aluminum.65 Germanium 4.6x0 7 Pure.5 Diamond.7x0 9 Silicon alcium.9 Deionized.8x0 water Sodium 4.75 Iodine.x0 5 Tungsten 5. Phosphorus x0 7 Brass 7.0 uartz x0 Uranium 0.0 Alumina x0 Mercury 98.4 Sulfur x0

14 Energi dan Daya Listrik Dengan adanya tumbukan pada proses pergerakan elektron dalam konduktor maka energi listrik dapat berubah menjadi energi termal yang selanjutnya menghasilkan kalor. ontoh pemanas, setelika, toaster, lampu pijar. Laju perubahan energi ini disebut Daya P dengan satuan watt (joule/s) E P I t t Dari hukum Ohm : P I I Pada sebuah lampu pijar tertulis 00W, 0. Perkirakan hambatan listrik dari lampu pijar tersebut! 4

15 ontoh : Sebuah pemanas listrik beroperasi jam sehari selama 0 hari. Jika harga pemakaian listrik per kwh p. 00, berapakah biaya yang harus dikelurkan jika pemanas beroperasi pada tegangan 0 dan menarik arus 5A. Solusi E P t I t = 5 (A) 0 () (h) 0 = Wh = 6 kwh Biaya = p.00 x 6 = p

16 angkaian Arus Searah Syarat terjadinya arus dalam rangkaian : - Ada sumber tegangan ( Baterai, Generator, Accu, PLN) - angkaian tertutup ( lose loop circuit ) = I I + - = I = bat bat Hindari terjadinya hubung singkat ( = 0 ohm ) Gunakan pembatas arus / sekering untuk pengaman rangkaian 6

17 Baterai Mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai membangkitkan gaya gerak listrik / EMF (E) dan mempunyai hambatan dalam (r). Hambatan dalam makin lama membesar seiring dengan lama pemakaian sehingga dikatakan baterai habis. Tegangan terminal AB dirumuskan sebagai berikut : B r AB E Ir I E E I Ir A D 7

18 KOMPONEN ELEKTONIKA

19 esistor esistor atau yang biasa disebut (bahasa Belanda) werstand, tahanan atau penghambat, adalah suatu komponen elektronik yang memberikan hambatan terhadap perpindahan elektron (muatan negatif). esistor disingkat dengan huruf "" (huruf besar). Satuan resistor adalah Ohm, Kemampuan resistor untuk menghambat disebut juga resistensi atau hambatan listrik.

20 ESISTO Berdasarkan penggunaannya, resistor dapat dibagi:. esistor Biasa (tetap nilainya), ialah sebuah resistor penghambat gerak arus, yang nilainya tidak dapat berubah, jadi selalu tetap (konstan). esistor ini biasanya dibuat dari nikelin atau karbon.

21 Penghitungan esistansi

22 ontoh

23 Hitunglah

24 Nilai esistor berdasarkan Kode Angka ontoh-contoh perhitungan lainnya : =.00 Ohm atau, Kilo Ohm 0 = Ohm atau 0 Kilo Ohm 4 = Ohm atau 0 Kilo Ohm Ada juga yang memakai kode angka seperti dibawah ini : (Tulisan menandakan letaknya koma decimal) 47 = 4,7 Ohm 0 = 0, Ohm ontoh : Kode Angka yang tertulis di badan Komponen hip esistor adalah 4 7 ; ara pembacaannya adalah : Masukkan Angka ke- langsung = 4 Masukkan Angka ke- langsung = 7 Masukkan Jumlah nol dari Angka ke = 000 ( nol) atau kalikan dengan 0 Maka nilainya adalah Ohm atau 47 kilo Ohm (47 kohm)

25 esistor. esistor Berubah (variable), ialah sebuah resistor yang nilainya dapat berubah-ubah dengan jalan menggeser atau memutar toggle pada alat tersebut. Sehingga nilai resistor dapat kita tetapkan sesuai dengan kebutuhan. Berdasarkan jenis ini kita bagi menjadi dua, Potensiometer, rheostat dan Trimpot Potensiometer Trimpot

26 esistor. esistor NT dan PTS, NT (Negative Temperature oefficient), ialah esistor yang nilainya akan bertambah kecil bila terkena suhu panas. PTS (Positife Temperature oefficient), ialah esistor yang nilainya akan bertambah besar bila temperaturnya menjadi dingin. LD (Light Dependent esistor), ialah jenis esistor yang berubah hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila cahaya gelap nilai tahanannya semakin besar, sedangkan cahayanya terang nilainya menjadi semakin kecil. NT PTS LD

27 esistor dalam angkaian Seri Arus : I = I = I Tegangan : = + I t = I + I esistor : t = + Untuk kombinasi seri berlaku : eq... angkaian berprilaku sebagai pembagi tegangan (voltage divider) B A D 7

28 esistor dalam angkaian Paralel Tegangan : = = Arus : I = I + I / t = / + / esistor : / t = / + / Untuk kombinasi Paralel berlaku :... eq B A D angkaian berperilaku sebagai pembagi arus (current divider) 8

29 ontoh Soal: = 8 volt = W ; = 6W ; = W B Hitung: Hambatan ekivalen pada rangkaian tersebut Arus yang melalui masingmasing hambatan Beda tegangan di dan di D ( D = D ) A D Jawab: ek = 6W ; I = A, I = A, I = A ; D = 9

30 ontoh Soal angkaian di bawah ini sering disebut sebagai rangkaian tangga (ladder network). Tentukan tegangan pada tahanan-tahanan, 4 dan 6. Jawab : (00) (5)(0)

31 W W W W (0)(0) (5)(0) (00) (00) (50) (0)

32 ontoh Soal Tentukan arus yang melalui tahanan-tahanan, dan 5. I I I 5 I I 4 5 I 4 56 I 456 I

33 I I I 5 I W W A (5)(0) W (0)(0) 0 0 I I 5 W 0 (0) A I (5) A 5 0 I 4 56

34 Kondensator (apasitor) Kondensator (apasitor) adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Satuan Farad.

35

36 angkaian Kapasitor Paralel a a Seri = ab b + + = ab c + + eq b eq 6

37 HUBUNGAN SEI : Muatan sama Tegangan dibagi-bagi gab + - Kapasitansi ekivalen (gabungan) gab : N i i gab gab gab

38 HUBUNGAN PAALEL: Muatan dibagi-bagi Tegangan sama Kapasitansi ekivalen (gabungan) gab : + - gab gab gab N i i ( ) gab

39 ontoh Soal Tiga buah kapasitor = F, = F dan = F dirangkai seperti terlihat pada gambar di bawah ini. angkaian ini dihubungkan dengan sumber tegangan volt. Hitunglah : a). Kapasitansi ekivalen rangkaian tersebut. b). Besarnya muatan yang tersimpan pada.

40 F,5 ()() : seri & F ) ( paralel : & F F F eq Jawab : a)

41 (,5)() : Seri F,5 ()() : Paralel Jawab : b) F F F

42 Soal Latihan Hitung besarnya muatan pada kapasitor 5 F dari rangkaian di bawah ini. 7,5F 5F 5 45F Jawab : 50

43 ontoh Soal Tentukan muatan pada masing-masing kapasitor pada saat : a) Saklar S ditutup dan S dibuka. b) Saklar S dan S ditutup. = F = F = F S 4 = 4F S

44 Jawab : a) S ditutup = F = F = /4 4 = 5/9 = F S 4 = 4F 4 = 4/ S Seri ()() 4 ()(4) : Paralel : 4 4 5

45 = F = F = /4 4 = 5/9 = F S 4 = 4F 4 = 4/ S Paralel : 4 4 () () 6 Seri :

46 Jawab : b) S dan S ditutup = F = F = 4 =7 4 = /0 = F S 4 = 4F S 4 4 Paralel : ()(7) Seri : () 5, 0

47 = F = F = 4 =7 4 = /0 = F S 4 = 4F S Seri : Paralel : 4 5, 4 8,4 5, 4 8,4 ()(8,4) 8,4F ()(,6) 0,8F , ,6,6 ()(8,4) 6,8F (4)(,6) 4,4F

48 ontoh : Dua buah kapasitor masing-masing dengan muatan mf dan 6 mf dihubungkan pararel melalui batere 8. Tentukan kapasitansi ekuivalen dan jumlah muatan yang tersimpan ontoh : Dua buah kapasitor masing-masing dengan muatan F dan 6 F dihubungkan seri melalui batere 8. Tentukan kapasitansi ekuivalen dan jumlah muatan yang tersimpan 48

49 ontoh Soal: Empat buah kapasitor masing-masing kapasitasnya, dirangkai seperti pada gambar di bawah ini. angkaian yang memiliki kapasitas 0,6 adalah, A. B.. D. E. JAWAB : D 49

50 Dioda Dioda adalah piranti semikonduktor dengan bahan tipe-n yang menyediakan elektron-elektron bebas dan bahan tipe-p yang disatukan (P-N junction). Dioda merupakan suatu piranti dua elektroda dengan arah arus yang tertentu, dapat juga dikatakan dioda bekerja sebagai penghantar bila tegangan listrik diberikan dalam arah tertentu tetapi dioda akan bekerja sebagai isolator bila tegangan yang diberikan dalam arah berlawanan dari pergerakan elektron pembentuknya.

51 Symbol dan Komponen

52 Karakteristik Dioda

53 Jenis Dioda Dioda adalah sambungan bahan positif -negatif yang berfungsi terutama sebagai penyearah tegangan. Bahan tipe-positif menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-negatif menjadi katode. Dioda pemancar cahaya atau LED (Light Emmiting Dioda) adalah dioda yang memancarkan cahaya.

54 Jenis Dioda Dioda foto (fotovoltaic) digunakan untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik searah Dioda laser digunakan untuk membangkitkan sinar laser taraf rendah, cara kerjanya mirip LED Dioda Zener digunakan untuk regulasi tegangan. Fungsi utamanya adalah untuk menstabilkan tegangan

55 Dioda Sebagai Penyearah

56 Transistor Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Aplikasi: Amplifier, Saklar, Audio, Tegangan Tinggi, dan lain-lain

57 Symbol dan komponen

58 Transistor Sebagai Saklar

59 Aplikasi NPN Mechanical Switch ircuit Transistor Switch ircuit olt Battery Switch open Light off = 0 Switch close Light on = olt Battery omputer can send a signal to turn on the transistor which then turns on the light Light NPN Transistor Input = 0 Light off Input = Light on 59

60 Integrated ircuit (I) Integrated ircuit atau Sirkuit Terpadu (I) adalah komponen dasar yang terdiri dari resistor, transistor dan lain-lain. I adalah komponen yang dipakai sebagai otak peralatan elektronika. Pada komputer, I yang dipakai adalah mikroprosesor. Dalam sebuah mikroprosesor Intel Pentium 4 dengan ferkuensi,8 trilyun getaran per detik terdapat 6 juta transistor, belum termasuk komponen lain. I mempunyai ukuran seukuran tutup pena sampai ukuran ibu jari dan dapat diisi sampai 50 kali dan digunakan pada alat elektronika seperti: Telepon Kalkulator Handphone adio Komputer

61 Symbol dan komponen

62 Integrated ircuit (I) An integrated circuit (I) consists of multiple transistors. The number of transistors can vary from just a few (circuits shown below), to several million that are in a (Pentium microprocessor). 6 Transistors in one I This I has 6 inverters An inverter contains 6 Transistors = 6 total Functions Inverters Gates Flip flops ounters Memory MPU Watch I s alculators I s Microwave Timer I s adio I s Dialer I s ar ontroller I s 6

63 Microprocessor oad Map Transistors apacity 0M 0M PowerP/Pentium PowerP/Pentium PowerP/Pentium M 00K 68040/ / / /8086 Every 8 months cpu s double in density and performance, while still holding prices the same 0K K 6800/8080 Apple E Mac Power Mac imac IBM 8080 IBM 86 IBM 486 IBM Pentium Year of Introduction 6

64 Printed ircuit Board Printed ircuit Board atau PB adalah sebuah papan yang penuh dengan sirkuit dari logam yang menghubungkan komponen elektronik satu sama lain tanpa kabel.

65 Latihan buat!

66 Terima Kasih