Sebutkan hubungan antara muatan listrik hambatan tegangan dan arus

Apakah anda yang adalah orang yang termasuk tidak mengerti masalah arus, tegangan dan daya. Padahal secara tidak sengaja kita sering sekali menggunakan ketiga istilah tersebut dalam kehidupan sehari-hari. Untuk mengerti teori istilah tersebut, di bawah ini saya kutipkan pengertian dari daya, arus dan tegangan, yang saya ambil dari http://id.wikipedia.org

Daya dalam fisika adalah laju energi yang dihantarkan atau kerja yang dilakukan per satuan waktu. Daya dilambangkan dengan P. Mengikuti definisi ini daya dapat dirumuskan sebagai:

Variasi rumus daya (P)

di mana P = daya (watt) W = Usaha (Joule) t = waktu V = Tegangan/beda potensial (Volt) I = Arus (Ampere) R = Tahanan/Hambatan/Beban (Ohm)

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.

Variasi rumus tegangan (V)

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang 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 mikro Ampere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.

Variasi rumus arus (I)

Tahanan/beban/resistansi adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya, berdasarkan hukum Ohm:

Variasi rumus tahanan (R)

Analogi. Untuk memudahkan pemahaman pengertian diatas kita dapat menganalogikan arus, tegangan dan daya seperti sebuah tandon air yang digunakan untuk mengisi bak mandi, seperti digambarkan di bawah ini :

Dari gambar di atas, dapat diumpamakan bahwa tegangan/beda potensial sama seperti ketinggian titik atas air dalam tandon dengan dasar bak mandi, air diumpakan sebagai arus, bak mandi diumpamakan sebagai tahanan/beban/resistor dan daya diumpamakan tenaga semprotan air yang dihasilkan oleh perpaduan tinggi tandon air dan air itu sendiri. Untuk memudahkan penerapan rumus daya, arus dan tegangan dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Dari gambaran di atas maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa semakin besar daya, disebabkan oleh semakin besar tegangan/beda potensial atau arusnya, dan begitu juga sebaliknya. Jadi sebenarnya arus tidak akan mengalir jika tidak ada tegangan/beda potensial dan tegangan/beda potensial tidak berfungsi jika tidak ada arus.

Bagaimanakah arus bisa mengalir
Seperti telah diuraikan pada analogi tandon air di atas bahwa air akan mengalir jika posisi titik atas air dalam tandon air lebih tinggi dari bak mandi, bayangkan jika posisi titik atas air sejajar dengan posisi bak mandi. Arus hanya dapat mengalir jika ada tegangan/beda potensial. Sumber arus sampai saat ini umumnya berasal dari PLN, sedangkan arus listrik di daerah Jawa Tengah ini disupply dari pembangkit listrik Karangkates yang ada di daerah Malang. Untuk bisa mengalirkan arus sampai daerah Jawa Tengah, maka harus diberi tegangan yang sangat besar (sekitar 500.000 V) melalui sebuah jalur kabel yang dinamakan Sutet (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi), walaupun begitu tetap setelah jarak tertentu saluran sutet ini tegangannya harus dinaikkan kembali melalui sebuah gardu listrik (menggunakan trafo Step-up) dikarenakan karena pengaruh hambatan, panjang, dan luas penampang penghantar (kabel) akan mempengaruhi penurunan tegangan. Arus listrik adalah suatu energi yang ditimbulkan akibat perpindahan elektron dari suatu unsur.Untuk memudahkan analisa arah arus arus akan mengalir dari kutub positif (+) menuju ke kutub negatif (-), sedangkan elektron bergerak berbalikan arah dengan arah arus yang mengalir dari kutub negatif (-) menuju kutub positif (+) .

Gambar arah arus dan arah elektron

Supaya lebih mudah memahaminya mari kita bayangkan pistol air mainan anak-anak. Air akan keluar jika ada tekanan pada alat picu pistol, jika tidak ada tekanan pada alat picu pistol, maka air tidak akan keluar. Tekanan pada alat picu pistol itu dapat diasumsikan sebagai tegangan.

Jenis-Jenis tegangan

Tegangan AC (Alternating Current) adalah tegangan yang besarnya selalu berubah-ubah secara periodik. Tegangan AC dapat dilihat dengan menggunakan CRO (Cathode Ray Oscilloscope). Contoh : tegangan PLN memiliki besar 220 VAC dengan periode ayunan 50-60 kali per detik atau biasa dalam bahasa teknik dituliskan dengan istilah frekuensi = 50-60Hz. Oleh karena itu orang yang kesetrum tegangan AC rasanya seperti bergetar dan bergoyang inul.

Gambar tegangan AC ideal/sempurna tanpa cacat

Tegangan AC dilihat dari CRO
Tegangan DC (Direct Current) adalah tegangan yang memiliki besar tetap (tidak berubah) secara periodik. Contoh tegangan keluaran dari adaptor, tegangan keluaran dari Power Supply komputer dll. Oleh karena itu orang yang kesetrum tegangan DC rasanya seperti dicubit tanpa merasakan getaran.

Gambar tegangan DC ideal/sempurna

Gambar tegangan DC dilihat dari CRO

CONTOH SOAL

Pada saat kita membeli lampu, kita mau mengatakan mau membeli lampu 15 watt. Berapakah arus yang mengalir pada lampu tersebut jika lampu tersebut dinyalakan ?

JAWAB

Diketahui :

Daya (P) = 15 watt; tegangan (V) = 220 V (dikarenakan sumber tegangan listri dari PLN), maka rumus yang berlaku :

sehingga,

Sumber : http://cahyokrisma.wordpress.com/2010/07/23/pert-i-pengertian-daya-arus-dan-tegangan/

Apa sebenarnya hubungan antara Tegangan (Volt), Arus (Ampere), dan Daya (Watt)? Kita tentu pernah mendengar beberapa istilah dalam kelistrikan, dan ada 3 istilah yang paling sering kita dengar yaitu, Tegangan Listrik, Arus Listrik, dan Daya listrik, dan mungkin kita pernah bertanya-tanya, apa sebenarnya Hubungan antara Tegangan (Volt), Arus (Ampere), dan Daya (Watt), lalu bagaimana Hubungan antara ketiga istilah listrik yang kita sering dengar tersebut?

Sebenarnya pembahasan mengenai Tegangan (Volt), Arus (Ampere), dan Daya (Watt), sudah pernah kita bahas sebelumnya pada artikel yang berjudul: “Menghitung satuan Watt, Ampere dan Volt”, dan pada artikel ini kita akan membahas mengenai Hubungan antara ketiga satuan Listrik tersebut.

Istilah dalam bidang Kelistrikan yang paling sering kita dengar adalah Tegangan, Arus dan Daya, lalu apa sebenarnya yang dimaksud dengan Tegangan, Arus dan Daya tersebut?

Baca juga: Berbagai Satuan Listrik dan Penjelasannya

Tegangan (Voltage) Tegangan Listrik adalah Perbedaan Nilai Potensial antara dua titik (kutub) yang berbeda yang berasal dari suatu sumber listrik, dan menggunakan satuan Volt (V).

Tegangan Listrik disebut juga dengan Voltage (V).

Arus Listrik (Intensity)

Arus Listrik adalah Banyaknya muatan listrik yang mengalir pada suatu rangkaian listrik tertutup dalam satuan waktu, dan menggunakan satuan Coulomb/detik, atau sama dengan Ampere (A).

Arus Listrik disebut juga dengan Intensity (I).

Daya Listrik (Power)

Daya listrik adalah Banyaknya Energi yang dihasilkan maupun digunakan, dalam suatu rangkaian Listrik, dipengaruhi oleh seberapa besar Nilai Hambatan (Resistansi), daya menggunakan satuan Watt (W).

Daya Listrik disebut juga dengan Power (P)

Hubungan Antara Tegangan (Volt), Arus (Ampere) dan Daya (Watt)

Hubungan antara Tegangan, Arus dan Daya Listrik

Hubungan antara Tegangan, Arus dan Daya, adalah:

P = V x I

P: Power (Daya Listrik) dalam satuan Watt
V: Voltage (Tegangan Listrik) dalam satuan Volt
I: Intensity (Arus Listrik) dalam satuan Ampere

Karena, P = V x I, maka:

V = P/I

I = P/V

Hubungan Daya (Watt) dengan Tegangan dan Arus Listrik

Besar Daya Listrik (Watt) dipengaruhi oleh Besar-Kecilnya Tegangan (Volt) dan Arus Listrik (Ampere) yang mengalir, dan hubungannya adalah sebagai berikut:

Semakin Besar Tegangan (Volt), maka semakin Besar Daya (Watt)
Semakin Besar Arus (Ampere), maka Semakin Besar Daya (Watt)
Semakin Kecil Tegangan (Volt), maka semakin Kecil Daya (Watt)
Semakin Kecil Arus listrik, maka semakin Kecil daya

Catatan: Jika yang diketahui adalah Besar Tegangan Listrik dan Arus Listrik, sedangkan besar daya (Watt) belum diketahui.

Hubungan Tegangan (Volt) dengan Daya dan Arus Listrik

Tegangan Listrik dipengaruhi oleh Besar-kecilnya Daya (Watt) dan Arus Listrik (Ampere) yang mengalir, dan hubungannya adalah sebagai berikut:

Semakin Besar Daya (Watt), maka semakin Besar Tegangan (Volt)
Semakin Besar Arus (Ampere), maka Semakin Kecil Tegangan (Volt)
Semakin Kecil Daya (Watt), maka semakin Kecil Tegangan (Volt)
Semakin Kecil Arus (Ampere), maka semakin Besar Tegangan (Volt)

Catatan: Jika yang diketahui adalah Besar Daya Listrik (Watt) dan Arus Listrik (Ampere), sedangkan besar Tegangan (Volt) belum diketahui.

Hubungan Arus Listrik (Ampere) dengan Daya dan Tegangan Listrik

Arus Listrik (Ampere) dipengaruhi oleh Besar-kecilnya Daya (Watt) dan Tegangan (Volt) yang digunakan, dan hubungannya adalah sebagai berikut:

Semakin Besar Daya (Watt), maka semakin Besar Arus (Ampere)
Semakin Besar Tegangan (Volt), maka semakin Kecil Arus (Ampere)
Semakin Kecil Daya (Watt), maka semakin Kecil Arus (Ampere)
Semakin Kecil Tegangan (Volt), maka semakin Kesar Arus (Ampere)

Catatan: Jika yang diketahui adalah Besar Tegangan Listrik Volt) dan Daya Listrik (Watt), sedangkan besar Arus (Ampere) belum diketahui.

Contoh perhitungan Daya Listrik (Watt):

1.Suatu Rangkaian Listrik menggunakan Tegangan Listrik sebesar 220 Volt, dan Arus listrik yang mengalir adalah sebesar 10 Ampere, berapa besar beban daya listrik yang digunakan?
Jawab:

P = V x I
P = 220Volt x 10A
P = 2200Watt.

2.Suatu Rangkaian Listrik menggunakan Tegangan Listrik sebesar 380 Volt, dan Arus listrik yang mengalir adalah sebesar 10 Ampere, berapa besar beban daya listrik yang digunakan?
Jawab:

P = V x I
P = 380Volt x 10A
P = 3800Watt.

3.Suatu Rangkaian Listrik menggunakan Tegangan Listrik sebesar 220 Volt, dan Arus listrik yang mengalir adalah sebesar 20 Ampere, berapa besar beban daya listrik yang digunakan?
Jawab:

P = V x I
P = 220Volt x 20A
P = 4400Watt.

Contoh perhitungan Tegangan Listrik (Volt):

1.Suatu Rangkaian Listrik menggunakan Alat listrik dengan Daya sebesar 2200Watt, dan Arus listrik yang mengalir adalah sebesar 10 Ampere, berapa besar Tegangan listrik yang digunakan?
Jawab:

V = P/I
V = 2200Watt/10A
V = 220Volt

2.Suatu Rangkaian Listrik menggunakan Alat listrik dengan Daya sebesar 4400Watt, dan Arus listrik yang mengalir adalah sebesar 10 Ampere, berapa besar Tegangan listrik yang digunakan?
Jawab:

V = P/I
V = 4400Watt/10A
V = 440Volt

3.Suatu Rangkaian Listrik menggunakan Alat listrik dengan Daya sebesar 2200Watt, dan Arus listrik yang mengalir adalah sebesar 20 Ampere, berapa besar Tegangan listrik yang digunakan?
Jawab:

V = P/I
V = 2200Watt/20A
V = 110Volt

Contoh perhitungan Arus Listrik (Ampere):

1.Suatu Rangkaian Listrik menggunakan Alat listrik dengan Daya sebesar 2200Watt, dan Tegangan listrik yang digunakan adalah sebesar 220 Volt, berapa besar Arus listrik yang Mengalir?
Jawab:

I = P/V
I = 2200Watt/220Volt
I = 10Ampere

2.Suatu Rangkaian Listrik menggunakan Alat listrik dengan Daya sebesar 4400Watt, dan Tegangan listrik yang digunakan adalah sebesar 220 Volt, berapa besar Arus listrik yang Mengalir?
Jawab:

I = P/V
I = 4400Watt/220Volt
I = 20Ampere

3.Suatu Rangkaian Listrik menggunakan Alat listrik dengan Daya sebesar 2200Watt, dan Tegangan listrik yang digunakan adalah sebesar 400 Volt, berapa besar Arus listrik yang Mengalir?
Jawab:

I = P/V
I = 2200Watt/400Volt
I = 5,5Ampere

Kesimpulan:

Hubungan antara Tegangan, Daya dan Arus Listrik, adalah sebagai berikut:

Besar Daya (Watt) berbanding Lurus dengan Besar Tegangan Listrik (Volt)
Besar Daya (Watt) berbanding Lurus dengan Besar Arus listrik (Ampere)
Besar Arus Listrik (Ampere) berbanding Lurus dengan Besar Daya Listrik (Watt)
Besar Arus Listrik (Ampere) berbanding Terbalik dengan Besar Tegangan listrik (Volt)
Besar Tegangan Listrik (Volt) berbanding Lurus dengan Besar Daya Listrik (Watt)
Besar Tegangan Listrik (Volt) berbanding Terbalik dengan Besar Arus Listrik (Ampere)

Semoga bermanfaat!

Tempat kita berbagi ilmu