MATERI BESARAN DAN SATUAN LISTRIK

1. Sistem Satuan

Sistem satuan yang standar dianjurkan oleh National Bereau of

Standard pada tahun 1964, yaitu Sistem Satuan Internasional

(International System of Units) disingkat “SI”, yang diputuskan

oleh konvensi umum mengenai berat dan ukuran pada tahun

1960. SI terdiri dari enam satuan dasar, yaitu : meter, kilogram,

detik, ampere, derajat kelvin dan kandela.

Tabel I.1. Satuan Dasar

Besaran Dasar Lambang/ Satuan Singkatan

(Satuan Dasar) Simbol Satuan

Panjang l meter m

Massa m Kilogram Kg

Waktu t detik s

Temperatur/Suhu T Kelvin K

Arus i ampere A

Intensitas Cahaya I Kandela cd

(Penerangan) (Candella)

Massa atom M mol n

Sistem Satuan Internasional (International System of Units)

menggunakan sistem desimal untuk menghubungkan satuan besar

dan satuan kecil dengan satuan-satuan dasar dan menggunakan

awalan standar untuk menunjukan pangkat daripada bilangan 10.

Sistem awalan standar ini adalah :

Tabel I.2. Sistem Awalan Standar

Satuan Lambang/ Pangkat Satuan Lambang/ Pangkat

Simbol Simbol

-18 -1

atto- a- 10 desi- d 10

-15 1

femto- f- 10 deka- da 10

-12 2

piko- p- 10 hekto- h 10

-9 3

nano- n- 10 Kilo- K- 10

-6 6

mikro- - 10 Mega- M- 10

-3 9

mili- m- 10 Giga- G- 10

-2 12

senti- c- 10 Tera- T- 10

Hubungan perpangkatan dari bilangan 10 tidak terdapat dalam

Sistem Satuan Inggris (British System of Unit). Satuan-satuan

Inggris yang dasar didefinisikan dalam Sistem Satuan

Internasional (International System of Units) sebagai berikut :

1 Inchi = 0,0254 meter, 1 Pound massa (lbm) = 0,45359237 kg

dan detik dipakai dalam kedua sistem.

Tabel I.3.Satuan Yang Dihasilkan Dari Satuan Lain

Basaran Dasar Lambang/ Satuan

Satuan

(Satuan Dasar) Simbol Pengganti

2

Gaya F Newton (N) kg-m/s

Energi/Kerja W Joule (J) N-m

Daya P Watt (W) J/s

3. Dimensi Satuan Turunan

Satuan turunan seperti gaya, daya, joule dapat diturunkan dari

satuan internasional skala besar MKS (meter, kg dan detik) atau

skala kecil CGS (centimeter, gram dan detik) dengan simbol pada

sistem unternasional dalam bentuk massa (M) panjang (L) dan

detik (S)

Contoh: Joule = N.m = kg.m/det2.m

2 2 -2

Maka dimensi satuan joule adalah: (ML/S ).L =ML S

-2

Newton dimensinya = MLS

2 -2

Joule dimensinya = ML S

4. Satuan Satuan Listrik

a. Joule (J)

Adalah satuan dasar untuk kerja atau energi yang didefinisikan

sebagai 1 Newton-meter (1Nm). Penggunaan gaya 1 N yang

konstan sepanjang jarak 1 meter akan mengeluarkan energi 1

Joule. 1 Joule adalah ekivalen dengan 0, 73756 kaki Pound Gaya

(ft-lbf). Satuan Energi lainnya adalah Kalori (Cal), sama dengan

4,1868 Joule, Satuan Termal British (British Thermal Unit, Btu)

yang besarnya sama dengan 1055,1 Joule dan Kilo Watt-jam

6

(KiloWatt-hour, KWh) sama dengan 3,6 X 10 Joule.

b. Watt (W)

Adalah banyaknya kerja yang dilakukan per satuan waktu.

Satuan dasar daya adalah Watt (W) yang didefinisikan sebagai

1 Joule/second. 1 Watt adalah ekivalen dengan 0,7375 ft-lbf/s.

Juga ekivalen dengan 1/745,7 daya kuda (Horse Power = HP).

c. Newton (N)

Adalah satuan dasar untuk gaya yang menyatakan gaya yang

diperlukan untuk memberikan percepatan sebesar 1 meter per

2

detik (1m / s ) kepada massa 1 kg. Gaya 1 Newton adalah

ekivalen dengan 0,22481 Pound Gaya (lbf).

5. Besaran Listrik

a. Muatan Listrik

Gaya listrik terdiri dari dua macam, yaitu :

1. Gaya listrik yang saling tarik-menarik (tidak sejenis)

2. Gaya listrik yang tolak-menolak (sejenis)

Semua materi terdiri dari bagian-bagian yang disebut dengan atom.

Atom terdiri atas tiga macam partikel dasar, yaitu :

1. Elektron (Bermuatan listrik Negatif)

2. Proton (Bermuatan listrik Positif)

3. Neutron (tidak bermuatan listrik)

Massa dari ketiga partikel tersebut telah ditentukan secara

-31

ekperimental dan besarnya adalah 9,10956 x 10 kg untuk

Elektron dan  1840 kali lebih besar untuk Proton dan Neutron.

Satuan muatan dasar disebut dengan Coulomb

Menurut Charles Coulomb :

“Dua partikel kecil yang bermuatan identik dan berjarak satu

meter dalam vakum dan tolak-menolak dengan gaya sebesar

-7 2

10 c Newton mempunyai muatan yang persis identik, yang

besarnya masing-masing  satu Coulomb”.

b. Arus

Muatan yang bergerak disebut dengan arus. Arus yang terdapat di

dalam sebuah jalur tertentu, seperti misalnya kawat logam

(tembaga), mempunyai besar dan arah yang diasosiasikan dengan

adanya muatan bergerak melalui sebuah titik tertentu per satuan

waktu dalam arah tertentu. Definisi umum dari arus sebagai

perubahan muatan per satuan waktu, dq/dt. Simbol arus adalah I

atau i, maka : i = dq/dt ………. ampere (A)

Satuan dasar arus adalah ampere (A), yang menyatakan banyaknya

muatan yang mengalir dengan laju 1 C/s. Kata ampere berasal dari

nama seorang ilmuan dari Prancis, yaitu : A.M Ampere.

Adapun jenis-jenis arus, yaitu :

a. Arus Searah (Direct Current)

Adalah arus yang konstan (tetap).

b. Arus Bolak-balik (Alternating Current)

Adalah arus yang berubah menurut bentuk gelombang sinusoidal

terhadap waktu (t).

c. Arus Eksponensial

Adalah arus yang berbentuk eksponensial.

d. Arus Sinus Teredam

Adalah arus yang berbentuk sinus teredam

c. Tegangan

Elemen rangkaian yang umum akan ditandai dengan sepasang

titik ujung (terminal) yang dapat dihubungkan dengan elemen-

elemen rangkaian yang lain.

A

B

Misalkan bahwa sebuah arus searah diarahkan ke titik ujung

(terminal) A melalui elemen memerlukan pengeluarran energi.

Maka dikatakan terdapat tegangan listrik atau perbedaan

potensial diantara kedua titik ujung tersebut, atau terdapat

tegangan listrik atau selisih potensial “melintasi” elemen

tersebut.

Secara khusus tegangan melintasi elemen didefinisikan sebagai

kerja yang perlu untuk menggerakan muatan positif sebesar 1 C

dari satu titik ujung melalui alat tersebut ke titik ujung yang lain.

Satuan untuk tegangan adalah volt (V), yang sama dengan

1 Joule / Coulomb dan tegangan dinyatakan dengan simbol atau

lambang V atau volt. Kata volt berasal dari nama seorang ilmuan

Italia, yaitu : Allessandro Guiseppe Antonio Anastasio Volta.

Tanda untuk tegangan dinyatakan dengan tanda aljabar plus (+)

atau minus (-).

 

d. Daya

Tegangan telah didefinisikan sebagai energi yang dibelanjakan

dan daya adalah laju dengan energi dibelanjakan.

Lambang atau simbol daya adalah P atau p. Jika satu joule

energi diperlukan untuk memindahkan satu coulomb muatan

per detik melalui alat adalah satu watt. Tenaga yang diserap ini

haruslah sebanding dengan banyaknya coulomb yang

dipindahkan per detik, atau arus, dan sebanding dengan energi

yang diperlukan untuk memindahkan satu coulomb melalui

elemen atau tegangan, atau watt. Jadi :

P = V. I ………. watt