Modul Elektronika Analog I
-
Upload
sigit-setyo-widodo -
Category
Documents
-
view
353 -
download
6
Transcript of Modul Elektronika Analog I
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
1/29
BUKUAJARTEKS
[Year]
ELEKTRONIKA
ANALOGUntuk SMK Kelas X Semester 1
Teknik Ketenagalistrikan
S I G I T S E T Y O W I D O D O & A L I E F R I D H O
S 1 P T E - A 2 0 1 3
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
2/29
Elektronika Analog 2
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas
tersusunnya buku teks ini, dengan harapan dapat digunakan sebagai buku teksuntuk siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Bidang Studi Keahlian Teknik
Elektronika.
Penerapan kurikulum 2013 mengacu pada paradigma belajar kurikulum
abad 21 menyebabkan terjadinya perubahan, yakni dari pengajaran (teaching)
menjadi pembelajaran (learning), dari pembelajaran yang berpusat kepada guru
(teachers-centered) menjadi pembelajaran yang berpusat kepada peserta didik
(student-centered), dari pembelajaran pasif (pasive learning) ke cara belajar
peserta didik aktif (active learning-CBSA) atau Student Active Learning-SAL.
Buku teks Elektronika Analog ini disusun berdasarkan tuntutan
paradigma pengajaran dan pembelajaran kurikulum 2013 diselaraskan
berdasarkan pendekatan model pembelajaran yang sesuai dengan kebutuhan
belajar kurikulum abad 21, yaitu pendekatan model pembelajaran berbasis
peningkatan keterampilan proses sains. Penyajian buku teks untuk MataPelajaran
Rangkaian Elektronika Analog ini disusun dengan tujuan agar supaya peserta
didik dapat melakukan proses pencarian pengetahuan berkenaan dengan materi
pelajaran melalui berbagai aktivitas proses sains sebagaimana dilakukan oleh para
ilmuwan dalam melakukan penyelidikan ilmiah (penerapan saintifik), dengan
demikian peserta didik diarahkan untuk menemukan sendiri berbagai fakta,
membangun konsep, dan nilai-nilai baru secara mandiri.Kementerian Pendidikan
dan Kebudayaan, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, dan
Direktorat Jenderal Peningkatan Mutu Pendidik dan Tenaga Kependidikan
menyampaikan terima kasih, sekaligus saran kritik demi kesempurnaan buku teks
ini dan penghargaan kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam
membantu terselesaikannya buku teks Siswa untuk Mata Pelajaran ektronika
Analog kelas X/Semester 1 Sekolah Menengah Kejuruan (SMK).
Malang, 14 September 2015
Penyusun
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
3/29
Elektronika Analog 3
DESKRIPSI
Bahan Ajar dengan judul ELEKTRONIKA ANALOG 1 ini merupakan
bahan ajar dasar program keahlian tek elektro dan elektronika yang digunakan
untuk mendukung pembelajaran SMK Program Keahlian Teknik
Ketenagalistrikan yang diberikan pada kelas X semester 1.
Adapun hasil belajar setelah menguasai dan memahami modul ini, siswa
dapat memahami konsep elektronika dasar
PRASYARAT
Untuk melaksanakan modul Komponen RLC, mahasiswa memerlukan
kemampuan awal, yaitu:
1. Siswa telah mengetahui besaran-besar listrik.
2. Siswa mampu mengukur besaran-besaran listrik.
3. Siswa mampu mengetahui tentang rangkaian listrik.
PETA KEDUDUKAN
Peta kedudukan bahan ajar ini merupakan diagram,yang menunjukan
tahapan atau tata urutan pencapaian kompetensi yang diajarkan dan dilatihkan
kepada siswa, dalam kurun waktu yang dibutuhkan.
Dengan membaca peta kedudukan bahan ajar ini, dapat dilihat urutan logis
pembelajaran Bidang Keahlian Teknologi Dan Rekayasa Program Keahlian
Teknik Ketenagalistrikan. Guru dan siswa dapat menggunakan Buku Teks Bahan
Ajar Siswa ini, sesuai dengan urutan pada diagram ini.
PENGUKURAN LISTRIK
ELEKTRONIKA ANALOG
ELEKTRONIKA DIGITAL
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
4/29
Elektronika Analog 4
FITUR BUKU
Penggunaan ikon dalam buku teks ini merupakan fitur buku yang
bertujuan untuk membawa perhatian agar lebih menarik berkenaan dengan
informasi yang memerlukan penekanan khusus.
Tanda ini digunakan sebagai pengingat simbol-
simbol penting
Tanda ini digunakan sebagai pengenalan tokoh-tokoh
penemu dibidang elektro/elektronika
Tanda ini digunakan sebagai pengingat rumus-rumus
penting
Tanda ini digunakan sebagai penanda contoh soal
beserta jawaban
Tanda ini digunakan sebagai penanda soal latihan yang
harus dijawab siswa
Tanda ini digunakan sebagai penanda rangkuman dalam
setiap akhir bab
Tanda ini digunakan sebagai penanda soal uji
kompetensi yang harus dijawab siswa
Tanda ini digunakan sebagai penanda soal perbaikan
yang harus dijawab siswa apabila nilai uji kompetenst
tidak memenuhi standar
Tanda ini digunakan sebagai penanda soal pengayaan
yang harus dijawab siswa apabila nilai uji kompetenst
sudah memenuhi standar
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
5/29
Elektronika Analog 5
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR.......................................................................................................2
DESKRIPSI........................................................................................................................3
PRASYARAT....................................................................................................................3
PETA KEDUDUKAN ......................................................................................................3
FITUR BUKU....................................................................................................................4
DAFTAR ISI......................................................................................................................5
BAB 1 KOMPONEN RLC
1.1 Resistor dan Resistansi .............................................................................................. 9
1.2 Induktor dan Induktansi ........................................................................................... 12
1.3 Kapasitor dan Kapasitansi ....................................................................................... 16
Rangkuman .................................................................................................................... 24
Soal Uji Kompetensi ...................................................................................................... 25
Soal Perbaikan ............................................................................................................... 26
Soal Pengayaan .............................................................................................................. 26
GLOSARIUM ..................................................................................................................27
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................................28
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
6/29
Elektronika Analog 6
Deskripsi Materi
Langkah pertama sebelum mengenal dan merangkai komponen
elektronika analog adalah mengenal dasar-dasar tentang teori dan konsep tentang
dasar-dasar komponen elektronika analog yaitu komponen RLC.
Kompetensi Inti & Kompeteni Dasar
3.3. Menentukan sifat elemen pasif dalam rangkaian listrik arus searah dan
peralihan (KI-3)
4.3. Memeriksa sifat elemen pasif dalam rangkaian listrik arus searah dan
peralihan (KI-4)
Tujuan Pembelajaran
1. Siswa dapat Menentukan sifat elemen pasif dalam rangkaian listrik
arus searah dan peralihan (KI-3)
2. Siswa dapat Memeriksa sifat elemen pasif dalam rangkaian listrik arus
searah dan peralihan (KI-4)
Kata Kunci
Resistor
Resistansi
Induktor
Induktansi
Kapasitor
Kapasitansi
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
7/29
Elektronika Analog 7
PETA KONSEP
KOMPONEN PASIF
RLC
RESISTOR INDUKTOR KAPASITOR
RESISTANSI INDUKTANSI KAPASIANSI
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
8/29
Elektronika Analog 8
1. ELEMEN PASIF RANGKAIAN LISTRIK
Elemen atau kompoen listrik yang dibicarakan disini adalah elemen
listrik dua terminal, yang terdiri atas:Sumber tegangan, Sumber arus,
Resistor ( R ), Induktor ( L ), Kapasitor ( C ).Berbicara mengenai Rangkaian
Listrik, tentu tidak dapat dilepaskan dari pengertian dari rangkaian itu sendiri,
dimana rangkaian adalah interkoneksi dari sekumpulan elemen atau komponen
penyusunnya ditambah dengan rangkaian penghubungnya dimana disusun
dengan cara-cara tertentu dan minimal memiliki satu lintasan tertutup. Dengan
kata lain hanya dengan satu lintasan tertutup saja kita dapat menganalisis suatu
rangkaian.
Yang dimaksud dengan satu lintasan tertutup adalah satu lintasan saat
kita mulai dari titik yang dimaksud akan kembali lagi ketitik tersebut tanpa
terputus dan tidak memandang seberapa jauh atau dekat lintasan yang kita
tempuh.Rangkaian listrik merupakan dasar dari teori rangkaian pada teknik
elektro yang menjadi dasar atay fundamental bagi ilmu-ilmu lainnya seperti
elektronika, sistem daya, sistem computer, putaran mesin, dan teori control.
Sebuah rangkaian (circuit) dan Jaringan (net work) terbentuk dari
gabungan elemen-elemen dua terminal baik elemen pasif maupun elemen aktif.
Elemen-elemen aktif adalah sumber tegangan atau sumber arus yang mampu
menyalurkan energi ke rangkaian atau jaringan. Sedang elemen-elemen pasif
adalah resistor, induktor dan kapasitor yaitu elemen-elemen rangkaian yang
menyerap ataupun menyimpan energi dari sumber energi. Elemen-elemen
tersebut dapat dihubungkan dalam hubungan seri, parallel atau kombinasi
keduanya.
Kesepakatan Tanda
Bila suatu arus memasuki sebuah elemen rangkaian pada terminal
bertanda positif (+) untuk tegangan U pada elemen tersebut, maka daya yang
diserap adalah perkalian antara tegangan dan arus atau P = U x I.
Simbol Elemen Aktif
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
9/29
Elektronika Analog 9
Gambar 1.1 Kesepakatan Tanda Arah Arus
Dalam Gambar 1.1, diketahui tegangan pada elemen A adalah Ua = 20
V, tegangan pada elemen B adalah Ub = -15 V dan tegangan pada elemen C
adalah Uc = 5 V. Dapat diketahui besar daya yang diserap oleh elemen A yaitu: P =Ua x I = - (20) x (3) = - 60 watt
Penyerapan negatif adalah emisi positif. Akibatnya, elemen A pastilah
sebuah sumber tegangan. Daya yang diserap oleh elemen B adalah - (-15) x (3) = 45
watt dan pada elemen C adalah : +(5) x (3) = 15 watt.
Diagram Rangkaian
Setiap diagram rangkaian atau jaringan dapat terbentuk atauditampilkan dalam berbagai cara. Jadi kadang-kadang rangkaian yang
sama tetapi dapat ditampilkan dalam bentuk yang berbeda. Oleh karena itu
dalam melakukan analisis rangkaian, sebaiknya memeriksa terlebih dahulu
diagram rangkaiannya dan kalau perlu digambar kembali guna memperlihatkan
dengan lebih jelas bagaimana elemen- elemen tersebut saling berhubungan
sebelum memulai menyelesaikan masalahnya.
1.1 Resistor dan Resistansi
Hampir semua penghantar listrik terbuat dari logam. Tetapi tidak ada
bahan yang dapat menjadi penghantar murni. Tetapi beberapa logam
merupakanpenghantar listrik yang lebih baik dibandingkan dengan lainnya. Perak,
tembaga, dan alumunium merupakan penghantar yang bagus. Besi, baja, dan
arang juga dapat menghantarkan arus listrik, tetapi resistansinya sangat
tinggi.
Simbol Elemen Pasif
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
10/29
Elektronika Analog 10
Penghantar yang sangat jelek lazim disebut sebagai resistor atau resistan
atau tahanan atau penghambat. Resistor tidak memiliki elektron bebas atau sangat
sedikit elektron bebas pada atomnya. Jadi sangat sulit bagi elektron bebas tersebut
bergerak melewati ataom lainnya. Resistor atau tahanan adalah bahan
listrik yang mempunyai daya hantar listrik rendah atau mempunyai resistansi
tinggi. Karena nilai resitansinya tinggi maka resistor sering digunakan sebagai
pembatas arus listrik. Bahan listrik yang sering digunakan sebagai resitor
adalah arang atau karbon, dan nichrom.Dalam prakteknya untuk keperluan
pengontrolan arus listrik digunakan resistor-resistor praktis yang didesain
dalam berbagai harga. Satuan praktis dari resistor adalah Ohm.
Gambar 1.2 Jenis-Jenis Resistor
Resistan listrik diukur dalam satuan ohm. Di mana satuan ohm
menyatakan jumlah resistan pada suatu rangkaian listrik. Resistansebesar satu ohm memungkinkan adanya emf sebesar satu volt yang
menyebabkan terjadinya aliran arus melalui rangkaian tersebut sebesar satu
amper. Simbol yang digunakan untuk menyatakan satuan ohm adalah .
George Simon Ohm
Resistor yang kita kenal saat
ini adalah buah tangan dariseorang Georg Simon Ohm
dilahirkan pada tanggal 16
Maret 1789 di kota Erlangen
di Bavaria, yang sekarang
Jerman.
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
11/29
Elektronika Analog 11
Nilai resistan listrik pada suatu konduktor tergantung pada empat
aspek berikut:
Bahan yang digunakan
Diameter atau ukuran konduktor
Panjang konduktor
Suhu konduktor
Besarnya nilai resistansi suatu bahan konduktor dapat dihitung
denganmenggunakan persamaan :
Dimana :
R : resistansi konduktor, diukur dalam satuan ohm
: resistivitas bahan, dalam satuan ohm.mm2/m
l : panjang konduktor, diukur dalam satuan meter (m)
A : luas penampang kawat penghantar, dalam satuan mm2
Resistansi Bahan
Konduktor
Latihan Soal 1
1. Gambarkan simbol dari resistor
2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Resistansi
3.
Sebutkan hal-hal yang mempengaruhi Nilai resistan listrik pada
suatu konduktor
4. Jelaskan persamaan untuk menghitung besarnya nilai
resistansi suatu bahan konduktor
5. Sebutkan satua dari besarnya resistansi resistor
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
12/29
Elektronika Analog 12
1.2. Induktor dan Induktansi
Induktor adalah sebuah elemen pasif rangkaian yang dapat
menyimpan energi. Induktor berbentuk sebuah lilitan yang terbuat dari bahan
konduktor (tembaga) yang dililitkan pada suatu bahan fero magnetik. Sebagai
contoh belitan transformator, belitan motor dan alat-alat lain yang serupa.
Sebuah induktor atau reaktor adalah sebuah komponen elektronika
pasif(kebanyakan berbentuk torus) yang dapat menyimpan energi pada
medanmagnet yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melintasinya. Kemampuan
induktor untuk menyimpan energi magnet ditentukan oleh induktansinya (L),
yang diukurdalam satuan Henry. Biasanya sebuah induktor adalah sebuah kawat
penghantar yangdibentuk menjadi kumparan, lilitan membantu membuat medan
magnet yang kuat di dalam kumparan dikarenakan hukum induksi Faraday.
Induktor adalah salah satu komponen elektronik dasar yang digunakan
dalam rangkaian yang arus dan tegangannya berubah-ubah dikarenakan
kemampuan induktor untuk memprosesarus bolak-balik.
Sebuah induktor ideal memiliki induktansi, tetapi tanpa
resistansi atau kapasitansi, dan hanya menyerap daya disipatif relatif kecil.
Sebuah induktor pada kenyataanya memiliki induktansi dan resistansi. Padasuatu frekuensi, induktor dapat menjadi sirkuit resonansi karena kapasitas
parasitnya. Selain menyerap daya disipatif pada resistansi kawat, induktor berinti
magnet juga menyerap daya di dalam inti karena efek histeresis, dan pada arus
tinggi mungkin mengalami nonlinearitas karena adanya kejenuhan magnetik.
Gambar 1.3 Macam-Macam Konduktor
Joseph Henry
Penemu dari induktor
adalah Joseph Henry yang
lahir pada 17 Desember
1797 di Albany, New York,
Amerika Serikat. Nama
Henry kemudian dijadikan
satuan untuk besar
induktansi
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Komponen_elektronika&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Torushttp://id.wikipedia.org/wiki/Medan_magnethttp://id.wikipedia.org/wiki/Arus_listrikhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Induktansinya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Kumparanhttp://id.wikipedia.org/wiki/Arus_bolak-balikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Resistansihttp://id.wikipedia.org/wiki/Kapasitansihttp://id.wikipedia.org/wiki/Kapasitansihttp://id.wikipedia.org/wiki/Resistansihttp://id.wikipedia.org/wiki/Arus_bolak-balikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Arus_bolak-balikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Kumparanhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Induktansinya&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Arus_listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Medan_magnethttp://id.wikipedia.org/wiki/Medan_magnethttp://id.wikipedia.org/wiki/Torushttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Komponen_elektronika&action=edit&redlink=1 -
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
13/29
Elektronika Analog 13
Konstruksi Induktor
Sebuah induktor biasanya dikonstruksi sebagai sebuah lilitan dari
bahan penghantar, biasanya kawat tembaga, digulung pada inti magnet berupa
udara atau bahan feromagnetik. Bahan inti yang mempunyai permeabilitas
magnet yang lebih tinggi dari udara meningkatkan medan magnet dan
menjaganya tetap dekat pada induktor, sehingga meningkatkan induktansi
induktor. Induktor frekuensi rendah dibuat dengan menggunakan baja laminasi
untuk menekan arus eddy. Ferit lunak biasanya digunakan sebagai inti pada
induktor frekuensi tingi, dikarenakan ferit tidak menyebabkan kerugian daya
pada frekuensi tinggi seperti pada inti besi. Ini dikarenakan ferit
mempunyai lengkung histeresis yang sempit dan resistivitasnya yang tinggi
mencegah arus eddy.
Induktor dibuat dengan berbagai bentuk. Sebagian besar dikonstruksi
dengan menggulung kawat tembaga email disekitar bahan inti dengan kaki-
kaki atau terminal kawat keluar. Beberapa jenis menutup penuh gulungan
kawat di dalam material inti, dinamakan induktor terselubungi. Beberapa
induktor mempunyai inti yang dapat diubah letaknya, yang memungkinkan
pengubahan induktansi. Induktor yang digunakan untuk menahan frekuensi
sangat tinggi biasanya dibuat dengan melilitkan tabung atau manik-manik ferit
pada kabel transmisi.
Induktor kecil dapat dicetak langsung pada papan rangkaian cetak dengan
membuat jalur tembaga berbentuk spiral. Beberapa induktor dapat dibentuk
pada rangkaian terintegrasi menhan menggunakan inti planar. Tetapi
bentuknya yang kecil membatasi induktansi. Dan girator dapat menjadi pilihan
alternatif.
Gambar 1.4 Konstruksi Induktor
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
14/29
Elektronika Analog 14
Macam-macam induktor umumnya dibedakan berdasar inti yg dipakainya,
yaitu:
Induktor-inti-udara / air-core-inductor
Induktor-frekuensi-radio / radio-frequency-inductor
Induktor-inti-Feromagnetik / ferromagnetic-core-inductor
Induktor-Variabel / Variable-inductor
Induktor-inti-Laminasi / Laminated-core-inductor
Induktor-inti-toroida / Toroidak-core-inductor
Induktor-inti-ferit / Ferrite-core-inductor
Kemampuan sebuah induktor untuk melawan sembarang perubahan arus
merupakan ukuran induktansi diri suatu kumparan. Untuk keperluan praktis
biasanya hanya disebut sebagai induktansi yang disimbolkan dengan huruf L.
Induktansi diukur dalam satuan Henry. Induktor adalah kumparan magnetik
dengan bermacam-macam ukuran yang dirancang untuk menghasilkan
sejumlah nilai induktansi. Untuk meningkatkan nilai induktansinya, lazimnya
digunakan bahan feromagnetik.
Kalau pada resistor, ia hanya memiliki nilai resistansi maka pada induktor
dia memiliki nilai resistansi ( R ) dan nilai induktansi ( L ). Di mana besarnya nilaiinduktansinya tergantung pada jumlah lilitan (N), luas penampang lilitannya (A)
dan panjang sumbu lilitannya (l).
Secara matematik hubungannya dapat dituliskan sebagai berikut :
Dimana :
o adalah permeabilitas udara : o = 4x 10-7 H/m
r adalah permeabilitas bahan feromagnetik
Induktansi
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
15/29
Elektronika Analog 15
Contoh Soal : Menentukan Iduktansi
Tentukan induktansi kumparan inti besi seperti gambar berikut:
Induktor merupakan elemen pasif yang mempunyai sifat dapat
menyimpan energi seperti halnya energi yang tersimpan pad pegas. Adalah M.
Faraday sarjana ekperimentalis dari Inggris yang menemukan gejala unik
dari induktor dan induktansi. Bahwa medan magnetik yang selalu berubah
setiap saat dapat menginduksikan tegangan di dalam rangkaian yang
berdekatan. Faraday dapat menunjukkan bahwa besarnya tegangan induksi
sebanding dengan laju perubahan arus terhadap waktu yang menghasilkan medan
magnet tersebut dan suatu konstanta yang kemudian disebut sebagai induktansi ( L ),
sehingga
Tegangan
Induktansi
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
16/29
Elektronika Analog 16
1.3. KAPASITOR DAN KAPASITANSI
Kapasitan dapat didefinisikan sebagai suatu sistem kombinasi dari konduktor
dan isolator yang bisa menyimpan listrik (elektron bebas). Kemampuannya tersebut
diindikasikan denga huruf C. Satuan kapasitas dinyatakan dalam farad. Simbol farad
adalah huruf F kapital. Satu farad dapat dinyatakan sebagai pengisian listrik (charge)
sebesar satu Coulomb pada permukaan kapasitor dengan perbedaan potensial sebesar
satu volt antara kedua pelat.
Gambar 1.5 Macam-macam kapasitor
Latihan Soal 2
1. Gambarkan simbol dari induktor!
2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Induktansi!
3. Sebutkan macam-macam induktor berdasarkan intinya!
4. Sebutkan hal-hal yang mempengaruhi besarnya induktansi!
5. Sebutkan satuan dari besarnya induktansi!
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
17/29
Elektronika Analog 17
Satuan Kapasitansi
Satuan Farad merupakan satuan yang agak besar jika diterapkan pada
suatu unit kapasitor. Biasanya kapasitor yang digunakan di berbagai peralatan
listrik dan refrijerasi dinilaikan dalam ukuran mikrofarad (F). Setiap perangkat
yang memiliki kapasitan (menyimpan elekron bebas) disebut kapasitor.
Kapasitor berskala besar terbuat dari permukaan metal seperti aluminium foil
yang dipisahkan oleh baha isolasi (dielektrik), seperti diperlihatkan dalam
Gambar 1.6. Kapasitor diklasifikasikan berdasarkan bahan yang digunakan
sebagai dielektrikum. Bahan dielektrikum yang lazim digunakan adalah udara,
kertas, oli, keramik, dan elektrolid.
Gambar 1.6 Konstruksi Kapasitor
Kapasitor yang terhubung secara seri dengan beban listrik dalam
suatu rangkaian listrik, dapat merubah gelombang sinusoida dan membuat
gelombang arus listrik mendahului gelombang tegangan listrik. Kapasitor
digunakan untuk meningkatkan torsi motor satu fasa, meningkatkan efisiensi,
dan perbaikan faktor kerja. Pembahasan lebih mendalam masalah ini akan
diberikan di Dasar dan Pengukuran Listrik 2.
Kapasitor adalah komponen listrik/elektronika yang digunakan
untuk menyimpan muatan listrik, dan secara sederhana terdiri dari dua
konduktor yang dipisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik). Kapasitor
atau disebut juga kondensator adalah alat (komponen) listrik yang dibuat
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
18/29
Elektronika Analog 18
sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik untuk sementara
waktu. Kapasitor yang paling sederhana adalah kapasitor yang dibentuk oleh dua
pelat konduktor.Pada prinsipnya sebuah kapasitor terdiri atas dua konduktor
(lempeng logam) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Isolator
penyekat ini sering disebut bahan (zat) dielektrik.Zat dielektrik yang
digunakan untuk menyekat kedua penghantar dapat digunakan untuk
membedakan jenis kapasitor.
Beberapa kapasitor menggunakan bahan dielektrik berupa kertas, mika,
plastik cairan dan lain sebagainya. Karena sifatnya yang dapat menyimpan
energi, maka kapasitor lazim digunakan sebagai cadangan energi ketika sikuit
elektronika terputus secara-tiba-tiba. Hal inikarena adanya arus transien pada
kapasitor. Pada alat penerima radio,kapasitorbersama komponen elektronika lain
dapat digunakan sebagai penyaring frekuensi dan filter gelombang, selain dapat
juga sebagaikomponen pada sirkuit penyearah arus/tegangan ac menjadi dc
atau disebutdengan penghalus riak sehingga alat-alat elektronik bisa
digunakandengan tegangan bolak-balik (PLN) tanpa baterai.
Kapasitor juga dapat digunakansebagai komponen pemberi cahaya singkat
pada blitz kamera. Kapasitor (yang pada awalnya disebut kondensator) secara
struktur prinsipnya terdiri dari dua buah pelat konduktor yang berlawanan
muatan,masing-masing memiliki luas permukaan A, dan mempunyai muatan
persatuan luas . Konduktor yang dipisahkan oleh sebuah zat dielektrik
yangbersifat isolator sejauh d. Zat inilah yang nantinya akan memerangkap
elektron-elektron bebas. Muatan berada pada permukaankonduktor yang
jumlah totalnya adalah nol. Hal ini disebabkan jumlahmuatan negatif dan
positif sama besar. Bahan dielektrik adalah bahan yangjika tidak terdapat medan
listrik bersifat isolator, namun jika ada medanlistrik yang melewatinya, maka
akan terbentuk dipol-dipol listrik, yang arahmedan magnetnya melawan medan
listrik semula.
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
19/29
Elektronika Analog 19
Gambar 1.7 Plat panel sebelum terhubung dengan sumber tegangan
Gambar 1.7 memperlihatkan dua plat paralel sebelum terhubung ke
sumber tegangan. Sebelum adanya muatan pada kedua pelat, bahan dielektrik
memiliki dipole acak sehingga bersifat isolator.
Setelah plat bermuatan yg menghasilkan medanl istrik ke arah
kanan,muatan pada dielektrik terpolarisasi oleh medan listrik. Muatan positif
perlahan-lahan menuju pelat negatif, dan muatan negatif ke pelat positif.
Akibatnya terdapat medan listrik baru pada dielektrik yang melawan medan
listrik semula yang saling menghilangkan,sehingga medan listrik total menjadi
nol, dan arus berhenti mengalir.
Gambar 1.8 Plat panel setelah terhubung dengan sumber tegangan
Kapasitas Kapasitor
Ketika kapasitor dihubungkan dengan sumber tegangan (misalnya baterai
atau sumber tegangan yang lain) kapasitor akan menyimpan muatan. Besarnya
kapasitas muatan yang tersimpan dalam kapasitor disebut kapasitas kapasitor.
Besarnya kapasitas kapasitor disebut kapasitansi. Kapasitas kapasitor adalah
banyak muatan yang tersimpan dalam kapasitor ketika di hubungkan dengan beda
potensial tertentu. Kapasitansi kapasitor disimbolkan dengan huruf C kapital,
secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
20/29
Elektronika Analog 20
Dimana:
C = Kapasitas kapasitor, diukur dalam satuan farad
q = muatan yang tersimpan dalam kapasitor, diukur dalam satuan coulomb
U = beda potensial antar pelat kapasitor, diukur dalam satuan volt
Gambar 1.9 Kapasitor Pelat Paralel
Marilah kita tinjau konfigurasi pelat sejajar seperti pada Gambar 1.8. Ketika
saklar S ditutup, dalam ruang antara plat akan timbul medan listrik. Setelah
beberapa saat pada plat 1 akan terkumpul muatan +q dan pada plat 2 muatan -q.
Fenomena tersebut diperlihatkan dalam Gambar 1.9 berikut ini.
Gambar 2.0 Gejala Kapasitor Pelat Paralel
Tegangan
Induktansi
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
21/29
Elektronika Analog 21
Muatan dalam plat mencapai harga maksimum q setelah potensial plat 1
mencapai harga Us. Muatan maksimum q yang terkumpul pada plat
sebanding dengan tegangan sumber Us. Kuat medan listrik yang timbul di antara
plat adalah:
Dengan
, merupakan rapat muatan persatuan luas. Sehingga beda potensial antara
plat adalah :
q = CV, dan
Untuk selanjutnya C disebut kapasitansi yang menyatakan kapasitas sistem kapasitor
untuk menyimpan muatan atau juga medan listrik. Harga kapasitansi tergantung pada
bentuk sistem kapasitornya, yaitu luas plat dan jarak antar plat. Satuan kapasitansi
Farad (F).
Sistem kapasitif adalah sistem yang dapat menyimpan muatan atau
medan listrik. Sedangkan kapasitor adalah sistem kapasitif yang dibuat agar
mempunyai harga kapasitansi tertentu.
Pada Umumnya besaran kapasitor C diukur dalam satuan mikrofarad (F) atau
pikofarad (pF). Hubungan antara farad,mikrofarad dan pikofarad dapat dinyatakan
sebagai berikut:
1F = 10-6F
1 pF = 10-12F
Kuat Medan Listrik
Pada Plat
Konversi Satuan
Kapasitansi
1F = 10-6
F
1 pF = 10-12
F
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
22/29
Elektronika Analog 22
Contoh Menentukan Luas Plat
Plat-plat sejajar sebuah kapasitor yang diisi dengan udara berjarak 1 mm
satu dengan yang lain. Tentukan luas plat supaya kapasitansinya menjadi 1 F!
Jawab:
Ini adalah setara dengan bujursangkar yang sisi-sisnya lebih panjang dari 9,5
km. Jadi di sini satuan farad merupakan satuan yang sangat besar. Biasanya
dalampraktek dipakai satuan mikrofarad (F)
Contoh Menentukan Besar Muatan
Sebuah kapasitor dengan kapasitas 0,5 F dimuati dengan baterai 12 volt.
Hitunglah besar muatan yang tersimpan dalam kapasitor tersebut
Jawab:
C = 0,5 10-6F
V = 12 V
Q = C.V
= 0,5 . 10-6(12)
= 6.10-6 C
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
23/29
Elektronika Analog 23
Kapasitor yang paling sederhana adalah kapasitor keping sejajar yang terdiri
dari 2 keping logam seluas A yang terpisah pada jarak d, seperti terlihat pada
gambar berikut:
Gambar 1.10 Pelat Paralel
Pada keping sejajar nilai kapasitas kapasitor dinyatakan dengan formula :
Untuk penyekat udara r = 1 sehingga nilai kapasitas kapasitor adalah:
C = kapasitas pelat paralel, dalam farad
r = permitivitas relatif bahan penyekat
= permitivitas bahan penyekat
0 = permitivitas vakum = 8,5 x 10-12C2/N-1m-2
d = Jarak antar pelat paralel, dalam m
Kapasitansi Kapasitor
Pelat Paralel
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
24/29
Elektronika Analog 24
Latihan Soal 3
1.
Gambarkan simbol dari kapasitor!
2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Kapasitansi!
3. Sebutkan hal-hal yang mempengaruhi Nilai kapasitor!
4. Sebutkan satuna dari besarnya kapasitansi kapasitor!
5. 1 F = ..... uF
Rangkuman
Komponen pasif merupakan komponen yang dapat menyerap
atau menyimpan energi dari sumber energi
Resistor adalah komponen elektronik yang digunakan sebagai
penghambat arus
Resistansi adalah nilai besarnya kemampuan resistor untuk
menghambat arus yang dinyatakan dengan Ohm
Induktor adalah komponen elektronik yang digunkan sebga
beban induktif
Induktansi adalah kemampuan sebuah induktor untukmelawan sembarang perubahan arus diri suatu kumparan
yang dinyatakan dalam satuan Henry
Kapasitor merupakan komponen elektronik yangdigunakan
untuk menyimpan arus listrik sementara
Kapasitansi merupakan kemampuan kapasitor menyimpan
arus listrik untuk sementara yang dinyatakan dalam satuan
Farad
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
25/29
Elektronika Analog 25
UJI KOMPETENSI
A.
Jawablah Pertanyaan Berikut Ini Dengan Memberi Tanda Silang PadaJawaban Yang aling Tepat!
1. Satuan dari resistansi adalah....
a. Volt c. Ohm
b. Ampere d. Watt
2. Berikut ini yang tidak mempengaruhi nilai resistan listrik pada
suatu konduktor adalah....
a. Bahan c. Suhu
b. Diameter d. Harga
3. Fungsi dari resistor adalah....
a. Menahan arus listrik c. Menghantarkan arus listrik
b. Menyimpan arus listrik d. Pengaman
4. Berikut meruakan simbol dari induktor adalah....
a. c.
b. d.
5. Kemampuan sebuah induktor untuk melawan sembarang
perubahan arus adalah...
a. Resistansi c. Konduktansi
b. Induktansi d. Kapasitansi
6. Fungsi dari resistor adalah....
a. Sebagai beban induktif c. Sebagai beban kapasitif
b. Sebagai beban resistif d. Sebagai beban relatif
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
26/29
Elektronika Analog 26
1.
Satuan dari Kapasitansi adalah....
a. Volt c. Farad
b. Henri d. Ohm
7. Fungsi dari kapasitor adalah....
a. Menahan arus listrik c. Menyimpan arus listrik sementara
b. Pengaman arus listrik d. Menyimpan arus listrik selamanya
8. Simbol dari kapasitor adalah....
a. R c. F
b. L d. C
9. Sebuah kapasitor dengan kapasitas 0,5 F dimuati dengan baterai 9
volt. Besar muatan yang tersimpan dalam kapasitor tersebut adalah
a. 6.10-6 F c. 18.10
-6 C
b. 12.10
-6
F d. 24.10
-6
C10.Nilai 1F = .... F
a. 10-6
c. 10-9
b. 106 d. 10
9
B. Jawablah Pertanyaan Berikut Ini Dengan Tepat!
1. Jelaskan perbedaan resistansi dan resistor
2. Jelaskan perbedan induktansi dan induktor
3. Jelaskan perbedaan kaasitansi dan kapasitor
4. Sebutkan jenis-jenis kapasitor!
5. Sebutkan hal-hal yang mempengaruhi besarnya resistansi suatu
konduktor!
NILAI Paraf
Orang Tua
Paraf GuruCatatan:
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
27/29
Elektronika Analog 27
PENGAYAAN
1. Gambarkan simbol-simbol R-L-C!
2. Plat-plat sejajar sebuah kapasitor yang diisi dengan udara berjarak
1 mm satu dengan yang lain. Tentukan luas plat supaya
kapasitansinya menjadi 1 uF!
3. Sebutkan macam-macam konduktor berdasarkan intiny!
4. Tentukan induktansi kumparan inti besi seperti gambar berikut:
5.
Sebuah kapasitor dengan kapasitas 1 F dimuati dengan baterai 24
volt. Hitunglah besar muatan yang tersimpan dalam kapasitor
tersebut
PERBAIKAN
1. Jelaskan Apa Yang Dimaksud Dengan Resistor, Induktor, dan Kapasitor!
2. Jelaskan Apa Yang Dimaksud Dengan Resistansi, Induktansi dan
Kapasitansi!
3. Jelaskan fungsi dari komponen R-L-C!
4. Sebutkan Hal-hal yang mempengaruhi besarnya resistansi suatu bahan
konduktor!
5. Sebutkan Hal-hal yang mempengaruhi besarnya kapasitasi !
50mm
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
28/29
Elektronika Analog 28
GLOSARIUM
Resistansi: kemampuan resistor menghambat arus listrik
Induktansi: kemampuan induktor
Kapasitansi: kemampuan sebuah induktor untuk melawan sembarang
perubahan arus diri suatu kumparan
Ohm: satuan hambatan listrik/ Satuan resistansi
Ampere: satuan arus listrik
Volt: satuan tegangan listrik
Henry: satuan induktansi
Farad: satuan kapasitansi
-
7/24/2019 Modul Elektronika Analog I
29/29
DAFTAR RUJUKAN
Asmuniv. 2013.Rangkaian Elektronika Analog. Jakarta : Kemdikbud.Nuraeni, Reni. 2013.Rangkaian Elektronika Analog. Jakarta : Kemdikbud.