Teori Dasar Listrik

1.1. Pendahuluan

Seorang teknisi otomotif bekerja dengan banyak komponen listrik, yang menjadi komponen utama pada teknologi kendaraan tua sampai kendaraan modern. Memahami dasar-dasar listrik adalah pengetahuan dasar untuk memulai mendiagnosa masalah kelistrikan kendaraan, yang harus dikuasai oleh teknisi. Bab 1 ini menjelaskan konsep dasar listrik yang dirangkum dari berbagai sumber referensi.

1.2. Listrik dan Efek Listrik

Listrik adalah bentuk energi yang disebut energi listrik. Listrik tidak dapat dilihat secara langasung, namun efeknya dapat dilihat, seperti lampu yang menyala, sebuah motor listrik yang bergerak, atau filamen yang berubah warna. Efek listrik juga bisa terdengar, terasa, dan berbau. Sebuah kilat yang keras mudah didengar atau yang menghasilkan suara ringan seperti klakson, bel listrik, dan sebagainya. Apabila listrik dengan arus besar mengalir melalui sebuah kabel penghantar, kabel yang terisolasi akan terasa “hangat” saat dipegang. Untuk listrik dengan tegangan tinggi, sebuah kabel tanpa pembungkus atau yang pembungkusnya bocor, aliran listrik akan menghasilkan efek “kejutan”, seperti halnya ketika kita menyentuh sebuah kabel busi yang terkelupas. Selain itu, listrik yang membakar pembungkus kabel akan menghasilkan bau yang mudah tercium.

Gambar 1.1 Efek listrik yang dapat dilihat (a); didengar (b); dirasakan (c); dan dicium (d).

1.3. Struktur Material

Sebagai pengantar untuk memahami listrik, kita perlu mengidentifikasi mengenai struktur material. Susunan struktur material disajikan dalam Gambar 1.2. Sebuah material terdiri dari molekul-molekul, setiap molekul terdiri dari atom-atom, setiap atom terdiri dari nucleus dan elektron, dan terakhir, setiap nucleus terdiri dari proton dan neutron.

Gambar 1.2 Struktur sebuah material

1.4. Teori Elektron

Karena secara fisik listrik tidak dapat dilihat, cara untuk menjelaskan listrik adalah dengan teori elektron. Semua benda (materi), baik itu benda padat (solid), cair (liquid), atau gas yang ada di alam ini  terdiri dari molekul atau atom-atom. Atom-atom ini adalah partikel terkecil dimana unsur atau zat dapat dibagi tanpa kehilangan sifat-sifatnya. Di dunia ini, hanya ada sekitar 100 atom yang membentuk segala sesuatu. Perbedaan fitur atom antara satu dengan yang lainnya menentukan sifat listrik yang dimiliki.

1.4.1.  Struktur Atom

Sebuah atom dapat diimajinasikan seperti tata surya kecil. Pusat atom disebut nucleus, yang terdiri dari partikel kecil yang disebut proton dan neutron. Inti atom dikelilingi oleh partikel kecil lainnya yang disebut elektron. Elektron berputar mengelilingi nucleus di jalur tetap yang disebut cangkang atau cincin orbit. Sebuah elektron memiliki muatan listrik negatif dan sebuah nucleus memiliki muatan positif (Gambar 1.3).

Gambar 1.3 Struktur atom

Sebagai contoh, hidrogen memiliki atom paling sederhana dengan satu proton di dalam nucleus dan satu elektron yang berputar di sekitarnya. Namun demikian, tembaga lebih kompleks dengan 29 elektron di empat cincin berbeda yang berputar mengelilingi nucleus yang memiliki 29 proton dan 29 neutron, dengan empat cincin elektron (Gambar 1.4). Elektron di kulit terluar (elektron valensi) memiliki gaya tarik yang lebih kecil terhadap nucleus sedangkan elektron yang lebih dekat dengan nucleus memiliki gaya tarik yang lebih kuat. Elektron terluar ini dapat dipindahkan atau berpindah dari orbitnya dan mereka disebut elektron bebas. Pergerakan elektron bebas inilah yang menyebabkan arus listrik. Elektron bebas terjadi pada kebanyakan jenis logam.

Gambar 1.4 Komparasi atom hydrogen dan tembaga

1.4.2.  Atom dan Muatan Listrik

Setiap partikel atom memiliki muatan listrik. Elektron memiliki muatan negatif (-) dan proton memiliki muatan positif, sedangkan neutron tidak memiliki muatan atau netral. Dalam sebuah atom yang seimbang, jumlah elektron sama dengan jumlah proton. Keseimbangan muatan negatif dan positif yang berlawanan memegang atom secara bersama-sama. Dalam hal ini gaya tolak dan gaya tarik sama besar. Proton (positif) menahan elektron di orbit. Gaya sentrifugal mencegah elektron bergerak ke dalam. Neutron dan proton menahan inti atom secara bersama-sama.

Gambar 1.5 Atom seimbang

Elektron-elektron bergerak atau berjalan dari atom ke atom lainnya sehingga dimungkinkan suatu atom untuk mendapatkan atau kehilangan elektron dari orbitnya. Elektron-elektron yang sudah dikeluarkan dari suatu atom disebut dengan elektron bebas (free electrons). Hilangnya suatu elektron pada suatu atom berarti bertambahnya proton pada atom, sehingga muatan positifnya menjadi lebih besar dibandingkan dengan muatan negatifnya. Atom bermuatan positif akan menarik elektron bebas untuk menggantikan posisinya yang hilang. Bila suatu atom mendapat kelebihan elektron, maka atom tersebut akan bermuatan negatif. Atom akan berusaha menolak partikel negatif dan memudahkan elektron tambahan ini untuk bisa ditarik oleh atom bermuatan positif. Pergerakkan atau aliran elektron bebas dari satu atom ke atom lainnya disebut dengan arus listrik.

1.4.3.  Ion Positif dan Negatif

Jika atom memperoleh elektron, ia menjadi ion negatif. Jika atom kehilangan elektron, ia akan menjadi

Lanjut baca….

Post Views: 14,255

1 2