Teori Dasar Listrik

ion positif. Ion positif menarik elektron dari atom lainnya untuk menjadi seimbang. Hal ini menyebabkan aliran elektron. Sebuah ion positif, netral dan ion negatif disajikan dalam Gambar 1.6.

Gambar 1.6 Ilustrasi ion: (a) Ion positif, 6 proton dan 5 elektron; (b) Ion netral, 6 proton dan 6 elektron; dan (c) Ion negatif, 6 proton dan 7 elektron

1.4.4.  Aliran Elektron

Jumlah elektron di orbit terluar (elektron valensi) menentukan kemampuan atom untuk menghasilkan listrik. Elektron pada cincin dalam lebih dekat ke inti, gaya tarik oleh proton sangat kuat dan disebut elektron terikat. Elektron pada cincin luar jauh dari inti atom, gaya tarik proton lebih lemah dan disebut elektron bebas. Elektron dapat dibebaskan dengan gaya seperti gesekan, panas, cahaya, tekanan, aksi kimia, atau aksi magnetis. Elektron bebas ini bergerak menjauh dari gaya gerak listrik atau electron moving force (EMF) dari satu atom ke atom berikutnya. Aliran elektron bebas inilah yang kemudian menghasilkan arus listrik.

Gambar 1.7 Gaya gerak listrik

1.5. Konduktor, Isolator, dan Semikonduktor

Sifat listrik berbagai material pada prinsipnya ditentukan oleh jumlah elektron di cincin luar atomnya (elektron valensi).

a. Konduktor

Suatu material yang memiliki 1 sampai 3 elektron valensi membuat konduktor yang baik. Elektron yang berada pada ring terluar memiliki gaya tarik yang lemah dengan proton. EMF yang rendah akan menyebabkan aliran elektron bebas. Tembaga, emas, perak, dan aluminium adalah konduktor yang baik.

b. Isolator

Suatu material dengan 5 sampai 8 elektron elektron valensi adalah isolator. Elektron-elektronnya dipegang kuat, cincinnya cukup penuh, dan EMF yang sangat tinggi diperlukan untuk menyebabkan aliran elektronnya. Material yang memiliki sifat isolator antara kaca, karet, plastik, dan keramik.

c. Semikonduktor

Suatu material dengan 4 elektron valensi disebut semikonduktor. Mereka bukan konduktor yang baik, atau isolator yang baik. Bahan tersebut meliputi karbon, germanium, dan silikon.

Gambar 1.8 Sifat material: (a) Konduktor, dengan 1-3 elektron valensi; (b) Isolator, dengan 5-8 elektron valensi; dan (c) semikonduktor, dengan 4 elektron valensi.

1.6.  Teori Aliran Arus

Sampai saat ini, ada dua teori yang menggambarkan arus listrik. Pertama adalah teori konvensional, yang biasa digunakan untuk sistem otomotif, yang mengatakan arus mengalir dari (+) ke (-). Kelebihan elektron mengalir dari daerah dengan potensi tinggi ke daerah dengan potensi rendah (-). Kedua adalah teori elektron, yang biasa digunakan untuk elektronika, yang mengatakan bahwa arus mengalir dari (-) ke (+). Elektron berlebih menyebabkan area potensial negatif (-) dan mengalir ke daerah yang tidak memiliki elektron, yaitu area potensial positif (+), untuk menyeimbangkan muatan. Arah aliran arus secara langsung membuat perbedaan dalam pengoperasian beberapa komponen elektonika seperti dioda. Namun demikian, perbedaan arah arus tidak menyebabkan perbedaan pengukuran tiga besaran listrik, yaitu tegangan, arus, dan tahanan.

Gambar 1.9 Teori aliran arus, teori konvensional dan teori elektron

1.7. Jenis Listrik

Ada dua jenis listrik, yaitu listrik statis dan listrik dinamis. Listrik dinamis bisa berupa arus searah (Direct Current, DC) dan arus bolak balik (Alternating Current, AC).

a. Listrik Statis

Bila dua isolator seperti kain sutra dan batang kaca digosok bersamaan, beberapa elektron akan dibebaskan. Kedua bahan tersebut menjadi bermuatan listrik, yang satu kekurangan elektron dan bermuatan positif sedangkan yang lainnya kelebihan elektron dan bermuatan negatif. Muatan ini tetap berada di permukaan material dan tidak bergerak kecuali kedua bahan disentuh atau dihubungkan oleh konduktor. Karena tidak ada aliran elektron, ini disebut listrik statis.

b. Listrik Dinamis

Ketika elektron dibebaskan dari atomnya dan mengalir dalam material, ini disebut listrik dinamis. Jika elektron bebas mengalir dalam satu arah, disebut arus searah (DC). Jenis arus seperti ini contohnya yang dihasilkan oleh baterai kendaraan. Jika elektron bebas mengubah arah dari positif ke negatif dan berulang kali, listrik tersebut adalah alternating current (AC). Jenis arus ini contohnya dihasilkan oleh alternator kendaraan. untuk dapat berfungsi, arus AC pada kendaraan diubah menjadi DC untuk menyalakan sistem kelistrikan dan untuk mengisi daya baterai [1].

Gambar 1.10 Jenis listrik

Baca Juga:

• Besaran Listrik
• Pengukuran Besaran Listrik
• Hukum Kirchhoff
• Wheatstone bridge
• Elektromagnetik dan Aplikasinya
• Elektrokimia dan Aplikasinya

Referensi:
Setiyo, M. (2017) Listrik & Elektronika Dasar Otomotif (Basic Automotive Electricity and Electronics). Edited by A. Burhanudin. Magelang: UNIMMA Press.

Video