Empat Pilar – √ Pengertian Tegangan Listrik : Simbol, Rumus dan Contoh Soal. Listrik merupakan aspek penting dalam kehidupan modern, menggerakkan segala sesuatu mulai dari rumah tangga hingga teknologi canggih. Di balik sistem listrik, terdapat tegangan, konsep mendasar yang menggerakkan aliran arus listrik.
Dalam artikel ini, kita akan mendalami topik Pengertian Tegangan Listrik : Simbol, Rumus, dan Contoh Soal. Kita akan menjelajahi definisi, simbol-simbolnya, rumus-rumusnya, dan memberikan contoh-contoh nyata untuk meningkatkan pemahaman Kalian.
Pengertian Tegangan Listrik
Tegangan listrik atau beda potensial adalah perbedaan tegangan yang bekerja pada elemen atau komponen dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub lainnya yang dapat menggerakkan muatan listrik. Secara matematis, kerja yang dilakukan untuk menggerakkan suatu muatan sebesar satu coulomb dapat didefinisikan sebagai perubahan energi yang dikeluarkan (dalam Joule) terhadap perubahan muatan listrik (dalam Coulomb) dengan satuan Volt.
Tegangan listrik dapat terjadi dalam dua kemungkinan, yaitu tegangan jatuh atau tegangan naik. Tegangan jatuh terjadi apabila potensial dipandang dari terminal lebih rendah ke tinggi, sedangkan tegangan naik terjadi apabila potensial dipandang dari terminal lebih tinggi ke terminal lebih rendah.
Rangkaian listrik sederhana dapat dibuat dengan menghubungkan sebuah lampu ke sumber potensial listrik, misalnya menggunakan baterai. Selain baterai, sumber tegangan juga dapat dihasilkan oleh aki atau sel surya. Pada titik-titik yang berbeda dalam rangkaian listrik, perbedaan potensial dapat terjadi apabila sumber potensial listrik terpasang pada suatu rangkaian yang mengalami gaya gerak listrik. Arus listrik akan mengalir dari titik yang memiliki potensial tinggi (kutub positif) ke titik yang memiliki potensial rendah (kutub negatif).
Dasar Teori Tegangan Listrik
Tegangan Listrik dapat diibaratkan sebagai tekanan yang mendorong elektron yang bermuatan untuk mengalir dalam rangkaian listrik. Aliran elektron tersebut disebut sebagai arus listrik.
Jika potensi positif ditempatkan pada salah satu ujung konduktor, maka akan menarik muatan negatif karena sifat muatan yang berbeda saling tarik menarik. Semakin tinggi potensi, semakin besar daya tariknya dan semakin besar pula arus yang mengalir.
Secara sederhana, tegangan adalah tekanan listrik yang diukur dalam satuan volt dan dilambangkan dengan huruf V. Biasanya, huruf V digunakan untuk menggambarkan volt dalam persamaan seperti hukum Ohm, tetapi kadang-kadang huruf E digunakan sebagai singkatan dari EMF (Gaya Gerak-Elektro).
Untuk memahami konsep tegangan dan pengaruhnya dalam rangkaian listrik dan elektronik, kita dapat menggambarkannya dengan analogi pipa air. Bayangkan tangki air yang ditempatkan di tempat yang lebih tinggi memberikan tekanan (tegangan) untuk mendorong aliran air (arus) melalui pipa. Semakin besar tekanannya, semakin kuat aliran airnya.
Sumber Tegangan Listrik
Berdasarkan pola arus listrik yang dihasilkan, sumber tegangan listrik dibagi menjadi dua, yaitu sumber tegangan DC (arus searah) dan sumber tegangan AC (arus bola-balik). Berikut ini perbedaan kedua sumber tegangan.
1. Sumber Tegangan DC (Direct Current)
Sumber tegangan DC adalah jenis sumber tegangan yang menghasilkan arus listrik searah. Arus searah adalah arus yang memiliki arah aliran dan nilai tetap dalam setiap satuan waktu. Contoh umum dari sumber tegangan DC adalah baterai dan aki.
Beberapa perangkat elektronik yang memanfaatkan sumber tegangan DC antara lain handphone, kalkulator, remote TV, dan perangkat lainnya.
Besaran tegangan DC yang biasa digunakan berada dalam kisaran 1,5 Volt hingga 24 Volt. Ketika menggunakan tegangan ini, biasanya akan ditemukan tanda polaritas pada terminal sumber tegangan, yaitu kutub negatif (-) dan kutub positif (+).
2. Sumber Tegangan AC (Alternating Current)
Sumber tegangan AC adalah jenis sumber tegangan yang menghasilkan arus listrik bolak-balik. Artinya, arus dalam sumber tegangan AC tidak memiliki arah tetap dan nilai arusnya berubah-ubah secara terus-menerus dalam setiap satuan waktu.
Contoh dari sumber tegangan AC termasuk tegangan listrik yang kita terima dari PLN (Perusahaan Listrik Negara), generator, genset, turbin, dan dinamo. Sumber tegangan AC sering kali disimbolkan dengan grafik sinus di dalam lingkaran, yang melambangkan karakteristik bolak-baliknya.
Karakteristik arus bolak-balik pada sumber tegangan AC memungkinkan distribusi listrik melalui jaringan transmisi dan distribusi yang efisien, sehingga tegangan AC banyak digunakan dalam rumah tangga, industri, dan sektor lainnya.
Rumus Tegangan Listrik
Tegangan listrik merupakan besaran skalar yang memiliki satuan Volt atau V. Satuan ini diambil dari nama ilmuwan penemu baterai asal Italia, yaitu Alessandro Volta. Rumus tegangan listrik bisa dijabarkan menjadi beberapa kategori seperti berikut.
1. Rumus Tegangan Listrik Menurut Hukum Ohm
Salah satu hukum yang mengatur hubungan antara tegangan listrik dan arus listrik adalah hukum Ohm. Menurut hukum Ohm, tegangan listrik berbanding lurus dengan kuat arus listrik dan hambatan listrik. Secara matematis, rumusnya dituliskan sebagai berikut:
Rumus Tegangan Listrik: V = IR
Keterangan Rumus:
- V = tegangan listrik (V)
- I = kuat arus listrik (A)
- R = hambatan listrik (ohm)
Nilai 1 Volt menurut Hukum Ohm menunjukkan besarnya tegangan listrik untuk menggerakkan arus listrik sebesar 1 A pada suatu penghantar yang hambatannya 1 ohm. Contoh berikut ini menggambarkan penerapan hukum Ohm.
Misalkan sebuah hambatan listrik memiliki nilai 20 ohm dan dialiri arus sebesar 1,5 A. Berapakah tegangan listrik yang digunakan?
Diketahui:
R = 20 ohm
I = 1,5 A
Ditanya: V =…?
Jawaban:
Untuk menentukan tegangan listrik, kita gunakan persamaan hukum Ohm.
V = I × R = (1,5) × (20) = 30 V
Jadi, tegangan listrik yang digunakan adalah 30 V.
2. Rumus Tegangan Listrik Menurut Konsep Usaha
Tegangan listrik juga dapat didefinisikan sebagai jumlah usaha yang diperlukan untuk memindahkan muatan listrik. Secara matematis, hubungan antara tegangan listrik, usaha, dan muatan dapat diungkapkan dalam rumus berikut:
Rumus Tegangan Listrik: V = W / Q
Keterangan Rumus:
- V = tegangan listrik (V)
- W = usaha (J)
- Q = muatan listrik (C)
Untuk lebih memahaminya, perhatikan contoh berikut ini.
Jika energi yang diperlukan untuk memindahkan muatan sebesar 10 C adalah 200 J, maka berapakah nilai tegangan listriknya?
Diketahui:
Q = 10 C
W = 200 J
Ditanya: V =…?
Jawaban:
Untuk menentukan nilai tegangan listriknya, gunakan rumus di bawah ini.
V = W / Q = 200 J / 10 C = 20 V
Jadi, tegangan listriknya adalah 20 V.
Alat Ukur Tegangan Listrik
Alat yang paling umum digunakan untuk mengukur tegangan listrik adalah Voltmeter. Namun, selain Voltmeter, terdapat berbagai alat ukur tegangan lain yang dapat Anda temui, antara lain:
- Multimeter Digital dan Analog
- Continuity Tester (Penguji Kontinuitas)
- Digital Clamp Meter (Meteran Penjepit Digital)
- Neon Voltage Testers (Penguji Tegangan Neon)
- Solenoid Voltage Tester (Penguji Tegangan Solenoid)
- Plug-In Circuit Analyzers (Penganalisis Sirkuit Plug-In)
- Wand Voltage Meter (Pengukur Tegangan Tongkat)
- Non-Contact Voltage Testers (Pengukur Tegangan Non-Kontak)
Semua alat-alat tersebut berguna untuk membantu mengukur tegangan listrik dalam berbagai situasi yang berbeda.
Cara Mengukur Tegangan Listrik
Untuk mengukur tegangan dalam suatu rangkaian listrik, Anda dapat menggunakan voltmeter atau multimeter. Pastikan Anda memilih skala volt pada selektor.
Jika Anda hendak mengukur tegangan AC, aturlah skala ke ACV. Namun, jika tujuannya untuk mengukur tegangan DC, pilihlah skala DCV.
Ketika memasang voltmeter, pastikan untuk menghubungkannya secara paralel. Artinya, probe positif dari alat ukur harus terhubung langsung ke terminal atau bagian yang memiliki tegangan positif. Sedangkan probe negatif harus terhubung ke terminal atau bagian dengan tegangan negatif. Untuk lebih memahami, silakan lihat gambar yang ada di bawah :
Contoh Rangkaian :
Mari kita amati 3 titik pengukuran tegangan pada gambar rangkaian yang tertera di atas.
- Untuk mengukur tegangan keseluruhan (tegangan supply), posisikan voltmeter secara paralel terhadap baterai. Jika baterai memiliki tegangan sebesar 9 volt DC, maka angka yang ditampilkan pada multimeter pun akan menunjukkan angka yang sama.
- Saat ingin mengukur tegangan yang terjadi di tahanan R1, hubungkan probe positif multimeter ke titik yang berada lebih dekat dengan kutub positif baterai, yaitu yang memiliki polaritas lebih tinggi. Pastikan Anda tidak menghubungkannya dengan cara yang terbalik.
- Ketika mengukur tegangan pada lampu dengan tahanan sebesar 10Kohm, berdasarkan perhitungan, tegangan yang jatuh pada lampu tersebut seharusnya adalah 8,2 volt, sedangkan tegangan di R1 adalah 0,8 volt.
Penutup
Dalam merangkum artikel dari empatpilar.com, pengertian tegangan listrik menjadi fondasi dalam memahami konsep dasar kelistrikan. Tegangan menggambarkan potensi energi yang mendorong arus listrik melewati konduktor. Sebagaimana air yang mengalir karena adanya ketinggian, arus listrik pun mengalir akibat adanya tegangan.
Untuk memahami lebih dalam tentang dunia kelistrikan, pemahaman tentang tegangan merupakan langkah awal yang esensial. Dengan mengerti konsep dasarnya, kita dapat lebih bijak dan aman dalam menggunakan serta mengaplikasikan energi listrik dalam kehidupan sehari-hari.
