Matpil - Pengantar Elektronika dan Hukum Ohm

 

PENGANTAR IOT

1. Apa itu IoT?

Internet of Things (IoT) adalah sebuah konsep di mana berbagai benda atau perangkat dapat terhubung ke internet dan berkomunikasi satu sama lain. Dengan IoT, benda sehari-hari seperti lampu, kipas angin, kulkas, CCTV, bahkan kendaraan, bisa dikendalikan atau mengirim data melalui internet.

👉 Contoh nyata dalam kehidupan sehari-hari:

·         Lampu rumah yang bisa dikontrol dari HP.

·         Sensor kelembapan tanah untuk mengatur penyiraman otomatis di pertanian.

·         Jam tangan pintar (smartwatch) yang bisa memantau detak jantung.

·         GPS pelacak kendaraan.

Kesimpulan: IoT membuat hidup kita lebih mudah, efisien, dan cerdas karena semua perangkat bisa saling terhubung.

 

2. Mengapa Harus Belajar Dasar Elektronika Sebelum IoT?

Sebelum masuk ke IoT, kita perlu paham dulu tentang elektronika dasar, karena IoT bekerja dengan perangkat elektronik seperti sensor, aktuator, dan mikrokontroler.

a. Komponen Elektronika Pasif

1.      Resistor (Hambatan): mengatur besar kecilnya arus listrik.

2.      Kapasitor: menyimpan dan melepaskan muatan listrik.

3.      Induktor: menyimpan energi dalam bentuk medan magnet.

b. Komponen Elektronika Aktif

1.      Transistor: bisa digunakan sebagai saklar atau penguat sinyal.

2.      Dioda: hanya mengalirkan arus ke satu arah.

3.      IC (Integrated Circuit): rangkaian elektronik mini yang kompleks.

👉 Semua komponen ini nantinya dipakai dalam rangkaian IoT.

PENGANTAR ELEKTRONIKA  

1. Apa itu Elektronika?

Elektronika adalah cabang ilmu teknik yang mempelajari aliran dan pengendalian elektron dalam suatu rangkaian. Biasanya digunakan untuk mengontrol arus listrik dalam berbagai perangkat elektronik, mulai dari radio, televisi, komputer, hingga sistem otomatisasi.

2. Arus Listrik

• Arus searah (DC / Direct Current): Arus yang mengalir satu arah saja, misalnya dari baterai.
• Arus bolak-balik (AC / Alternating Current): Arus yang mengalir bolak-balik, seperti listrik PLN.

3. Tegangan dan Arus

• Tegangan (Volt): Tekanan listrik yang mendorong elektron untuk bergerak.
  - Tegangan adalah gaya dorong listrik dari sumber listrik (misalnya PLN) yang memaksa arus mengalir melalui kabel atau perangkat.
  - Di rumah, tegangan standar PLN adalah 220 Volt.
  💡 Contoh: Jika kita analogikan air mengalir di pipa, maka tegangan seperti tekanan airnya.
  
  
• Arus (Ampere): Jumlah elektron yang mengalir setiap detik.
- Arus listrik adalah jumlah muatan listrik (elektron) yang mengalir setiap detik melalui suatu penghantar.
- Besarnya arus tergantung pada tegangan dan hambatan dari alat.
💡 Contoh: Arus adalah jumlah air yang mengalir lewat pipa per detik.


• Hambatan (Ohm): Penghalang terhadap arus listrik.
• Daya Listrik (Watt / W) : Daya adalah jumlah energi listrik yang digunakan setiap detik.
  
• Energi Listrik (kWh) : Energi listrik adalah akumulasi daya listrik selama periode waktu tertentu.

RUMUS ELEKTRONIKA

I. HUKUM OHM

Rumus:

$$V = I \times R$$

Contoh Soal:

Sebuah rangkaian memiliki hambatan 10 Ohm dan dialiri arus 2 Ampere. Berapakah tegangan yang dibutuhkan?

Pembahasan:

$$V = I \times R = 2 \times 10 = 20 \text{ Volt}$$

---

II. DAYA LISTRIK

Rumus:

$$P = V \times I$$

Bentuk turunan lain:

$$P = I^2 \times R \quad \text{atau} \quad P = \frac{V^2}{R}$$

Contoh Soal:

Jika sebuah alat listrik bekerja pada tegangan 220 V dan arus 0.5 A, berapakah daya listriknya?

Pembahasan:

$$P = V \times I = 220 \times 0.5 = 110 \text{ Watt}$$

---

III. ENERGI LISTRIK

Rumus:

$$W = P \times t$$

Contoh Soal:

Sebuah lampu 60 Watt dinyalakan selama 10 menit. Berapa energi yang digunakan?

Pembahasan:

Ubah waktu ke detik:
10 menit = 600 detik

$$W = 60 \times 600 = 36.000 \text{ Joule}$$

---

IV. HAMBATAN JENIS (Resistivitas)

Rumus:

$$R = \rho \times \frac{L}{A}$$

Contoh Soal:

Sebuah kawat tembaga panjang 2 m dan luas penampang 0,5 mm² memiliki hambatan jenis ρ = 1,7 × 10⁻⁸ Ω·m. Hitunglah hambatannya.

Pembahasan:

Konversi luas ke m²:
0,5 mm² = 0,5 × 10⁻⁶ m²

$$R = 1,7 \times 10^{-8} \times \frac{2}{0,5 \times 10^{-6}} = 0,068 \, \Omega$$

---

V. HUKUM KIRCHHOFF

1. Kirchhoff I (Hukum Arus)

$$\sum I_{masuk} = \sum I_{keluar}$$

Artinya, jumlah arus yang masuk ke suatu titik sama dengan jumlah arus yang keluar.

Contoh:

Jika ada 3 arus masuk sebesar 2 A, 3 A, dan 1 A, maka total arus keluar harus 6 A.

---

2. Kirchhoff II (Hukum Tegangan)

$$\sum V = 0$$

Artinya, dalam satu loop tertutup, jumlah tegangan naik = jumlah tegangan turun.

Contoh:

Dalam satu rangkaian loop terdapat baterai 9V dan dua resistor masing-masing 3Ω dan 6Ω. Maka, arusnya:

$$I = \frac{V}{R_{total}} = \frac{9}{3 + 6} = 1 \text{ A}$$

---

VI. HUKUM COULOMB (GAYA LISTRIK)

Rumus:

$$F = k \times \frac{{q_1 \times q_2}}{{r^2}}$$

• F = Gaya listrik (Newton)

• q₁ dan q₂ = Muatan (Coulomb)

• r = Jarak antar muatan (meter)

• k = Konstanta Coulomb = 9 × 10⁹ Nm²/C²

Contoh Soal:

Dua muatan masing-masing 1 μC dan 2 μC terpisah 0,1 meter. Hitung gaya tariknya.

Pembahasan:

$$F = 9 \times 10^9 \times \frac{(1 \times 10^{-6}) \times (2 \times 10^{-6})}{(0,1)^2} \\ = 9 \times 10^9 \times \frac{2 \times 10^{-12}}{0,01} = 1,8 \, \text{N}$$

---

VII. KAPASITANSI (MUATAN KAPASITOR)

Rumus:

$$C = \frac{Q}{V}$$

Contoh Soal:

Sebuah kapasitor memiliki muatan 0,01 C dengan tegangan 5 V. Berapa kapasitansinya?

Pembahasan:

$$C = \frac{Q}{V} = \frac{0,01}{5} = 0,002 \, \text{F} = 2000 \, \mu F$$

---

VIII. RANGKAIAN RESISTOR

1. Resistor Seri:

$$R_{total} = R_1 + R_2 + R_3 + \ldots$$

2. Resistor Paralel:

$$\frac{1}{R_{total}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3} + \ldots$$

Contoh:

Dua resistor 10Ω dan 20Ω disusun paralel:

$$\frac{1}{R} = \frac{1}{10} + \frac{1}{20} = \frac{2 + 1}{20} = \frac{3}{20} \Rightarrow R = \frac{20}{3} \approx 6,67 \, \Omega$$