Matpil - Pengantar Elektronika dan Hukum Ohm

 

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.

• Arus (Ampere): Jumlah elektron yang mengalir setiap detik.

• Hambatan (Ohm): Penghalang terhadap arus listrik.

RUMUS ELEKTRONIKA

I. HUKUM OHM

Rumus:

$$V = I \times R$$

• V = Tegangan (Volt)

• I = Arus listrik (Ampere)

• R = Hambatan listrik (Ohm)

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:

$$P = V \times I$$

• P = Daya (Watt)

• V = Tegangan (Volt)

• I = Arus (Ampere)

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:

$$W = P \times t$$

• W = Energi (Joule)

• P = Daya (Watt)

• t = waktu (detik)

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:

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

• R = Hambatan (Ohm)

• ρ (rho) = Hambatan jenis bahan (Ohm·m)

• L = Panjang penghantar (m)

• A = Luas penampang kawat (m²)

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:

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

• C = Kapasitansi (Farad)

• Q = Muatan listrik (Coulomb)

• V = Tegangan (Volt)

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:

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