Pengertian Tegangan dan Hambatan Listrik Berikut Rumusnya

Sudah ada beberapa artikel yang mengulas mengenai elektronika, antara lain mengenai resistor, kapasitor, dll. Namun justru pengertian dasar kelistrikan belum pernah kita bahas.

Baik, kali ini kita akan belajar mengenai dasar kelistrikan yaitu mengenai pengertian tegangan listrik dan hambatan listrik. Dengan memahami kedua hal ini, harapannya kita akan lebih mudah mempelajari komponen-komponen elektronikan yang lainnya.

Yuk kita mulai…

Daftar Isi

Pengertian Tegangan Listrik

Tegangan listrik atau elektrik voltage adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik. Satuan tegangan listrik adalah Volt dengan simbol huruf V.

Tegangan listrik dapat juga dianggap sebagai gaya yang mendorong perpindahan arus listrik melalui konduktor. Semakin tinggi tegangannya semakin besar pula kemampuannya untuk mendorong arus listrik melalui rangkaian yang diberikan.

Jadi jika tegangan tidak ada atau tidak ada perbedaan potensial maka arus listrik tidak akan mengalir ke rangkaian listrik.

Jenis Tegangan Listrik Berdasarkan Besaran Tegangannya :

ELV (Extra Low Voltage), yaitu tegangan sangat rendah. Besaran tegangannya antara 0 s/d 50 volt.
LV (low voltage), yaitu tegangan rendah. Besaran tegangannya antara 50 volt s/d 1000 Volt atau 1 kV
MV (Medium voltase), yaitu tegangan menengah. Besaran tegangannya adalah antara 1 kilo volt s/d 36 kilo volt.
HV (High Voltage), yaitu tegangan Tinggi. Besaran tegangannya antara 36 kilo s/d 150 Kilo Volt.
HEV (High Extra Voltage), yaitu tegangan ekstra tinggi. Besaran tegangannya antara 150 kilo volt s/d 750 kilo volt.
HUV (High Ultra Voltage), yaitu tegangan ultra-tinggi. Besaran tegangannya lebih dari 750 kilo volt.

Kenapa Perlu Tegangan Listrik Tinggi?

Padahal semakin tinggi tegangan listrik semakin berbahaya.

Untuk menjawab pertanyaan tersebut kita perlu mengetahui dahulu proses listrik dari mulai dibangkitkan sampai didistribusikan. Berikut adalah gambar alur proses listrik dari mulai dibangkitkan sampai di disebutkan dari website PLN.

Listrik dibangkitkan atau dihasilkan dari generator yang bekerja berdasarkan proses elektromagnetisme. Selanjutnya energi listrik ditingkatkan tegangannya melalui trafo di gardu induk tegangan ekstra tinggi atau gitet. Tegangan listrik di gitet tersebut antara 275 kilo volt hingga 800 kilo volt.

Selanjutnya energi listrik disalurkan melalui saluran udara tegangan ekstra tinggi atau Sutet untuk distribusi jarak jauh. Ketika sudah mendekati konsumen, tegangan listrik diturunkan bertahap melalui trafo di gardu induk.

Dari gardu induk listrik distribusikan melalui saluran udara tegangan menengah atau SUTM atau saluran kabel tegangan menengah (SKTM).

SUTM menggunakan jaringan kabel di atas tanah sedangkan SKTM menggunakan jaringan kabel di bawah tanah.

Tegangan SUTM dan SKTM antara 1 kilo volt dan 69 kilo volt.

Sebelum digunakan, tegangan diturunkan kembali di gardu distribusi (gadis) lalu energi listrik didistribusikan ke konsumen seperti gedung-gedung, pabrik, dan perumahan.

Setelah mengetahui proses distribusi Listrik kita perlu mengetahui rumus untuk menghitung daya listrik.

Rumus untuk menghitung daya listrik adalah tegangan dikalikan dengan arus.

W = V x A

Dapat dilihat dari rumus dimana tegangan dan arus berbanding terbalik atau dengan kata lain semakin tinggi tegangan, semakin kecil arus yang dibutuhkan agar bisa menghasilkan daya yang sama.

Jadi untuk mendistribusikan daya listrik yang besar, misalnya dalam satuan 1 mega watt dimana 1 mega watt ini diperkirakan bisa digunakan untuk 2000-3000 rumah tangga dan tegangan yang digunakan adalah 220 volt maka dibutuhkan arus sebesar 4,5 kilo ampere.

Untuk menghantarkan arus listrik 4,5 kilo ampere ini dibutuhkan diameter kabel yang sangat besar dan ini tidak efisien. Maka solusinya adalah tegangan yang dinaikkan agar arus tetap kecil.

Kesimpulannya adalah tegangan listrik tinggi dibutuhkan pada saat proses distribusi listrik agar biaya distribusinya lebih efisien atau lebih murah.

Oiya, terkait dengan alat ukur yang digunakan untuk mengukur tegangan dan arus bisa menggunakan multimeter yang sebelumnya telah dibahas disini : Prinsip Kerja dan Cara Menggunakan Multimeter Analog (Avometer)

Mengapa kita kesetrum ?

Manusia kita bisa kesetrum?

Karena tubuh kita terdiri dari air yang bisa menjadi konduktor arus listrik.

Besarnya tegangan listrik mempengaruhi rasa kesetrum, semakin tinggi tegangan listrik semakin membahayakan keselamatan manusia karena semakin tinggi tegangan akan menyebabkan semakin banyaknya elektron yang melalui tubuh kita.

Banyak Orang beranggapan bahwa arus AC yang bisa menyebabkan manusia kesetrum. Anggapan ini salah karena baik arus AC dan DC bisa menyebabkan manusia kesetrum.

Memang jarang kita mendengar manusia meninggal karena kesetrum tegangan arus DC, hal ini disebabkan karena tegangan arus DC yang biasa digunakan sangat kecil yaitu dibawah 50 volt. Selain itu untuk bisa kesetrum kita harus terhubung dengan kutub positif dan negatif.

Untuk arus AC kutub negatif atau netral bisa digantikan oleh tanah atau bumi. Untuk lebih jelasnya kita bisa lihat gambar seperti ini :

Arus mengalir dari kutub positif menuju ke negatif. Jika manusia ada diantara ini maka akan menyebabkan manusia dialiri oleh arus listrik. Nah inilah yang kita namakan kesetrum atau tubuh kita dilalui listrik sehingga bergetar.

Namun jika kita tidak terhubung dengan kutub negatif atau kutub netralnya maka kita tidak akan dialiri arus listrik karena tidak ada beda potensial sehingga tidak ada arus listrik yang akan mengalir.

Misalnya kalau kita memegang listrik AC di rumah dan kita menggunakan sandal karet dan tidak terhubung langsung dengan bumi sehingga arus listriknya tidak akan mengalir ke bumi maka kita juga tidak akan dilalui oleh arus listriknya.

Salah satu cara untuk melihat apakah ada arus listrik atau tegangan listrik adalah dengan menggunakan alat yang namanya tespen dimana alat ini menggunakan lampu sebagai indikatornya.

Karena tubuh manusia bisa dijadikan sebagai konduktor jika terhubung dengan kutub negatif atau kutub netralnya maka kita harus berhati-hatilah terhadap tegangan listrik. Semakin tinggi tegangan listrik maka semakin membahayakan keselamatan manusia karena semakin tinggi tegangan akan menyebabkan semakin banyaknya elektron yang melalui tubuh kita.

Nah kita sudah memahami hal terkait dengan tegangan listrik, lalu bagaimana dengan hambatan listrik. Apa artinya?

Pengertian Hambatan Listrik atau Resistansi Listrik

Hambatan listrik atau electrical Resistance adalah kemampuan suatu benda untuk menghambat atau mencegah aliran arus listrik.

Satuan hambatan listrik adalah Ohm dengan simbol Omega (Ω)

Sedangkan dalam rumus menggunakan simbol huruf R

Konduktor vs Isolator

Konduktor adalah benda-benda yang bisa menghantarkan arus listrik, contohnya adalah benda-benda yang terbuat dari logam seperti tembaga, besi, baja, aluminium, seng, dll.

Isolator adalah benda-benda yang tidak bisa menghantarkan arus listrik, contohnya adalah benda-benda yang terbuat dari plastik, kayu, batu, dll.

Ada benda-benda yang bisa menjadi konduktor dan isolator dalam keadaan tertentu, contohnya adalah air dan udara.

Air bisa menjadi konduktor jika jarak antara sumber listriknya dekat.
Air juga bisa menjadi isolator jika jarak dengan sumber listriknya jauh.
Udara bisa menjadi konduktor jika ada tegangan yang sangat tinggi, misalnya pada petir.

Setiap bahan penghantar atau konduktor memiliki sifat yang menghambat arus listrik. Besaran hambatan listrik pada konduktor dipengaruhi oleh :

Jenis bahan, misalnya : tembaga memiliki nilai resistansi yang lebih rendah dibandingkan dengan besi.
Panjang penghantar, semakin panjang suatu penghantar semakin tinggi nilai resistansinya.
Suhu, semakin tinggi suhu semakin tinggi nilai resistansinya.
Luas penampang, semakin kecil diameter suatu penghantar semakin tinggi nilai resistansinya

Karena suhu bisa mempengaruhi nilai hambatan maka bisa diimplementasikan menjadi alat sensor suhu, misalnya : sensor suhu akan perubahan nilai hambatan sesuai dengan suhu yang diterima oleh sensor tersebut.

Rangkaian Seri dan Pararel

Rangkaian seri adalah suatu rangkaian yang menghubungkan hambatan secara seri dimana output dari hambatan akan menjadi input bagi hambatan yang lainnya. Sedangkan rangkaian paralel adalah rangkaian yang input dan outputnya sama.

Rangkaian hambatan seri bertujuan untuk memperbesar nilai hambatan listrik. Rangkaian seri juga berfungsi sebagai pembagi tegangan. Tegangan di setiap hambatan akan berbeda tetapi jika dijumlahkan akan sama dengan tegangan di sumber listrik.

Berikut Rumus yang Berlaku di Rangkaian Seri

Vtotal = V1 + V2 + V3

Itotal = I1 = I2 = I3

Rtotal = R1 + R2 + R3

Rangkaian hambatan seri mempunyai kelebihan dan kekurangan.

Kelebihannya yaitu dapat menghemat biaya karena hanya menggunakan sedikit kabel. Contohnya adalah lampu hiasan di pohon. Sedangkan kelemahannya yaitu apabila salah satu lampu tidak berfungsi atau rusak maka komponen yang lainnya tidak dapat berfungsi.

Sedangkan rangkaian hambatan pararel berfungsi sebagai pembagi arus dimana arus di setiap hambatan akan berbeda tetapi jika dijumlahkan akan sama dengan arus di sumber listrik.

Berikut Rumus yang Berlaku di Rangkaian Pararel

V total = V1 = V2 = V3

I total = I1 + I2 + I3

1/R total = (1/R1) + (1/R2) + (1/R3)

Oiya, sebelumnya kita pernah memberikan contoh pengaruh terhadap tegangan dan arus jika beberapa baterai di rangkai secara seri dan pararel. Jika teman-teman berkenan, boleh dibaca di artikel berikut : Mengenal Jenis-Jenis Baterai yang Sering Ada di Pasaran

Referensi :

PLN