DASAR-DASAR KELISTRIKAN

 Sebagian besar peralatan kelistrikan digunakan pada kendaraan. Barangkali untuk pertama kali sulit untuk melakukan servis peralatan kelistrikan, karena peralatan tersebut digerakkan oleh listrik yang tidak dapat dilihat dengan mata manusia. Tetapi Anda akan menemukan bahwa kelistrikan bekerja sesuai dengan contoh (pattern) tertentu didasarkan pada sifat-sifat dan kerjanya kelistrikan. Kemudian penting sekali untuk Anda menguasai sepenuhnya tentang dasar-dasar kelistrikan dengan tujuan untuk dapat memahami konstruksi dan cara kerja peralatan-peralatan kelistrikan yang digunakan pada kendaraan.

KELISTRIKAN 

1. KOMPOSISI DARI BENDA-BENDA

 Suatu benda bila kita bagi sampai bagian yang terkecil tanpa meninggalkan sifat aslinya, kita akan mendapatkan suatu partikel yang disebut molekul. Kemudian bila molekul ini kita bagi lagi maka kita akan dapatkan bahwa molekul terdiri dari beberapa atom. Semua atom terdiri dari inti yang dikelilingi oleh partikel-partikel yang sangat tipis, yang biasa disebut dengan elektron-elektron yang berputar mengelilingi inti dengan orbit yang berbeda-beda. Inti sendiri terdiri dari proton dan neutron dalam jumlah yang sama (kecuali atom hydrogen yang kekurangan jumlah neutron). Proton dan elektron mempunyai suatu hal yang sama yaitu muatan listrik (electrical charge). Muatan listrik pada proton diberi muatan positif (+) sedangkan listrik pada elektron diberi tanda negatif (–), sedangkan neutron sendiri tidak bermuatan (netral). Dikarenakan jumlah muatan listrik positif pada proton dalam suatu atom adalah sama dengan jumlah muatan listrik negatif pada elektron, maka atom akan bermuatan netral. Sesuai dengan hukum alam dari atom, dimana akan terjadi gaya tarik-menarik antara elektron dan inti (jumlah etektron dan proton sama) maka elektron akan tetap berada dalam orbitnya masing-masing.

2. ELEKTRON BEBAS 

Elektron-elektron yang orbitnya paling jauh dari inti disebut valence elektron. Karena elektron yang mampunyai orbit paling jauh dari inti gaya tariknya lemah, maka elektron ini mempunyai gaya kaluar dari orbitnya dan berpindah ke atom yang lain. Tembaga, perak atau logam lainnya, valensi elektronnya akan bergerak hampir bebas terhadap intinya, dengan demikian elektron ini disebut elektron bebas. Berbagai karakteristik dan macam aksi kelistrikan seperti loncatan listrik statis (static electricity spark), pembangkitan panas. reaksi kimia atau aksi magnet dapat terjadi karena adanya aliran listrik, hal ini disebabkan adanya elektron bebas.

TIPE LISTRIK DAN SIFAT-SIFATNYA 

1. LISTRIK STATIS DAN LISTRIK DINAMIS 

Ada dua tipe listrik yaitu listrik statis dan listrik dinamis. Listrik dinamis dapat dibagi menjadi lagi menjadi arus searah (DC) dan arus bolak-balik (AC).

LISTRIK STATIS

Bila benda konduktor seperti sebatang kaca (glass rod) digosok dengan kain sutera, kedua permukaan, batang kaca dan sutera menjadi bermuatan listrik satu bermuatan positif dan satu lagi bermuatan negatif.

Tanpa menyentuh kedua benda tersebut dan menghubungkan dengan konduktor, muatan listrik akan tetap berada pada permukaan batang kaca atau kain sutera. Karena tidak terjadi gerakkan maka tipe kelistrikan ini disebut listrik statis. Dalam rumus elektron bebas, listrik statis adalah suatu keadaan dimana elektron bebas sudah terpisah dari atomnya masing-masing, akan tetapi tidak bergerak dan hanya berkumpul di atas permukaan benda tersebut.

Bila Anda keluar dari kendaraan, Anda kadangkadang manyentuh pintu atau bagian lain dari kendaraan dan merasakan adanya kejutan listrik. Kejadian ini juga disebabkan oleh listrik statis yang dibangkitkan oleh kendaraan dan badan manusia.

LISTRIK DINAMIS 

Listrik dinamis adalah suatu keadaan terjadinya elektron-elektron bebas dimana elektron-elektron ini berasal dari elektron-elektron yang sudah terpisah dari atomnya masing-masing dan melalui suatu benda yang sifatnya konduktor.

Bila elektron-elektron bebas bergerak dengan arah yang tetap, maka listrik dinamis ini disebut listrik arus searah (DC). Bila arah gerakan dan jumlah (besar arus) bervariasi secara periodik terhadap waktu, maka listrik dinamis ini disebut listrik bolakbalik (AC)

Pada bab berikut, kita akan mendiskusikan tentang arus listrik, tegangan dan tahanan, yang menggunakan arus listrik searah (DC), sebagai contoh:

2. ARUS LISTRIK 
APAKAH ARUS LISTRIK ITU ?

 Bila kita menghubungkan baterai dan lampu dengan kabel tembaga seperti pada gambar di bawah ini maka lampu akan menyala. Arus listrik akan mengalir dari positif (+) ke negatif (-).

SATUAN PENGUKURAN ARUS LISTRIK 

Besar arus listrik yang mengalir melalui konduktor adalah sama dengan jumlah elektron bebas yang melewati panampang konduktor setiap detik. Arus listrik dinyatakan dengan I (Intensity) sedangkan besar arus listrik dinyatakan dengan satuan amper, disingkat A. Satu amper A sama dengan pergerakkan 6,25 x 1018 elektron bebas yang melewati konduktor setiap detik.

Contoh konversi 1.000 mA = 1 A 

0.01 mA= 10 mikroA 

KEJADIAN-KEJADIAN YANG DISEBABKAN OLEH ARUS LISITRIK

Bila arus mengalir pada konduktor atau elektron akan menyebabkan (menimbulkan) tiga kejadian: 

a. Pembangkitan panas Bila arus melewati konduktor, akan menghasilkan panas. Contohnya meliputi: Head Light, Cigarette Lighter, Fuse dll. 

b. Aksi kimia Bila aksi kimia terjadi pada elektrolit (cairan yang dapat dilalui (dialiri) arus listrik) akan menyebabkan arus listrik mengalir. Baterai bekerja berdasarkan prinsip ini. 

c. Aksi magnet Bila arus listrik mengalir pada kabel atau kumparan akan menghasilkan medan magnet disekitarnya. Prinsip ini digunakan pada ignition coil, alternator, motor starter dan macam-macam solenoid.

3. TEGANGAN DAN DAYA ELEKTROMOTIF 

Bila dua buah tangki air yang berbeda tingginya dihubungkan oleh pipa seperti pada gambar, air akan mengalir dari tangki yang lebih tinggi ke tangki yang lebih rendah. Hal ini disebabkan adanya perbedaan ketinggian permukaan, yang disebut Head yang menyebabkan terjadinya tekanan (perbedaan potensial) sehingga air akan mengalir dari tangki yang lebih tinggi ke tangki yang lebih rendah. Hal yang sama, bila lampu dihubungkan dengan baterai oleh kabel seperti pada gambar di bawah, arus listrik akan mengalir dari baterai ke lampu dan lampu akan menyala. Hal ini disebabkan adanya kelebihan muatan negatif (elekton bebas) pada terminal negatif baterai dan kelebihan muatan positif (penerimaan elektron bebas) pada terminal positif baterai. Perbedaan ini menyebabkan terjadinya "tekanan tegangan" seperti perbedaan potensial yang dihasilkan oleh perbedaan ketinggian permukaan (Head) air dari kedua tangki, dan 'tegangan listrik' menyebabkan arus listrik akan mengalir dan lampu akan menyala. Tegangan listrik ini disebut dengan perbedaan potensial atau biasa disebut VOLTASE (kadangkadang juga disebut dengan electromotive force atau AMF). 

SATUAN PENGUKURAN TEGANGAN LISTRIK DAN DAYA ELEKTROMOTIF

 Satuan tegangan listrik dan daya elektromotif dinyatakan dengan "VOLT" dengan simbol V. 1 volt adalah tegangan listrik atau potensial yang dapat mengalirkan arus listrik sebesar 1 amper pada konduktor dengan tahanan 1 ohm. Untuk satuan tegangan yang sangat kecil ataupun yang sangat besar

4. TAHANAN LISTRIK 

KONDUKTOR, SEMI KONDUKTOR DAN NONKONDUKTOR 

Gambar di bawah menunjukkan tangki-tangki dengan ketinggian yang sama tetapi dihubungkan oleh pipa-pipa dengan diameter yang berbeda. Meskipun ketinggiannya sama, tetapi air akan mengalir lebih mudah bila tangki-tangki dihubungkan dengan pipa yang lebih besar dibandingkan tangki yang dihubungkan dengan pipa yang lebih kecil. Kejadian ini juga berlaku untuk listrik, dimana listrik akan lebih mudah mengalir melalui beberapa material (benda) dan akan lebih sulit mengalir melalui benda yang lain. Dalam hal tahanan terhadap aliran listrik, maka benda-benda digolongkan ke dalam tiga kategori. 

a. Konduktor Material yang dapat dialiri arus listrik disebut dengan konduktor, misalnya: emas, perak, tembaga, alumunium, dan besi. 

b. Non-konduktor/lsolator Material yang tidak dapat dialiri arus listrik dengan mudah atau tidak dapat mengalir sama sekali seperti kaca, karet, kertas, plaslik, vinil atau porselen disebut dengan non-konduktor atau isolator. 

c. Semi Konduktor Material dimana arus listrik dapat mengalir tetapi tak semudah bila melewati konduktor disebut dengan semikonduktor. Material yang termasuk kategori ini misalnya silikon dan germanium. Konduktor dan Non-konduktor keduanya digunakan pada komponen listrik pada kendaraan, seperti pada gambar di bawah.