BAB II LANDASAN TEORI
Gaya gerak elektron dalam kelistrikan mempunyai beberapa macam sebutan : Gaya gerak listrik ggl, potensial listrik, perbedaan potensial, tekanan
listrik, dan tegangan listrik V. Gaya bertanggung jawab terhadap adanya peristiwa penarikan dan penolakan arus listrik melalui suatu rangkaian. Gaya
tersebut merupakan hasil pemakaian suatu bentuk energi menjadi suatu medan elektrostatik. Tegangan listrik adalah beda potensial antara dua titik dalam suatu
rangkaian listrik.
Suatu tegangan listrik timbul diantara kedua benda jika salah satu benda mempunyai kelebihan elektron bebas dan benda lainnya mempunyai kekurangan
elektron bebas. Jika dua benda tersebut dihubungkan, maka arus pengosongan akan mengalir dari benda negatif ke benda positif. Suatu tegangan listrik juga
dapat timbul diantara dua benda jika terdapat perbedaan jumlah elektron bebas persatuan isi dari dua benda tersebut. Jika kedua benda tersebut negatif, maka arus
akan mengalir dari benda yang bermuatan lebih negatif ke benda yang bermuatan kurang negatif ketika ke dua benda tersebut dihubungkan. Selain itu juga akan
terdapat aliran elektron dari benda yang bermuatan kurang positif ke benda yang bermuatan lebih positif.
II.1. Arus Listrik
Universitas Sumatera Utara
Benda terbentuk dari partikel-partikel yang sangat kecil yang disebut molekul yang terdiri dari atom-atom. Inti atom nucleus terbentuk dari sub atom
yang disebut proton dan neutron. Mengelilingi inti dan dalam keadaan yang terus bergerak berputar elektron-elektron. Gaya tarik dan gravitasi yang dihasilkan oleh
proton dan elektron dikenal sebagai Muatan Listrik. Beberapa jenis bahan ‘mengizinkan’ elektron-elektron untuk mengalir
melewatinya disebut sebagai konduktor penghantar, sebagian elektron bebas bergerak secara bebas dan sebarang atau berpindah dari atom ke atom. Jika di
samping gerakan ini terdapat suatu aliran atau gerakan elektron yang umum sepanjang konduktor disebut arus listrik . Jadi arus listrik semata-mata adalah
gerakan elektron atau muatan negatif melalui sebuah konduktor . Telah disepakati bahwa arah aliran ini dari positif ke negatif walaupun
sekarang ini telah dibuktikan secara aktual bahwa aliran listrik bergerak dari negatif ke positif. Kecepatan aliran listrik dinyatakan dalam coulomb per sekon
Cs. Dalam prakteknya istilah coulomb per sekon jarang digunakan, dan sebagai gantinya digunakan amper simbol A. Satu amper sama dengan gerakan listrik
satu coulomb melalui titik tertentu dalam satu sekon. Rumus untuk menghitung kuat arus adalah:
ket : I = Kuat arus A
Q = Banyak muatan listrik Coulumb t = waktu dalam satuan detik
Universitas Sumatera Utara
II.2. Daya Listrik
Satuan daya Listrik adalah watt . Dalam satuan SI ,satu watt disefinisikan sebagai suatu yang sama dengan kerja yang dilakukan pada laju satu joule setiap
sekon. Watt juga merupakan energi yang dikeluarkan atau kerja yang dilakukan setiap sekon oleh arus 1 A yang tidak berubah yang mengalir pada tegangan 1
volt, atau
P = V I
Dimana: P= daya, watt
I= arus,amper V= tegangan,volt.
Jika arus dan tegangan merupakan fungsi siklus,maka daya rata-rata P untuk suatu periode siklus tersebut dapat ditentukan besarnya dengan rumus
P …2-9
Dengan ; P = daya rata-rata dalam watt
T= periode dari siklus dalam detik
Universitas Sumatera Utara
Tegangan dan arus fungsi sinus dinyatakan sebagai Vt = Vm cos
ωt
it = Im cos ωt – φ
maka persamaan daya menjadi: pt =Vm Im cos
ωt cos ωt – φ
pt = Vm Im [ cos ωt – ωt + φ + cos ωt + ωt – φ
pt = Vm Im cos φ + Vm Im cos 2ωt – φ
Harga rata-rata dari fungsi sinusoid yang berubah terdapat waktu untuk satu periode adalah sama dengan nol. Sehingga dari persamaan pt hanya terdapat
bentuk Vm Im cos yang tidak tergantung terhadap waktu. Maka bentuknya menjadi :
P = Vm Im cos φ
= VI cos φ ….watt
Daya nyata ini yang diukur Wattmeter dalam konsumsi energi listrik di pelanggan. Dan dari rumus diatas diperoleh:
Dimana cos φ ini disebut sebagai faktor daya yang tidak mungkin lebih besar dari 1 satu . Sebagai mana telah diketahui bahwa daya rata-rata pada
Universitas Sumatera Utara
rangkaian L murni adalah nol,maka dengan demikian bahwa daya : P= VI Cos φ , ini adalah merupakan daya yang diserap oleh tahanan R,karena pada tahanan R,
arus sephasa dengan tegangan maka sudut φ = 0 : maka daya : P = VI Cos φ ,diatas dapat dituliskan dengan bentuk :
P= V I COS φ = V I COS 0 = V I = I R I atau : P =
’
R yang dapat dilihat dari diagram phasor yang dikenal dengan segitiga daya:
V.I disebut daya semu
S
Volt Amper VA V.I.Cos φ disebut daya aktif nyata
P Watt
V.I.sin φ disebut daya reaktif Volt Ampere Reaktif VAR
P = I cos φ watt
φ Q = VI sin
φ VAR
S= V.A VA
Dari daya rata-ratanyata, untuk daya dan tegangan yang tetap maka arus tergantung dari besar kecilnya faktor daya.
II.3. Energi Listrik