Medan magnet akan dibangkitkan pada saat arus mengalir melalui kumparan. Akibatnya, EMF electromotive force dibangkitkan dan menghasilkan garis gaya magnet magnetic flux dengan arah yang berlawanan dengan pembentukan
garis-garis gaya magnet dalam kumparan coil. Ofeh karena itu arus tidak akan mengalir seketika pada saat dialirkan ke kumparan tetapi membutuhkan waktu untuk menaikkan arus tersebut.
sebagai contoh Bunga api yang terjadi pada saat memutuskan suatu sirkuit arus selalu disebabkan karena induksi diri
Gambar 22. Induksi Diri Ggl terinduksi ini berlawanan arah dengan perubahan fluks. Jika arus yang melalui kumparan meningkat, kenaikan fluks
magnet akan menginduksi ggl dengan arah arus yang berlawanan dan cenderung untuk memperlambat kenaikan arus tersebut. Dapat disimpulkan bahwa ggl induksi ε sebanding dengan laju perubahan arus yang dirumuskan
: Dimana :
I = Arus mengalir pada rangkaian t = Waktu arus mengalir
L = konstanta lilitan
dengan I merupakan arus sesaat, dan tanda negatif menunjukkan bahwa ggl yang dihasilkan berlawanan dengan perubahan arus. Konstanta kesebandingan L disebut induktansi diri atau induktansi kumparan, yang memiliki satuan henry H, yang
didefinisikan sebagai satuan untuk menyatakan besarnya induktansi suatu rangkaian tertutup yang menghasilkan ggl satu volt bila arus listrik di dalam rangkaian berubah secara seragam dengan laju satu ampere per detik.Seperti terlihat pada grafik
dibawah ini.
Grafik diatas menunjukkan saat arus listrik sistem misal sistem audio dihidupkan akanmengalir sumber tegangan dan arus ke sistem audio, karena adanya induksi sendiri dari sistem belum hilang mengakibatkan arus listrik pada sistem tidak bisa
maksimum. Agar sistem audio berfungsi maksimal butuh waktu lama sehingga grafik untuk arus jadi melengkung. Saat sistem listrik misal sistem audio dimatikan arus listrik seharusnya hilang dengan cepat karena ada induksi sendiri maka sistem
audio tidak mati dengan cepat. Atau pengertian lain dari grafik diatas sebagai berikut :
a Saat stop kontak dipasang , induksi sendiri self induction memperlambat arus listrik mencapai maksimum sehingga suara audio kecil.
2.1. Jenis –Jenis induksi Diri self indusinpada lilitan :
a. Induktansi Diri pada Solenoida dan Toroida Solenoida merupakan kumparan kawat yang terlilit pada suatu pembentuk silinder.Pada kumparan ini panjang pembentuk
melebihi garis tengahnya. Bila arus dilewatkan melalui kumparan, suatu medan magnetik akan dihasilkan di dalam kumparan sejajar dengan sumbu.
Gambar 23. Solenoida. Sementara itu, toroida adalah solenoida yang dilengkungkan sehingga sumbunya menjadi berbentuk lingkaran.Induktor
adalah sebuah kumparan yang memiliki induktansi diri L yang signifikan.
Induktansi diri L sebuah solenoida dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan 4 pada induksi elektromagnetik. Medan magnet di dalam solenoida adalah:
B = μ .n.I
dengan n = Nl, dari persamaan 3. pada induksi elektromagnetik
dan 1 akan diperoleh:
Jadi,
karena ΦB = B.A = μ0.N.I.A l, Perubahan I akan menimbulkan perubahan fluks besar : Sehingga
Dengan: L = induktansi diri solenoida atau toroida H
μ0 = permeabilitas udara 4 π × 10-7 WbAm N = jumlah lilitan
l = panjang solenoida atau toroida m A = luas penampang m2
b. Energi yang Tersimpan pada Induktor
Energi yang tersimpan dalam induktor kumparan tersimpan dalam bentuk medan magnetik. Energi U yang tersimpan di dalam sebuah induktansi L yang dilewati arus I, adalah:
U = ½ LI2 ............................................................ 5 Energi pada induktor tersebut tersimpan dalam medan magnetiknya. Berdasarkan persamaan 4, bahwa besar induktansi
solenoida setara dengan B = μ0.N2.Al, dan medan magnet di dalam solenoida berhubungan dengan kuat arus I dengan B = μ0.N.I Jadi,
= .
μ .
Maka, dari persamaan 5 akan diperoleh:
Apabila energi pada persamaan 6 tersimpan dalam suatu volume yang dibatasi oleh lilitan Al, maka besar energi per satuan volume atau yang disebut kerapatan energi, adalah:
2.2. INDUKTANSI BERSAMA
Apabila dua kumparan saling berdekatan, seperti pada Gambar 4, maka sebuah arus tetap I di dalam sebuah kumparan akan menghasilkan sebuah fluks magnetik Φ yang mengitari kumparan lainnya, dan menginduksi ggl pada kumparan tersebut.
Gambar 24. Perubahan arus di salah satu kumparan akan menginduksi arus pada kumparan yang lain Menurut Hukum Faraday, besar ggl ε
2
yang diinduksi ke kumparan tersebut berbanding lurus dengan laju perubahan fluks yang melewatinya. Karena fluks berbanding lurus dengan kumparan 1, maka ε
2
harus sebanding dengan laju perubahan arus pada kumparan 1, dapat dinyatakan:
Dengan M adalah konstanta pembanding yang disebut induktansi bersama.Nilai M tergantung pada ukuran kumparan, jumlah lilitan, dan jarak pisahnya.
Induktansi bersama mempunyai satuan henry H, untuk mengenang fisikawan asal AS, Joseph Henry 1797 - 1878. Pada situasi yang berbeda, jika perubahan arus kumparan 2 menginduksi ggl pada kumparan 1, maka konstanta pembanding akan
bernilai sama, yaitu:
Induktansi bersama diterapkan dalam transformator, dengan memaksimalkan hubungan antara kumparan primer dan sekunder sehingga hampir seluruh garis fluks melewati kedua kumparan tersebut.
PERMASALAHAN
Contoh Soal 1 :
Sebuah kumparan mempunyai induktansi diri 2,5 H. Kumparan tersebut dialiri arus searah yang besarnya 50 mA. Berapakah besar ggl induksi diri kumparan apabila dalam selang waktu 0,4 sekon kuat arus menjadi nol?
Penyelesaian: Diketahui:
L = 2,5 H Δt = 0,4 s
I
1
= 50 mA = 5 × 10
-2
A I
2
= 0
Ditanya: ε = ... ? Pembahasan :
Contoh Soal 2 :
Sebuah induktor terbuat dari kumparan kawat dengan 50 lilitan. Panjang kumparan 5 cm dengan luas penampang 1 c
m
2
. Hitunglah:
a. induktansi induktor, b. energi yang tersimpan dalam induktor bila kuat arus yang mengalir 2 A
Penyelesaian: Diketahui:
Ditanya: a. L = ... ?
b. U jika I = 2 A ... ? Pembahasan :
Contoh Soal 3 :
Untuk menyalakan lampu 10 volt dengan tegangan listrik dari PLN 220 volt digunakan transformator step down. Jika jumlah lilitan primer transformator 1.100 lilitan, berapakah jumlah lilitan pada kumparan sekundernya ?
Penyelesaian: Diketahui: Vp = 220 V
Vs = 10 V Np = 1100 lilitan
Ditanyakan: Ns = ........... ? Jawab:
Jadi, banyaknya lilitan sekunder adalah 50 lilitan
A. KOMPETENSI DASAR DAN PENGALAMAN BELAJAR KOMPETENSI DASAR
PENGALAMAN BELAJAR
Setelah mengikuti pembelajaran dengan kompetensi dasar-dasar Listrik siswa dapat :
1. Menghayati dan Mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli gotong royong,
kerjasama, toleran, damai, santun, responsif dan proaktif dan menunjukan sikap sebagai bagian dari
solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan
sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.
2. Memahami besaran listrik, hukum Ohm dan Kirchof padar listrik otomotip
3. Menerapkan Dasar Listrik pada rangkaian seri, paralel dan gabungan
Dari pembelajaran kompetensi dasar-dasar Listrik siswa
mendapatkan pengalaman belajar : 1.
Mengkomunikasikan dalam macam - macam Jenis,
ukuran kabel, terminal dan penggunaannya 2.
Mengamati
simulsi terkait
materi dan
Mengeksplorasi macam-macam jenis, ukuran kabel,
terminal dan penggunaannya 3.
Mengamati simulsi terkait materi pokok besaran
listrik dan Mengeksplorasi induksi sendiri, mutual
pada kemagnitan 4. Mengkomunikasikan macam-macam jenis, ukuran
kabel, terminal dan penggunaannya
Wiring harness adalah kumpulan dari satu atau lebih
wire dengan beberapa part untuk mengalirkan arus listrik agar
sistem sistem pada kendaraan bisa bekerja. wiring harness pada kendaraan kecil sebagai contoh sepeda motor, mobil dan
kendaraan berat tentu akan berbeda tergantung dari engine yang digunakan. Sebagai contoh untuk sepeda motor agar bisa
berjalan pada sistem kelistrikan membutuhkan rangkaian pengapian untuk mesin diesel tentu tidak menggunakan sistem
pengapian untuk menghidupkan kendaraan. Jaringan kabel wiring harness adalah sekelompok kabel – kabel dan kawat
yang masing – masing terisolasi, menghubungkan ke komponen – komponen , dan melindungi komponen – komponen sirkuit , dan sebagainya, kesemuanya disatukan dalam satu unit untuk
mempermudah dihubungkan antara komponen – komponen kelistrikan dari suatu kendaraan. Untuk itu sistem waring sangat penting untuk menjalankan kendaraan. Kabel adalah media penghantar untuk
menyalurkan arus listrik, data, maupun informasi melalui media konduktor terbaik berupa bahan logam atau bahan lainya, tergantung dari jenis kabel tersebut. Pembungkus kabel yang merupakan isolator terbuat dari bahan plastik lentur atau karet
dengan fungsi sebagai pelindung fisik dari kerusakan berupa bunga api, benturan, air dan lain-lain. Pada jenis kabel tertentu, bagian pembungkus ini dilengkapi juga dengan pembungkus yang melindungi dari interferensi elektromagnetik. Masing –
masing jaringan kabel wiring harness yang ada pada kendaraan baik kendaraan kecil sepeda motor, kendaraan ringan mobil dan kendaraan pada alat berat excavator, doser dll, terbagi menjadi 3 tiga bagian penting terdiri dari item
berikutini :
KA BE
L W
IR IN
G
KABEL KONEKTOR
TERMINAL
B. PETA KONSEP C. MATERI BELAJAR
1. KABEL
Jaringan kabel wiring harness adalah sekelompok kabel – kabel yang masing–masing terisolasi, menghubungkan ke komponen – komponen , dan melindungi komponen – komponen sirkuit pada masing-masing sistem. Kabel yang digunakan pada kendaraan
sepeda motor, mobil, truk, excavator, doser dsb dikategorikan sebagai Auto-Cable. Yaitu kabel yang spesifikasinya disesuaikan dengan keperluan kendaraan pada umumnya, dengan tegangan kerja 1224 volt DC. Tidak seperti kabel lainnya, Auto-Cable diukur
dari diameter luar keseluruhan atau tebal kabel.
1.1. FUNGSI KABEL
Kabel yang digunakan pada kendaran berfungsi untuk : 1. Penghantar arus listrik bertenaga besar Power Cable
Kabel ini digunakan untuk menyalurkan arus yang besar yang berasal dari tegangan baterai, ukuran diameter kabel yang digunakan harus besar.
Contoh penggunaan : Kabel baterai ke motor staterkode warna merah
Kabel massa kendaraankode warna hitam 2. Penghantar arus listrik dan data informasi.
Kabel ini digunakan untuk menyalurkan arus yang kecil yang berasal dari tegangan baterai, ukuran diameter kabel yang digunakan harus kecil yang sesuaikan dengan kebutuhan pada sistem kelistrikan pada kendaraan. Sebagai
contoh antara kabel yang digunakan untuk menggerakan motor stater dan sistem pengapian. Diameter kabel yang digunakan untuk menggerakkan motor stater harus besar karena motor stater bekerja membutuhkan arus yang
besar. Motor stater akan menghisap sumber arus 60 -70 dari kapasitas baterai. sebagai contoh bila kita menggunakan baterai dengan kapasitas baterai 40 AH, saat bekerja motor stater menghisap sumber arus 70 X 40
AH. Sehingga arus untuk motor stater 24 A. Bila kita menggunakan kabel kecil berakibat isolator kabel meleleh terbakar.
Contoh penggunaan : Kabel sistem pengapian kode warna lihat handbook masing kendaraan
Kabel sistem penerangan kode warna lihat handbook masing kendaraan Kabel sistem power window kode warna lihat handbook masing kendaraan
Kabel sistem AC dll kode warna lihat handbook masing kendaraan Kabel penghantar data informasi digunakan untuk menyalurkan arus yang kecil yang berasal dari sistem kontrol
elektronik. Kabel jenis ini harus khusus dan terlindungi dari listrik yang mengandung elektromagnetik. Kabel penghantar data informasi digunakan pada kendaraan yang memiliki sistem yang sudah modern sebagai contoh
kendaraan yang menggunakan sistem elektronik. Kendaraan yang menggunakan sistem EFI Electronic Fuel Injektion dan CR CammodRail agar mesin bisa bekerja maka sinyal-sinyal elektronik sensor engine mengirim
data-data ke kontrol unit. Kontrol unit akan mengola data dan memberi sumber tegangan balik ke injektor. Bila kabel tidak terlindungi dari medan magnit akibat sistem lain bekerja maka berakibat data informasi akan kacau
yang akan diberikan ke injektor dan sistem tidak bekerja normal. Contoh Penggunaan data dan informasi :
Kabel Pengirim sinyal sensor ABS antilck Brake System Kabel pengirim sinyal putaran mesin crank sensor
Kabel pengirim Detonasi mesin, dsb.
2. Isolator adalah bahan dielektrik untuk mengisolasi dari penghantar yang satu terhadap yang lain dan juga terhadap lingkungan disekelilingnya yang mengandung elektromagnetis.
3. Pelindung luar adalah bahan yang memberikan perlindungan terhadap kerusakan mekanis, pengaruh bahan-bahan kimia elektrolysis, api atau pengaruh pengaruh luar lainnya yang merugikan.
Gambar 25. bagian-bagian kabel
Macam-macam kabel yang digunakan pada kendaraan dibedakan menjadi 3 tiga bagian : Kawat tegangan rendah
Kawat tegangan tinggi pada sistem kelistrikan mesin Kabel-kabel yang diisolasi
Beberapa tipe kawat dan kabel dibuat dengan tujuan untuk digunakan dalam beberapa kondisi yang berbeda besarnya arus yang mengalir, temperatur, penggunaan dan lain-lain.
Kabel Bertegangan Rendah Sebagian besar kawat dan kabel yang terdapatdalam kendaraanadalah kabel yang bertegangan rendah low-voltage wire. Masing-
masing kabel bertegangan rendah terdiri dari elemen kabel dan isolasinya. Elemen kabel ini berfungsi sebagai konduktor untuk mengalirkan sumber tegangan listrik yang akan digunakan ke sistem-sistem pada kendaraan. Isolasi berfungsi sebagai pelindung luar
dan hubungan singkat antar kabel saat disatukan dengan sistem kelistrikan lain. Contoh penggunaan kabel bertegangan rendah :
kabel positip dan negatip koil
Kabel penggerak motor wiper
kabel penggerak klakson dll
Gambar 26. Bagian Kabel tegangan rendah
Kawat tegangan tinggi pada sistem pengapian
Untuk mengalirkan arus listrik yang bertegangan tinggi dihasilkan oleh ignition coil ke busi melalui distributor tanpa adanya kebocoran, dipakai kabel tegangan tinggi. Kabel yang disebut high tension cord ini memiliki konstruksi yang andal untuk tetap
bekerja prima pada tegangan tinggi.Kabel dibangun dari berbagai lapisan bahan. Kabel inti penghantar atau coredibungkus dengan insulator karet yang tebal. Selanjutnya, insulator karet rubber insulator dilapisi oleh pembungkus sheath.Bagian
kabel resistive dibuat dari bahan fiberglass yang dicampur dengan karbon dan karet sintetis. Ini dilakukan agar memberikan
