DIY Rekayasa

Ketika hendak mengawali mengeksplorasi dunia listrik dan elektronika, sangatlah penting memulainya dengan memahami dasar-dasar tegangan, arus dan hambatan listrik. Pemahaman yang baik terhadap ketiga hal dasar tersebut sangat dibutuhkan supaya dapat memanipulasi dan memanfaatkan listrik. Mungkin ini agak sulit karena listrik tak terlihat oleh mata, akan tetapi dari gejala-gejala tampak yang ditimbulkannya Insya Allah kita akan bisa memahaminya.

Muatan Listrik

Listrik merupakan pergerakan elektron. Elektron-elektron menimbulkan muatan listrik, yang kita manfaatkan untuk berbagai hal seperti menyalakan lampu, memanaskan seterika, menghidupkan televisi dsb. Seluruh peralatan listrik yang ada di rumah kita semuanya bekerja atas dasar sumber daya yang sama yaitu gerakan elektron.


Konsep mengenai muatan listrik ini dikemukakan oleh Charles Augustin de Coulomb, seorang ilmuwan Perancis yang akhirnya namanya digunakan sebagai satuan muatan listrik (Coulomb). Ilustrasi dibawah menunjukkan pergerakan elektron-elektron:

Ilustrasi Gerakan Elektron-Elektron (Sumber: http://electrical4u.com)

Tiga prinsip dasar yang telah disebutkan diatas dapat dijelaskan melalui konsep muatan listrik yang ditimbulkan oleh pergerakan elektron.

1. Tegangan, merupakan perbedaan muatan listrik antara dua titik. Ketika elektron-elektron berpindah dari satu titik ke titik lainnya, hal ini menimbulkan perbedaan muatan listrik pada kedua titik itu.
2. Kuat arus, adalah rata-rata jumlah muatan listrik yang mengalir tiap satuan waktu. Semakin banyak jumlah muatan listrik yang mengalir, semakin besar pula kuat-arusnya.
3. Hambatan, bisa dikatakan sebagai sifat kecenderungan bahan untuk menahan aliran muatan listrik. Setiap jenis bahan memiliki "sifat menghambat" yang berbeda-beda terhadap aliran muatan listrik.

Jadi, ketika kita membicarakan ketiga hal diatas maka sejatinya kita menjelaskan pergerakan muatan, dan juga tentu saja tingkah laku elektron-elektron. Sebuah rangkaian elektronik adalah loop tertutup yang memungkinkan muatan listrik berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Komponen-komponen elektronik didalam rangkaian memungkinkan kita untuk mengendalikan muatan ini dan memanfaatkannya untuk melakukan suatu kerja.

Tegangan Listrik (Voltage)

Kita definisikan tegangan listrik sebagai jumlah energi potensial antara dua titik didalam sebuah rangkaian. Salah satu titik memiliki lebih banyak muatan listrik daripada titik lainnya. Perbedaan muatan listrik pada kedua titik itu disebut tegangan listrik, yang diukur dalam satuan Volt.
Analogi umum yang sering dipakai untuk menjelaskan tegangan, arus dan hambatan listrik adalah tangki air. Dalam analogi ini, banyaknya air di tangki A bisa diibaratkan sebagai muatan listrik. tekanan air didalam tangki A (akibat gravitasi bumi) diibaratkan sebagai tegangan listrik, dan aliran air yang menuju tangki B jika kran dibuka diibaratkan sebagai arus listrik.

Hambatan Listrik

Hambatan listrik dapat didefinisikan sebagai karakteristik bahan yang merintangi aliran ketika muatan-muatan listrik melaluinya. Hambatan listrik diukur dalam satuan Ohm. Debit aliran air juga dipengaruhi oleh seberapa lebar katup kran terbuka. Jika katup kran terbuka lebar maka aliran air akan deras, sebaliknya jika katup kran hanya terbuka sedikit maka aliran air akan mengecil. Jadi, bisa dikatakan bahwa kran bersifat menghambat aliran air. Kran bisa diibaratkan sebagai hambatan listrik.