Dasar - Dasar Kelistrikan Otomotif Kendaraan

Dasar - Dasar Kelistrikan

Dasar kelistrikan merupakan segala sesuatu mengenai perpindahan elektron karena ada penyebabnya. Pola perpindahan elektron-elektron ini menimbulkan energi listrik. Teori tentang Kelistrikan telah lama di temukan oleh orang-orang dahulu dengan melakukan banyak percobaan. Teori tersebut menjadi acuan dasar dalam ilmu kelistrikan. 

Dalam otomotif sendiri, sistem kelistrikan menjadi salah satu sistem yang paling cepat berkembang secara signifikan. Karena banyak sistem kendaraan yang menggunakan sensor dan bekerja otomatis. Bukan hanya itu, saat ini sudah banyak jenis kendaraan listrik yang bermunculan.  Pada dasarnya, kelistrikan akan menjadi prioritas utama dalam pengembangan kendaraan masa depan. Oleh karena itu, mari kita belajar bersama mengenai dasar-dasar kelistrikan. 

A. Teori Electron

Semua benda di dunia ini tersusun dari beberapa unsur pembentuk. Misalnya piston, sebagaimana pengetahuan banyak orang piston terbuat dari bahan alumunium, padahal piston itu sendiri terbuat dari campuran bebrapa unsur. Unsur unsur yang ada di muka bumi ini tergabung dalam tabel unsur periodic sebagaimana di jelaskan di bangku sekolah pada materi pelajaran kimia.

Apabila kita mengambil satu jenis material seperti tembaga kemudian dipecah menjadi bagian yang sangat kecil sehingga hanya bisa dilihat secara mikroskopis maka material tembaga tersebut merupakan kumpulan dari beberapa molekul tembaga. Apabila kita memecah lagi molekul tembaga sehingga hanya bisa dilihat secara microskopis maka molekul tembaga terdiri dari kumpulan beberapa atom tembaga. Atom merupakan bagian terkecil dari sebuah material yang tidak dapat di pecah lagi. Namun apabila satu atom kita teliti maka atom terdiri dari dua bagian yaitu inti atom dan electron, dan apabila diteliti lebih jauh lagi maka inti atom terdiri dari unsur proton dan electron. Hal ini dapat dipahamai dengan melihat bagan di bawah ini:

Berdasarkan bagan di atas, jika kita meneliti satu atom maka atom terdiri dari nucleus (inti atom) dan electron yang bersifat negatif. Apabila kita telaah lebih jauh maka inti atom (nucleus) terdiri dari proton yang mengandung muatan positif dan neutron yang bersifat Netral. Perhatikan struktur atom berikut ini:

Atom normal akan memiliki proton dan electron dalam jumlah yang sama misalnya jika sebuah atom memiliki 21 proton maka idealnya atom tersebut memiliki 21 elektron yang mengelilingi proton. Apabila ada satu atom yang kehilangan satu saja muatan elektronnya maka sangat mudah bagi atom di sebelahnya mengisi kekosongan pada atom yang kosong tersebut. Dengan demikian maka ada satu lagi atom yang kehilangan elektron sehingga memungkinkan lagi elektron pada atom di sebelahnya untuk pindah ke atom yang kekurangan elektron dan demikian sterusnya hingga alektron genap terpisah dari intinya.

Saat perpindahan elektron inilah aliran listrik dimulai. Sehingga dapat disimpulkan bahwa Arus listrik adalah perpindahan elektron dari satu atom ke atom yang lain dalam jumlah tertentu.

Baca juga : Komponen - Komponen Elektronika dalam Otomotif

B. Arus, Tegangan dan Hambatan

1. Arus

a. Teori arus

Secara sederhana arus dapat diartikan sebagai perpindahan elektron dari satu atom ke atom yang lain. Dalam sebuah pengukuran satuan arus adalah ampere (A), dan apabila arus mengalir 1 ampere dalam sebuah konduktor maka elektron mengalir sejumlah 6.25 x 10¹8 dalam satu detik. Jadi besarnya arus yang mengalir adalah banyaknya elektron yang mengalir dalam waktu tertentu. Gerakan elektron inilah yang dimanfaatkan untuk menggerakkan electric actuator. Namun perlu diketahui bahwa apabila arus yang mengalir dalam sebuah kabel berlebihan maka akan timbul panas, hal ini disebabkan karena terjadi gesekan yang berlebihan antara satu elektron dengan elektron lain saat perpindahan terjadi.

b. Prosedur pengukuran arus

Prosedur pengukuran arus adalah dengan memotong sirkuit tertutup yang dialiri arus kemudian dipasangkan ampere meter seperti gambar berikut ini.

2. Tegangan 

a. Teori Tegangan

Tegangan adalah jumlah gaya dari tekanan elektronik yang digunakan untuk mendorong elektron melewati sirkuit. Dengan kata lain tegangan dapat diartikan sebagai besarnya besarnya gaya yang mendorong electron bergerak melewati sirkuit. Bila tegangannya tinggi, arus yang mengalir juga banyak. Namun akan mengakibatkan overheat bila aliran arusnya berlebihan.

b. Prosedur pengukuran tegangan

Prosedur pengukuran tegangan dapat dilihat pada gambar berikut ini.

3. Tahanan

a. Teori tahanan

Semua jenis benda tersusun atas bebrapa atom, sehingga tidak menutup kemungkinan adanya hambatan yang menghalamgi laju akiran electron. Tahana atau bisa disebut hambatan atau resistan diartikan sebagai sesuatu yang menghambat laju aliran electron. Pada sirkuit automobile. Ada beberapa hal yang dapat mengambat laju aliran electron, antara laian:

1. Jenis Kabel
2. Bagian Kabel
3. Temperatur Kabel
4. Panjang Kabel

Baca juga : Konduktor, Isolator dan Semikonduktor beserta Fungsinya

b. Jenis-jenis tahanan

Talanan dapat dibagi menjadi dua jenis. Pertama konstan resistor yakni tahanan yang nilainya bersifat tetap atau tidak berubah ubah. Kedua adalah variabel resistor yakni tahanan yang nilal resistansinya berubah ubah sesuai dengan kondisi lingkungan. Nilai tahanan pada konstan resistor umumnya ditandai dengan cicin warna yag melingkar pada resistor tersebut seperti gambar berikut ini:

Adapun nilai tahanan pada variabel resistor dapat berubah ubah berdasarkan lingkungan maupun berdasarkan kehendak perancang sirkuit tersebut. Misalnya tahanan pada sensor-sensor yang menggunakan prinsip variabel resistor. Lingkungan yang berubah ubah dirubah menjadi perubahan tahanan dan digunakan untuk merubah tegangan kemudian tegangan tersebut dikirim ke ECM sebagai tegangan signal. Variabel resistorpun memiliki beragam jenis seperti potensio meter, thermistor, Hot Wire, Hot Film dan lain sejenisnya.

c. Prosedur pengukuran tahanan

Hambatan (resistor) tidak dapat diukur pada rangkaian tertutup apalagi dalam kondisi dialiri arus. Hal ini akan mengakibatkan kerusakan pada alat ukur hambatan jika diukur dalam kondisi ada arus yang melewati resistor tersebut. Pengukuran nilai resistansi HARUS dilakukan dalam kondisi komponen terlepas dari rangkaian. Perhatikan gambar berikut ini:

Maka prosedur pengukurannya adalah :

C. Hukum OHM 

Hal-hal mengenai elektronika yang telah dijelaskan sedemikian jauh, seperti halnya tegangan, arus, dan tahanan ternyata terdapat hubungan yang erat. Hubungan tersebut ditemukan oleh Ohm, seorang ahli ilmu fisika dari Jerman dan selanjutnya disebut dengan Hukum Ohm. Hukum tersebut menjelaskan salah satu hubungan yang sangat fundamental di dalam ranah kelistrikan. Hukum Ohm tentang arus dimana aliran di dalam sirkuit elektronika sebanding dengan jumlah tegangan yang diberikan dan berbanding terbalik dengan tahanan. Dengan kata lain, jumlah dari arus yang mengalir didalam sirkuit menjadi dua kali jika pemakaian tegangan juga dua kali, dan pembagian tahanan menjadi dua kalinya. Jika arus dilambangkan 1(A), tegangan E(V) dan tahanan R(-), maka persamaan Hukum Ohm adalah:

Baca juga : Contoh Rangkaian Seri dan Paralel

Jembatan Keledai Hukum OHM

Hanya dengan menggambar lingkaran yang terbagi menjadi tiga. Posisi dari V.I.R. sangat penting. V melambangkan "Volt" yang posisinya sebagai pemenang yang berada diatas I dan R.

Pada tahun 1800an, ahli fisika Jerman bernama George Ohm mempelajari tentang hubungan antara tegangan, tahanan dan arus dalam sebuah sirkuit. Kunci dari hubungan ini dapat diringkas dalam pernyataan berikut ini:

Jika Tegangan (Volt) Tetap, dan Tahanan Naik, Maka Aliran Arus Akan Turun

Sebagai contoh, di dalam sirkuit yang terjadi korosi pada hubungan kabel, maka dapat menyebabkan kenaikan tahanan dan mengakibatkan aliran arus menjadi turun. Tahanan yang tinggi dapat mengakibatkan lampu redup, rleay yang tidak tersambung, dan motor-motor yang berputar terlalu pelan.

Jika Tegangan Tetap dan Tahanan Turun, Maka Aliran Arus Akan Naik

Sebagai contoh, bahwa jika penyekatan pada kabel POWER kurang atau bahkan menjadi putus, sehingga menyebabkan hubungan pendek, maka tahanan akan turun. Hat tersebut menyebabkan kenalkan aliran arus, dan sekering akan terputus. Apabila di dalam sirkuit yang tidak memiliki pengaman, maka kabel akan panas dan lama-kelamaan peyekat kabel meleleh!