Teori Kelistrikan dan Elekron

    Semua bahan (matter) apakah  padat (solid),  cair (liquid)  atau  berbentuk  gas (gaseous), terdiridari partikel partikel yang sangat kecil sekali yang disebut molekul (molecules) dimana molekul ini terbentuk dari partikel partikel yang lebih kecil lagi yang dikenal dan disebut sebagai atom.  Bebera pa bahan yang memiliki molekul terdiri dari berapa atom yang serupa dikenal sebagai ele ment dan bahan bahan yang memiliki  molekul yang terdiri dari atom atom yang tidak serupa dise but sebagai persenyawaan (compounds). Jumlah elemen-elemen yang stabil (stable) sejauh ini hanya diketemu kan sebanyak 106 sedangkan jumlah persenyawaan tak-terbatas.

gbr. 1.1

Sebuah atom dapat dijelaskan (description) sbb. :

Mempunyai sebuah inti yang keras (terletak ditengah garis orbit)  dikenal  sebagai  nucleus.

1. Nucleus atau inti ini  mengandung  dua jenis partikel yaitu proton dan neutron.  Selain dari partikel telah  ditemukan partikel  lain seperti  mesons dan  neutrino.   Mungkin  untuk  masa depan akan ditemukan  lagi  jenis  partikel  baru  (sesuai dgn perkembangan ilmu fisik
   
   
2. Partikel  selanjutnya adalah elektron  (electron)  yang  terletak  di dalam inti.  Ilmu kelistrikan selalu membicarakan ‘elektron’. Dalam keberadaannya hanya ada / dikenal 17 partikel fundamental  yaitu :  tiga parti        kel disebut sebagai leptons,  lima disebut sebagai mesons  dan  sembilan partikel  lainnya disebut baryons.  Proton membawa muatan positip dan par- kel lainnya neutron (ditemukan oleh Chadwick 1932) yang secara kelistrikan merupakan partikel yang netral yaitu partikel yang tidak membawa muatan listrik dan mempunyai sifat yang keras seperti proton. Posisi proton dan neutron sengat berdekatan  berdampingan bersama dengan gaya nuklir yang besarnya sangat luar biasa.
   
   
3. Secara relativ berputar (revolving) mengitari inti yang kokoh (massive), orbitnya kira kira berbentuk ellips. Partikel kecil  yang mengitari inti ini dikenal sebagai elektron (electron). Elektron eektron ini membawa muatan listrik negatip yang paling terkecil dan mempunyai massa yang dapat diabaikan (karena terlalu kecilnya). Massa sebuah elektron sekitar (1/1840) dari massa sebuah proton.

    Pandangan  sebuah atom seperti konsep di atas dikenal sebagai model atom Bohr-Rutherford, ditunjukan seperti gambar : 1-1. Jadi sebuh atom dapat seperti sebuah miniatur dari sistem solar / galaksi.  Sebuah inti keras yang bermuatan positip memiliki ‘Matahari’ ditengahnya dengan bebera pa elektron yang mengorbit / mengelilinginya yang beraksi seperti planet-planet di alam semesta ini. 

    Elektron planet berputar pada jarak yang jauh lebih besar dari ukuran inti dirinya, maka sebagian besar ruang yang ditempati oleh atom kosong. Pada kenyataannya, sebuah benda padat dapat dipandang/dipikirkan sebagai sebuah spons (bolu) seperti struktur di mana inti dan elektron menempati tetapi sedikit ruang yang terpakai oleh benda padat.

    Diameter sebuah atom berkisar antara 0.1 sampai dengan 0.5 nanometer atau (1 ´ 10^-10 meter sampai dengan 5 ´ 10^-10 meter) dan diameter inti atom sekitar 10^-15 meter. Satuan massa untuk inti atom dipakai  ‘satuan massa atom’  yang disingkat sma di mana 1 sma = 1,6604 × 10^-27 kg.  Secara normal, sebuah atom mempuyai listrik netral sebab atom terdiri dari proton dan elektron dengan jumlah yang sama banyaknya.

Sumber :

A Textbook Of Electrical Technology - Therajana

ALU (Arithmatic and Logic Unit)

ALU (Arithmatic and Logic Unit)

ALU, singkatan dari Arithmetic And Logic Unit (bahasa Indonesia: unit aritmetika dan logika), adalah salah satu bagian dalam dari sebuah mikroprosesor yang berfungsi untuk melakukan operasi hitungan aritmetika dan logika. Contoh operasi aritmetika adalah operasi penjumlahan dan pengurangan, sedangkan contoh operasi logika adalah logika AND dan OR. tugas utama dari ALU (Arithmetic And Logic Unit)adalah melakukan semua perhitungan aritmetika atau matematika yang terjadi sesuai dengan instruksi program. ALU melakukan operasi arithmatika dengan dasar pertambahan, sedang operasi arithmatika yang lainnya, seperti pengurangan, perkalian, dan pembagian dilakukan dengan dasar penjumlahan. sehingga sirkuit elektronik di ALU yang digunakan untuk melaksanakan operasi arithmatika ini disebut adder. Tugas lalin dari ALU adalah melakukan keputusan dari operasi logika sesuai dengan instruksi program. Operasi logika (logical operation) meliputi perbandingan dua buah elemen logika dengan menggunakan operator logika,

•  Melakukan semua operasi aritmatika dengan dasar penjumlahan sehingga sirkuit elektronik yang digunakan disebut adder.
  
  
• Melakukan keputusan dari suatu operasi logika sesuai dengan instruksi program.
  
  
• Operasi logika meliputi perbandingan dua operand dengan menggunakan operator logika tertentu, yaitu sama dengan (=), tidak sama dengan (≠), kurang dari (<), kurang atau sama dengan (≤), lebih besar dari (>), dan lebih besar atau sama dengan (≥).

sekian dulu yah sobat artikel tentang dasar-dasar komuter.

nantikan lagi artikel ane yang lebih menarik jangan kemana-mana yah tetep pantengin di Filosofi Padi. See u

Wassalamualaikum wr.wb 

sumber : wikipedia 

Control Unit Komuter

KONSEP DASAR SISTEM KOMPUTER

Komputer

Komputer :  suatu peralatan elektronik yang dapat menerima input, mengolah input, memberikan informasi, menggunakan suatu program yang tersimpan di memori komputer, dapat menyimpan program dan hasil pengolahan, serta bekerja secara otomatis. 

Terdapat tiga istilah penting, yaitu input (data), pengolahan data, dan informasi (output).

Pengolahan data dengan menggunakan komputer dikenal dengan nama pengolahan data elektronik (PDE) atau electronic data processing (EDP).

Struktur Komputer

Struktur komputer didefinisikan sebagai cara-cara dari tiap komponen saling terkait

Pemroses

Pemroses disebut CPU, berfungsi mengendalikan operasi komputer dan melakukan pengolahan data. 

Pemroses melakukan kerja dengan langkah sbb:

Mengambil instruksi yang dikodekan secara biner dari memori utama

Men-dekode instruksi menjadi proses-proses sederhana

Melaksanakan proses-proses tersebut

Operasi-operasi pada pemroses dikategorikan

menjadi:

• Operasi aritmetika
  
  Penambahan, pengurangan, perkalian, pembagian dsb

• Operasi logika

         OR, AND, X-OR, inversi dsb

• Operasi pengendalian
  
  Operasi percabangan, lompat dsb

Pemroses terdiri dari tiga komponen, yaitu:

• CU (Control Unit)
  
   Berfungsi mengendalikan operasi yang dilaksanakan sistem komputer

• ALU (Aritmetic Logic Unit)
  
  Berfungsi melakukan operasi aritmatika dan logika

• Register
  
  Merupakan memori yang sangat cepat yang berfungsi   sebagai tempat operan-operan dari operasi yang akan dilakukan oleh pemroses.

CU (Control Unit) / Unit Kendali

• Mengatur dan mengendalikan semua peralatan yang ada pada sistem komputer, kapan alat input menerima data dan kapan data diolah serta kapan ditampilkan pada alat output. 
• Mengartikan instruksi-2 dari program komputer.
• Membawa data dari alat input ke memori utama.
• Mengambil data dari memori utama untuk diolah.
• Mengirim instruksi ke ALU jika ada instruksi untuk perhitungan aritmatika atau perbandingan logika.
• Membawa hasil pengolahan data kembali ke memori utama lagi untuk disimpan, dan pada saatnya akan disajikan ke alat output.
  

Kesimpulan tugas dari unit kendali ini adalah 

• Mengatur & mengendalikan alat-alat input dan output.
• Mengambil instruksi-instruksi dari memori utama.
• Mengambil data dari memori utama (jika diperlukan).
• Mengirim instruksi ke ALU bila ada perhitungan aritmatika atau perbandingan logika serta mengawasi kerja dari ALU.
• Menyimpan hasil proses ke memori utama.

Sekian dulu ya sobat..

Jumpa lagi di artikel–artikel selanjutnya

Wassalamualaikum wr.wb

Muatan Listrik

Benda bermuatan listrik ialah benda yang mempunyai kelebihan sejumlah elektron atau proton.

Benda yang kelebihan sejumlah elektron akan bermuatan negatip dan yang kelebihan sejumlah proton dikatakan bermuatan positip.

Sekelompok partikel bermuatan, misalnya atom-atom, atau elektron-elektron, selalu menempati suatu volume tertentu.

Jika ukuran volume yang ditempati partikel-partikel bermuatan tersebut sedemikian kecilnya di bandingkan dengan jarak-jarak lain dalam persoalan yang dibicarakan, maka partikel bermuatan tersebut dikatakan muatan titik.

Sifat Muatan Listrik

Satuan muatan ”Coulomb (C)”, muatan proton adalah +1,6 x 10^-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10^-19C. Prinsip kekekalan menjadi- kan muatan selalu konstan. Bila suatu benda diubah menjadi energi, sejumlah muatan positif dan negatif yang sama akan hilang.

Persamaan Muatan Listrik

Q = n.e

Dimana :

         Q             =             Muatan listrik(Coulomb)
n              =             Jumlah elektron
e              =             Muatan elektro -1,6 x 10^-19C

    Fenomena elektrostatis ada disekitar kita, Muatan listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif. Muatan positip dibawa oleh proton, dan muatan negatif dibawa oleh elektro. Satuan muatan”coulomb (C)”, muatan proton +1,6 x 10^-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10^-19C. Muatanlistrik yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan listrik bertanda berbeda saling tarik menarik.

Arus Listrik

Arus listrik

Arus listrik adalah aliran muatan listrik. Dalam rangkaian listrik muatan ini sering dibawa dengan

memindahkan elektron  elektron dalam kawat. Hal tersebut dapat juga dibawa oleh ion-ion  dalam sebuah elektrolit,atau di bawaholeh ion dan elektron seperti dalam (prosses) plasma. Satuan SI

(standard International) untuk mengukur arus listrik adalah ampere, Semua yang merupakan aliran muatan listrik di seluruh permukaan pada nilai satu coulomb per detik. Arus listrik diukur dengan menggunakan alat yang disebut Amperemeter. Arus listrik menyebabkan pemanasan Joule, yang Menciptakan cahaya dalam lampu pijar. Arus listrik juga membuat medan magnet, yang digunakan dalam motor, generator dan induktor.

Anggap bahwa di dalam sebuah konduktor, sejummlah elektron bebas yang ada disetiap meter persegi (m2) adalah n dan kecepatan gerak axialnya adalah v meter per detik. Dalam selang waktu (dt), jarak yang telah ditempuh adalah
(v x dt). Jika A adalah luas penampang melintang konduktor, maka volumenya adalah (v. A .dt) dan jumlah elektron yang terkandung dalam volume ini  adalah : (n.v.A.dt). Semua elektron akan melintasi penampang konduktor dalam waktu ‘dt’.  Jika e adalah muatan setiap elektron maka muatan total  yang melintasi bagian dalam waktu dt adalah 

dq = n . A . e . v . dt. Karena arus nilai aliran  muatan maka[1]:

i = dq / dt = ( n . A . e . v  dt ) / dt

Jadi nilai arus i adalah

i = n . A . e . v

Kerapatan arus : J = (i / A)

Dengan mengasumsikan kerapatan arus yang normal adalah 

J= (i) / A = n . e . v   [ampere per meter^2]

Dengan asumsi bahwa kerapatan arus, J = 1.55 x 10^4    (A / m2) ; n = 1029 untuk konduktor tembaga dan

 e = ( 1.6 x 10^ - 19 ) coulomb, maka selanjutnya akan diperoleh :

(1.55 x 10^(- 4) ) = 10^29  ×  1.6 x 10^(-19) × v

v = (9.7 × 10^(-5) ) ( m ⁄ detik ) = 0.58 (cm ⁄ menit )

Contoh soal 1-2 :

Sebuah material konduktor memiliki kerapatan elektron bebas sebanyak 1024 elektron per meter2.  Saat tegangan diterapkan, elektron memperoleh kecepatan pergeseran konstan 1.5  102 (m/detik). Jika luasan penampang melintang  bahan 1 cm2,   hitung  magnitud  arus  ;  muatan  elektron  =  1.6 

10^(-19) coulomb.

Penyelesaian :

n = 10^24

A = 1 cm2 = 104  m^2

 e = (1.6 x 10^(-19) ) coulomb

 v = (1.5 x 10^(-2) ) meter per detik.

Maka besar arus dapat ditentukan :

i = n . A . e . v

i = 10^24 × 10^(-4) × (1.6 ×10^(-19) ) x (1.5 × 10^(-2) ) = 0.24  Ampere

ALTERNATOR

A L T E R N A T O R

         Prinsip Dasar

                Generator bolak balik (alternating current, AC) atau alternator beroperasi pada prinsip funda men yang sama dari konsep induksi elektromagnetik sebagaimana generator arus searah (direct current, DC). Generator terdiri dari lilitan jangkardan lilitan medan magnetik. Sedangkan pada genertor DC jangkar dikonstruksikan berputar (rotor) dan sistem medan magnetnya tetap/tidak berputar (stationary), susunan konstruksi ini pada alternator adalah kebalikan dari kondisi pada generaor DC. 

PERSAMAAN INDUKSI ELEKTROCMOTIV FORCE (EMF)

Z = jumlah kondutor atau sisi koil/kumparan yang terpasang seri setiap phasa = 2T

         T adalah jumlah kumparan atau belitan  setiap phasanya.

P = jumlah kutub

f = Frequensi electromotive force (EMF) atau gaya gerak listrik (GGL).

f = garis fluks magnet yang dihasilkan oleh kutub magnet ( webers).

k_d = Faktor distribusi. Dapat dirumuskan sebagai berikut :

faktor distribusi (kd)=    sin [⁡m∙(β / 2)] / m∙sin⁡(β ⁄ 2) 

k_c atau k_p = faktor  span  : ‘pitch’ atau ‘kumparan’

     kc = cos⁡(α/2)

k_f  = faktor bentuk  (form factor) = 1.11 jika  GGL-nya diasumsikan sebagi bentuk ‘sinusoidal’

N  = Kecepatan putar rotor dalam satuan ‘revolution per minut’, rpm.

 Dalan satu revolusi (putaran) rotor (yaitu sebesar (60/N) detik) setiap konduktor stator dipotong oleh sebuah garis fluks (f × P) weber.

d∅= ∅∙P     dan     dt=(60 / N)detik

Emf (ggl) induksi rata rata untuk setiap konduktor adalah :

(d∅) / dt = (∅ ∙ P) / (60 ⁄ N) = (∅ ∙ N ∙ P) / 60 Volt

Sedangkan nilai frequensi adalah sebesar :

f = (P ∙ N) / 120 atau    N =  (120 ×f) / P

Dengan mensubstitusikan nilai N di atas,maka diperoleh :

ggl rata rata setiap konduktornya=  (∅P) / 60 × (120 ∙ f) / P =2 . f . ∅        [Volt]

jika ada z buah konduktor yang terpasang seri per phasanya, maka :

ggl rata rata  setiap phasanya = 2 . f . ∅ . Z   [Volt]

dan nilai rms (root mean square)  atau nilai effektif ggl perphasanya adalah :

1.11 × 4 ∙ f ∙ ∅ ∙ T = 4.44 f × ∅ × T           [Volt]

Tegangan yang ada secara nyata untuk setiap phasa adalah :

=4.44 × kc × kd × f × ∅ × T         [Volt]

Jik alternator hubungan bintang (biasanya demikian) maka rumus tinggal dikalikan dengan akar 3 ( ).

Cara mencari nilai (m) :

m=  (jumlah slot) / (jumlah kutub)  × jumlah phasa

β=180^0 / (Jumlah slot) ⁄ (Jumlah kutub)

Contoh Soal : (h. 1010)

Sebuah alternator 12 kutub, sistem 3 phase mempunyai slot 180dengan 10 buah alur konduktor setiap slot dan konduktor tersebut setiap phasenya dihubungkan serie. Coil span sebesar 144⁰ kelistrikan. Tentukan ggl phasa dan ggl line-to-line (tegangan anatara konduktor dan konduktor phasenya) jika generator berputar sebesar 600 rpm (retur per minut) dan fluks setiap kutub magnet sebesar 0.06 weber yang tedistribusi secara sinusoidal terhadap kutubmagnetnya.

Penyelesaian :

Tegangan phase, E_ph.

Eph =4.44 × kc × kd × kf × f × ∅ × T         

β= = 180^0 / (Jumlah slot) ⁄ (Jumlah kutub) =180^o / (180 / 12) = 12^0

m=(180 / (12×3) ) = 5

m = jumlah slot per phasa per kutub.

kd = sin⁡ (m.  β / 2) / (m sin⁡ (β / 2) ) = sin ⁡(5. 12^0 / 2) / (5 sin⁡ 12^0 / 2 ) = 0.957      ;  kf = 1.11

kc = cos⁡ (α / 2) = cos⁡ (180^0 - 144^0 ) / 2 = cos⁡ 18^0 = 0.95

Z = (180 × 10 / 3) = 600     ;   T perphasa = 600 / 2 = 300

N = 120f / P          ;         f = PN / 120 = (12 × 600) / 120 = 60 Hz

Eph = 4 × 1.11 × 0.95 × 0.957 × 60 × 0.06× 300 = 4360 Volt

EL = √3 Eph = √3 (4360) = 7550 Volt

ALTERNATOR (GENERATOR)

Perinsip Dasar

Generator AC (alternating current) beroperasi pada prinsip induksi elektromagnetik yang sama seba- gaimana dengan prinsip generator DC (direct current). Generator terdiri dari lilitan jangkar dan lilitan medan magnetik. Sedangkan pada genertor DC jangkar dikonstruksikan berputar (rotor) dan sistem medan magnetnya tetap/tidak berputar (stationary), susunan konstruksi ini pada alternatoradalah kebalikan dari kondisi pada generaor DC. 

PERSAMAAN INDUKSI ELEKTROCMOTIV FORCE (EMF)
Z = jumlah kondutor atau sisi koil/kumparan yang terpasang seri setiap phasa = 2T
T adalah jumlah kumparan atau belitan  setiap phasanya.

P = jumlah kutub

f = Frequensi electromotive force(EMF) atau gaya gerak listrik (GGL).

∅  = garis fluks magnet yang dihasilkan oleh kutub magnet ( webers).

kd = Faktor distribusi. Dapat dirumuskan sebagai berikut :
faktor distribusi (kd)=   〖sin [〗⁡〖m∙(β⁄2)]〗/(m∙sin⁡(β⁄2) )

kc atau kp = faktor  span  : ‘pitch’ atau ‘kumparan’

kc = cos⁡ ( α / 2 )

kf  = faktor bentuk  (form factor) = 1.11 jika  GGL-nya diasumsikan sebagi bentuk ‘sinus soida’

N  = Kecepatan putar rotor dalam satuan ‘revolution per minut’, rpm.

 Dalan satu revolusi (putaran) rotor (yaitu sebesar (60/N) detik) setiap konduktor stator dipotong oleh sebuah garis fluks (∅ × P) weber.

d∅= ∅∙P     dan     dt=(60/N)detik

Emf (ggl) induksi rata rata untuk setiap konduktor adalah :

(d∅) / dt = (∅ ∙ P ) / ((60⁄  N) ) = (∅ ∙ N ∙ P ) / 60 Volt

Sedangkan nilai frequensi adalah sebesar :

f = (P ∙ N) / 120 atau    N =  (120 × f ) / P

Dengan mensubstitusikan nilai N di atas,maka diperoleh :

ggl rata rata setiap konduktornya =  (∅P) / 60 × ( 120 ∙ f ) / P = 2 . f . ∅        [Volt]

jika ada z buah konduktor yang terpasang seri per phasanya, maka :

ggl rata rata  setiap phasanya = 2 . f . ∅ .Z   [Volt]

dan nilai rms (root mean square)  atau nilai effektif ggl perphasanya adalah :

1.11 × 4 ∙ f ∙ ∅ ∙ T = 4.44 f × ∅ × T           [Volt]

Tegangan yang ada secara nyata untuk setiap phasa adalah :

= 4.44 × kc × kd × f × ∅ × T         [Volt]

Jik alternator hubungan bintang (biasanya demikian) maka rumus tinggal dikalikan dengan akar 3 (√3).

Cara mencari nilai (m) :

m=  (jumlah slot) / (jumlah kutub)  × jumlah phasa

β=180^0 / (Jumlah slot) ⁄ (Jumlah kutub)

REFERENSI

1.      Shri BL. Theraja., 1991., “A Textbook of Electrical Technology”, Publication Division of Nirja Construc tion

         & Development Co (P) Ltd., Ram Nagar, New Delhi – 110055., h. 998 sd h. ---?