Teori Dasar Elektronika
Dirumah, kita sering menonton televisi, mendengarkan musik lewat CD atau tape, mendengarkan radio. Dikantor atau Sekolahan, kita memakai komputer/laptop untuk membantu proses data atau sekedar mencetak dengan printer, atau berkomunikasi mengunakan telephone. Dipabrik, kita mengunakan alat sensor/detektor, atau mengoperasikan robot untuk memudahkan produksi.
Bahkan di jalanan kita bisa melihat lampu penerangan jalan yang akan otomatis menyala jika sudah gelap, atau papan iklan/reklame yang terlihat indah mewarnai jalan, juga ada lampu lalu-lintas dan masih banyak yang lainya.
Dari sedikit penjelasan diatas terbukti bahwa untuk saat ini kita tidak bisa lepas dari perangkat yang memakai elektronika sebagai basis teknologinya. Perangkat yang memakai basis kerja elektronika seperti diatas umunya disebut sebagai peralatan elektronik (electronic device).
Elektronika merupakan ilmu yang mempelajari perangkat listrik yang dijalankan dengan cara mengatur aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam sebuah alah misalnya handphone, komputer, perangkat elektronik, termokopel, semikonduktor, dll.
Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabang dari Ilmu Fisika, Sementara model dan pembuatan desain rangkaian rangkaian elektroniknya ialah bagian dari Teknik Elektro, Teknik Komputer, dan Instrumentasi.
Perubahan besar-berasan pada elektronika terjadi sekitar tahun 1960-an, dimana pada waktu itu baru ditemukan sebuah alat elektronika yang disebut Transistor. Sehingga memungkinkan untuk menghasilkan sebuat alat dengan ukuran lebih kecil yang mana dahulu kala masih memakai tabung-tabung vakum yang berukuran sangat besar dan juga boros listrik.
Setelah 10 tahun di temukanya transistor, para ilmuan akhirnya menemukan rangkaian terintegrasi yang biasa disebut IC (Integrated Circuit) yaitu suatu rangkaian terpadu yang berisi puluhan hingga jutaan transistor didalamnya.
Yang bisa membuat perangkat elektronika lebih kecil bentuknya juga semakin banyak fungsinya misalnya Handphone yang anda punya saat ini, Itu semua hasil dari revolusi Silicon sebagai dasar bahan pembuatan suatu Transistor dan IC atau CHIP.
Dalam Elektronika memiliki 2 komponen yaitu :
1. Komponen Pasif
Komponen pasif yaitu komponen yang bisa beroperasi tanpa adanya sumber tegangan.
Komponen pasif terdiri dari Resistor (hambatan/tahanan), Kapasitor/kondensator, Induktor/kumparan dan Trafo (transformator).
2. Komponen Aktif
Komponen aktif yaitu komponen yang tidak bisa beroperasi tanpa adanya sumber tegangan. Komponen aktif terdiri dari Transistor dan Dioda.
Pada pembuatan rangkaian elektronika dibutuhkan peralatan seperti (Tang, Obeng, bor, dll) dan juga papan rangkaian yang dipakai untuk tempat menanam komponen elektronika seperti ( PCB, Wishboard, dll).
Teori Dasar Elektronika
Atom
Atom adalah satuan yang sangat amat kecil dalam setiap benda yang berada disekitar kita. Atom terdiri dari tiga jenis-macam partikel subatom yaitu :
- Elektron, yang mempunyai muatan Negatif
- Proton, yang mempunyai muatan Positif
- Netron, yang tidak punya muatan (Netral)
Setiap unsur adalah unik yang membedakan adalah jumlah proton yang ada dalam atom dari unsur tersebut. Setiap atom mempunyai jumlah elektron yang sama dengan jumlah proton, jika ada perbedaan atom tersebut dinamakan ion.
Banyak unsur lainya yang diciptakan manusia, tapi mereka biasanya tidak stabil dan dengan spontan berganti menjadi unsur kimia natural yang stabil lewat proses radioaktifitas.
Meski memiliki 91 unsur di alam, tapi atom-atom tersebut bisa terjadi ikatan satu sama lain menjadi molekul dan tipe senyawa kimia lainya. Molekul terbuat dari banyak atom. Molekul air merupakan kombinasi dari 2 atom hidrogen dan 1 atom oksigen.
Inti Atom
Pusat dari atom dinamakan inti atom atau nucleus. Inti atom sendiri terdiri dari proton dan neutron. Banyaknya proton dalam inti atom disebut nomor atom. Dan yang menentukan berupa elemen apakah atom itu. Ukuran inti atom jauh lebih kecil dari ukuran atom itu sendiri, dan hampir sebagian besar tersusun dari proton dan neutron, hampir tidak ada sama sekali sumbangan dari elektron.
Proton dan neutron mempunyai massa yang hampir sama, dan jumlah dari kedua massa itu dinamakan nomor massa, dan beratnya hampir sama. Massa dari elektron sangat kecil dan tidak memberi banyak kepada massa atom. Jumlah proton dan neutron menentukan jenis dari nukleus atau inti atom.
Proton dan neutron mempunyai massa yang hampir sama. Dan kombinasi jumlah, jumlah massa, rata-rata sama dengan massa atomatik sebuah atom. Kombinasi massa dari elektron sangat kecil perbandinganya terhadap massa nukleus, karena berat dari proton dan neutron hampir 2000 kali massa elektron.
Neutron
Neutron atau netron adalah suatu partikel subatomik yang tidak bermuatan (netral) dan mempunyai massa 1.6749 x 10-27 kg, sedikit lebih berat dari proton.
Inti atom dari sebagian besar atom terdiri dari neutron dan proton. Perbedaan utama dari neutron dengan partikel subatomik lainya yaitu mereka tidak bermuatan. Sifat neutron ini membuat penemuanya jadi terbelakang, membuatnya susah diamati secara langsung dan membuatnya sangat penting sebagai agen dalam perubahan nuklir.
Proton
Dalam ilmu fisika, proton adalah suatu partikel subatomik yang memiliki muatan positif sebesar 1.6 x 10-19 coulomb dan massa 1.6726231 x 10-27 kg, atau sekitar 1800 kali massa suatu elektron. Sebuah atom umumnya terdiri dari sejumlah proton dan netron yang terfapat di bagian inti (tengah) atom, dan sejumlah elektron yang mengelilingi inti tersebut.
Dalam atom bermuatan netral, banyaknya proton akan sama dengan jumlah elektronya. Banyaknya proton ditengah / inti biasanya akan menentukan sifat kimia sebuah atom. Inti atom disebut juga nuklei, nukleus, atau nucleon, dan reaksi yang terjadi atau berkaitan dengan inti atom dinamakan reaksi nuklir.
Elektron
Elektron adalah partikel subatomik yang mempunyai muatan listrik negatif sebesar -1.6 x 10-19 coulomb, dan memiliki massa 9.10 x 10-31 kg. Elektron pada umumnya ditulis sebagai e-. Elektron mempunyai partikel berlawanan yang dikenal sebagai positron, yang identik dengan dirinya tetapi bermuatan positif.
Atom tersusun dari inti berupa proton dan neutron juga elektron-electron yang mengelilingi inti tersebut. Elektron sangat ringan bila dibandingkan dengan proton dan neutron. Sebutir dari proton mempunyai berat sekitar 1800 kali lebih berat daripada elektron.
Sejarah
Elektron untuk pertama kali ditemukan oleh J.J. Thomson di Laboratium Canvendish, Universitas Cambridge, pada tahun 1897, pada saat itu beliau sedang mempelajari “sinar katoda”.
Arus Listrik
Apabila elektron bergerak, lepas bebas dari pengaruh inti atom, serta terdapat sebuah aliran (net flow), aliran ini dikenal sebagai Arus Listrik. Ini bisa dicontohkan sebagai segerombolan hewan ternak bergerak bersama-sama ke barat namun tanpa diikuti oleh pengembalanya.
Muatan listrik bisa diukur secara langsung memakai elektrometer. Arus listrik bisa diukur langsung memakai galvanometer. Yang biasa dikenal dengan “listrik statis” bukanlah aliran elektron. Ini lebih tepatnya disebut sebagai sebuah “muatan statis”, mengacu pada suatu benda yang mempunyai lebih banyak atau
Lebih sedikit elektron daripada yang sebenarnya dibutuhkan untuk mengimbangi muatan positif sang inti.
Apabila terdapat kelebihan elektron, maka benda itu disebut sebagai “bermuatan negatif”.
Apabila terdapat kekurangan elektron dibanding proton, benda itu disebut “bermuatan positif”.
Apabila jumlah elektron dan proton ialah sama, maka benda itu disebut “netral”.
Arus listrik adalah kumpulan muatan listrik yang mengalir dalam satuan waktu. Muatan listrik dapat mengalir lewat kabel atau penghantar lainya. Dan dapat dirumuskan sebagai berikut:
Pada zaman dahulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, Sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu didapatkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah sebaliknya.
Satuan SI untuk arus listrik adalah Ampere (A)
Muatan Listrik
Muatan listrik, Q, adalah pengukuran muatan dasar yang dimiliki sebuah benda. Satuan Q ialah coulomb, yang merupakan 6.24 x 1018 muatan dasar. Q ialah sifat dasar yang dimiliki oleh materi baik itu berupa proton (muatan positif) ataupun elektron (muatan negatif).
Muatan listrik total sebuah atom atau materi ini bisa positif, apabila atomnya kekurangan elektron. Sedangkan atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif.
Besarnya muatan tergantung dari banyak atau sedikitnya elektron tersebut. Sebab itu muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Q dasar. Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya (membentuk sebuah muatan total yang netral atau tak bermuatan)
Daya/Power Listrik (w)
Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam suatu rangkaian listrik. Seperti daya mekanik, daya listrik dilambangkan dengan huruf P dalam persamaan listrik. Pada rangkaian arus DC, daya listrik sesaat dihitung dengan memakai Hukum Joule, Seperti nama ahli fisika Britania James Joule,
Orang yang pertama kali menunjukkan bahwa energi listrik bisa berubah menjadi energi mekanik, dan juga sebaliknya, energi mekanik dapat berubah menjadi energi listrik. Perumusan dari daya/power listrik yaitu :
P = V . I
Keterangan :
P = Daya (watt atau W)
V = Beda potensial ( volt atau V)
I = Arus (ampere atau A)
Contohnya sebagai berikut :
15A . 2V = 30W
Hukum joule bisa digabungkan dengan hukum Ohm untuk mendapatkan dua persamaan tambahan.
P = (I.R).R = I2.R
atau
Keterangan :
R ialah resistansi listrik (Ohm atau Ω)
