Besaran, Satuan dan Dimensi Listrik

Pertemuan 1

1. Sistem Satuan

    Sistem satuan yang standar dianjurkan oleh National Bereau of Standard pada tahun 1964, yaitu Sistem Satuan Internasional (International System of Units) disingkat "SI", yang diputuskan oleh konvensi umum mengenai berat dan ukuran pada tahun 1960. SI terdiri dari enam satuan dasar, yaitu: meter, kilogram, detik, ampere, derajat kelvin dan kandela.

     Sistem Satuan Internasional (International System of Units) menggunakan sistem desimal untuk menghubungkan satuan besar dan satuan kecil dengan satuan-satuan dasar dan menggunakan awalan standar untuk menunjukan pangkat daripada bilangan 10. Sistem awalan standar ini adalah :

       Hubungan perpangkatan dari bilangan 10 tidak terdapat dalam Sistem Satuan Inggris (British System of Unit). Satuan-satuan Inggris yang dasar didefinisikan dalam Sistem Satuan Internasional (International System of Units) sebagai berikut : 1 Inchi = 0,0254 meter, 1 Pound massa (lbm) = 0,45359237 kg dan detik dipakai dalam kedua sistem.

Fisika Dasar

A.    Pengertian Fisika

Fisika berasal dari Bahasa Yunani yaitu fysikos(alamiah) dan fysis(alam). Karena itu fisika adalah ilmu yang mempelajari peristiwa yang terjadi dialam. Pada mulanya peristiaalam yang di pelajari itu adalah peristiwa yang terjadi disekitar kita. Di fisika kita akan mengenal beberapa istilah seperti besaran, satuan dan, dimensi.

B.    Besaran dan Satuan

Besaran adalah Sesutu yang dapat diukur dan hasilnya selalu dinyatakan denga angka. Sedangkan satuan adalah pernyataan yang menjelaskan arti suatu besaran dan dijadikan pembanding pengukuran yang di jadikan acuan. Besaran juga terbagi menjadi 2 yaitu besaran pokok dan besaran turunan

1.     Besaran pokok

Besaran pokok adalah besaran yang menjadi dasar untuk menetapkan besaran yang lain. Satuan besaran pokok disebut satuan pokok dan telah ditetapkan terlebih dahulu berdasarkan kesepakatan para ilmuwan. Besaran pokok sifatnya bebas, artinya tidak bergantung pada besaran pokok yang lain.(dikutip dari blog.ruangguru.com)

Table besaran pokok:

2.     Basaran turunan

Besaran turunan adalah besaran yang satuannya diturunkan dari besaran pokok. Contoh besaran turunnan antara lain

a.       Luas (A)

Luas diturunkan dari besaran panjang, yaitu panjang dikali panjang.

b.       Kecepatan (v)

Kecepatan diturunkan dari besaran panjang dan waktu, yaitu panjang/jarak dibagi waktu.

c.       Percepatan (a)

Percepatan diturunkan dari besaran panjang dan waktu, yaitu jarak/panjang dibagi dengan waktu pangkat dua.

d.       Massa jenis (ρ)

Massa jenis diturunkan dari besaran massa dan panjang, yaitu massa dibagi dengan panjang pangkat tiga (volume)

e.       Gaya (F)

Gaya diturunkan dari besaran massa, panjang, dan waktu, yaitu massa dikali (panjang dibagi waktu pangkat dua).

f.        Tekanan (P)

Tekanan diturunkan dari besaran massa, panjang, dan waktu, yaitu massa dibagi dengan (massa dikali waktu pangkat dua)

C.   Dimensi

1.     Pengertian dimensi

Dimensi besaran adalah cara penulisan suatu besaran dengan menggunakan simbol (lambang) besaran pokok. Hal ini berarti dimensi suatu besaran menunjukkan cara besaran itu tersusun dari besaran-besaran pokok. Apa pun jenis satuan besaran yang digunakan tidak memengaruhi dimensi besaran tersebut, misalnya satuan panjang dapat dinyatakan dalam m, cm, km, atau ft, keempat satuan itu mempunyai dimensi yang sama, yaitu L.

2.     Fungsi dimensi

a.      Dimensi digunakan untuk membuktikan kebenaran suatu persamaan, Tepatnya dengan Analisa dimensional. Analisis dimensional adalah suatu cara untuk menentukan satuan dari suatu besaran turunan, dengan cara memperhatikan dimensi besaran tersebut.

b.      Dimensi digunakan untuk menurunkan persamaan suatu besaran dari besaran-besaran yang mempengaruhinya.

c.     Juga berfungsi untuk menunjukkan kesetaraan beberapa besaran

2. Dimensi Satuan Turunan 

       Satuan turunan seperti gaya, daya, joule dapat diturunkan dari satuan internasional skala besar MKS (meter, kg dan detik) atau skala kecil CGS (centimeter, gram dan detik) dengan simbol pada sistem unternasional dalam bentuk massa (M) panjang (L) dan detik (S) Contoh: Joule = N.m = kg.m/det2.m Maka dimensi satuan joule adalah: (ML/S² ).L =ML²S ^-2 Newton dimensinya = MLS^-2 Joule dimensinya = ML²S ^-2

3. Satuan Satuan Listrik 

a. Joule (J) 

        Adalah satuan dasar untuk kerja atau energi yang didefinisikan sebagai 1 Newton-meter (1Nm). Penggunaan gaya 1 N yang konstan sepanjang jarak 1 meter akan mengeluarkan energi 1 Joule. 1 Joule adalah ekivalen dengan 0, 73756 kaki Pound Gaya (ft-lbf). Satuan Energi lainnya adalah Kalori (Cal), sama dengan 4,1868 Joule, Satuan Termal British (British Thermal Unit, Btu) yang besarnya sama dengan 1055,1 Joule dan Kilo Watt-jam (KiloWatt-hour, KWh) sama dengan 3,6 X 10⁶ Joule.

b. Watt (W)

Adalah banyaknya kerja yang dilakukan per satuan waktu. Satuan dasar daya adalah Watt (W) yang didefinisikan sebagai 1 Joule/second. 1 Watt adalah ekivalen dengan 0,7375 ft-lbf/s. Juga ekivalen dengan 1/745,7 daya kuda (Horse Power = HP).

c. Newton (N)

Adalah satuan dasar untuk gaya yang menyatakan gaya yang diperlukan untuk memberikan percepatan sebesar 1 meter per detik (1m / s2 ) kepada massa 1 kg. Gaya 1 Newton adalah ekivalen dengan 0,22481 Pound Gaya (lbf).

4. Besaran Listrik

a. Muatan Listrik

Gaya listrik terdiri dari dua macam, yaitu :

1. Gaya listrik yang saling tarik-menarik (tidak sejenis)

2. Gaya listrik yang tolak-menolak (sejenis) Semua materi terdiri dari bagian-bagian yang disebut dengan atom.

Atom terdiri atas tiga macam partikel dasar, yaitu :

1. Elektron (Bermuatan listrik Negatif)

2. Proton (Bermuatan listrik Positif)

3. Neutron (tidak bermuatan listrik) Massa dari ketiga partikel tersebut telah ditentukan secara ekperimental dan besarnya adalah 9,10956 x 10-31 kg untuk Elektron dan ± 1840 kali lebih besar untuk Proton dan Neutron.

Satuan muatan dasar disebut dengan Coulomb Menurut Charles Coulomb : “Dua partikel kecil yang bermuatan identik dan berjarak satu meter dalam vakum dan tolak-menolak dengan gaya sebesar 10-7 c 2 Newton mempunyai muatan yang persis identik, yang besarnya masing-masing ± satu Coulomb”.

b. Arus

Muatan yang bergerak disebut dengan arus. Arus yang terdapat di dalam sebuah jalur tertentu, seperti misalnya kawat logam (tembaga), mempunyai besar dan arah yang diasosiasikan dengan adanya muatan bergerak melalui sebuah titik tertentu per satuan waktu dalam arah tertentu. Definisi umum dari arus sebagai perubahan muatan per satuan waktu, dq/dt. Simbol arus adalah I atau i, maka : i = dq/dt ………. ampere (A).

Satuan dasar arus adalah ampere (A), yang menyatakan banyaknya muatan yang mengalir dengan laju 1 C/s. Kata ampere berasal dari nama seorang ilmuan dari Prancis, yaitu : A.M Ampere. Adapun jenis-jenis arus, yaitu :

a. Arus Searah (Direct Current) Adalah arus yang konstan (tetap).

b. Arus Bolak-balik (Alternating Current) Adalah arus yang berubah menurut bentuk gelombang sinusoidal terhadap waktu (t).

c. Arus Eksponensial Adalah arus yang berbentuk eksponensial.

d. Arus Sinus Teredam Adalah arus yang berbentuk sinus teredam


c. Tegangan

Elemen rangkaian yang umum akan ditandai dengan sepasang titik ujung (terminal) yang dapat dihubungkan dengan elemenelemen rangkaian yang lain.

Misalkan bahwa sebuah arus searah diarahkan ke titik ujung (terminal) A melalui elemen memerlukan pengeluarran energi. Maka dikatakan terdapat tegangan listrik atau perbedaan potensial diantara kedua titik ujung tersebut, atau terdapat tegangan listrik atau selisih potensial “melintasi” elemen tersebut.

Secara khusus tegangan melintasi elemen didefinisikan sebagai kerja yang perlu untuk menggerakan muatan positif sebesar 1 C dari satu titik ujung melalui alat tersebut ke titik ujung yang lain. Satuan untuk tegangan adalah volt (V), yang sama dengan 1 Joule / Coulomb dan tegangan dinyatakan dengan simbol atau lambang V atau volt. Kata volt berasal dari nama seorang ilmuan Italia, yaitu : Allessandro Guiseppe Antonio Anastasio Volta. Tanda untuk tegangan dinyatakan dengan tanda aljabar plus (+) atau minus (-).

d. Daya

Tegangan telah didefinisikan sebagai energi yang dibelanjakan dan daya adalah laju dengan energi dibelanjakan. Lambang atau simbol daya adalah P atau p. Jika satu joule energi diperlukan untuk memindahkan satu coulomb muatan per detik melalui alat adalah satu watt. Tenaga yang diserap ini haruslah sebanding dengan banyaknya coulomb yang dipindahkan per detik, atau arus, dan sebanding dengan energi yang diperlukan untuk memindahkan satu coulomb melalui elemen atau tegangan, atau watt. Jadi :

P = V. I ………. watt