Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi, Buku 1

337 Pages·06.432 MB·Indonesian

by  Agah Sutingah, Farid Mulyana

i
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
PENULIS

ii
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Alloh SWT, dengan tersusunnya buku Teknik
Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi ini semoga dapat menambah
khasanah referensi khususnya di bidang tekologi industri yang akhir-akhir
berkembang begitu pesatnya di Indonesia.
Isi buku ini sengaja disajikan secara praktis dan lengkap sehingga
dapat membantu para siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK), guru
serta para praktisi industri. Teknik Kelistrikan dan Elektronika
Instrumentasi yang selama ini dideskripsikan secara variatif dan adaptif
terhadap perkembangan serta kebutuhan berbagai kalangan praktisi
industri. Penekanan dan cakupan bidang yang dibahas dalam buku ini
sangat membantu dan berperan sebagai sumbangsih pemikiran dalam
mendukung pemecahan permasalahan yang selalu muncul didalam
mempelajari dasar-dasar instrumentasi.
Oleh karena itu, buku ini disusun secara integratif antar disiplin ilmu
yaitu teknik kelistrikan dan elektronika instrumentasi yang saling
mendukung sehingga skill yang diperlukan terkait satu dengan lainnya.
Tim penulis mengucapkan terima kasih kepada berbagai pihak
yang telah membantu materi naskah serta dorongan semangat dalam
penyelesaian buku ini. Kami sangat berharap dan terbuka untuk masukan
serta kritik konstruktif dari para pembaca sehingga dimasa datang buku ini
lebih sempurna dan implementatif.

Tim Penulis

iii
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
DAFTAR ISI

Halaman
KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI ii
PETUNJUK PENGGUNAAN BUKU BAHAN AJAR v

BAB 1 ARUS LISTRIK DAN ARUS ELEKTRON 1
1. Muatan Listrik 2
2. Arus, Tegangan dan Tahanan Listrik 7
3. Bahan Penghantar Listrik 28

BAB 2 HUKUM KELISTRIKAN 52
1. Hukum Ohm 52
2. Hukum Kirchoff 62
3. Teorema Rangkaian 69

BAB 3 TEORI KEMAGNETAN 87
1. Prinsip Kemagnetan 87
2. Garis Gaya Magnet 90
3. Bahan Magnetik 93
4. Fluks Magnet 94
5. Kerapatan Fluks Magnet 96
6. Kuat Medan Magnet 97
7. Rangkaian Magnetik 98
8. Medan Magnet Sekitar Arus Listrik 100
9. Medan Magnet Sebah Kumparan 102
10. Aplikasi Kemagnetean dan Elektromagnetik 102

BAB 4 RESISTOR 112
1. Resistor 114
iv
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
2. Kode Warna Resistor 125
3. Pengukuran Resistor Linier dan Non Linier 129
4. Rangkaian Resistor 139
5. Resistor Variabel 148
6. Hukum Kirchoff I 150
7. Hukum Kirchoff II 157
8. Jembatan Wheatstone 161
9. Resistor KSN 170
10. Resistor LDR 174
11. Resistor VDR 176

BAB 5 KAPASITOR 179
1. Mengenal Kapasitor 179
2. Kapasitor Kertas 180
3. Kapasitor Elektrolit 180
4. Kapasitor Variabel 181
5. Susunan Kapasitor 186
6. Kode Warna pada Kapasitor 192

BAB 6 INDUKTOR 198
1. Sifat-sifat Penting Induktor 201
2. Hubungan Seri Induktansi 202
3. Hubungan Paralel Induktansi 203
4. Transformator 209

BAB 7 DIODA 215
1. Dioda Semi Konduktor 225
2. Kurva Karakteristik Dioda 229
3. Karakteristik Dioda 231
4. Penggunaan Dioda 235
5. Dioda Zener 258

BAB 8 TRANSISTOR 267
v
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
1. Sifat Listrik Transistor (Bipolar) 269
2. Hubungan Dasar Transistor 275

BAB 9 SCR (SILICON CONTROLLED RECTIFIER) 300
1. Karakteristik SCR 301
2. Karakteristik SCR Forward 303
3. Operasi DC Anoda dikontrol Tegangan DC pada 304
Gate
4. Operasi AC Anoda dikontrol Tegangan Gate 306
5. Operasi AC Anoda dikontriol Tegangan AC 308
pada Gate
6. Operasi SCR untuk Tegangan AC dikontrol oleh 310
Tegangan bergeser Phasa pada Gate

BAB 10 DIAC, TRIAC dan UJT 313
1. DIAC 313
2. Triac 316
3. Uni Junction Transistor (UJT) 318

vi
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
PETUNJUK PENGGUNAAN BUKU BAHAN AJAR

A. Deskripsi

Kurikulum 2013 dirancang untuk memperkuat kompetensi siswa dari
sisi pengetahuan, keterampilan dan sikap secara utuh. proses
pencapaiannya melalui pembelajaran sejumlah pelajaran yang dirancang
sebagai suatu kesatuan yang saling mendukung pencapaian kompetensi
tersebut. Buku bahan ajar dengan judul Teknik Kelistrikan dan Elaktronika
Instrumentasi ini merupakan dasar program keahlian yang digunakan
untuk mendukung pada mata pelajaran yang ada di Program Keahlian
Teknik Instrumentasi Industri, untuk SMK Paket Keahlian Kontrol Proses,
Kontrol Mekanik dan Teknik Instrumentasi Logam yang diberikan pada
kelas X.
Buku ini menjabarkan usaha minimal yang harus dilakukan siswa
untuk mencapai kompetensi yang diharapkan yang dijabarkan dalam
kompetensi inti dan kompetensi dasar. Sesuai dengan pendekatan yang
dipergunakan dalam kurikulum 2013, siswa diharuskan dan diberanikan
untuk mencari dari sumber belajar Lain Yang tersedia dan terbentang luas
disekitarnya. ; peran guru sangan penting untuk meningkatkan dan
menyesuaikan daya serap siswa dengan ketersediaan kegiatan pada
buku ini. Guru dapat memperkaya dengan kreasi dalam bentuk kegiatan-
kegiatan lain yang sesuai dan relevan yang bersumber dari lingkungan
sosial dan alam.
Buku ini disusun di bawah koordinasi Direktorat Pembinaan SMK,
Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan, dan dipergunakan dalam tahap
awal penerapan Kurikulum 2013. Buku ini merupakan “dokumen hidup”
yang senantiasa diperbaiki, diperbaharui, dan dimutakhirkan sesuai
dengan dinamika kebutuhan dan perubahan zaman. Masukan dari
berbagai kalangan diharapkan dapat meningkatkan kualitas buku ini.

vii
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
B. Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar
KOMPETENSI INTI (KELAS X) KOMPETENSI DASAR
KI-1 1.1 Mengamalkan nilai-nilai ajaran agama dalam
melaksanakan pekerjaan di bidang teknik
Menghayati dan mengamalkan
kelistrikan dan elektronika instrumentasi
ajaran agama yang dianutnya
KI-2
2.1. Memiliki motivasi internal, kemampuan

bekerjasama, konsisten, rasa percaya diri, dan
Menghayati dan mengamalkan sikap toleransi dalam perbedaan konsep
perilaku jujur, disiplin, berpikir, dan strategi menyelesaikan masalah
tanggungjawab, peduli (gotong dalam melaksanakan pekerjaan di bidang
royong, kerjasama, toleran, damai), teknik kelistrikan dan elektronika instrumentasi
santun, responsif dan proaktif, dan
2.2. Mampu mentransformasi diri dalam
menunjukkan sikap sebagai bagian
berperilaku: teliti, kritis, disiplin, dan tangguh
dari solusi atas berbagai
mengadapi masalah dalam melakukan tugas di
permasalahan dalam berinteraksi bidang teknik kelistrikan dan elektronika
secara efektif dengan lingkungan instrumentasi
sosial dan alam serta dalam
menempatkan diri sebagai cerminan 2.3. Menunjukkan sikap bertanggung jawab, rasa
ingin tahu, santun, jujur, dan perilaku peduli
bangsa dalam pergaulan dunia
lingkungan dalam melakukan tugas di bidang
teknik kelistrikan dan elektronika instrumentasi
KI-3
3.1 Menerapkan prinsip dasar kelistrikan dan

elektronika pada sistem instrumentasi kontrol
Memahami, menerapkan dan
proses.
menganalisis pengetahuan faktual,
konseptual, dan prosedural
3.2 Menerapkan hukum kelistrikan dan elektronika
berdasarkan rasa ingin tahunya
pada sistem instrumentasi kontrol proses
tentang ilmu pengetahuan,
teknologi, seni, budaya, dan
3.3 Menerapkan konsep,teori dan hukum
humaniora dalam wawasan
kemagnetan pada sistem instrumentasi kontrol
kemanusiaan, kebangsaan,
proses.
kenegaraan, dan peradaban terkait
penyebab fenomena dan kejadian
3.4 Menerapkan prinsip pengukuran besaran listrik
dalam bidang kerja yang spesifik
berdasarkan azas kerja alat ukur listrik
untuk memecahkan masalah.
3.5 Mimilih alat ukur kelistrikan instrumentasi
kontrol proses sesuai fungsi dan prosedur
3.6 Memilih komponen elektronika pada sistem
instrumentasi industri
3.7 Memilih komponen semikonduktor pada sistem
instrumentasi industri
viii
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
KOMPETENSI INTI (KELAS X) KOMPETENSI DASAR
3.8 Menganalisis kerja rangkaian arus searah pada
sistem instrumentasi kontrol proses.
3.9 Menganalisis rangkaian arus bolak-balik pada
sistem instrumentasi industri

C. Rencana Aktivitas Belajar
Proses pembelajaran pada kurikulum 2013 untuk semua jenjang
dilaksanakan dengan menggunakan pendekatan ilmiah (saintifik).
Langkah-langkah pendekatan ilmiah (scientific approach) dalam proses
pembelajaran meliputi menggali informasi melalui pengamatan, bertanya,
percobaan kemudian mengolah data dan informasi, menyajikan data atau
informasi, dilanjutkan dengan menganalisis, menalar, kemudian
menyimpulkan dan mencipta. Pada buku ini, seluruh materi yang ada
pada setiap kompetensi dasar diupayakan sedapat mungkin diaplikasikan
secara prosedural sesuai dengan pendekatan ilmiah.
Melali buku bahan ajar ini, kalian akan mempelajari apa ?, bagaimana
?, dan mengapa ?. terkait dengan masalah konsep-konsep dasar listrik
dan elektronika dan penggunaannya. Langkah awal untuk mempelajari
konsep-konsep tersebut adalah dengan melakukan pengamatan
(observasi). Keterampilan melakukan pengamatan dan mencoba
menemukan hubungan-hubungan yang diamati secara sistimatis
merupakan kegiatan pembelajaran yang sangat aktif, inovatif, kreatif dan
menyenangkan. Dengan hasil pengamatan ini, berbagai pertanyaan
lanjutan akan muncul. Dengan demikian melalui dan melaksanakan
penyelidikan lanjutan ini, kalian akan memperoleh pemahaman yang
makin lengkap tentang masalah yang kita amati.
Dengan keterampilan ini, kalian dapat mengetahui bagaimana
mengumpulkan fakta dan menghubungkannya untuk membuat suatu
penafsiran atau kesimpulan. Keterampilan ini juga merupakan
keterampilan belajar sepanjang hayat dapat digunakan bukan saja untuk
ix
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi
mempelajari berbagai macam ilmu, tetapi juga dapat digunakan dalam
kehidupan sehari-hari.
Pengamatan
Melibatkan pancaindra, termasuk melakukan pengukuran dengan
alat ukur yang sesuai. Pengamatan dilakukan untuk mendapatkan
data dan informasi.

Membuat inferensi
Merumuskan penjelasan berdasarkan pengamatan. Penjelasan
ini digunakan untuk menemukan pola-pola atau hubungan-
hubungan antara aspek yang diamati, serta membuat prediksi,
atau kesimpulan.

Mengkomunikasikan
Mengomunikasikan hasil penyelidikan baik lisan maupun tulisan.
Hal yang dikomunikasikan termasuk data yang disajikan dalam
bentuk tabel, grafik, bagan, dan gambar yang relevan.

Buku bahan ajar “Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi” ini
digunakan untuk memenuhi kebutuhan minimal pembelajaran pada kelas
X, semester ganjil dan genap, mencakup kompetensi dasar 3.1 dan 4.1
sampai dengan 3.9 dan 4.9 yang terbagi menjadi 10 Bab, yaitu (1) Arus
Listrik dan Arus Elektron (2) Hukum-hukum Kelistrikan (3) Teori
Kemagnetan (4) Resistor, (5) Kapasitor, (6) Induktor, (7) Dioda, (8)
Transistor, (9) Silicon Controlled Rectifier (SCR), (10) Diac, Triac dan UJT.
x
Teknik Kelistrikan dan Elektronika Instrumentasi