HUKUM KIRCHOFF

          Untuk memecahkan persoalan-persoalan rangkaian yang rumit, yaitu rangkaian yang terdiri dari beberapa buah sumber tegangan atau sumber arus serta beberapa buah hambatan/beban maka dipergunakan hukum-hukum rangkaian, diantaranya hukum Kirchoff. Hukum Kirchoff dikemukakan oleh Robert Gustav Kirchoff seorang fisikawan asal Jerman (1824 - 1887).

          Hukum Kirchoff ada 2 bunyi yang dikenal dengan Hukum Kirchoff 1 (titik cabang) dan Hukum Kirchoff 2 (loop).

• Hukum Kirchoff 1 atau yang dikenal dengan titik cabang berbunyi "jumlah aljabar dari arus yang masuk dengan arus yang keluar pada satu titik cabang sama dengan nol".Hukum tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut: 

∑ I = 0

I1 + I2 + I3 - I4 - I5 = 0

• Hukum Kirchoff 2 atau yang dikenal dengan loop berbunyi "di dalam satu rangkaian listrik tertutup jumlah aljabar antara sumber tegangan dengan kerugian-kerugian tegangan selalu sam dengan nol". Yang dimaksud dengan kerugian tegangan yaitu besarnya tegangan dari hasil kali antara besarnya  arus dengan hambatan yang dilalui. Dapat dirumuskan sebagai berikut:

∑ V + ∑ IR = 0

∑ V = ∑ IR

HUKUM OHM

          Apabila sebuah penghantar R dihubungkan dengan sumber tegangan maka arus listrik akan mengalir dari kutub negatif melewati hambatan R. Hal ini dapat ditunjukkan oleh gambar dibawah ini.

Besar arus listrik yang mengalir tergantung dari besarnya tegangan V dan hambatan R yang terpasang.

          Hubungan antara arus dan tegangan pada sebuah hambatan dinyatakan oleh hukum ohm yang berbunyi "tegangan pada sebuah hambatan sama besarnya arus yang mengalir pada hambatan tersebut dikalikan dengan besarnya harga hambatan tersebut". Dirumuskan sebagai berikut :

Hukum ohm berlaku untuk rangkaian listrik searah (DC) maupun rangkaian listrik arus bolak-balik (AC).

MEDIUM MAGNET

          Medium magnetik merupakan medium yang mempengaruhi medan magnet sebagaimana dielektrikum mempengaruhi medan listrik. Tetapi kalau dielektrikum selalu memperlemah medan listrik atau disebut juga Diamagnetik. Medium magnetik ada yang justru memperkuat medan magnet yang dinamakan medium Paramagnetik.

          Biji besi bersifat memperkuat medan magnet dan dinamakan medium Ferromagnetik, karena ferromagnetik merupakan sifat kemagnetan yang istimewa dari bahan besi (ferum). Untuk penjelasan tentang bahan Paramagnetik, Diamagnetik, dan Ferromagnetik bisa dilihat pada link di bawah:

1. http://diaryelektro.blogspot.com/2014/08/bahan-paramagnetik.html
2. http://diaryelektro.blogspot.com/2014/08/bahan-diamagnetik.html
3. http://diaryelektro.blogspot.com/2014/08/bahan-ferromagnetik.html

BAHAN FERROMAGNETIK

          Bahan ferromagnetik merupakan bahan yang dapat ditarik oleh magnet dengan kuat. Bahan ferromagnetik memiliki suseptibilitas magnetik yang amat besar, yakni dalam orde ribuan. Bahan tersebut juga memiliki sifat khusus, yakni memperlihatkan gejala apa yang disebut hysterisis yang secara umum didefenisikan sebagai keterlambatan reaksi atau respon atas aksi yang lazim terjadi pada kebanyakan komponen mesin.

          Karena bahan ferromagnetik sangat memperkuat medan magnet, maka dalam bidang teknik dipakai sebagai inti elektromagnet yang berupa lilitan arus listrik sekeliling batang besi sebagai medium ferromagnetiknya. Bahan ferromagnetik dipakai untuk membuat batang magnet karena adanya remanen atau sisa kemagnetan, yakni dengan meliliti batang besi ferromagnetik dengan lingkaran arus listrik dengan kuat arus sedikit demi sedikit dinaikkan sampai maksimum. Lalu sedikit demi sedikit diturunkan sampai nol kembali.

BAHAN DIAMAGNETIK

          Bahan Diamagnetik merupakan bahan yang apabila didekatkan dengan magnet, maka magnet akan menolaknya. Bahan yang momen dipool (arus listrik yang melingkar) magnet atom-atomnya nol bersifat diamagnetik. Karena momen dipool magnetnya nol, maka tidak berupa dipool magnet sehingga tidak mengalami orientasi pemutaran di dalam medan magnet.

          Sepintas bahan tersebut tidak berinteraksi dengan medan magnet, dan tidak mempengaruhi medan magnet yang dikenakan padanya. Namun pada kenyataannya bahan tersebut memperlemah medan magnet. Hal ini dapat dijelaskan berdasarkan timbulnya gaya lorentz terhadap elektron yang mengorbit ataupun dapat diterangkan berdasarkan terjadinya presesi yang berkaitan dengan perubahan momentum rotasi dari gerakan orbital elektron karena adanya momen gaya pada dipool magnet arus melingkar di dalam medan magnet sebagaimana terjadinya presesi gasing akibat terjadinya perubahan momentum rotasi oleh momen gaya dari medan gaya grvitasi.

          Presesi dipool magnet arus melingkar yang dikenal sebagai presesi Larmour itu sudah tentu menghasilkan gerakan presesi atom. Selanjutnya presesi arus melingkar itu akan menampilkan komponen gerak melingkar yang seirama dengan gerak presesi yang menimbulkan medan magnet yang arahnya berlawanan dengan arah medan magnet yang dikenakan. 

          Sebenarnya bahan paramagnetik juga memiliki gejala diamagnetisme, tetapi efek diamagnetik dapat diabaikan terhadap efek paramagnetiknya sebab presesi Larmour tentu juga terjadi secara umum bagi sembarang gerakan orbital muatan listrik di dalam medan magnet.

BAHAN PARAMAGNETIK

          Bahan Paramagnetik bersifat memperkuat medan magnet, bahan yang momen dipool (arus listrik yang melingkar) magnet atomnya tidak nol bersifat Paramagnetik. Di dalam medan magnet, dipool-dipool magnet atom bahan ferromagnetik akan terorientasi mengikuti arah medan magnet, yakni kutub utaranya akan mengarah pada arah medan magnet, sedangkan kutub selatannya pada arah sebaliknya. Hampir sama dengan dipool listrik molekul-molekul dielektrikum didalam medan listrik.

           Berbeda dengan dipool listrik di dalam medan listrik yang menampilkan garis gaya medan listrik yang arahnya berlawanan dengan arah medan listrik yang dikenakan, maka garis gaya dari dipool magnet di dalam medan magnet itu sebagian besar berada pada arah yang sama dengan arah medan magnet yang dikenakan karena sifat rotasional garis gaya medan magnet itu sehingga di dalam dipool magnet arah garis gaya itu bukan dari utara ke selatan melainkan sebaliknya dari selatan ke utara.

          Dengan demikian bahan Paramagnetik itu menambah kerapatan garis gaya medan magnet yang dikenakan, yang berart akan memperkuat medan magnet.

PSEUDOCODE

          Pseudocode adalah deskripsi high-level informal dari prinsip pengoperasian suatu program komputer atau algoritma lainnya. High-level (tingkat tinggi) yang dimaksud disini lengkapnya adalah high-level programming language, bahasa pemrograman yang menggunakan perintah-perintah bahasa yang mirip dengan bahasa manusia.

Contoh bentuk high-level language:

         Pseudocode deskripsi high-level, artinya menggunakan sintak yang dipakai pada bahasa pemrograman tingkat tinggi secara umum (tidak detail) namun harus mengcover tujuan algoritma. Penggunaan pseudocode akan sangat membantu pada tahap implementasi penulisan source code pada pemrograman.

Tidak seperti syntax pada bahasa pemrograman yang secara presisi harus mengikuti aturan penulisan program agar bisa dimengerti oleh mesin (komputer), pseudocode ditujukan agar bisa lebih dipahami oleh manusia.

          Pseudocode bukanlah notasi yang detail?kaku dan tidak ada standar universal. Setiap textbook atau individual desainer algoritma bisa jadi punya style pseudocode tersendiri. Namun yang mesti diperhatikan adalah pseudocode dibaca oleh manusia bukan oleh mesin, sehingga penulisannya harus mudah dipahami oleh manusia. Paling tidak ada 6 struktur notasi penulisan pseudocode (yang sesuai dengan struktur pemrograman secara umum), yaitu:

1. Sequence.
2. While (perulangan)
3. If-Then-Else (pilihan)
4. Repeat-until (perulangan)
5. For (perulangan)
6. Case (pilihan)

Salah satu contoh pseudocode Sequence:

Example (non-computer)

     Brush teeth
     Wash face
     Comb hair
     Smile in mirror

Example

     READ height of rectangle

     READ width of rectangle

     COMPUTE area as height times width

FLOWCHART

          Flowchart adalah representasi secara visual suatu aliran proses yang disimbolkan dalam sejumlah bentuk bangun datar yang saling terhubung dengan garis dan tanda panah sebagai arah. Herman Goldstine Developer Eniac (komputer modern elektronik digital pertama didunia) dan John Von Neumann (desainer arsitektur komputer yang rancangannya menjadi dasar dari 95% arsitektur komputer masa kini) membangun flowchart untuk merencanakan program komputer pada era 1947.

Flowcharts shapes on Microsoft Word:

          Tidak perlu dihafal semua bentuk, nama, dan deskripsi flowchart, karena dalam praktek bisa jadi tidak semua simbol flowchart kita gunakan. Penggunaanya bergantung pada kasus dan pendekatan yang dilakukan. Bentuk berikut biasanya sering digunakan:

Contoh Flowchart :

DASAR ALGORITMA DAN SEJARAH

          Istilah Algoritma (Algorithm dalam bahasa inggris) berasal kata Al-Khwarizmi dari nama seorang matematikawan persia (Iran) dengan nama lengkapnya Muhammad bin Musa Al-Khwarizmi (780 M-850 M). Pendekatan sistematisnya dalam penyelesaian masalah linier dan kuadratis yang dituangkan dalam buku dengan judul al-Kitab al-mukhtasar fi hisab al-jabr wa';-muqabala (The Compendious Book on Calculation by Completion and Balancing) telah menginspirasi dunia keilmuan modern yang menjadi salah satu dasar ilmu komputer.

          Algoritma menurut bahasa sehari-hari adalah kumpulan serangkaian intruksi untuk penyelesaian masalah. Algoritma sering disebut dengan prosedur atau tata cara atau sistematika. Contohnya: cara mencuci baju, cara membuat teh, cara menuju pulang kerumah. Menurut defenisi khusus Algoritma adalah serangkaian kumpulan operasi/instruksi yang tidak ambigu (tidak punya makna ganda) yang dapat dihitung dan ketika di eksekusi/jalankan akan mengeluarkan output/hasil yang selesai dalam waktu tertentu.

          Berdasarkan definisi khusus diatas, Algoritma dapat dibagi kedalam 5 karakteristik:

1. Algoritma tersusun dalam urutan langkah yang teratur.
2. Algoritma terdiri dari operasi yang tidak ambigu.
3. Algoritma terdiri dari operasi yang dapat dihitung.
4. Algoritma menghasilkan output/keluaran.
5. Algoritma akan selesai dalam batasan waktu tertentu. 

          Menurut defenisi lainnya, Algoritma adalah alur pemikiran dalam menyelesaikan suatu pekerjaan yang dituangkan secara tertulis. Berdasarkan defenisi tersebut, Algoritma terdiri dari dua karakteristik:

1. Alur pikir, karena alur pikir manusia beragam. Suatu algoritma untuk penyelesaian suatu pekerjaan yang sama bisa berbeda antara satu orang dengan yang lainnya.
2. Tertulis, alur pikir bisa dituangkan dalam bentuk kalimat, gambar, atau tabel.

Contoh deskripsi dengan gambar: Cara Memasak Nasi

Contoh deskripsi secara kalimat: Cara Mencuci Pakaian

• Pilihlah pakaian yang hendak dicuci dan masukkan kedalam ember.
• Apakah Anda menggunakan mesin cuci? jika iya kerjakan langkah 1, kalau tidak dan ingin mencuci dengan tenaga sendiri kerjakan langkah 2. 

1.  Masukkan baju kedalam bak mesin cuci, lalu isikan air beserta dengan deterjen. Hidupkan mesin dan atur waktu yang diinginkan. Jika sudah, buang air yang telah dipakai tadi lalu isi kembali dengan air yang bersih agar dapat dibilas. 
2. Isi air kedalam ember beserta dengan deterjen, lalu diamkan beberapa menit. Kemudian sikat semua pakaian lalu bilas dengan air bersih. 

• Setelah itu, jemur pakaian tersebut diluar rumah agar dapat terkena cahaya matahari.

Contoh deskripsi secara diagram alir (flowchart): Cara Memasak Nasi

TEKNIK MULTIPLEXING

          Multiplexing merupakan sebuah proses dimana beberapa sinyal pesan analog atau aliran data digital digabungkan menjadi satu sinyal yang dikirim melalui medium bersama (shared medium). Tujuannya adalah untuk berbagi sumber daya yang mahal. Sebagai contoh dalam sistem telekomunikasi, beberapa percakapan telepon dapat ditransfer melalui satu kabel.

          Multiplexing terdiri dari 3 multiplexing, yaitu: Frequency Division Multiplexing (FDM), Wavelength Division Multiplexing (WDM), Time Division Multiplexing (TDM).

1. Frequency Division Multiplexing (FDM), merupakan suatu teknik yang membagi bandwidth pembawa (carier bandwidth) menjadi sub-kanal dari lebar frekuensi yang berbeda, masing-masing membawa sinyal pada saat yang sama secara paralel. Setiap lebar kanal pada FDM memiliki lebar 30 KHz. FDMA atau frequency division multiple access merupakan teknik yang digunkan sehingga memungkinkan pengguna untuk berbagi saluran komunikasi (physical communication channel).
2. Wavelength Division Multiplexing (WDM), WDM dan FDM bekerja dengan prinsip yang sama. Teknik WDM digunakan untuk medigitalisasi panjang gelombang cahaya pada serat optik. Sedangkan pada FDM, digunakan pada transmisi analog seperti saluran telepon menggunakan twisted pair telephone line, akses menggunakan kabel, seluler, sistem komunikasi radio dan TV.
3. Time Division Multiplexing (TDM), merupakan interleaving sampel dari beberapa sumber sehingga informasi dari sumber-sumber dapat ditransmisikan melalui saluran serial komunikasi tunggal. Dari segi praktikal, proses menggabungkan sekumpulan aliran bit berkelajuan rendah (yang tetap dan telah ditentukan bit rate) ke dalam aliran bit tunggal berkelajuan tinggi yang dapat ditransmisikan melalui satu kanal tunggal TDM. Contohnya: sistem telepon wireline dan sistem komunikasi seluler. 

          

DEFENISI GARDU DISTRIBUSI

          Gardu distribusi merupakan salah satu komponen dari suatu sistem distribusi yang berfungsi untuk menghubungkan jaringan  ke konsumen atau untuk membagikan tenaga listrik pada beban baik konsumen tegangan menengah maupun konsumen tegangan rendah.

          Transformator distribusi digunakan untuk menurunkan tegangan listrik dari jaringan distribusi tegangan tinggi ke tegangan rendah (step down transformator); misalkan tegangan 20 KV menjadi tegangan 380 volt atau 220 volt. Sedang transformator yang digunakan untuk menaikan tegangan listrik (step up transformator), hanya digunakan pada pusat pembangkit tenaga listrik agar tegangan yang didistribusikan pada suatu jaringan  panjang (long line) tidak mengalami pengurangan tegangan (voltage drop) yang berarti; yaitu tidak melebihi ketentuan voltage drop yang diperkenankan 5% dari tegangan semula.

          Jenis transformator yang digunakan adalah transformator satu phasa dan transformator tiga phasa. Adakalanya untuk melayani beban tiga phasa dipakai tiga buah transformator satu phasa dengan hubungan bintang (star conection) Y atau hubungan delta (delta conection) Δ. Sebagian besar pada jaringan distribusi tegangan tinggi (primer) sekarang ini dipakai transformator tiga phasa untuk jenis out door. Yaitu jenis transformator yang diletakkan diatas tiang dengan ukuran lebih kecil dibandingkan jenis in door, yaitu jenis yang diletakkan dalam rumah gardu.

Sumber :

DAMAN SUSWANTO : SISTEM DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

KONVERSI ENERGI ELEKTROMEKANIK

          Konversi energi baik energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya dari energi mekanik menjadi energi listrik (generator) berlangsung melalui medium medan magnet. Energi yang akan diubah dari satu sistem ke sistem lainnya, sementara akan tersimpan pada medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi sistem lainnya. Dengan demikian, medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat penyimpanan energi juga sekaligus sebagai medium untuk mengkopel proses perubahan energi.

          Dengan mengingat hukum kekekalan energi, proses konversi energi elektromekanik (dalam hal ini sebagai aksi motor) dapat dinyatakan sebagai berikut:

• Energi listrik sebagai input = Energi mekanik sebagai output + Energi yang diubah menjadi panas + Energi tersimpan pada medan magnet.

atau setelah ∑ rugi dikelompokkan:

• Energi litrik minus rugi tahanan = Energi mekanik minus rugi gesekan + Energi tersimpan pada medan magnet plus ∑ rugi yang menyertainya.

atau dalam bentuk diferensial

dWE = dWm + dWf

Di atas telah diterangkan bahwa energi yang diubah dari satu ke lain sistem akan disimpan sementara pada medium medan magnet untuk kemudian dilepaskan menjadi energi sistem lainnya dan secara matematika dinyatakan oleh persamaan diferensial.

dWE = dWm + dWf  (untuk aksi motor)

Hal tersebut diatas hanya berlaku ketika proses konversi energi sedang berlangsung, artinya berlaku untuk keadaan dinamis yang transien. Untuk keadaan tunak, dimana fluks merupakan harga yang konstan, maka:

dWF = 0

dWE = dWM

DEFENISI SERAT OPTIK

          Pada perkembangannya yang terakhir, pemakaian serat optik (optic fibre) sebagai saluran transmisi komunikasi jarak jauh lebih menguntungkan jika dibandingkan dengan transmisi konvensional antara lain : saluran 2 kawat sejajar kabel koaksial.

          Beberapa keuntungan tersebut antara lain : dimensinya kecil dan ringan, bebas dari interferensi elektromagnetis, tidak ada bahaya loncatan bunga api, tidak mungkin terjadi gangguan hubung singkat, kemungkinan terjadinya percakapan silang (cross talk) sangat kecil, umumnya tahan terhadap pengaruh kimia dan suhu sehingga cocok dengan kondisi daerah tropis.

          Sistem komunikasi yang menggunakan transmisi serat optik harus mengubah sinyal-sinyal listrik menjadi sinyal cahaya pada sisi pengirim dan mengubah sinyal cahaya menjadi sinyal listrik pada sisi penerima. Sebuah serat optik umumnya terdiri dari : inti, pelapis (cladding), penguat dan pembungkus luar seperti ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

          Saluran transmisi serat optik dapat dilewati oleh satu atau lebih ragam (mode) gelombang optik. Berdasarkan jumlah ragam gelombang yang merambat padanya, serat optik dapat dibedakan menjadi 2 yaitu:

1. Serat optik ragam jamak (multi mode optic fibre), dan
2. Serat optik ragam satu (single mode optic fibre).

          Disamping itu serat optik dapat pula dibedakan menurut susunan atau profil indeks biasnya yaitu: serat optik yang intinya mempunyai indeks bias homogen yang disebut serat dengan indeks bertingkat (step index fibre) dan serat optik yang intinya mempunyai indeks bias campuran sehingga indeks biasnya merupakan fungsi radial disebut serat optik dengan indeks bias campuran ( graded index fibre). Baik graded maupun step indeks tergolong serat optik ragam jamak.

          Berdasarkan kontruksinya, serat optik dapat dibedakan menjadi 3 yaitu:

1. Serat optik berbentuk dielektrik (selubung udara).
2. Serat optik dengan inti yang mempunyai lapisan tunggal.
3. Serat optik dengan inti yang mempunyai lapisan ganda.

DASAR TELEKOMUNIKASI

          Telekomunikasi berasal dari kata tele dan komunikasi. Tele mempunyai makna jarak jauh sedangkan komunikasi berarti cara menyampaikan informasi. Berarti dapat disimpulkan telekomunikasi adalah cara menyampaikan informasi pada jarak yang berjauhan. 

          Sejak zaman dahulu telekomunikasi telah digunakan untuk berhubungan dengan daerah yang lain, namun tidak secanggih sekarang. Jika dahulu manusia menandakan apabila salah satu kampung terkena musibah dan membutuhkan pertolongan, maka mereka menyampaikan pesan melalui kepulan asap. Sedangkan pada saat ini untuk berkomunikasi jarak jauh dapat menggunakan telefon, internet, televisi, dan lain-lain. Disamping itu respons yang diperoleh juga real time, tidak membutuhkan waktu lama.

          Secara umum terdapat 3 elemen dasar sistem telekomunikasi, yaitu :

1. Transmitter (pemancar), Biasanya disingkat (Tx) merupakan alat elektronik yang memancarkan gelombang elektromagnet. Transmitter dapat berupa telefon (dalam hal ini berupa microfon), pemancar televisi, pemancar radio am/fm dll.
2. Media, merupakan medium atau wadah tempat bergeraknya energi ataupun perambatan gelombang. Media bisa dalam bentuk padat seperti kabel yang terbuat dari tembaga, cairan maupun atmosfer atau udara.Media transmisi dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu guided dan unguided. Untuk lebih jelasnya baca http://diaryelektro.blogspot.com/2014/07/media-transmisi.html
3. Receiver (penerima), biasanya disingkat (Rx) merupakan penerima atau penagkap sinyal dari transmitter dan mengkorversikannya kembali ke bentuk sinyal asli agar mudah dimengerti. Receiver dapat berupa antena penerima siaran TV (misalkan antena Yagi), antena penerima siaran radio yang terdapat pada perangkat radio, speaker pada perangkat telefon, dan lain-lain.

KAPASITOR

          Kapasitor (kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf "C" adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor memiliki 2 kutub, yaitu kutub positif dan kutub negatif.

          Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1791-1867. Satuan kapasitor disebut Farad (F). Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas, dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi.

          Muatan positif tidak dapat mengalir menuju kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-kondusif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.