Governor

Governor

Turbine governor atau yang lebih dikenal dengan governor adalah istilah yang umum dipakai dalam dunia electromechanical energy conversion. Istilah ini dipakai dalam Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG), dan lain sebagainya. Definisi yang lazim dari governor adalah suatu peralatan yang berfungsi mengontrol kecepatan (speed) dan daya keluaran (power) berdasarkan karakteristik power-frequency. Untuk memahami istilah ini dengan lebih mendalam, kita harus masuk terlebih dahulu kepada sistem pembangkita tenaga listrik.

Sistem pembangkitan tenaga listrik

Sistem pembangkitan tenaga listrik dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:

•  Pembangkit listrik konvensional

Pembangkit listrik tipe ini mengkonversi suatu energi primer menjadi energi listrik, namun melalui perantara energi lain.

Misal: PLTU batubara mengubah energi yang terkandung dalam batubara (energi kimia) menjadi energi listrik melalui perantara thermal (memanaskan air menjadi uap).

Dengan demikian, pembangkit tipe ini biasanya menggunakan turbin-generator-set untuk proses pembangkitan listrik.

•  Pembangkit listrik non-konvensional

Pembangkit tipe ini akan membangkitkan listrik dari energi primer langsung menjadi listrik.

Contoh pembangkit tipe ini adalah sel surya (photovoltaic cell) yang mengubah energi panas matahari langsung menjadi energi listrik (tanpa perantara energi lain).

Untuk memahami istilah governor, maka kita akan fokus ke dalam pembangkit tipe konvensional, yang diagramnya disajikan dalam Gambar 1. Energi listrik yang dibangkitkan oleh generator sinkron (synchronous generator) berasal dari energi yang dihasilkan oleh putaran poros turbin. Energi untuk memutar turbin tersebut berasal dari fluida yang digunakan. Misalkan, PLTU menggunakan fluida uap air, PLTA menggunakan fluida air, dan PLTG menggunakan fluida gas. Untuk mengontrol jumlah energi yang dihasilkan generator, maka jumlah fluida yang memasuki turbin haruslah dikontrol. Banyak sedikitnya fluida yang masuk, tergantung pada bukaan katup (valve), dimana valve ini dikontrol oleh governor.  Untuk menentukan besarnya bukaan valve, maka governor akan mendapat sinyal masukan berupa daya setting (P_reff), daya aktual keluaran generator (P), frekuensi (f), atau putaran turbin (w). Dari sini, pengertian governor akan lebih mudah dipahami. 

Gambar 1. Diagram Sederhana Sistem Pembangkitan

Jenis-jenis governor:

• Isochronous Governor

Isochronous governor dapat diartikan sebagai governor kecepatan tetap. Governor tipe ini akan mengatur bukaan valve agar frekuensi keluaran generator kembali pada nilai awal atau nilai settingnya. Jika terjadi kenaikan beban listrik, maka frekuensi keluaran generator akan turun. Besarnya penurunan ini akan direspon oleh governor dengan cara memerintahkan valve untuk membuka lebih lebar agar jumlah uap yang masuk ke turbin bertambah. Berikut adalah contoh respon dari isochronous governor:

Gambar 2. Respon Isochronous Governor

Governor tipe ini bekerja baik pada:

·         Sistem terisolasi generator tunggal / (islanded/isolated-single generator)

·         Sistem multigenerator dengan 1 generator sebagai pengontrol frekuensi

• Governor dengan karakteristic Speed-droop (Speed-droop characteristic governor)

Isochronous governor tidak dapat digunakan pada sistem interkoneksi karena setiap generator akan berusaha untuk mengontrol frekuensi sistem (fight each other). Maka, governor dengan karakteristik speed-droop harus digunakan.

Jika terjadi kenaikan/penurunan frekuensi pada sistem, maka generator yang memiliki governor tipe Speed-droop akan mengurangi/menambah bukaan valve sesuai dengan daya maksimum generator dan setting governornya. Setting governor untuk keperluan ini disebut dengan speed-droop atau regulation characteristic. Lebih umum lagi, istilah tersebut disebut dengan Droop saja (bukan drop).

Gambar 3. Respon Speed-droop characteristic governor

Paiton, March 25th 2013 18:47

Reff:

1. Power System Dynamic: Stability and Control. Second Edition, 2008. Jan Machowski,Janusz W. Bialek, James R. Bumby.
2. Power System Stability and Control. 1994. Praba Kundur.

Mengapa gelombang AC itu sinus?

Sebetulnya tidak fair kalau saya menggunakan istilah 'gelombang AC' (alternating current), karena yang akan dibicarakan bukan hanya arus (current), tetapi juga tegangan (voltage). Mungkin akan lebih tepat kalau menggunakan istilah 'gelombang bolak-balik'. Namun, istilah 'gelombang AC' dapat mewakili keduanya.

Gelombang AC memiliki banyak macam, berikut adalah beberapa contohnya:

 

Namun, ada pertanyaan yang muncul. Mengapa gelombang AC yang dipakai untuk sistem daya adalah gelombang sinus (sinusoida)? Bahkan, banyak engineer yang bersusah payah membuat filter agar square wave dapat ditransformasikan menjadi gelombang sinus. Mari kita cari tahu.
=====================================================================
Babak I : kebingungan pertama
Dulu, saat kuliah Rangkaian Listrik I, seorang dosen bertanya: Mengapa gelombang AC itu sinus? Apakah harus sinus? Saat itu kami sekelas hanya tersenyum (senyum bagi Engineer mungkin bisa diartikan sebagai 'tidak mengerti'). Kemudian dosen itu menjelaskan, hanya beberapa patah kata. Butuh beberapa lama untuk mengertinya, maklum kita-kita masih newbie di dunia itu.

Kata dosen tersebut, alasan gelombang AC itu sinus dikarenakan kita menggunakan mesin pembangkit listrik (generator) yang berputar dan bentuk mesinnya silindris. Ini bisa dipahami dengan gambar 1, kita menggambarnya saat SMU.

Gambar 1. Pembuatan Gelombang Sinus (Click untuk animasi)

Dengan menggunakan pendekatan gambar di atas, jelas pertanyaan di awal telah terjawab. Namun, saat saya menginjak semester 7, ada kuliah Penggunaan dan Pengendalian Mesin Elektrik. Di situ dikenalkan bahwa mesin listrik itu tidak hanya bergerak memutar (rotasional) seperti motor atau generator pada umumnya. Ada juga mesin listrik yang bergerak translasional, contohnya adalah kereta mengambang Maglev. Pertanyaan di atas kembali muncul, dan jawaban yang dulu saya yakini mulai goyah.

=====================================================================

Babak II : kebingungan kedua
Jika ada bandul seperti gambar 2 digerakkan secara translasional (naik turun), ini juga menimbulkan gelombang sinusoida. Jika bandul itu diganti magnet dan papan gambar sinus adalah lilitan, maka seharusnya akan muncul tegangan sinus juga. Gerakannya tidak rotasional dan mesinnya juga bukan silindris, namun gelombang yang dihasilkan adalah sinusoida. Pemahaman saya semakin lemah.

Gambar 2. Gelombang Sinusoida Gerakan Bandul

====================================================================

Babak III : Mencari solusi

Gelombang sinus seperti gambar-gambar di atas, biasanya disebut gelombang sinusoida. Tidak pernah dikatakan gelombang kosinusoida, karena gelombang kosinus adalah gelombang sinus yang digeser ke arah kiri sejauh 90 derajat seperti gambar 3.

Gambar 3. Gelombang sinus dan kosinus

 Mengapa gelombang daya (tegangan dan arus) adalah sinus? Jawabannya adalah:
1) Gelombang sinus adalah gelombang periodik
Mesin listrik, baik motor atau generator, baik yang gerakanannya rotasional atau bukan rotasional, selalu melakukan gerakan periodik. Dengan demikian sah-sah saja kalau gelombang daya berbentuk sinusoida.
Namun pertanyaan baru muncul, gelombang kotak dan gergaji itu juga periodik, mengapa gelombang daya tidak berbentuk gelombang kotak atau gergaji?
Jawabannya di point no 2.

2) Gelombang sinus adalah gelombang periodik yang paling dasar
Kalau kita belajar matematika teknik, kita akan mendapatkan materi Deret Fourier. Deret ini menyatakan bahwa semua gelombang periodik, dapat direpresentasikan oleh gelombang sinus dan kosinus yang jumlahnya tak terhingga, lihat gambar 4. Dikarenakan gelombang sinus dan kosinus memiliki karakteristik yang sama seperti gambar 3, maka inilah yang menjadi alasan mengapa gelombang daya berbentuk sinus, karena sinus adalah gelombang periodik yang paling dasar.

Gambar 4. Deret Fourier

Referensi:
http://www.rkm.com.au/ANIMATIONS/animation-sine-wave.html

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/waves/funhar.html
http://openbookproject.net/electricCircuits/AC/AC_1.html
http://openbookproject.net/electricCircuits/AC/AC_1.html
http://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang_sinus
http://www.wikimatematica.org/index.php?title=Serie_de_Fourier_generalizada

Paiton, 9 Januari 2013. 19:11.

Definisi Beban Listrik dan Beban Komposit

Terlebih dahulu saya ingin mengucapkan minta maaf kepada teman saya yang pernah tersakiti dengan pertanyaan:
Apa sih beban listrik itu?
Sebetulnya inilah yang menjadi pendorong untuk dituliskannya judul ini.
=====================================================================

Beban listrik dalam bahasa Inggris disebut sebagai Electrical Load, atau dalam teks berbahasa Inggris langsung disebut sebagai Load saja, dengan konteks langsung mengacu pada beban listrik.

Saat ditanyakan apakah yang disebut beban listrik?
Biasanya respon pertama adalah bingung, kita seperti tahu namun tidak dapat diungkapkan secara verbal. Tidak masalah kalau yang bertanya adalah teman sekampus, tapi kalau ditanyakan teman dari prguruan tinggi yang lain, saat test masuk menjadi Asisten Laboratorium, Test Beasiswa, Test Kerja, atau ujian akhir di depan dosen, efeknya akan berbeda.

Ada seorang dosen yang mengatakan beban itu mengacu pada arus. Saya menggunakan jawaban itu di forum formal, namun saya kurang sreg dengan definisi ini. Saya belum mendapat point of view nya. Jadi saya mencoba membuat definisi sendiri. Kalau saya ditanya tentang masalah ini, saya akan menjawab "beban listrik adalah suatu komponen yang membutuhkan energi listrik, tidak bisa menghasilkan". Dengan definisi ini maka beban listrik akan langsung mengacu pada motor, mixer, blender, rice cooker, lampu dan lain-lain. 

Perusahaan tempat saya bekerja menjual listrik ke jaringan 500 kV Jawa-Bali. Saat pertama kali masuk kerja, saya dengar banyak orang mengatakan "beban kita 610 MW". Pertanyaannya adalah "Saat kita memproduksi listrik, kenapa kita mengacu pada beban?". Hal ini mulai menggoyangkan pemahaman saya tentang Beban Listrik.

Tanggal 27 Desember 2012, definisi ini langsung rontok. Baru kali ini ada buku yang menjelaskan dengan gamblang arti Beban Listrik. Ternyata, definisi saya selama ini sangat sempit.

Definisi Beban Listrik. adalah:

1. Suatu peralatan yang terkoneksi dengan sistem daya sehingga mengkonsumsi energi listrik
2. Total daya aktif dan/atau reaktif yang dikonsumsi oleh suatu peralatan yang terkoneksi ke sistem daya
3. Daya keluaran suatu sistem pembangkitan (power plant) 
4. Bagian dari suatu sistem daya yang secara eksplisit tidak direpresentasikan model sistem, namun berlaku sebagai single power-consuming device.

Definisi 1,2, dan 3 sangat mudah dipahami. Namun definisi ke-4, saya merasa bingung. Butuh lebih dari 5 kali untuk memahaminya, semoga teman-teman tidak. Sialnya, definisi tersebut adalah yang sering digunakan dalam studi sistem daya. Bagi yang familiar dengan software ETAP, mungkin akan mudah memahami definisi ke-4. Bagi yang tidak familiar, termasuk saya, mari kita mendalaminya.

Sistem daya listrik terdiri dari sistem pembangkitan (besar), transmisi, sub transmisi dan distribusi. Sistem distribusi adalah sistem yang paling kompleks, karena selain memiliki jumlah node/bus/nodus/titik yang sangat banyak, sistem ini juga terdiri dari banyak komponen (pembangkit kecil, trafo penstabil tegangan, reaktor dan sebagainya). Untuk keperluan analisis, jelas hal ini sangat tidak efektif. Dengan demikian, biasanya sistem distribusi akan disederhanakan sebagai model beban tunggal.

Sistem distribusi yang terdiri dari banyak komponen, hanya dimodelkan oleh beban tunggal. Kalau dipikir, jelas hal ini mustahil. Pembangkit kecil dimodelkan sebagai beban adalah tidak masuk akal. Namun, pemodelan beban tunggal ini memberikan penyederhanaan dalam sistem analisis. Model beban tunggal ini mungkin dapat memberikan penjelasan tentang definisi beban ke-4. 

Analisis sistem daya biasanya hanya mencakup pembangkitan (besar), transmisi, dan sub transmisi dan pemodelan beban tunggal (dari sistem distribusi). Beban tunggal tersebut sering disebut sebagai beban komposit.

Paiton, 2 Jan 2012. 19:35.

Arus atau tegangan yang muncul lebih dulu?

Terima kasih untuk seorang teman yang pernah menanyakan pertanyaan ini kepada saya. Saat itu, suatu siang pada tahun 2009, saat berada di Laboratorium Pengukuran, seorang teman ada yang bertanya: "yang muncul pertama kali itu tegangan atau arus sih?". Saat itu, saya berfikir sejenak. Kemudian saya angkat tangan, menandakan saya menyerah, tidak dapat menjawab pertanyaan itu. Pertanyaan yang sangat sederhana, namun saya tidak dapat menjawabnya. Sekali lagi, kebodohan dalam diri saya terbukti.

Jelas bahwa pertanyaan itu rattles di dalam pikiran saya. Bukan karena saya malu, namun sekarang saya yang justru sangat ingin mengetahui jawabannya. Saya mulai berfikir sendiri, jawabannya tidak muncul juga. Mencari beberapa buku, namun juga tidak mendapatkan hasil. mungkin para penulis akan malas untuk membahas hal sepele seperti itu. Saya coba berdiskusi dengan beberapa senior di kampus, namun tidak juga ada jawaban. Komentarnya cenderung berkelit, dan mengungkapkan statement baru. Satu hal yang menarik dari jawaban itu adalah sebagai berikut.

Pertanyaan seperti dituliskan dalam judul, beranalogi dengan pertanyaan "mana yang lebih dulu antara telur dan ayam?". Dengan catatan ini bukan pertanyaan linguistik, yang menanyakan kata apa yang lebih dahulu ditulis. Namun, menanyakan hakikat terbentuknya. Pada saat itu, saya setuju dengan analogi itu. Bahwa perbantahan tentang pertanyaaan tersebut tidak ada gunanya. Saya berhenti untuk tidak memikirkan jawabannya.

Namun, beberapa bulan kemudian saya merasa tidak nyaman. Sampai pada akhir tahun 2011 pertanyaan itu kembali rattles di benak saya. Alhamdulillah, kesempatan untuk berfikir dan inspirasi kembali muncul pada saat major outage/overhaul Paiton Unit 6. Saat itu ada kesempatan untuk mendampingi Expat melakukan Megger test di generator, tepat di bushing output konektornya. Karena badan saya sangat kecil, saya menawarkan diri untuk memasang probe dan melakukan proses grounding. Kesempatan kedua saat melakukan El-CID test. Saat itu ada kesempatan untuk melihat generator tanpa bagian rotor, dan kesempatan untuk masuk ke dalam lubang stator. Saat itulah, pertanyaan awal itu ada pencerahan.

-Pengalaman itu akan dituliskan lebih detail dalam tulisan-tulisan selanjutnya, Insya Allah-

Arus atau tegangan yang muncul lebih dulu?

Ada beberapa langkah untuk mencoba menjawabnya.

1. Perlu adanya identifikasi jelas tentang kejadian tersebut.
   Misalkan kita bertanya, mana yang lebih dulu antara es dan air? Apabila dalam konteks lemari es, air ada kebih dulu daripada es (karena tidak ada satupun lemari es baru yang dijual beserta es nya). Dalam konteks es krim yang kita beli dari swalayan, maka es terbentuk lebih dulu daripada air (cairan).
   Dengan demikian kita tidak dapat menjawab pertanyaan yang sangat umum seperti pertanyaan di atas
   
2. Dengan mengacu pada point no 1, maka kita harus bertanya balik untuk mendapat kejelasan. Pertanyaannya adalah "Di mana kejadian/konteks pertanyaan tersebut?"
   Setelah mengajukan pertanyaan ini dan terjawab (misalkan kejadiannya ada di generator, baterai, dan sebagainya), maka pertanyaan awal akan lebih jelas.
   Kalau tidak terjawab (karena si penanya awal tidak mau menjawab atau tetap bertahan dengan pertanyaan awal, berkelit), maka berhentilah. Jangan jawab pertanyaan itu karena si penanya tidak sedang ingin menambah ilmu, namun dia hanya ingin bermain-main dan merendahkan ilmu.
3. Dengan di jawabnya point ke 2, gunakan ilmu elektro kita.
   Jika yang dimaksud adalah di generator, maka yang muncul lebih dulu adalah tegangan. Saat dihubungkan dengan beban, maka akan muncul arus. (ingat tetang tegangan induksi, bukan arus induksi)
   Misalkan yang dimaksud adalah baterai saat beroperasi, maka tegangan dulu baru arus.
   Jika kita mensuplai beban dengan sumber arus, maka arus muncul lebih dulu daripada tegangan.
4. Selesai

Diharapkan, tulisan ini dapat membantu dan bermanfaat. Aamiin.

Paiton, Tuesday July 10th 2012 21:32.

Mengapa lambang arus adalah I ?

Seperti chapter yang membahas lambang tegangan, tulisan ini juga didasari rasa ingin tahu, lebih tepatnya adalah iseng. Kalau tegangan (voltage) disingkat sebagai V, maka saya tidak penasaran lagi. Namun, saat arus (dalam bahasa Inggris disebut current) dilambangkan sebagai I, bukan C. Rasa penasaran ini sudah berlangsung sejak kelas 2 SMA, sekitar tahun 2004. Namun, baru mencarinya baru-baru ini. Sudah obsolete, namun bisa jadi bahan tulisan.

Pada saat kuliah, literatur dari penulis Jerman juga menggunakan lambang I untuk arus. Arus, yang didefinisikan sebagai banyaknya aliran muatan tiap satuan waktu, memiliki satuan ampere (disingkat A) sebagai penghargaan kepada Andre-Marie Ampere (1775–1836), yang menemukan Hukum Ampere I dan II, yang menjadi rumus dasar dunia elektrik, akan dibahas di chapter-chapter selanjutnya.

Ternyata, wikipedia menyajikan jawaban yang jelas tentang keingintahuan saya. Hukum Ampere (yang merupakan dasar hukum-hukum listrik) yang ditemukan oleh Andre-Marie Ampere di Prancis pada tahun 1820, menyebut arus sebagai intesite de courant. Istilah ini menyebar ke Inggris, dan disebut sebagai current intesity. Hingga tahun 1896, singkatan C atau I masih digunakan untuk melambangkan arus listrik. Namun setelahnya, lambang I dipakai secara universal.

Untuk mendukung proses belajar dengan literatur bahasa asing atau istilah bahasa Indonesia, berikut ada beberapa situs yang memberikan definisi kata:
1. Kamus bahasa Jerman : http://www.jot.de/kamus/kj.cgi?wort=Ursache&suchtyp=standard&vrs=20082

2. Kamus bahasa Inggris-Oxford: http://oxforddictionaries.com/?region=us

3. Kamus bahasa Inggris-Longman: http://www.ldoceonline.com

4. Kamus Webster: http://www.learnersdictionary.com/ 

5. Kamus Besar Bahasa Indonesia: http://bahasa.kemdiknas.go.id/kbbi/index.php

Semoga berguna.

Ref:
http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_current

Paiton, Tuesday July 3rd 2012, 21:53

Lambang Tegangan V atau U ?

Chapter ini saya tulis karena rasa iseng dari penulis. Kadang kala pertanyaan ini muncul, namun saya tidak dapat menjawab. Pertanyaan muncul pertama kali saat kuliah semester 1, namun baru dalam beberapa waktu ini sempat untuk dicari. Pertanyaan ini sangatlah sederhana, hanya perkara lambang. Kalau si penulis buku referensi elektrik melambangkan tegangan sebagai alpha, beta, gama, bunga, heart, atau yang lain itu bisa saja. Namun, hal itu tidak logis, pasti ada alasan. Selain itu, ada beberapa teman yang sempat bertanya tentang masalah di atas. Judul yang digunakan terkesan retorik, mungkin para penulis paper kurang suka karena tidak terlalu baku. Namun, saya ingin mengungkapkan isi chapter ini secara sederhana.

Seperti dijelaskan dalam chapter sebelumnya, tegangan adalah perbedaan potensial antara dua titik. Satuan internasional untuk tegangan adalah volt (disingkat V). Satuan ini adalah sebagai rasa hormat terhadap Alessandro Volta (1745–1827), dapat di search di google.com

Dalam perhitungan, biasanya digunakan beberapa singkatan atau lambang-lambang untuk sekedar mempermudah atau mempercepat perhitungan. Misalkan panjang dituliskan dengan p, massa dengan m, gravitasi dengan g dan lain sebagainya. Begitu pula untuk tegangan. Kebanyakan literatur (bahkan buku SMA) menyingkat tegangan dengan lambang V. Banyak orang menerima lambang ini, tanpa rasa penasaran. Tegangan ditranslasikan dari bahasa Inggris Voltage, sehingga ketika disingkat menjadi V, tidak ada masalah. Saat kuliah pun demikian, hampir semua literatur asing menggunakan singkatan V.

Namun, dari beberapa literatur itu ada yang menggunakan lambang U. Apalagi kalau penulisnya berasal dari Jerman. Selain itu, kebanyakan dosen senior juga menggunakan lambang U. Kemungkinan karena beliau pernah belajar di Jerman juga. Setelah beberapa lama, saya baru menemukan digunakan lambang U adalah karena hal berikut. Tegangan dianggap sebagai penyebab mengalirnya arus, dengan demikian tegangan (Voltage) dalam bahasa Jerman disebut sebagai Ursache, yang berarti penyebab, sebab, menyebabkan. Mohon koreksi dari pembaca yang faham Deutch, karena saya kurang paham apakah kata "Ursache" termasuk noun, verb, atau yang lain.


Dengan demikian, jelaslah mengapa digunakan lambang V atau U untuk tegangan. Keduanya mengandung arti yang sama, dari 2 bahasa yang berbeda. Semoga pengetahuan kecil ini menambah khasanah penegetahuan kita amin ya rabbal alamin.


Paiton, Tuesday July 3rd 2012 21:20

Ref:
1. http://en.wikipedia.org/wiki/Volt
2. Anonim

Electric Fundamental (3): Tegangan dan Arus

Berbicara tentang tegangan dan arus, mungkin sudah banyak situs yang menuliskan definisi dengan lengkap dan mudah dimengerti. Namun, sekali lagi, chapter ini ditulis untuk menjadikan suatu rangkaian pemahaman yang utuh, tidak terpotong-potong. Tulisan ini juga diambil dari sumber-sumber di internet, dipadukan dengan sedikit penekanan agar tidak menghasilkan pemahaman yang kabur. Bagi para engineer elektrik, tulisan ini akan terasa sangat bertele-tele, mohon dimaklumi. Bagi yang sedang belajar elektrik, semoga tulisan ini bisa sedikit membantu.

Tegangan dan arus, 2 buah kata yang sangat erat dengan dunia listrik. Dalam bahasa Inggris, tegangan disebut dengan voltage, dan arus disebut sebagai current. Karena kita sedang dalam electrical zone maka voltage dan arus selalu mengacu pada tegangan dan arus listrik (karena ada istilah arus sungai, arus laut, tegangan mekanis (konsep tegangan dan regangan, modulus Young, mekanik)). Apakah arti tegangan dan arus? Dalam menjelaskan konsep tegangan dan arus, kebanyakan digunakan analogi tekanan (pressure) dan aliran (flow). Yang perlu dicatat adalah, ini hanya bersifat analogi. Ada beberapa bagian yang bersifat fundamental yang sangat berbeda. 

Kita akan memulai pembahasan dari tegangan. Tegangan adalah perbedaan potensial antara 2 titik. Untuk menjelaskan tegangan dan potensial, perhatikan gambar 1 di bawah ini.

 

Gambar 1. Potensial Listrik

Suatu muatan listrik statis (diam) sebesar Q, memancarkan medan listrik sebesar E. Kemudian terdapat muatan kedua sebesar q. Pada saat berada di a, muatan q memiliki energi potensial listrik. Pada saat di b, muatan energi potensial listrik pula. Perbedaan energi potensial listrik untuk setiap muatan q, antara a dan b disebut tegangan a-b. Mungkin pembaca kurang suka dengan definisi tersebut. Agar lebih mudah, kita gunakan analogi fluida seperti pada gambar 2.
 

Gambar 2. Analogi tegangan

 Jika 2 bejana berhubungan diisi dengan suatu cairan dengan jenis yang sama, saat ketinggian bejana adalah sama, maka fluida tidak akan mengalir. Jika ketinggian bejana berbeda, maka akan ada aliran. Adanya aliran ini diakibatkan oleh perbedaan tekanan (differential pressure, dp). Dengan demikian, tegangan beranalogi dengan dp, dan potensial beranalogi dengan tekanan. Sehingga, saya kurang setuju dengan beberapa situs yang mengatakan tegangan beranalogi dengan tekanan, karena keduanya memiliki tingkatan berbeda dalam analogi.

Sedangkan arus adalah banyaknya aliran muatan listrik tiap satuan waktu. Secara analogi, arus dianalogikan sebagai aliran (flow). Setelah membaca penjelasan tentang definisi tegangan, maka memahami definisi arus akan lebih mudah. Arus mengalir sebagai akibat dari tegangan (perbedaan potensial). Sebagai konvensi, arus mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah sebagaimana diperlihatkan dalam gambar 3.

Gambar 3. Tegangan dan Arus

Pada gambar 3, sebagaimana dijelaskan pada chapter sebelumnya, bahwa 'aktor' utama arus listrik adalah elektron. Apabila mengacu pada definisi ini, sebetulnya yang bergerak adalah elektron, maka arus listrik bergerak dari potensial rendah ke potensial tinggi. Namun karena konsep arus konvensional sudah dibangun sejak lama, dan banyak teori yang berlandaskan aturan tersebut maka dibuat semacam konvensi tidak tertulis. Arus listrik (arus listrik konvensional) mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah. Sedangkan arus listrik sebenarnya (arus elektron, arus listrik moderen) mengalir dari potensial negatif ke potensial positif.

released: Paiton, 6 Juni 2012 20.16

Sumber:

http://en.wikipedia.org/wiki/Voltage

http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_potential

http://en.wikipedia.org/wiki/Volt

http://www.physicstutorials.org/home/electric-current/electric-current-and-flow-of-charge