Memberikan kemudahan dalam penggunaan error dapat dikoreksi dan memproduksi data terbatas merupakan

Materi Prakarya Kelas 9 SMP Kurikulum 2013 Dasar-dasar Elektronika

Amongguru.com. Berikut ini adalah Materi Prakarya Kelas 9 SMP Kurikulum 2013 Dasar-dasar Elektronika.

Materi Prakarya kelas 9 SMP/MTs Kurikulum 2013 (K13) Edisi Revisi 2018 disusun berdasarkan Buku Pegangan Guru dan Buku Siswa Kurikulum 2013 Edisi Revisi 2018 yang telah diterbitkan oleh Pusat Kurikulum dan Perbukuan, Balitbang, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.

Materi Pokok Dasar-dasar Elektronika

Pembahasan materi mengenai Dasar-dasar Elektronika meliputi 2 (dua) materi pokok, yaitu : (1) Wawasan Elektronika; dan (2) Sistem Pengendali dengan rincian materi sebagai berikut.

Materi Pokok A. Wawasan Elektronika

1. Komponen Elektronika Dasar
2. Jenis dan Manfaat

• Elektronika Analog
• Elektronika Digital

B. Sistem Pengendali

1. Peralatan Listrik
2. Pembuatan Rangkaian Stop Kontak

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari materi elektronika, peserta didik diharapkan mampu :

1. Menyatakan pendapat tentang keragaman alat elektronika dan sistem pengendali sebagai ungkapan rasa syukur kepada Tuhandan bangsa Indonesia.
2. Mengidentifi kasi bahan alam, alat, teknik dan proses pembuatan alat elektronika dan sistem pengendali di daerah setempat dan daerah lain.
3. Merancang pembuatan alat elektronika dan sistem pengendali di daerah setempat dan daerah lain.
4. Membuat, menguji, dan mempresentasikan alat elektronika dan sistem pengendali di daerah setempat dan daerah lain dengan disiplin dan tanggung jawab.

Peta konsep Prakarya Kelas 9 Kurikulum 2013 Edisi Revisi 2018 untuk materi Dasar-dasar Elektronika tampak pada skema berikut.

Uraian materi pokok Dasar-dasar Elektronika yang pertama, yaitu tentang wawasan elektronika tersaji di bawah ini.

Wawasan Elektronika

Elektronika adalah ilmu yang mempelajari alat listrik arus lemah yang dioperasikan dengan cara mengontrol aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam suatu alat seperti komputer, peralatan elektronik, termokopel, semikonduktor dan lain sebagainya.

Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabang dari ilmu fisika, sementara bentuk desain dan pembuatan sirkuit elektroniknya adalah bagian dari teknik elektro, teknik komputer, dan ilmu/teknik elektronika dan instrumentasi.

Alat-alat yang menggunakan dasar kerja elektronika ini biasanya disebut sebagai peralatan elektronik (electronic devices). Baca juga : Materi Prakarya Kelas 9 SMP Kurikulum 2013 Sistem Pengendali.

Contoh peralatan/ piranti elektronik ini: Tabung Sinar Katoda (Cathode Ray Tube, CRT), radio, TV, perekam kaset, perekam kaset video (VCR), perekam VCD, perekam DVD, kamera video, kamera digital, komputer pribadi desk-top, komputer Laptop, PDA (komputer saku), robot, smart card dan lain-lain.

Sejarah Elektronika

Sejarah elektronika dimulai dari abad ke-20, dengan melibatkan tiga buah komponen utama yaitu tabung hampa udara (vacuum tube), transistor dan sirkuit terpadu (integrated circuit).

Pada tahun 1883, Thomas Alva Edison berhasil menemukan bahwa electron bisa berpindah dari sebuah konduktor ke konduktor lainnya melewati ruang hampa. Penemuan konduksi atau perpindahan ini dikenal dengan nama efek Edison.

Pada tahun 1904, John Fleming menerapkan efek Edison ini untuk menemukan dua buah elemen tabung electron yang dikenal dengan nama dioda, dan Lee De Forest mengikutinya pada tahun 1906 dengan tabung tiga elemen, yang disebut trioda.

Tabung hampa udara menjadi divais yang dibuat untuk memanipulasi kemungkinan energi listrik sehingga bisa diperkuat dan dikirimkan. Aplikasi tabung elektron pertama diterapkan dalam bidang komunikasi radio.

Guglielmo Marconi merintis pengembangan telegraf tanpa kabel (wireless telegraph) pada tahun 1896 dan komunikasi radio jarak jauh pada tahun 1901.

Pada tahun 1918, Edwin Armstrong menemukan penerima “super heterodyne” yang dapat memilih sinyal radio atau stasion dan dapat menerima sinyal jarak jauh.

Armstrong juga menemukan modulasi frekuensi FM pita lebar (wide band) pada tahun 1935; sebelumnya hanya menggunakan AM atau modulasi amplitudo pada rentang tahun 1920 sampai 1935.

Bell Laboratories mengeluarkan televisi ke publik pada tahun 1927, dan ini masih merupakan bentuk electromechanical.

Ketika sistem elektronik menjadi jaminan kualitas, para insinyur Bell Labs memperkenalkan tabung gambar sinar katoda dan televisi berwarna.

Akan tetapi, Vladimir Zworykin, seorang insinyur di Radio Corporation of America (RCA), dianggap sebagai “bapak televisi” karena penemuannya, tabung gambar dan tabung kamera iconoscope. Pada pertengahan tahun 1950-an, televisi telah melewati radio untuk penggunaan di rumah dan hiburan.

Setelah perang, tabung elektron digunakan untuk mengembangkan komputer pertama, tapi tabung ini tidak praktis karena ukuran komponen elektroniknya.

Pada tahun 1947, transistor ditemukan oleh tim insinyur dari Bell Laboratories. Fungsi transistor seperti tabung hampa udara, tetapi memiliki ukuran yang lebih kecil, lebih ringan, konsumsi daya lebih kecil, dan lebih kuat, dan lebih murah untuk diproduksi dengan adanya kombinasi penghubung metalnya dan bahan semikonduktor.

Konsep sirkuit terintegrasi diusulkan pada tahun 1952 oleh Geoffrey W.A. Dummer, seorang ahli elektronika berkebangsaan Inggris dengan Royal Radar Establishment-nya.

Pada tahun 1961, sirkuit terintegrasi menjadi produksi penuh oleh sejumlah perusahaan, dan desain peralatan berubah secara cepat dan dalam beberapa arah yang berbeda untuk mengadaptasi teknologi.

Komponen Dasar Elektronika

Komponen Elektronika Dasar Elektronika adalah suatu cabang teknik atau fisika yang mengendalikan aliran elektron atau partikel yang bermuatan listrik pada komponen-komponen aktif seperti Transistor, Dioda dan IC, serta komponen-komponen pasif elektronika seperti Resistor, Kapasitor, dan Induktor.

Pada jaman yang perkembangan teknologi yang sangat pesat ini, perangkat-perangkat elekronik merupakan perangkat yang digunakan di hampir semua industri untuk mengendalikan kualitas produk dan proses produksi, otomasi produksi dan juga pengolahan data untuk penelitian.

Demikian juga di kehidupan kita sehari-hari, perangkat-perangkat elektronik merupakan salah satu perangkat penting dalam menunjang kualitas hidup kita.

Misalnya Ponsel yang digunakan untuk berkomunikasi, Televisi untuk hiburan atau pun mendapatkan berita penting, Kamera untuk menangkap momen-momen penting dalam hidup kita.

Masih banyak lagi perangkat-perangkat rumah tangga dan perangkat pribadi yang menggunakan prinsip dan komponen elektronika untuk dapat mengoperasikannya.

Jenis dan Manfaat Komponen Dasar Elektronik

1. Resistor

Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik, dengan resistansi tertentu (tahanan) dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin, nilai tegangan terhadap resistansi berbanding lurus dengan arus yang mengalir.

Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan resistor adalah ohm.

Resistor terbagi 2 yaitu :

a. Resistor tetap Resistor tetap

Resistor tetap adalah resistor yang nilai hambatannya relative tetap, biasanya terbuat dari karbon, kawat atau paduan logam. Nilai hambatannya ditentukan oleh tebal dan panjangnya lintasan karbon. Panjang lintasan karbon tergantung dari kisarnya alur yang berbentuk spiral.

b. Resistor variabel Resistor tetap

Resistor variabel atau potensiometer yaitu resistor yang besar hambatannya dapat diubah-ubah, yang termasuk ke dalam potensiometer antara lain: Resistor KSN (koefi sien suhu negatif), resistor LDR (light dependent resistor) dan resistor VDR (voltage dependent resistor).

Menentukan Kode Warna pada Resistor

Kode warna pada resistor menyatakan harga resistansi dan toleransinya. Semakin kecil harga toleransi suatu resistor adalah semakin baik.

Terdapat resistor yang mempunyai 4 gelang warna dan 5 gelang warna seperti yang terlihat pada gambar berikut.

Resistor dengan 4 gelang dan 5 gelang warna

2. Kondensator

Kondensator atau sering disebut sebagai kapasitor adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.

Kondensator memiliki satuan yang disebut Farad, dari nama Michael Faraday. Kondensator juga dikenal sebagai “kapasitor”, tetapi kata “kondensator” masih dipakai hingga saat ini.

Pertama disebut oleh Alessandro Volta seorang ilmuwan Italia pada tahun 1782 (dari bahasa Itali condensatore), berkenaan dengan kemampuan alat untuk menyimpan suatu muatan listrik yang tinggi dibanding komponen lainnya.

Kebanyakan bahasa dan negara yang tidak menggunakan bahasa Inggris masih mengacu pada perkataan bahasa Italia “condensatore”, bahasa Perancis condensateur, Indonesia dan Jerman Kondensator atau Spanyol Condensador.

Akan tetapi kebiasaan dan kondisi serta artikulasi bahasa setiap negara tergantung pada masyarakat yang lebih sering menyebutkannya.

Kini kebiasaan orang tersebut hanya menyebutkan salah satu nama yang paling dominan digunakan atau lebih sering didengar.

Pada masa kini, kondensator sering disebut kapasitor (capacitor) atau pun sebaliknya yang pada ilmu elektronika disingkat dengan huruf (C).

Kode warna pada kapasitor

Arti kode angka dan huruf pada kapasitor dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Beberapa Fungsi Utama Kapasitor :

1. Sebagai penyaring (fi lter) pada rangkaian regulator DC atau power supply untuk meminimalisir tegangan ripple AC yang masih tersisa.
2. Sebagai pembangkit pulsa (frekuensi) dalam rangkaian oscilator.
3. Sebagai penggeser phasa.
4. Sebagai coupling yakni penghubung antara dua buah rangkaian elektronika seperti pada rangkaian penguat (amplifier) yang menghubungkan rangkaian Pre Amp dengan Amplifi er.
5. Fungsi kapasitor lainnya dalam rangkaian elektronika adalah sebagai fi lter dan kopling pada rangkaian power supply, penggeser fasa, pembangkit frekuensi pada rangkaian osilator dan juga dapat digunakan untuk mencegah percikan bunga api yang dapat terjadi pada saklar.

Sifat dasar kapasitor adalah kemampuan yang dapat menyimpan muatan listrik, tidak dapat dilalui arus DC (Direct Current), dapat dilalui arus AC (Alternating Current) dan juga dapat sebagai impedansi (resistansi yang nilainya tergantung dari frekuensi yang diberikan oleh sumbernya).

Kondensator dan kapasitor

Cara Kerja Kapasitor yang pertama adalah mengalirkan elektron menuju kapasitor. Setelah kapasitor sudah dipenuhi dengan elektron, maka tegangan tersebut akan mengalami perubahan.

Selanjutnya, elektron akan keluar dari kapasitor dan menuju rangkaian elektronika. Dengan begitu, kapasitor akan dapat membangkitkan reaktif suatu rangkaian.

Simbol-simbol kapasitor yaitu : a. Simbol kapasitor nonpolar Kapasitor nonpolar

Kapasitor ini tidak mempunyai polaritas sehingga dalam pemasangannya dapat bolak-balik dan umumnya berkapasitas kecil (pico Farad atau nano Farad).

Kapasitor ini sering dipakai dalam rangkaian yang berhubungan dengan frekuensi seperti dalam rangkaian penguat audio (amplifi er).

b. Simbol kapasitor bipolar Kapasitor bipolar

Kapasitor jenis ini mempunyai dua polaritas yaitu positif dan negatif sehingga dalam pemasangannya tidak boleh terbalik.

Kapasitor ini umumnya berkapasitas cukup besar yakni dalam satuan micro farad (μF) sampai dengan mili Farad (mF). Kapasitor ini biasa dipakai sebagai fi lter dalam rangkaian penyearah (rectifier).

c. Simbol variabel kondensator Simbol variabel
nonpolar

Kapasitor jenis ini tidak memiliki polaritas tetapi nilai kapasitansinya dapat diatur secara manual. Variabel kapasitor biasanya berkapasitas antara 100 pF sampai dengan 500 pF (pico Farad) dan sering digunakan dalam rangkaian radio untuk mengatur frekuensi. Istilah lain dari variable kapasitor adalah varco (variable condensator).

3. Induktor atau reaktor

Induktor adalah komponen listrik yang digunakan sebagai beban induktif. Smbol induktor dapat dilihat di bawah ini.

Transformator atau trafo

Transformator atau trafo adalah alat yang memindahkan tenaga listrik antar dua rangkaian listrik atau lebih melalui induksi elektromagnetik.

Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder.

Fluks bolak – balik ini menginduksikan gaya gerak listrik (ggl) dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

Jenis-jenis transformator : 1. Step up Simbol transformator step up

Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsisebagai penaik tegangan.

Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.

b. Step down Simbol transformator step down

Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan.Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptor AC-DC.

c. Autotransformator Simbol autotransformator

Transformator jenis ini hanya terdiri dari satu lilitan yang berlanjut secara listrik, dengan sadapan tengah. Dalam transformator ini, sebagian lilitan primer juga merupakan lilitan sekunder.

Fasa arus dalam lilitan sekunder selalu berlawanan dengan arus primer, sehingga untuk tarif daya yang sama lilitan sekunder bisa dibuat dengan kawat yang lebih tipis dibandingkan transformator biasa.

Keuntungan dari autotransformator adalah ukuran fi siknya yang kecil dan kerugian yang lebih rendah daripada jenis dua lilitan. Tetapi transformator jenis ini tidak dapat memberikan isolasi
secara listrik antara lilitan primer dengan lilitan sekunder.

Selain itu, autotransformator tidak dapat digunakan sebagai penaik tegangan lebih dari beberapa kali lipat (biasanya tidak lebih dari 1,5 kali).

d. Autotransformator variable Simbol autotransformator

Autotransformator variabel sebenarnya adalah autotransformator biasa yang sadapan tengahnya bisa diubah-ubah, memberikan perbandingan lilitan primer-sekunder yang berubah-ubah.

e. Autotransformator isolasi

Transformator isolasi memiliki lilitan sekunder yang berjumlah sama dengan lilitan primer, sehingga tegangan sekunder sama dengan tegangan primer.

Tetapi pada beberapa desain, gulungan sekunder dibuat sedikit lebih banyak untuk mengkompensasi kerugian.

Transformator seperti ini berfungsi sebagai isolasi antara dua kalang. Untuk penerapan audio, transformator jenis ini telah banyak digantikan oleh kopling kapasitor.

f. Autotransformator pulsa

Transformator pulsa adalah transformator yang didesain khusus untuk memberikan keluaran gelombang pulsa.

Transformator jenis ini menggunakan material inti yang cepat jenuh sehingga setelah arus primer mencapai titik tertentu, fluks magnet berhenti berubah.

Karena GGL induksi pada lilitan sekunder hanya terbentuk jika terjadi perubahan fl uks magnet, transformator hanya memberikan keluaran saat inti tidak jenuh, yaitu saat arus pada lilitan primer berbalik arah.

g. Autotransformator 3 fase

Transformator tiga fase (3-phase) sebenarnya adalah tiga transformator yang dihubungkan secara khusus satu sama lain. Lilitan primer biasanya dihubungkan secara bintang (Y) dan lilitan sekunder dihubungkan secara delta (∆).

Sifat dan Macam Bahan Penghantar dan Isolator

Yang termasuk bahan-bahan penghantar adalah bahan yang memiliki banyak elektron bebas pada kulit terluar orbit. Elektron bebas ini akan sangat berpengaruh pada sifat bahan tersebut.

Jika suatu bahan listrik memiliki banyak elektron bebas pada orbitorbit elektron, bahan ini memiliki sifat sebagai penghantar listrik.

Bahan penghantar memiliki sifat-sifat penting yaitu:

• Daya hantar listrik
• Koefi sien temperature tambahan
• Daya hantar panas
• Daya tegangan tarik
• Timbulnya daya elektro-motoris termo

Aluminium (AI)

Sifat penting bahan aluminium yaitu :

• Dapat ditempa dalam keadaan dingin
• Tidak tahan terhadap garam dapur atau laut
• Warna silver atau perak
• Titik didih=1800ºC
• Rho (ρ) = 0,0278
• Alpha (α) = 0,0047

Tembaga (Cu)

Beberapa sifat penting logam tembaga yaitu :

• Dapat disepuh dan berkarat bila terkena CO²
• Titik didih = 2236ºC – 2340ºC
• Rho (ρ) = 0,017
• Alpha (α) = 0,0043

Seng (Zn)

Beberapa sifat penting yang dimiliki oleh bahan logam seng adalah:

• Dapat ditempa dalam keadaan dingin
• Tidak tahan terhadap garam dan asam garam
• Warna putih kebiru-biruan
• Titik didih = 907ºC
• Rho (ρ) = 0,0043
• Alpha (α) = 0,006

Timah (Sn)

Beberapa sifat penting yang dimiliki oleh bahan timah adalah:

• Warna jernih mengkilap
• Titik didih = 236ºC
• Warna putih kebiru-biruan
• Titik didih = 907ºC
• Rho (ρ) = 0,0043
• Alpha (α) = 0,12

Selain bahan logam yang telah disebutkan di atas, ada juga bahan logam yang lain yang tergolong sebagai bahan konduktor/penghantar pada jenis logam mulia, seperti: perak, emas dan platina.

Bahan logam ini dinamakan logam mulia karena bahan ini memiliki jumlah elektron valensi yang lengkap, sehingga sangat sulit untuk mengadakan reaksi lain.

Bahan padat lain yang dipakai untuk penghantar adalah wolfram yang digunakan untuk fi lament katoda pada tabung elektron, lampulampu pijar, dan alat pemanas dengan temperatur yang tinggi.

Dwilogam atau yang sering disebut bimetal adalah dua jenis logam yang disambung menjadi satu. Pemakaian dalam bidang kelistrikan sangat luas, misalnya kontak pengatur dan regulator digunakan untuk menjaga agar temperatur panas selalu konstan.

Bimetal ini dipasang di dalam pemanas dan fungsinya memutus rangkaian bila temperaturnya meningkat dan akan menyambung kembali rangkaian bila temperaturnya turun.

Sifat Bahan Isolator

Bahan yang disebut sebagai bahan isolator adalah bahan dielektrik, ini disebabkan jumlah elektron yang terikat oleh gaya tarik inti sangat kuat.

Elektron-elektronya sulit untuk bergerak atau bahkan tidak sangat sulit berpindah, walaupun telah terkena dorongan dari luar. Bahan isolator sering digunakan untuk bahan penyekat (dielektrik).

Penyekat listrik terutama tegangan listrik. Untuk dapat memenuhi persyaratan tersebut, diperlukan jenis bahan yang sesuai.

Selain syarat tersebut juga diperlukan syarat yang lain yang dipertimbangkan untuk memenuhi pemakaiannya, antara lain :

1. Sifat kelistrikan

Bahan penyekat mempunyai tahanan listrik yang besar. Penyekat listrik ditujukan untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik antara kedua penghantar yang berbeda potensial atau untuk mencegah loncatan listrik ke tanah.

Kebocoran arus listrik harus dibatasi sekecilkecilnya (tidak melampaui batas yang telah ditentukan oleh peraturan yang berlaku).

2. Sifat mekanis

Mengingat luasnya pemakaian bahan penyekat, maka dipertimbangkan kekuatan struktur bahannya. Dengan demikian, dapat dibatasi hal-hal penyebab kerusakan dikarenakan kesalahan pemakaiannya.

Misalnya diperlukan bahan yang tahan tarikan, maka kita harus menggunakan bahan dari kain daripada kertas.Bahan kain lebih kuat terhadap tarikan daripada bahan kertas.

3. Sifat termis

Panas yang ditimbulkan dari dalam oleh arus listrik atau oleh arus magnet, berpengaruh terhadap kekuatan bahan penyekat. Demikian panas yang berasal dari luar (alam sekitar).

Dalam hal ini, jika panas yang ditimbulkan cukup tinggi, maka penyekat yang digunakan harus tepat. Adanya panas juga harus dipertimbangkan, agar tidak merusak bahan penyekat yang digunakan.

4. Sifat kimia

Panas yang tinggi yang diterima oleh bahan penyekat dapat mengakibatkan perubahan susunan kimia bahan. Demikian juga pengaruh adanya kelembaban udara, basah yang ada di sekitar bahan penyekat.

Jika kelembaban tidak dapat dihindari, haruslah dipilih bahan penyekat yang tahan terhadap air. Demikian juga adanya zat-zat lain dapat merusak struktur kimia bahan.

Mengingat adanya bermacam-macam asal, sifat, dan ciri bahan penyekat, maka untuk memudahkan dalam memilih untuk aplikasi dalam kelistrikan maka bahan penyekat akan dibagi ke dalam beberapa kelompok yaitu :

• Bahan tambang (batu pualam, asbes, mika, dan sebagainya)
• Bahan berserat (benang, kain, kertas, kayu, dan sebagainya)
• Gelas dan keramik
• Plastik
• Karet, bakelit, ebonit, dan sebagainya
• Bahan yang dipadatkan

Konsep elektronika terbagi dua, yaitu elektronika analog dan elektronika digital. 1. Elektronika Analog

Elektronika analog ialah bidang elektronika dimana sinyal listrik yang terlibat bersifat kontinue, sedangkan komponen yang digunakan umumnya disebut komponen diskrit.

Berbeda dengan elektronika digital dimana sinyal listrik yang terlibat merupakan sinyal 0V atau 5 V (sinyal digital berlogika 0 atau 1).

Beberapa alat dengan konsep elektronika analog yaitu:

a. Jam tangan konvensional b. Kamera analog c. Alat-alat perkusi d. Menghitung dengan tangan, lidi, dan batu

e. Komputer analog (komputer dengan program yang sangat sederhana)