Dasar Elektronika

Elektronika merupakan ilmu yang mempelajari perangkat listrik yang dijalankan dengan cara mengatur aliran elektron atau partikel bermuatan listrik dalam sebuah alah misalnya handphone, komputer, perangkat elektronik, termokopel, semiconduktor, dll.

Ilmu yang mempelajari alat-alat seperti ini merupakan cabang dari Ilmu Fisika, Sementara model dan pembuatan desain rangkaian rangkaian elektroniknya ialah bagian dari Teknik Elektro, Teknik Komputer, dan Instrumentasi.

Perubahan besar-berasan pada elektronika terjadi sekitar tahun 1960-an, dimana pada waktu itu baru ditemukan sebuah alat elektronika yang disebut Transistor. Sehingga memungkinkan untuk menghasilkan sebuat alat dengan ukuran lebih kecil yang mana dahulu kala masih memakai tabung-tabung vakum yang berukuran sangat besar dan juga boros listrik.

Setelah 10 tahun di temukanya transistor, para ilmuan akhirnya menemukan rangkaian terintegrasi yang biasa disebut IC (Integrated Circuits) yaitu suatu rangkaian terpadu yang berisi puluhan hingga jutaan transistor didalamnya.

Yang bisa membuat perangkat elektronika lebih kecil bentuknya juga semakin banyak fungsinya misalnya Handphone yang anda punya saat ini, Itu semua hasil dari revolusi Silicon sebagai dasar bahan pembuatan suatu Transistor dan IC atau CHIP.

Dalam Elektronika memiliki 2 komponen yaitu :

1. Komponen Pasif

Komponen pasif yaitu komponen yang bisa beroperasi tanpa adanya sumber tegangan.
Komponen pasif terdiri dari Resistor (hambatan/tahanan), 

Kapsitor/kondensator, Induktor/kumparan dan Trafo (transformator).

2. Komponen Aktif

Komponen aktif yaitu komponen yang tidak bisa beroperasi tanpa adanya sumber tegangan. Komponen aktif terdiri dari Transistor dan Dioda.

Pada pembuatan rangkaian elektronika dibutuhkan peralatan seperti (Tang, Obeng, bor, dll) dan juga papan rangkaian yang dipakai untuk tempat menanam komponen elektronika seperti ( PCB, Wishboard, dll).

Teori Dasar Elektronika

Atom

Atom adalah satuan yang sangat amat kecil dalam setiap benda yang berada disekitar kita. Atom terdiri dari tiga jenis-macam partikel subatom yaitu :

• Elektron, yang mempunyai muatan Negatif
• Proton, yang mempunyai muatan Positif
• Netron, yang tidak punya muatan (Netral)

Setiap unsur adalah unik yang membedakan adalah jumlah proton yang ada dalam atom dari unsur tersebut. Setiap atom mempunyai jumlah elektron yang sama dengan jumlah proton, jika ada perbedaan atom tersebut dinamakan ion.

Banyak unsur lainya yang diciptakan manusia, tapi mereka biasanya tidak stabil dan dengan spontan berganti menjadi unsur kimia natural yang stabil lewat proses radioaktifitas.

Meski memiliki 91 unsur di alam, tapi atom-atom tersebut bisa terjadi ikatan satu sama lain menjadi molekul dan tipe senyawa kimia lainya. Molekul terbuat dari banyak atom. Molekul air merupakan kombinasi dari 2 atom hidrogen dan 1 atom oksigen.

Inti Atom

Pusat dari atom dinamakan inti atom atau nucleus. Inti atom sendiri terdiri dari proton dan neutron. Banyaknya proton dalam inti atom disebut nomor atom. Dan yang menentukan berupa elemen apakah atom itu. Ukuran inti atom jauh lebih kecil dari ukuran atom itu sendiri, dan hampir sebagian besar tersusun dari proton dan neutron, hampir tidak ada sama sekali sumbangan dari elektron.

Proton dan neutron mempunyai massa yang hampir sama, dan jumlah dari kedua massa itu dinamakan nomor massa, dan beratnya hampir sama. Massa dari elektron sangat kecil dan tidak memberi banyak kepada massa atom. Jumlah proton dan neutron menentukan jenis dari nukleus atau inti atom.

Proton dan neutron mempunyai massa yang hampir sama. Dan kombinasi jumlah, jumlah massa, rata-rata sama dengan massa atomatik sebuah atom. Kombinasi massa dari elektron sangat kecil perbandinganya terhadap massa nukleus, karena berat dari proton dan neutron hampir 2000 kali massa elektron.

Neutron

Neutron atau netron adalah suatu partikel subatomik yang tidak bermuatan (netral) dan mempunyai massa 1.6749 x 10-27 kg, sedikit lebih berat dari proton.

Inti atom dari sebagian besar atom terdiri dari neutron dan proton. Perbedaan utama dari neutron dengan partikel subatomik lainya yaitu mereka tidak bermuatan. Sifat neutron ini membuat penemuanya jadi terbelakang, membuatnya susah diamati secara langsung dan membuatnya sangat penting sebagai agen dalam perubahan nuklir.

Proton

Dalam ilmu fisika, proton adalah suatu partikel subatomik yang memiliki muatan positif sebesar 1.6 x 10-19 coulomb dan massa 1.6726231 x 10-27 kg, atau sekitar 1800 kali massa suatu elektron. Sebuah atom umumnya terdiri dari sejumlah proton dan netron yang terfapat di bagian inti (tengah) atom, dan sejumlah elektron yang mengelilingi inti tersebut.

Dalam atom bermuatan netral, banyaknya proton akan sama dengan jumlah elektronya. Banyaknya proton ditengah / inti biasanya akan menentukan sifat kimia sebuah atom. Inti atom disebut juga nuklei, nukleus, atau nucleon, dan reaksi yang terjadi atau berkaitan dengan inti atom dinamakan reaksi nuklir.

Elektron

Elektron adalah partikel subatomik yang mempunyai muatan listrik negatif sebesar -1.6 x 10-19 coulomb, dan memiliki massa 9.10 x 10-31 kg. Elektron pada umumnya ditulis sebagai e-. Elektron mempunyai partikel berlawanan yang dikenal sebagai positron, yang identik dengan dirinya tetapi bermuatan positif.

Atom tersusun dari inti berupa proton dan neutron juga elektron-electron yang mengelilingi inti tersebut. Elektron sangat ringan bila dibandingkan dengan proton dan neutron. Sebutir dari proton mempunyai berat sekitar 1800 kali lebih berat daripada elektron.

Sejarah

Elektron untuk pertama kali ditemukan oleh J.J. Thomson di Laboratium Canvendish, Universitas Cambridge, pada tahun 1897, pada saat itu beliau sedang mempelajari “sinar katoda”.

Arus Listrik

Apabila elektron bergerak, lepas bebas dari pengaruh inti atom, serta terdapat sebuah aliran (net flow), aliran ini dikenal sebagai Arus Listrik. Ini bisa dicontohkan sebagai segerombolan hewan ternak bergerak bersama-sama ke barat namun tanpa diikuti oleh pengembalanya.

Muatan listrik bisa diukur secara langsung memakai elektrometer. Arus listrik bisa diukur langsung memakai galvanometer. Yang biasa dikenal dengan “Listrik statis” bukanlah aliran elektron. Ini lebih tepatnya disebut sebagai sebuah “muatan statis”, mengacu pada suatu benda yang mempunyai lebih banyak atau

Lebih sedikit elektron daripada yang sebenarnya dibutuhkan untuk mengimbangi muatan positif sang inti.

Apabila terdapat kelebihan elektron, maka benda itu disebut sebagai “bermuatan negatif”.
Apabila terdapat kekurangan elektron dibanding proton, benda itu disebut “bermuatan positif”.
Apabila jumlah elektron dan proton ialah sama, maka benda itu disebut “netral”.

Arus listrik adalah kumpulan muatan listrik yang mengalir dalam satuan waktu. Muatan listrik dapat mengalir lewat kabel atau penghantar lainya. Dan dapat dirumuskan sebagai berikut:



Pada zaman dahulu, Arus konvensional didefinisikan sebagai aliran muatan positif, Sekalipun kita sekarang tahu bahwa arus listrik itu didapatkan dari aliran elektron yang bermuatan negatif ke arah sebaliknya.Satuan SI untuk arus listrik adalah Ampere (A)

Muatan Listrik

Muatan listrik, Q, adalah pengukuran muatan dasar yang dimiliki sebuah benda. Satuan Q ialah coulomb, yang merupakan 6.24 x 1018 muatan dasar. Q ialah sifat dasar yang dimiliki oleh materi baik itu berupa proton (muatan positif) ataupun elektron (muatan negatif).

Muatan listrik total sebuah atom atau materi ini bisa positif, apabila atomnya kekurangan elektron. Sedangkan atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif.

Besarnya muatan tergantung dari banyak atau sedikitnya elektron tersebut. Sebab itu muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Q dasar. Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya (membentuk sebuah muatan total yang netral atau tak bermuatan)

Daya/Power Listrik (w)

Daya listrik didefinisikan sebagai laju hantaran energi listrik dalam suatu rangkaian listrik. Seperti daya mekanik, daya listrik dilambangkan dengan huruf P dalam persamaan listrik. Pada rangkaian arus DC, daya listrik sesaat dihitung dengan memakai Hukum Joule, Seperti nama ahli fisika Britania James Joule,

Orang yang pertama kali menunjukkan bahwa energi listrik bisa berubah menjadi energi mekanik, dan juga sebaliknya, energi mekanik dapat berubah menjadi energi listrik. Perumusan dari daya/power listrik yaitu :

P = V . I

Keterangan :
P = Daya (watt atau W)
V = Beda pontensial ( volt atau V)
I = Arus (ampere atau A)

Contohnya sebagai berikut :
15A . 2V = 30W

Hukum joule bisa digabungkan dengan hukum Ohm untuk mendapatkan dua persamaan tambahan.

P = (I.R).R = I2.R

atau

Keterangan :
R ialah resistansi listrik (Ohm atau Ω)

Peralatan Elektronika adalah sebuah peralatan yang terbentuk dari beberapa Jenis Komponen Elektronika dan masing-masing Komponen Elektronika tersebut memiliki fungsi-fungsinya tersendiri di dalam sebuah Rangkaian Elektronika. Seiring dengan perkembangan Teknologi, komponen-komponen Elektronika makin bervariasi dan jenisnya pun bertambah banyak. Tetapi komponen-komponen dasar pembentuk sebuah peralatan Elektronika seperti Resistor, Kapasitor, Transistor, Dioda, Induktor dan IC masih tetap digunakan hingga saat ini.

Jenis-jenis Komponen Elektronika

Berikut ini merupakan Fungsi dan Jenis-jenis Komponen Elektronika dasar yang sering digunakan dalam Peralatan Elektronika beserta simbolnya.

A. Resistor

Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah Komponen Elektronika Pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian Elektronika. Satuan Nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm (Ω). Nilai Resistor biasanya diwakili dengan Kode angka ataupun Gelang Warna yang terdapat di badan Resistor. Hambatan Resistor sering disebut juga dengan Resistansi atau Resistance.

Jenis-jenis Resistor diantaranya adalah :

1. Resistor yang Nilainya Tetap
2. Resistor yang Nilainya dapat diatur, Resistor Jenis ini sering disebut juga dengan Variable Resistor ataupun Potensiometer.
3. Resistor yang Nilainya dapat berubah sesuai dengan intensitas cahaya, Resistor jenis ini disebut dengan LDR atau Light Dependent Resistor
4. Resistor yang Nilainya dapat berubah sesuai dengan perubahan suhu, Resistor jenis ini disebut dengan PTC (Positive Temperature Coefficient) dan NTC (Negative Temperature Coefficient)

Gambar dan Simbol Resistor :

                                

B. Kapasitor (Capacitor)

Kapasitor atau disebut juga dengan Kondensator adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan energi atau muatan listrik dalam sementara waktu. Fungsi-fungsi Kapasitor (Kondensator) diantaranya adalah dapat memilih gelombang radio pada rangkaian Tuner, sebagai perata arus pada rectifier dan juga sebagai Filter di dalam Rangkaian Power Supply (Catu Daya). Satuan nilai untuk Kapasitor (Kondensator) adalah Farad (F)
Jenis-jenis Kapasitor diantaranya adalah :

1. Kapasitor yang nilainya Tetap dan tidak ber-polaritas. Jika didasarkan pada bahan pembuatannya maka Kapasitor yang nilainya tetap terdiri dari Kapasitor Kertas, Kapasitor Mika, Kapasitor Polyster dan Kapasitor Keramik.
2. Kapasitor yang nilainya Tetap tetapi memiliki Polaritas Positif dan Negatif, Kapasitor tersebut adalah Kapasitor Elektrolit atau Electrolyte Condensator (ELCO) dan Kapasitor Tantalum
3. Kapasitor yang nilainya dapat diatur, Kapasitor jenis ini sering disebut dengan Variable Capasitor.

Gambar dan Simbol Kapasitor :

C. Induktor (Inductor)

Induktor atau disebut juga dengan Coil (Kumparan) adalah Komponen Elektronika Pasif yang berfungsi sebagai Pengatur Frekuensi, Filter dan juga sebagai alat kopel (Penyambung). Induktor atau Coil banyak ditemukan pada Peralatan atau Rangkaian Elektronika yang berkaitan dengan Frekuensi seperti Tuner untuk pesawat Radio. Satuan Induktansi untuk Induktor adalah Henry (H).
Jenis-jenis Induktor diantaranya adalah :

1. Induktor yang nilainya tetap
2. Induktor yang nilainya dapat diatur atau sering disebut dengan Coil Variable.

Gambar dan Simbol Induktor :

D. Dioda (Diode)

Diode adalah Komponen Elektronika Aktif yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah dan menghambat arus listrik dari arah sebaliknya. Diode terdiri dari 2 Elektroda yaitu Anoda dan Katoda.
Berdasarkan Fungsi Dioda terdiri dari :

1. Dioda Biasa atau Dioda Penyearah yang umumnya terbuat dari Silikon dan berfungsi sebagai penyearah arus bolak balik (AC) ke arus searah (DC).
2. Dioda Zener (Zener Diode) yang berfungsi sebagai pengamanan rangkaian setelah tegangan yang ditentukan oleh Dioda Zener yang bersangkutan. Tegangan tersebut sering disebut dengan Tegangan Zener.
3. LED (Light Emitting Diode) atau Diode Emisi Cahaya yaitu Dioda yang dapat memancarkan cahaya monokromatik.
4. Dioda Foto (Photo Diode) yaitu Dioda yang peka dengan cahaya sehingga sering digunakan sebagai Sensor.
5. Dioda Shockley (SCR atau Silicon Control Rectifier) adalah Dioda yang berfungsi sebagai pengendali .
6. Dioda Laser (Laser Diode) yaitu Dioda yang dapat memancar cahaya Laser. Dioda Laser sering disingkat dengan LD.
7. Dioda Schottky adalah Dioda tegangan rendah.
8. Dioda Varaktor adalah dioda yang memiliki sifat kapasitas yang berubah-ubah sesuai dengan tegangan yang diberikan.

Gambar dan Simbol Dioda:

E. Transistor

Transistor merupakan Komponen Elektronika Aktif yang memiliki banyak fungsi dan merupakan Komponen yang memegang peranan yang sangat penting dalam dunia Elektronik modern ini. Beberapa fungsi Transistor diantaranya adalah sebagai Penguat arus, sebagai Switch (Pemutus dan penghubung), Stabilitasi Tegangan, Modulasi Sinyal, Penyearah dan lain sebagainya. Transistor terdiri dari 3 Terminal (kaki) yaitu Base/Basis (B), Emitor (E) dan Collector/Kolektor (K). Berdasarkan strukturnya, Transistor terdiri dari 2 Tipe Struktur yaitu PNP dan NPN. UJT (Uni Junction Transistor), FET (Field Effect Transistor) dan MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) juga merupakan keluarga dari Transistor.

Gambar dan Simbol Transistor :

F. IC (Integrated Circuit)

IC (Integrated Circuit) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terdiri dari gabungan ratusan bahkan jutaan Transistor, Resistor dan komponen lainnya yang diintegrasi menjadi sebuah Rangkaian Elektronika dalam sebuah kemasan kecil. Bentuk IC (Integrated Circuit) juga bermacam-macam, mulai dari yang berkaki 3 (tiga) hingga ratusan kaki (terminal). Fungsi IC juga beraneka ragam, mulai dari penguat, Switching, pengontrol hingga media penyimpanan. Pada umumnya, IC adalah Komponen Elektronika dipergunakan sebagai Otak dalam sebuah Peralatan Elektronika. IC merupakan komponen Semi konduktor yang sangat sensitif terhadap ESD (Electro Static Discharge).
Sebagai Contoh, IC yang berfungsi sebagai Otak pada sebuah Komputer yang disebut sebagai Microprocessor terdiri dari 16 juta Transistor dan jumlah tersebut belum lagi termasuk komponen-komponen Elektronika lainnya.

Gambar dan Simbol IC (Integrated Circuit) :

G. Saklar (Switch)

Saklar adalah Komponen yang digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik. Dalam Rangkaian Elektronika, Saklar sering digunakan sebagai ON/OFF dalam peralatan Elektronika.

Gambar dan Simbol Saklar (Switch) :