Tegangan: Apa itu?

Electrical4u

Bidang: Listrik Dasar

China

Apa itu Tegangan?

Tegangan (juga dikenal sebagai perbedaan potensial listrik, gaya elektromotif emf, tekanan listrik, atau tegangan listrik) didefinisikan sebagai perbedaan potensial listrik per unit muatan antara dua titik dalam medan listrik. Tegangan dinyatakan secara matematis (yaitu dalam rumus) menggunakan simbol “V” atau “E”.

Jika Anda mencari penjelasan yang lebih intuitif untuk membantu menjelaskan apa itu tegangan, lompat ke bagian ini dari artikel.

Jika tidak, kami akan melanjutkan di bawah ini dengan definisi formal tentang tegangan.

Dalam medan listrik statis, kerja yang diperlukan untuk memindahkan per unit muatan antara dua titik dikenal sebagai tegangan. Secara matematis, tegangan dapat dinyatakan sebagai,

$\begin{align*} Voltage = \frac{Work\,\,Done\ (W)}{Charge\ (Q)} \end{align*}$

Di mana kerja yang dilakukan dalam joule dan muatan dalam coulomb.

$\begin{align*} Thus, Voltage = \frac{joule}{coulomb} \end{align*}$

Kita dapat mendefinisikan tegangan sebagai jumlah energi potensial antara dua titik dalam rangkaian.

Satu titik memiliki potensial yang lebih tinggi dan titik lainnya memiliki potensial yang lebih rendah. Perbedaan muatan antara potensial yang lebih tinggi dan potensial yang lebih rendah disebut tegangan atau perbedaan potensial.

Tegangan atau perbedaan potensial memberikan gaya kepada elektron untuk mengalir melalui rangkaian.

Semakin tinggi tegangan, semakin besar gayanya, dan oleh karena itu semakin banyak elektron yang mengalir melalui rangkaian. Tanpa tegangan atau perbedaan potensial, elektron akan bergerak secara acak di ruang bebas.

Tegangan juga terkadang disebut sebagai "tegangan listrik". Misalnya, kapasitas penanganan tegangan kabel seperti 1 kV, 11 kV, dan 33 kV disebut sebagai kabel tegangan rendah, tegangan tinggi, dan super tegangan masing-masing.

Definisi Perbedaan Potensial sebagai Potensial Medan Listrik

Seperti yang disebutkan, tegangan didefinisikan sebagai perbedaan potensial listrik per satuan muatan antara dua titik dalam medan listrik. Mari kita jelaskan ini menggunakan persamaan.

Pertimbangkan dua titik A dan B.

Potensial titik A terhadap titik B didefinisikan sebagai kerja yang dilakukan dalam memindahkan muatan per unit dari titik A ke B dalam keberadaan medan listrik E.

Secara matematis, ini dapat dinyatakan sebagai,

$\begin{align*} V_A_B = \frac{W}{Q} = -\int_B^A E^- * dl^-\end{align*}$

Ini juga merupakan perbedaan potensial antara titik A dan B dengan titik B sebagai titik referensi. Ini juga dapat dinyatakan sebagai,

$\begin{align*} V_A_B = V_A - V_B \end{align*}$

Sekarang, konsep tegangan listrik bisa menjadi cukup sulit untuk dipahami secara konseptual.

Oleh karena itu, kami akan menggunakan analogi ke sesuatu yang konkret—sesuatu di dunia nyata—untuk membantu memudahkan pemahaman tentang tegangan.

Memahami Tegangan Melalui Analogi

"Analogi Hidrolik" adalah analogi umum yang digunakan untuk membantu menjelaskan tegangan.

Dalam analogi hidrolik:

Tegangan atau potensial listrik setara dengan tekanan air hidrolik
Arus listrik setara dengan laju aliran air hidrolik
Muatan listrik setara dengan jumlah air
Konduktor listrik setara dengan pipa

Analogi 1

Pertimbangkan tangki air seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Gambar (a) menunjukkan dua tangki yang terisi dengan level air yang sama. Jadi, air tidak dapat mengalir dari satu tangki ke tangki lainnya karena tidak ada perbedaan tekanan.

Sekarang, Gambar (b) menunjukkan dua tangki yang diisi dengan tingkat air berbeda. Oleh karena itu, ada perbedaan tekanan antara kedua tangki tersebut. Dengan demikian, air akan mengalir dari satu tangki ke tangki lainnya hingga tingkat air kedua tangki menjadi sama.

Demikian pula, jika kita menghubungkan dua baterai melalui kawat penghantar dengan tingkat tegangan berbeda, maka muatan dapat mengalir dari baterai dengan potensial lebih tinggi ke baterai dengan potensial lebih rendah. Oleh karena itu, baterai dengan potensial lebih rendah akan terisi hingga potensial kedua baterai menjadi sama.

Perumpamaan 2

Pertimbangkan sebuah tangki air yang diletakkan pada ketinggian tertentu di atas tanah.

Tekanan air di ujung selang setara dengan tegangan atau perbedaan potensial dalam rangkaian listrik. Air dalam tangki setara dengan muatan listrik. Sekarang, jika kita meningkatkan jumlah air dalam tangki, maka tekanan yang lebih besar akan terbentuk di ujung selang.

Sebaliknya, jika kita menguras sejumlah air dari tangki, maka tekanan yang dibuat di ujung selang akan berkurang. Kita bisa mengasumsikan bahwa tangki air ini seperti baterai penyimpanan. Ketika tegangan baterai berkurang, lampu menjadi lebih redup.

Perumpamaan 3

Mari kita pahami bagaimana pekerjaan dapat dilakukan oleh tegangan atau perbedaan potensial dalam rangkaian listrik. Rangkaian listrik ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Seperti ditunjukkan dalam rangkaian hidrolik, air mengalir melalui pipa yang didorong oleh pompa mekanis. Pipa setara dengan kawat penghantar dalam rangkaian listrik.

Sekarang, jika pompa mekanis menghasilkan perbedaan tekanan antara dua titik, maka air bertekanan akan dapat melakukan pekerjaan, seperti menggerakkan turbin.

Demikian pula, dalam rangkaian listrik, perbedaan potensial baterai dapat menyebabkan arus mengalir melalui konduktor, sehingga pekerjaan dapat dilakukan oleh arus listrik yang mengalir, seperti menerangi lampu.

Apa yang Diukur dalam Tegangan (Satuan Tegangan)?

Satuan SI Tegangan

Satuan SI untuk tegangan adalah volt. Ini diwakili oleh V. Volt adalah satuan SI yang diturunkan dari tegangan. Fisikawan Italia Alessandro Volta (1745-1827), yang menciptakan tumpukan volta, yang merupakan baterai listrik pertama, sehingga satuan volt diberi nama sebagai penghormatan kepada mereka.

Volt dalam Satuan Dasar SI

Volt dapat didefinisikan sebagai perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik yang menghabiskan satu joule energi per coulomb muatan yang melewati rangkaian listrik tersebut. Secara matematis, hal ini dapat dinyatakan sebagai,

$\begin{align*} 1\,\,Volt = \frac{potential \ energy} {chrage} = \frac{1\,\, joule}{1\,\,coulomb} = \frac{kg\,\, m^2}{A\,\,s^3} \end{align*}$

Dengan demikian, volt dapat dinyatakan dalam satuan dasar SI sebagai $\frac{kg\,\,m^2}{A\,\,s^3}$ atau $kg\,\,m^2\,\,s^-^3\,\,A^-^1$ .

Ini juga dapat diukur dalam watt per ampere atau ampere kali ohm.

Rumus Tegangan

Rumus dasar untuk tegangan ditunjukkan dalam gambar di bawah ini.

Rumus Tegangan 1 (Hukum Ohm)

Menurut Hukum Ohm, tegangan dapat dinyatakan sebagai,

$\begin{align*} Voltage = Current * Resistance \end{align*}$

$\begin{align*} V = I * R \end{align*}$

Contoh 1

Seperti yang ditunjukkan dalam rangkaian di bawah ini, arus sebesar 4 A mengalir melalui hambatan sebesar 15 Ω. Tentukan penurunan tegangan pada rangkaian tersebut.

Solusi:

Data yang Diberikan: $I = 4\,\,A$ , $R=15\,\,\Omega$

Menurut hukum Ohm,

$\begin{align*} & V = I * R \\ & = 4 * 15 \\ & V = 60\,\,Volts \end{align*}$

Dengan demikian, menggunakan persamaan tersebut kita mendapatkan penurunan tegangan pada rangkaian sebesar 60 volt.

Rumus Tegangan 2 (Daya dan Arus)

Daya yang ditransfer adalah hasil kali dari tegangan penyedia dan arus listrik.

$\begin{align*} P = V * I \end{align*}$

Sekarang, masukkan $I=\frac{V}{R}$ ke dalam persamaan di atas, kita mendapatkan,

(1) $\begin{equation*} P = V * I = \frac{V^2}{R} \end{equation*}$

Dengan demikian, kita mendapatkan tegangan sama dengan daya dibagi arus. Secara matematis,

$\begin{align*} V = \frac{P}{I} \,\,Volt \end{align*}$

Contoh 2

Seperti yang ditunjukkan pada rangkaian di bawah, arus sebesar 2 A mengalir melalui lampu berdaya 48 W. Tentukan tegangan sumber.

Solusi:

Data yang Diberikan: $I = 2\,\,A$ , $P = 48 \,\,W$

Berdasarkan rumus antara tegangan, daya, dan arus yang disebutkan di atas,

$\begin{align*} & V = \frac{P}{I} \\ & = \frac{48}{2} \\ & V = 24 \,\,Volts \end{align*}$

Dengan demikian, menggunakan persamaan tersebut kita mendapatkan tegangan suplai sebesar 24 volt.

Rumus Tegangan 3 (Daya dan Hambatan)

Berdasarkan persamaan (1), Tegangan adalah akar kuadrat dari hasil kali daya dan hambatan. Secara matematis,

$\begin{align*} V = \sqrt{P*R} \end{align*}$

Contoh 3

Seperti yang ditunjukkan pada rangkaian di bawah ini, tentukan tegangan yang diperlukan untuk menyala lampu 5 W dengan hambatan arus 2 Ω.

Solusi:

Data yang Diberikan: $P = 5 \,\, W$ , $R = 2 \,\, \Omega$

Berdasarkan rumus yang disebutkan di atas,

$\begin{align*} & V = \sqrt{P*R} \\ & = \sqrt{5*2} \\ & = \sqrt{10} \\ & V = 3.16 \,\,Volts \end{align*}$

Dengan menggunakan persamaan tersebut, kita mendapatkan tegangan yang diperlukan untuk menyala $5 W, 2\Omega$ lampu 3.16 Volt.

Simbol Sirkuit Tegangan (AC dan DC)

Simbol Tegangan AC

Simbol untuk tegangan AC (arus bolak-balik) ditunjukkan di bawah ini:

企业微信截图_17098668569432.png — Simbol Tegangan AC

Simbol Tegangan DC

Simbol untuk tegangan DC (arus searah) ditunjukkan di bawah ini:

Dimensi Tegangan

Tegangan (V) adalah representasi dari energi potensial listrik per satuan muatan.

Dimensi tegangan dapat dinyatakan dalam hal massa (M), panjang (L), waktu (T), dan ampere (A) seperti yang diberikan oleh $M L^2 T^-^3 A^-^1$ .

$\begin{align*} V = \frac{W}{Q} = \frac{M L^2 T^-^2}{A T} = M L^2 T^-^3 A^-^1 \end{align*}$

Perlu dicatat bahwa beberapa orang juga menggunakan I sebagai pengganti A untuk mewakili arus. Dalam hal ini, dimensi tegangan dapat diwakili sebagai $M L^2 T^-^3 I^-^1$ .

Cara Mengukur Tegangan

Dalam rangkaian listrik dan elektronik, pengukuran tegangan adalah parameter penting yang perlu diukur. Kita dapat mengukur tegangan antara titik tertentu dengan tanah atau garis nol-volt pada rangkaian.

Dalam rangkaian 3-fase, jika kita mengukur tegangan antara salah satu fase dari 3-fase dan titik netral, maka disebut sebagai tegangan fasa ke tanah.

Demikian pula, jika kita mengukur tegangan antara dua fase dari 3-fase, maka disebut sebagai tegangan fasa ke fasa.

Ada berbagai alat yang digunakan untuk mengukur tegangan. Mari kita bahas setiap metode.

Metode Voltmeter

Tegangan antara dua titik dalam sistem dapat diukur dengan menggunakan voltmeter. Untuk mengukur tegangan, voltmeter harus dihubungkan secara paralel dengan komponen yang tegangannya akan diukur.

Satu ujung voltmeter harus dihubungkan ke titik pertama dan satu lagi ke titik kedua. Perlu diingat bahwa voltmeter tidak boleh dihubungkan secara seri.

Voltmeter juga dapat digunakan untuk mengukur penurunan tegangan pada komponen apa pun atau jumlah penurunan tegangan pada dua atau lebih komponen dalam rangkaian.

Voltmeter analog bekerja dengan mengukur arus melalui resistor tetap. Menurut hukum Ohm, arus melalui resistor sebanding langsung dengan tegangan atau perbedaan potensial di seberang resistor tetap. Dengan demikian, kita dapat menentukan tegangan yang tidak diketahui.

Contoh lain dari koneksi voltmeter untuk pengukuran tegangan pada baterai 9 V ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Metode Multimeter

Saat ini, salah satu metode paling umum untuk mengukur tegangan adalah dengan menggunakan multimeter. Multimeter bisa berupa analog atau digital, tetapi multimeter digital paling sering digunakan karena akurasi yang lebih tinggi dan biaya yang lebih rendah.

Tegangan atau perbedaan potensial pada peralatan apa pun dapat diukur dengan mudah dengan menghubungkan probe multimeter ke dua titik tempat tegangan akan diukur. Pengukuran tegangan baterai menggunakan multimeter ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Multimeter for Voltage Measurement — Koneksi Multimeter untuk Pengukuran Tegangan Baterai

Metode Potensiometer

Potensiometer bekerja berdasarkan prinsip teknik keseimbangan nol. Ini mengukur tegangan dengan membandingkan tegangan yang tidak diketahui dengan tegangan referensi yang diketahui.

Alat lain seperti osiloskop, voltmeter elektrostatik juga dapat digunakan untuk mengukur tegangan.

Perbedaan Antara Tegangan dan Arus (Tegangan vs Arus)

Perbedaan utama antara tegangan dan arus adalah bahwa tegangan adalah perbedaan potensial muatan listrik antara dua titik dalam medan listrik, sedangkan arus adalah aliran muatan listrik dari satu titik ke titik lain dalam medan listrik.

Kita dapat dengan sederhana mengatakan bahwa tegangan adalah penyebab arus mengalir, sedangkan arus adalah efek dari tegangan.

Semakin tinggi tegangan, semakin banyak arus yang mengalir antara dua titik. Perlu dicatat bahwa jika dua titik dalam rangkaian berada pada potensial yang sama, maka arus tidak dapat mengalir di antara kedua titik tersebut. Besarnya tegangan dan arus saling bergantung (sesuai hukum Ohm).

Perbedaan lain antara tegangan dan arus dibahas dalam tabel di bawah ini.

Voltage\ (V)=\frac{Work\ done\ (W)}{Charge\ (Q)} — Perbedaan Antara Tegangan dan Arus

Current\ (I)=\frac{Charge\ (Q)}{time\ (t)} — Perbedaan Antara Tegangan dan Arus

Perbedaan Antara Tegangan dan Perbedaan Potensial (Tegangan vs Perbedaan Potensial)

Tidak ada perbedaan yang signifikan antara tegangan dan perbedaan potensial. Namun, kita dapat menjelaskan perbedaan antara keduanya dengan cara berikut.

Tegangan adalah jumlah energi yang diperlukan untuk memindahkan satuan muatan antara dua titik, sedangkan perbedaan potensial adalah selisih antara potensial yang lebih tinggi dari satu titik dan potensial yang lebih rendah dari titik lainnya.

Karena muatan titik:

Tegangan adalah potensial yang diperoleh pada suatu titik dengan menganggap titik referensi lainnya berada di tak terhingga. Sedangkan perbedaan potensial adalah selisih potensial antara dua titik pada jarak terbatas dari muatan. Secara matematis, mereka dapat dinyatakan sebagai,

$\begin{align*} Potential = V = \frac{Q}{4 \pi \epsilon_0 R} \end{align}$

$\begin{align*} Potential \,\, Difference= V_1_2 = \frac{Q}{4 \pi \epsilon_0}(\frac{1}{R_1} - \frac{1}{R_2}) \end{align}$

Jika Anda lebih memilih penjelasan video tentang tegangan, lihat video di bawah ini:

Apa itu Tegangan Umum?

Tegangan umum didefinisikan sebagai tingkat atau rating tegangan yang biasa digunakan pada peralatan atau perangkat listrik.

Daftar tegangan umum untuk berbagai peralatan atau alat listrik disajikan di bawah ini.

Baterai timbal-asam yang digunakan pada kendaraan listrik: 12 Volt DC. Baterai 12 V terdiri dari 6 sel dengan tegangan masing-masing sel adalah 2.1 V. Perlu dicatat bahwa sel-sel tersebut dihubungkan secara seri untuk meningkatkan rating tegangan.
Sel surya: Biasanya menghasilkan tegangan sekitar 0.5 Volt DC dalam kondisi sirkuit terbuka. Namun, beberapa sel surya sering dihubungkan secara seri untuk membentuk panel surya, yang dapat mengeluarkan tegangan total yang lebih tinggi.
USB: 5 Volt DC.
Transmisi listrik bertegangan tinggi: 110 kV hingga 1200 kV AC.
Garis listrik kereta api kecepatan tinggi (traksi): 12 kV dan 50 kV AC atau 0.75 kV dan 3 kV DC.
Sumber daya TTL/CMOS: 5 Volt.
Baterai isi ulang nikel-kadmium sel tunggal: 1.2 Volt.
Baterai senter: 1.5 Volt DC.

Tegangan umum yang disediakan oleh perusahaan distribusi kepada konsumen rumah tangga adalah:

100 V, 1-fase AC di Jepang
120 V, 1-fase AC di Amerika
230 V, 1-fase AC di India, Australia

Tegangan umum yang disediakan oleh perusahaan distribusi kepada konsumen industri adalah:

200 V, 3-fase AC di Jepang
480 V, 3-fase AC di Amerika
415 V, 3-fase AC di India

Aplikasi Tegangan

Beberapa aplikasi dari tegangan meliputi:

Salah satu aplikasi paling umum dari tegangan adalah untuk menentukan jatuhnya tegangan pada perangkat atau alat listrik seperti resistor.
Penambahan tegangan diperlukan untuk meningkatkan rating tegangan. Oleh karena itu, sel-sel dihubungkan secara seri untuk meningkatkan rating tegangan.
Tegangan adalah sumber energi dasar dari setiap peralatan listrik dan elektronik. Dari tegangan kecil (5 V) hingga tegangan tinggi (415 V) digunakan dalam berbagai aplikasi.
Tegangan rendah biasanya digunakan untuk banyak peralatan elektronik dan aplikasi kontrol.
Tegangan tinggi digunakan untuk

Pencetakan elektrostatik, pengecatan elektrostatik, pelapisan material elektrostatik
Studi kosmologi ruang angkasa
Precipitator elektrostatik (pengendalian polusi udara)
Laboratorium propulsi jet
Tabung sinar-X
Tabung vakum amplifier daya tinggi
Spektroskopi massa
Pengujian dielektrik
Pengujian makanan dan minuman
Aplikasi penyemprotan dan spinning elektro, elektrofotografi
Aplikasi berbasis plasma
Penginderaan level
Pemanasan induksi
Lampu kilat
SONAR
Untuk pengujian peralatan listrik

Sumber: Electrical4u

Pernyataan: Hormati aslinya, artikel yang baik layak dibagikan, jika ada pelanggaran hak cipta silakan hubungi untuk menghapus.

Berikan Tip dan Dorong Penulis

Topik:

Listrik Dasar

Tegangan

Tentang para ahli

Electrical4u

China

Direkomendasikan

Lainnya

Unit Ring Utama Bebas SF₆ Tegangan Tinggi: Penyesuaian Karakteristik Mekanis

(1) Jarak kontak terutama ditentukan oleh parameter koordinasi isolasi, parameter penghentian, bahan kontak unit ring utama bertegangan tinggi bebas SF₆, dan desain ruang tiup magnet. Dalam aplikasi praktis, jarak kontak yang lebih besar tidak selalu lebih baik; sebaliknya, jarak kontak harus disesuaikan sebisa mungkin ke batas bawahnya untuk mengurangi konsumsi energi operasional dan memperpanjang umur layanan.(2) Penentuan overtravel kontak berkaitan dengan faktor-faktor seperti sifat bahan ko

James

12/10/2025

Garis Distribusi Rendah dan Persyaratan Distribusi Daya untuk Lokasi Konstruksi

Jaringan distribusi tegangan rendah merujuk pada sirkuit yang, melalui transformator distribusi, menurunkan tegangan tinggi 10 kV ke level 380/220 V—yaitu, jaringan tegangan rendah yang berjalan dari substasiun ke peralatan pengguna akhir.Jaringan distribusi tegangan rendah harus dipertimbangkan selama fase desain konfigurasi kabel substasiun. Di pabrik, untuk bengkel dengan permintaan daya yang relatif tinggi, seringkali dipasang sub-stasiun bengkel khusus, di mana transformator menyediakan day

James

12/09/2025

Bagaimana Harmonisa Tegangan Mempengaruhi Pemanasan Trafo Distribusi H59

Dampak Harmonisa Tegangan terhadap Kenaikan Suhu pada Trafo Distribusi H59Trafo distribusi H59 merupakan salah satu peralatan paling kritis dalam sistem tenaga listrik, yang berfungsi utama untuk mengubah arus listrik bertegangan tinggi dari jaringan menjadi arus listrik bertegangan rendah yang diperlukan oleh pengguna akhir. Namun, sistem tenaga listrik mengandung banyak beban dan sumber non-linier, yang memperkenalkan harmonisa tegangan yang berdampak negatif pada operasi trafo distribusi H59.

Echo

12/08/2025

Penyebab Utama Kegagalan Trafo Distribusi H59

1. OverloadPertama, dengan peningkatan standar hidup masyarakat, konsumsi listrik secara umum telah meningkat dengan cepat. Transformator distribusi H59 asli memiliki kapasitas kecil—“kuda kecil menarik gerobak besar”—dan tidak dapat memenuhi permintaan pengguna, menyebabkan transformator beroperasi dalam kondisi overload. Kedua, variasi musiman dan kondisi cuaca ekstrem menyebabkan puncak permintaan listrik, yang lebih lanjut menyebabkan transformator distribusi H59 beroperasi overload.Karena o

Felix Spark

12/06/2025

Voltage	Current
The voltage is the difference in potential between two points in an electric field.	The current is the flow of charges between two points in an electric field.
The symbol of the current is I.	The SI unit of current is ampere or amp.
The symbol of voltage is V or ΔV or E.	The symbol of current is I.
Voltage can be measured by using a voltmeter.	Current can be measured by using an ammeter.
$Voltage\ (V)=\frac{Work\ done\ (W)}{Charge\ (Q)}$	$Current\ (I)=\frac{Charge\ (Q)}{time\ (t)}$
$1\ Volt=\frac{1\ joule}{1\ coulomb}$	$1\ Ampere=\frac{1\ coulomb}{(1\ second)}$
In a parallel circuit, the magnitude of voltage remains the same.	In a series circuit, the magnitude of the current remains the same.
The voltage creates a magnetic field around it.	The current creates an electrostatic field around it.
Dimensions of voltage is $ML^2 T^-^3 A^-^1$	Dimensions of current is $MLTA^1$
In the hydraulic analogy, electric potential or voltage is equivalent to hydraulic water pressure.	In the hydraulic analogy, electric current is equivalent to hydraulic water flow rate.
The voltage is the cause of the current flowing in the circuit.	An electric current is the effect of a voltage.