MACAM-MACAM ALAT UKUR KELISTRIKAN
Dalam pengukuran kelistrikan ada beberapa alat ukur yang kita gunakan. Untuk itu alat ukur dipilah-pilah sesuai dengan fungsinya.

• Amperemeter, adalah alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran arus, baik arus AC ataupun arus DC. alat ukur ini biasanya dipasang secara seri terhadap rangkaian/komponen yang akan diukur

Gambar Amperemeter diambil dari http://info.g-excess.com

Gambar cara penggunaan Amperemeter

• Voltmeter, adalah alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran tegangan baik tegangan AC atau tegangan DC. Alat ukur ini biasanya dipasang secara pararel terhadap rangkaian/komponen yang akan diukur.

Gambar Voltmeter AC/DC, diambil dari http://www.utopiasilver.com

Gambar cara penggunaan Voltmeter

• Wattmeter, adalah alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran daya. Sebenarnya alat ukur ini merupakan perpaduan dari dua alat ukur yaitu : voltmeter dan Amperemeter.

Gambar Wattmeter diambil dari http://pressebo.com

Cara menggunakan wattmeter

• Ohmmeter, adalah alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran tahanan sebuah komponen atau rangkaian atau resistor. alat ukur ini dipasang secara pararel terhadap rangkaian/komponen yang akan diukur tahanannya

Gambar Ohmmeter diambil dari http://4.bp.blogspot.com

Gambar cara penggunaan Ohmmeter

Tetapi pada umumnya kebanyakan para teknisi elektro, kelistrikan atau komputer lebih senang menggunakan alat ukur yang dinamakan Multimeter/Multitester karena alat ukur ini memiliki sifat multifungsional, dikarenakan dalam satu alat ukur bisa dikunakan sebagai Voltmeter, Amperemeter, dan Ohmmeter.

Gambar Multimeter

PENGGUNAAN MULTIMETER UNTUK MENGUKUR TEGANGAN
Sebelumnya marilah kita mengenal terlebih dahulu bagian-bagian dari Multimeter analog di atas melalui gambar di bawah ini :

Bagian-bagian Multimeter

Keselamatan kerja

Dalam menggunakan multimeter sebagai pengukur tegangan kita harus memperhatikan manual book masing masing multimeter, yang dapat diringkas sebagai berikut :

• Pasanglah probe sesuai dengan kedudukannya. Probe berwarna merah dicolokkan pada terminal  (+), dan probe berwarna hitam dicolokkan pada terminal com (-). Ada beberapa multimeter yang memiliki probe include dengan multimeternya sehingga tidak perlu susah-susah memasang.
• Jenis tegangan. Sebelum melakukan pengukuran kita harus mengetahui jenis tegangan apa yang akan kita ukur, apakah tegangan AC (alternating current) atau tegangan DC (direct current). Dengan mengetahui jenis tegangannya kita dapat menentukan penempatan selector pada bagian AC atau DC. Jika tegangan yang akan kita ukur adalah tegangan AC arahkan selektor pada bagian AC. Jika tegangan yang akan kita ukur adalah tegangan DC maka arahkanlah selektor pada bagian DC. Jika kita belum mengetahui jenis tegangannya, supaya aman dalam pengukuran hendaknya arahkan selektor pada bagian AC (karena tegangan DC sebenarnya bagian dari tegangan DC).

Memilih selektor pada tegangan AC/DC

• Besar Tegangan. Sebelum melakukan pengukuran tegangan hendaknya kita sudah mengetahui berapa besar tegangan yang akan diukur, untuk memudahkan penentuan Batas Ukur. Pemilihan batas ukur yang tepat hendaknya harus lebih tinggi dari tegangan yang diukur (setiap multimeter yang berbeda merk biasanya berbeda nilai batas ukurnya, sehingga kita harus menyesuaikan). Misal : kita akan melakukan pengukuran tegangan PLN, diketahui bahwa jenis tegangan-nya adalah AC dan besar  tegangan adalah 220 VAC, maka batas ukur yang harus dipilih (jika menggunakan multimeter di atas) adalah 250 atau 1000. Jika kita belum mengetahui tegangan yang akan diukur, pilihlah batas ukur yang paling tinggi.

Batas Ukur untuk mengukur tegangan PLN

Batas Ukur jika kita belum tahu besar tegangan

• Perhatikan saat melakukan pengukuran, jangan sampai ujung probe merah dan hitam saling bersentuhan, karena akan menyebabkan korsleting, dan akan merusak multimeter.
• Pembacaan jarum penunjuk harus tegak lurus. Pada saat melihat jarum penunjuk jangan sampai bayangan jarum terlihat (untuk beberapa multimeter biasanya disediakan cermin/kaca/mirror di antara skala), jika masih terlihat bayangan jarum maka hasil penunjukan jarum kurang presisi (tepat).

• Gunakan alas kaki yang terbuat dari bahan isolator (sandal, sepatu, keset, gelang anti static (Anti-static Wrist Strap/Anti-static Wrist Band), sebagai pengaman jika terjadi kejutan listrik (kesetruuum). Hindari penggunaan karpet sebagai isolator.

Rumus :

dimana :
VAC = Tegangan
BU    = Batas Ukur
SM   = Skala maksimum yang dipakai
JP    = Jarum Penunjuk
STUDI KASUS : MENGUKUR TEGANGAN AC
Kita akan melakukan pengukuran tegangan PLN, diketahui tegangan PLN secara teori adalah 220VAC, maka langkah kerja-nya adalah

1. Masukkan probe merah pada terminal  (+), dan probe hitam pada terminal com (-).
   
   

   Mencolokkan probe sesuai dengan tempatnya
2. Menentukan Batas Ukur pengukuran. Karena tegangan PLN secara teori adalah 220VAC maka kita arahkan selektor pada bagian VAC dengan Batas Ukur 250 atau 1000 (ingat Batas Ukur dipilih lebih besar dari pada tegangan yang akan diukur). Untuk pembahasan kita kali ini kita akan menggunakan Batas Ukur 250
3. Karena ini pengukuran AC, maka posisi penempatan probe bisa bolak-balik.
4. Colokkan kedua probe multimeter masing-masing pada lubang PLN (karena yang diukur tegangan AC, tidak usah kuatir kalau terbalik).
   
   

   Mengukur VAC PLN dengan BU = 250
5. Baca dan Perhatikan hasil penunjukan jarum penunjuk.

Cara Membaca Jarum Penunjuk

Pilihlah SM (Skala Maksimum) yang akan digunakan, pada gambar multimeter di bawah ini ada 3 pilihan SM (Skala Maksimum) yaitu : 10, 50, 250

Jika kita memilih SM (Skala Maksimum) = 250, maka skala yang dipakai adalah :

Sekarang tinggal membaca jarum penunjuk. Dari gambar di atas mari kita cuplik pada bagian jarum penunjuk, seperti digambarkan di bawah ini :
Dari gambar di atas diketahui bahwa diantara 200-250 terdapat 10 strip, sehingga besar setiap strip (kita anggap simbol bobot setiap strip = S):

Karena bobot setiap strip = 5 maka dari cuplikan jarum penunjukan di atas dapat digambarkan kembali :

Dari gambar di atas, dapat diketahui bahwa JP (Jarum Penunjukan) =220. Sekarang kita tinggal memasukkan dalam rumus.

ATOM
Sebuah benda terdiri dari beberapa unsur dan unsur terdiri dari beberapa atom. Jadi atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom (terdiri dari proton (+) dan netron) serta elektron bermuatan negatif (-) yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral.

Gambar atom diambil dari http://aquantumofknowledge.wordpress.com/2010/07/06

Karena elektron berada pada orbit posisi terluar, maka elektron tersebut bisa terlepas dari orbit menuju ke atom lain yang tidak seimbang jumlah elektronnya. Mudah atau tidak-nya sebuah elektron terlepas ini akan mempengaruhi jenis benda. Benda yang sangat mudah melepaskan elektron dinamakan konduktor, begitu juga sebaliknya jika benda yang sulit melepaskan elektron (terikat kuat dalam atom) maka benda tersebut masuk dalam golongan isolator

HUBUNGAN DAYA, ARUS, TEGANGAN DAN TAHANAN
Apakah anda yang adalah orang yang termasuk tidak mengerti masalah arus, tegangan dan daya. Padahal secara tidak sengaja kita sering sekali menggunakan ketiga istilah tersebut dalam kehidupan sehari-hari. Untuk mengerti teori istilah tersebut, di bawah ini saya kutipkan pengertian dari daya, arus dan tegangan, yang saya ambil dari http://id.wikipedia.org
Daya dalam fisika adalah laju energi yang dihantarkan atau kerja yang dilakukan per satuan waktu. Daya dilambangkan dengan P. Mengikuti definisi ini daya dapat dirumuskan sebagai:

Variasi rumus daya (P)

di mana

P = daya (watt)

W = Usaha (Joule)

t   =  waktu

V = Tegangan/beda potensial (Volt)

I  = Arus (Ampere)

R = Tahanan/Hambatan/Beban (Ohm)

Tegangan listrik (kadang disebut sebagai Voltase) adalah perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi.

Variasi rumus tegangan (V)

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu.  Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikro Ampere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.

Variasi rumus arus (I)

Tahanan/beban/resistansi adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya, berdasarkan hukum Ohm:

Variasi rumus tahanan (R)

Analogi. Untuk memudahkan pemahaman pengertian diatas kita dapat menganalogikan arus, tegangan dan daya seperti sebuah tandon air yang digunakan untuk mengisi bak mandi, seperti digambarkan di bawah ini :

Dari gambar di atas, dapat diumpamakan bahwa tegangan/beda potensial sama seperti ketinggian titik atas air dalam tandon dengan dasar bak mandi, air diumpakan sebagai arus, bak mandi diumpamakan sebagai tahanan/beban/resistor dan daya diumpamakan tenaga semprotan air yang dihasilkan oleh perpaduan tinggi tandon air dan air itu sendiri. Untuk memudahkan penerapan rumus daya, arus dan tegangan dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Dari gambaran di atas maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa semakin besar daya, disebabkan oleh semakin besar tegangan/beda potensial atau arusnya, dan begitu juga sebaliknya. Jadi sebenarnya arus tidak akan mengalir jika tidak ada tegangan/beda potensial dan tegangan/beda potensial tidak berfungsi jika tidak ada arus.
Bagaimanakah arus bisa mengalir
Seperti telah diuraikan pada analogi tandon air di atas bahwa air akan mengalir jika posisi titik atas air dalam tandon air lebih tinggi dari bak mandi, bayangkan jika posisi titik atas air sejajar dengan posisi bak mandi. Arus hanya dapat mengalir jika ada tegangan/beda potensial. Sumber arus sampai saat ini umumnya berasal dari PLN, sedangkan arus listrik di daerah Jawa Tengah ini disupply dari pembangkit listrik Karangkates yang ada di daerah Malang. Untuk bisa mengalirkan arus sampai daerah Jawa Tengah, maka harus diberi tegangan yang sangat besar (sekitar 500.000 V) melalui sebuah jalur kabel yang dinamakan Sutet (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi), walaupun begitu tetap setelah  jarak tertentu  saluran sutet ini tegangannya harus  dinaikkan kembali melalui sebuah gardu listrik (menggunakan trafo Step-up) dikarenakan karena pengaruh hambatan, panjang, dan luas penampang penghantar (kabel) akan mempengaruhi penurunan tegangan. Arus listrik adalah suatu energi yang ditimbulkan akibat perpindahan elektron dari suatu unsur.Untuk memudahkan analisa arah arus arus akan mengalir dari kutub positif (+) menuju ke kutub negatif (-), sedangkan elektron bergerak berbalikan arah dengan arah arus yang mengalir dari kutub negatif (-) menuju kutub positif (+) .

Gambar arah arus dan arah elektron

Supaya lebih mudah memahaminya mari kita bayangkan pistol air mainan anak-anak. Air akan keluar jika ada tekanan pada alat picu pistol, jika tidak ada tekanan pada alat picu pistol, maka air tidak akan keluar. Tekanan pada alat picu pistol itu dapat diasumsikan sebagai tegangan.
Jenis-Jenis tegangan

1. Tegangan AC (Alternating Current) adalah tegangan yang besarnya selalu berubah-ubah secara periodik. Tegangan AC dapat dilihat dengan menggunakan CRO (Cathode Ray Oscilloscope). Contoh : tegangan PLN memiliki besar 220 VAC dengan periode ayunan  50-60 kali per detik atau biasa dalam bahasa teknik dituliskan dengan istilah frekuensi = 50-60Hz. Oleh karena itu orang yang kesetrum tegangan AC rasanya seperti bergetar dan bergoyang inul.
   

   Gambar tegangan AC ideal/sempurna tanpa cacat
   

   Tegangan AC dilihat dari CRO
2. Tegangan DC (Direct Current) adalah tegangan yang memiliki besar tetap (tidak berubah) secara periodik. Contoh tegangan keluaran dari adaptor, tegangan keluaran dari Power Supply komputer dll. Oleh karena itu orang yang kesetrum tegangan DC rasanya seperti dicubit tanpa merasakan getaran.
   

   Gambar tegangan DC ideal/sempurna

Gambar tegangan DC dilihat dari CRO

CONTOH SOAL

1. Pada saat kita membeli lampu, kita mau mengatakan mau membeli lampu 15 watt. Berapakah arus yang mengalir pada lampu tersebut jika lampu tersebut dinyalakan ?

JAWAB
Diketahui :
Daya (P) = 15 watt; tegangan (V) = 220 V (dikarenakan sumber tegangan listri dari PLN), maka rumus yang berlaku :
sehingga,