Teori Dasar Alat Pemanas Listrik

Pengertian

Alat-alat pemanas listrik artinya seluruh peralatan yang dipakai di rumah tangga yang memakai tenaga listrik dan mampu menggunakan tenaga listrik kemudian diubah menjadi energi panas. Yang termasuk alat pemanas listrik misalnya : setrika listrik, alat pemanggang roti, magic jar, rice cooker, sandwich toaster, magic mug, hair dryer, kompor listrik, soldering gun, heater coffee, water heater, serta lain-lain.

Arus listrik akan mengalir apabila pada rangkaian listrik tertutup ada beda tegangan pada kedua ujung terminalnya. Beda tegangan diberi simbol “V” menggunakan satuan volt. Adapun nilai kuat arus listrik dinyatakan menggunakan simbol “I” menggunakan satuan ampere. Sedangkan hambatan listrik dengan simbol satuannya ohm. Hubungan antara ketiganya dari hukum

Ohm bisa dinyatakan dengan rumus :

 

 

 

 

Keterangan :

V = Tegangan (Volt)

I = Kuat arus (Ampere)

R = Resistensi (Ohm)

Suatu hantaran listrik pada umumnya akan diperhitungkan memiliki : panjang, diameter hantaran, luas penampang hantaran, dan  kemampuan daya hantar arus. Korelasi antara arus listrik yang mengalir dengan luas penampang hantaran disebut kerapatan arus (s), dapat dituliskan :

 

 

 

 

 

keterangan :  

s = Kerapatan arus (A/mm²)

I = Arus yang mengalir dalam rangkaian (A)

q = Luas penampang hantaran (mm²)

Suhu dari sebuah konduktor bisa mempengaruhi nilai hambatannya. Hambatan dari logam menjadi bertambah karena suhu meningkat, sedangkan kendala dari cairan dan  karbon akan menjadi berkurang. Tetapi terdapat beberapa bahan konduktor yang tidak dapat dipengaruhi oleh adanya kenaikan suhu, seperti contohnya : kostanta, manganin, nikelin, nikrom dan  lain sebagainya.

Beberapa faktor yang bisa mempengaruhi hambatan konduktor ialah panjangnya, luas penampangnya, bahannya, dan  suhunya. Untuk membedakan atau membandingkan nilai hambatan dari beberapa jenis bahan konduktor ditetapkan panjang serta penampang yang sama. Lalu konduktor mana yang lebih baik, dilakukan dengan cara mengukur nilai hambatannya. Nilai kendala dalam satuan ohm, sebuah konduktor yang panjangnya 1 meter menggunakan penampang 1     mm², ini dinamakan hambatan jenis menggunakan simbol ρ (baca : rho).

Tabel 1. Nilai hambatan jenis dari berbagai bahan konduktor

No.	Jenis Bahan	Hambatan Jenis (ρ)	Daya Hantar Jenis (1/ ρ)	Koefisien Suhu (0C)
1.	Aluminium	0,03	33,3	38.10-4
2.	Bismut	12	0,85	35.10-4
3.	Emas	0,022	45,45	35.10-4
4.	Manganin	0,42	2,38	1.10-5
5.	Nikel	0,12	8,33	25.10-4
6.	Nikelin	0,42	2,38	3.10-5
7.	Platina	0,095 – 0,25	4 – 10,52	24.10-4
8.	Timbel	0,21	4,67	37.10-4
9.	Perak lunak	0,016	62,5	36.10-4
10.	Perak keras	0,018	55,55	36.10-4
11.	Seng	0,061	16,4	43.10-4
12.	Tembaga lunak	0,0167	60,00	37.1-4
13.	Tembaga keras	0,0175	57,14	37 40-4
14.	Kawat besi	0,13	7,69	46.10-4
15.	Timah utih	0,13	7,69	43.10-4

 

Suatu sifat dari konduktor yaitu dapat menghantarkan arus listrik, sifat ini disebut daya hantar serta simbolnya G menggunakan rumus :

 

 

 

 

Satuan daya hantar (G) = mho

Sedangkan kebalikan dari hambatan jenis adalah daya hantar (c), dengan rumus :

 

 

 

 

Harga atau nilai hambatan dari suatu penghantar/konduktor dapat dihitung dengan memakai persamaan

 

 

 

 

Keterangan :   R = hambatan konduktor (ohm)

ρ = hambatan jenis konduktor (ohm.mm²/m)

q = luas penampang konduktor (mm²)

l = panjang konduktor (m)

Bahan-bahan Pemanas

Pada kegiatan di tempat tinggal, sering memakai alat-alat jenis pemanas listrik, faktor untuk mendapat energi panas menjadi sangat krusial. Jadi bagaimana agar bisa membangkitkan panas yang cukup menggunakan daya yang tidak begitu banyak namun alat-alat pemanas tersebut bisa berfungsi sesuai dengan apa yang diperlukan. oleh sebab Itu pada pemilihan bahan pemanas haruslah sempurna agar dapat digunakan.

Dari banyak sekali macam bahan pemanas, ayo, tinjau satu persatu, sehingga mampu menentukan bahan mana yang baik serta dapat digunakan.

1. Konstanta

Bahan paduan tembaga (60%) menggunakan nikel (40%), tahanan jenisnya 0,5 ohm.mm²/m, kenaikan suhu hampir tidak menghipnotis nilai hambatannya. Suhu kerjanya mencapai 4000-5000⁰C. Bahan ini dapat digunakan menjadi bahan pemanas, akan tetapi lebih banyak digunakan buat rheostat. Kostanta simpel ditarik serta dirancang dawai hingga dengan diameter 0,003 mm atau dirancang pipa strip / pita.

2. Nikelin        

Bahan paduan antara tembaga (< 58%), nikel (< 42%) serta sisanya seng. Mempunyai tahanan jenis 0,42 ohm.mm²/m. Paduan ini hampir sama dengan kostanta, maka mempunyai sifat-sifat yang hampir sama.

3. Manganin

Bahan paduan dari tembaga (80%), mangan (12%) dan nikel (2%). Hambatan jenisnya 0,42 ohm.mm²/m. Suhu kerjanya hanya 70⁰C baik untuk tahanan standar maupun tahanan serupa.

4. Nikrom

Bahan paduan nikel dengan krom. Paduan ini terdapat beberapa variasinya. Ada pula yang dicampur dengan besi. Campuran menggunakan nikel (58-62%) serta krom (15-17%), ditambah besi (21-27%), memiliki tahanan jenis 1 ohm.mm²/m. Paduan ini tidak mudah dioksidasi zat asam (O₂) dalam udara pada suhu tinggi. Dapat tahan panas lebih berasal 1000⁰C. Artinya krom bahan yang paling baik digunakan untuk elemen pemanas pada alat-alat rumah tangga listrik.

Contoh Soal dan Pembahasan

1. Antara dua titik A dan B ada beda tegangan sebesar 220 volt. Jika di antara ke 2 titik tadi disambungkan suatu hambatan sebanyak 100 ohm, berapakah kuat arus listrik yang mengalir melalui hambatan tersebut

Diketahui	:	Tegangan = 220 V
		Resistensi = 100 ohm
Jawab :
Jadi, kuat arus yang mengalir sebesar 2,2 A

Sebuah alat listrik mempunyai hambatan sebesar 2,2 Kilo ohm. Jika kuat arus listrik yang mengalir pada hambatan itu sebesar 0,1 ampere, berapa tegangan listrik yang diterima oleh alat?

Diketahui	:	Resistensi = 2.200 ohm
		Kuat arus = 0,1 A
Jawab :
Jadi, tegangan listrik yang diterima alat tersebut sebesar 220 V

 

2. Hitunglah nilai hambatan berasal dawai nikel yang panjangnya 80 meter, dan luas penampangnya 0,15 mm²!

Diketahui	:	l = 80 m
		q = 0,15 mm2 ρ = 0,12
Jawab :
Jadi, hambatan dari kawat sebesar 64 ohm

 

3. Kawat tembaga memiliki nilai hambatan sebesar 1,2 ohm, hambatan jenis kawat 0,0175 dan luas penampang kawatnya 0,6 mm². Hitunglah berapa panjang kawat tembaganya?

Diketahui	:	R = 1,2 ohm
		q = 0,6 mm2 ρ = 0,0175
Jawab :
Jadi, panjang kawat tembaga adalah 0,0024 m