Konverter Tegangan
Potensial Listrik: Saka Milivolt nganti Megavolt
Kuasai unit voltase ing elektronika, sistem tenaga, lan fisika. Saka milivolt nganti megavolt, mangerteni potensial listrik, distribusi daya, lan apa tegese angka ing sirkuit lan alam.
Dhasar-dhasar Voltase
Apa iku Voltase?
Voltase yaiku 'tekanan listrik' sing nyurung arus liwat sirkuit. Bayangna kaya tekanan banyu ing pipa. Voltase luwih dhuwur = surungan luwih kuwat. Diukur ing volt (V). Ora padha karo arus utawa daya!
- 1 volt = 1 joule saben coulomb (energi saben muatan)
- Voltase nyebabake arus mili (kaya tekanan nyebabake banyu mili)
- Diukur antarane rong titik (beda potensial)
- Voltase luwih dhuwur = luwih akeh energi saben muatan
Voltase vs Arus vs Daya
Voltase (V) = tekanan, Arus (I) = tingkat aliran, Daya (P) = tingkat energi. P = V × I. 12V ing 1A = 12W. Daya sing padha, bisa uga ana kombinasi voltase/arus sing beda.
- Voltase = tekanan listrik (V)
- Arus = aliran muatan (A)
- Daya = voltase × arus (W)
- Resistansi = voltase ÷ arus (Ω, hukum Ohm)
Voltase AC vs DC
Voltase DC (Arus Searah) nduweni arah sing tetep: baterei (1.5V, 12V). Voltase AC (Arus Bolak-balik) malik arah: listrik tembok (120V, 230V). Voltase RMS = padhanan DC sing efektif.
- DC: voltase tetep (baterei, USB, sirkuit)
- AC: voltase bolak-balik (listrik tembok, kothak)
- RMS = voltase efektif (120V AC RMS ≈ 170V puncak)
- Akeh piranti nggunakake DC sacara internal (adaptor AC ngowahi)
- Voltase = energi saben muatan (1 V = 1 J/C)
- Voltase luwih dhuwur = luwih akeh 'tekanan listrik'
- Voltase nyebabake arus; arus ora nyebabake voltase
- Daya = voltase × arus (P = VI)
Panjelasan Sistem Unit
Unit SI — Volt
Volt (V) yaiku unit SI kanggo potensial listrik. Ditetepake saka watt lan ampere: 1 V = 1 W/A. Uga: 1 V = 1 J/C (energi saben muatan). Prefiks saka atto nganti giga nyakup kabeh rentang.
- 1 V = 1 W/A = 1 J/C (definisi sing pas)
- kV kanggo jalur listrik (110 kV, 500 kV)
- mV, µV kanggo sensor, sinyal
- fV, aV kanggo pangukuran kuantum
Unit Definisi
W/A lan J/C miturut definisi padha karo volt. Nuduhake hubungan: V = W/A (daya saben arus), V = J/C (energi saben muatan). Migunani kanggo mangerteni fisika.
- 1 V = 1 W/A (saka P = VI)
- 1 V = 1 J/C (definisi)
- Kabeh telu padha
- Sudut pandang sing beda ing kuantitas sing padha
Unit CGS Lawas
Abvolt (EMU) lan statvolt (ESU) saka sistem CGS lawas. Arang digunakake ing jaman saiki nanging katon ing teks fisika historis. 1 statV ≈ 300 V; 1 abV = 10 nV.
- 1 abvolt = 10⁻⁸ V (EMU)
- 1 statvolt ≈ 300 V (ESU)
- Wis lungse; volt SI dadi standar
- Mung katon ing buku teks lawas
Fisika Voltase
Hukum Ohm
Hubungan dhasar: V = I × R. Voltase padha karo arus dikali resistansi. Ngerti loro wae, itung sing katelu. Dhasar kabeh analisis sirkuit.
- V = I × R (voltase = arus × resistansi)
- I = V / R (arus saka voltase)
- R = V / I (resistansi saka pangukuran)
- Linear kanggo resistor; non-linear kanggo dioda, lsp.
Hukum Voltase Kirchhoff
Ing saben loop sing ditutup, jumlah voltase yaiku nol. Kaya mlaku ing bunder: owah-owahan dhuwur gunggunge nol. Energi dilestarekake. Penting kanggo analisis sirkuit.
- ΣV = 0 ngubengi saben loop
- Mundhake voltase = mudhune voltase
- Konservasi energi ing sirkuit
- Digunakake kanggo ngrampungake sirkuit sing rumit
Medan Listrik & Voltase
Medan listrik E = V/d (voltase saben jarak). Voltase luwih dhuwur ing jarak sing cendhak = medan luwih kuwat. Bledheg: jutaan volt ing meter = medan MV/m.
- E = V / d (medan saka voltase)
- Voltase dhuwur + jarak cendhak = medan kuwat
- Kerusakan: hawa dadi ion ing ~3 MV/m
- Kesetrum statis: kV liwat mm
Tolok Ukur Voltase ing Donya Nyata
| Konteks | Voltase | Cathetan |
|---|---|---|
| Sinyal saraf | ~70 mV | Potensial istirahat |
| Termokopel | ~50 µV/°C | Sensor suhu |
| Baterei AA (anyar) | 1.5 V | Alkalin, suda karo panggunaan |
| Daya USB | 5 V | Standar USB-A/B |
| Aki mobil | 12 V | Enem sel 2V kanthi seri |
| USB-C PD | 5-20 V | Protokol Pangiriman Daya |
| Stopkontak omah (AS) | 120 V AC | Voltase RMS |
| Stopkontak omah (EU) | 230 V AC | Voltase RMS |
| Pagar listrik | ~5-10 kV | Arus sithik, aman |
| Koil pengapian mobil | ~20-40 kV | Nggawe percikan |
| Jalur transmisi | 110-765 kV | Jaringan voltase dhuwur |
| Sambaran bledheg | ~100 MV | 100 yuta volt |
| Sinar kosmik | ~1 GV+ | Partikel kanthi energi ekstrim |
Standar Voltase Umum
| Piranti / Standar | Voltase | Jinis | Cathetan |
|---|---|---|---|
| Baterei AAA/AA | 1.5 V | DC | Standar alkalin |
| Sel Li-ion | 3.7 V | DC | Nominal (rentang 3.0-4.2V) |
| USB 2.0 / 3.0 | 5 V | DC | Daya USB standar |
| Baterei 9V | 9 V | DC | Enem sel 1.5V |
| Aki mobil | 12 V | DC | Enem sel timbal-asam 2V |
| Pangisi daya laptop | 19 V | DC | Voltase laptop umum |
| PoE (Power over Ethernet) | 48 V | DC | Daya piranti jaringan |
| Rumah tangga AS | 120 V | AC | 60 Hz, voltase RMS |
| Rumah tangga EU | 230 V | AC | 50 Hz, voltase RMS |
| Kendaraan listrik | 400 V | DC | Paket baterei khas |
Aplikasi ing Donya Nyata
Elektronik Konsumen
USB: 5V (USB-A), 9V, 20V (USB-C PD). Baterei: 1.5V (AA/AAA), 3.7V (Li-ion), 12V (mobil). Logika: 3.3V, 5V. Pangisi daya laptop: umume 19V.
- USB: 5V (2.5W) nganti 20V (100W PD)
- Baterei telpon: 3.7-4.2V Li-ion
- Laptop: umume 19V DC
- Tingkat logika: 0V (rendah), 3.3V/5V (dhuwur)
Distribusi Daya
Omah: 120V (AS), 230V (EU) AC. Transmisi: 110-765 kV (voltase dhuwur = rugi sithik). Gardu induk ngedhunake voltase menyang voltase distribusi. Voltase luwih sithik cedhak omah kanggo keamanan.
- Transmisi: 110-765 kV (jarak adoh)
- Distribusi: 11-33 kV (lingkungan)
- Omah: 120V/230V AC (stopkontak)
- Voltase dhuwur = transmisi sing efisien
Energi Dhuwur & Sains
Akselerator partikel: MV nganti GV (LHC: 6.5 TeV). Sinar-X: 50-150 kV. Mikroskop elektron: 100-300 kV. Bledheg: umume 100 MV. Generator Van de Graaff: ~1 MV.
- Bledheg: ~100 MV (100 yuta volt)
- Akselerator partikel: rentang GV
- Tabung sinar-X: 50-150 kV
- Mikroskop elektron: 100-300 kV
Matematika Konversi Cepet
Konversi Cepet Prefiks SI
Saben langkah prefiks = ×1000 utawa ÷1000. kV → V: ×1000. V → mV: ×1000. mV → µV: ×1000.
- kV → V: pingake 1.000
- V → mV: pingake 1.000
- mV → µV: pingake 1.000
- Sabalikke: para 1.000
Daya saka Voltase
P = V × I (daya = voltase × arus). 12V ing 2A = 24W. 120V ing 10A = 1200W.
- P = V × I (Watt = Volt × Ampere)
- 12V × 5A = 60W
- P = V² / R (yen resistansi dingerteni)
- I = P / V (arus saka daya)
Pemeriksaan Cepet Hukum Ohm
V = I × R. Ngerti loro, temokake sing katelu. 12V liwat 4Ω = 3A. 5V ÷ 100mA = 50Ω.
- V = I × R (Volt = Ampere × Ohm)
- I = V / R (arus saka voltase)
- R = V / I (resistansi)
- Elinga: para kanggo I utawa R
Cara Konversi
- Langkah 1: Owahi sumber → volt nggunakake faktor toBase
- Langkah 2: Owahi volt → target nggunakake faktor toBase target
- Alternatif: Gunakake faktor langsung (kV → V: pingake 1000)
- Pemeriksaan kewajaran: 1 kV = 1000 V, 1 mV = 0.001 V
- Elinga: W/A lan J/C padha karo V
Referensi Konversi Umum
| Saka | Menyang | Pingake karo | Conto |
|---|---|---|---|
| V | kV | 0.001 | 1000 V = 1 kV |
| kV | V | 1000 | 1 kV = 1000 V |
| V | mV | 1000 | 1 V = 1000 mV |
| mV | V | 0.001 | 1000 mV = 1 V |
| mV | µV | 1000 | 1 mV = 1000 µV |
| µV | mV | 0.001 | 1000 µV = 1 mV |
| kV | MV | 0.001 | 1000 kV = 1 MV |
| MV | kV | 1000 | 1 MV = 1000 kV |
| V | W/A | 1 | 5 V = 5 W/A (identitas) |
| V | J/C | 1 | 12 V = 12 J/C (identitas) |
Conto Cepet
Conto Soal
Pangitungan Daya USB
USB-C ngasilake 20V ing 5A. Pira dayane?
P = V × I = 20V × 5A = 100W (maksimum Pangiriman Daya USB)
Desain Resistor LED
Suplai 5V, LED butuh 2V ing 20mA. Resistor apa?
Mudhun voltase = 5V - 2V = 3V. R = V/I = 3V ÷ 0.02A = 150Ω. Gunakake standar 150Ω utawa 180Ω.
Efisiensi Jalur Listrik
Napa ngirimake ing 500 kV tinimbang 10 kV?
Rugi = I²R. Daya sing padha P = VI, dadi I = P/V. 500 kV nduweni arus 50× luwih sithik → rugi 2500× luwih sithik (faktor I²)!
Kesalahan Umum sing Kudu Dihindari
- **Voltase ≠ daya**: 12V × 1A = 12W, nanging 12V × 10A = 120W. Voltase padha, daya beda!
- **Puncak AC vs. RMS**: 120V AC RMS ≈ 170V puncak. Gunakake RMS kanggo pangitungan daya (P = V_RMS × I_RMS).
- **Voltase seri ditambahake**: Loro baterei 1.5V seri = 3V. Paralel = tetep 1.5V (kapasitas luwih dhuwur).
- **Voltase dhuwur ≠ bebaya**: Kesetrum statis 10+ kV nanging aman (arus sithik). Arus sing mateni, dudu voltase thok.
- **Mudhun voltase**: Kabel dawa nduweni resistansi. 12V ing sumber ≠ 12V ing beban yen kabel tipis banget.
- **Aja nyampur AC/DC**: 12V DC ≠ 12V AC. AC mbutuhake komponen khusus. DC mung saka baterei/USB.
Fakta Menarik babagan Voltase
Saraf Sampeyan Mlaku kanthi 70 mV
Sel saraf njaga potensial istirahat -70 mV. Potensial aksi mlumpat menyang +40 mV (ayunan 110 mV) kanggo ngirim sinyal ing ~100 m/s. Otak sampeyan yaiku komputer elektrokimia 20W!
Bledheg iku 100 Yuta Volt
Sambaran bledheg biasa: ~100 MV ing ~5 km = medan 20 kV/m. Nanging arus (30 kA) lan durasi (<1 ms) sing nyebabake karusakan. Energi: ~1 GJ, bisa menehi daya marang omah suwene sewulan—yen bisa dijupuk!
Welut Listrik: Senjata Urip 600V
Welut listrik bisa ngetokake 600V ing 1A kanggo pertahanan/mburu. Nduweni 6000+ elektrosit (baterei biologis) kanthi seri. Daya puncak: 600W. Nggawe mangsa semaput sanalika. Taser alam!
USB-C Saiki Bisa 240W
USB-C PD 3.1: nganti 48V × 5A = 240W. Bisa ngisi daya laptop game, monitor, malah sawetara piranti listrik. Konektor sing padha karo telpon sampeyan. Siji kabel kanggo ngatur kabeh!
Jalur Transmisi: Luwih Dhuwur Luwih Apik
Rugi daya ∝ I². Voltase luwih dhuwur = arus luwih sithik kanggo daya sing padha. Jalur 765 kV rugi <1% saben 100 mil. Ing 120V, sampeyan bakal kelangan kabeh ing 1 mil! Iku sebabe jaringan nggunakake kV.
Sampeyan Bisa Slamet saka Sayuta Volt
Generator Van de Graaff tekan 1 MV nanging aman—arus cilik banget. Kesetrum statis: 10-30 kV. Taser: 50 kV. Arus sing liwat jantung (>100 mA) mbebayani, dudu voltase. Voltase thok ora mateni.
Evolusi Sejarah
1800
Volta nemokake baterei (tumpukan volta). Sumber voltase terus-terusan pisanan. Unit kasebut banjur dijenengi 'volt' kanggo ngurmati dheweke.
1827
Ohm nemokake V = I × R. Hukum Ohm dadi dhasar teori sirkuit. Awalé ditolak, saiki dadi dhasar.
1831
Faraday nemokake induksi elektromagnetik. Nuduhake yen voltase bisa diinduksi kanthi ngowahi medan magnet. Mungkinkake anane generator.
1881
Kongres listrik internasional pisanan netepake volt: GGL sing ngasilake 1 ampere liwat 1 ohm.
1893
Westinghouse menangake kontrak kanggo pembangkit listrik Air Terjun Niagara. AC menangake 'Perang Arus'. Voltase AC bisa diowahi kanthi efisien.
1948
CGPM netepake maneh volt ing istilah absolut. Adhedhasar watt lan ampere. Definisi SI modern ditetepake.
1990
Standar voltase Josephson. Efek kuantum netepake volt kanthi akurasi 10⁻⁹. Adhedhasar konstanta Planck lan frekuensi.
2019
Redefinisi SI: volt saiki dijupuk saka konstanta Planck sing tetep. Definisi sing pas, ora perlu artefak fisik.
Tips Pro
- **Cepet kV menyang V**: Pindhah titik desimal 3 panggonan menyang tengen. 1.2 kV = 1200 V.
- **Voltase AC iku RMS**: 120V AC tegese 120V RMS ≈ 170V puncak. Gunakake RMS kanggo pangitungan daya.
- **Voltase seri ditambahake**: 4× baterei 1.5V AA = 6V (seri). Paralel = 1.5V (kapasitas luwih akeh).
- **Voltase nyebabake arus**: Anggep voltase = tekanan, arus = aliran. Ora ana tekanan, ora ana aliran.
- **Priksa peringkat voltase**: Ngluwihi voltase rating bakal ngrusak komponen. Tansah priksa lembar data.
- **Ukur voltase kanthi paralel**: Voltmeter dipasang kanthi paralel karo komponen. Ammeter dipasang kanthi seri.
- **Notasi ilmiah otomatis**: Nilai < 1 µV utawa > 1 GV ditampilake minangka notasi ilmiah kanggo keterbacaan.
Referensi Unit Lengkap
Unit SI
| Jeneng Unit | Simbol | Padhanan Volt | Cathetan Panggunaan |
|---|---|---|---|
| volt | V | 1 V (base) | Unit dhasar SI; 1 V = 1 W/A = 1 J/C (pas). |
| gigavolt | GV | 1.0 GV | Fisika energi dhuwur; sinar kosmik, akselerator partikel. |
| megavolt | MV | 1.0 MV | Bledheg (~100 MV), akselerator partikel, mesin sinar-X. |
| kilovolt | kV | 1.0 kV | Transmisi daya (110-765 kV), distribusi, sistem voltase dhuwur. |
| milivolt | mV | 1.0000 mV | Sinyal sensor, termokopel, bioelektrik (sinyal saraf ~70 mV). |
| mikrovolt | µV | 1.0000 µV | Pangukuran presisi, sinyal EEG/ECG, penguat swara sithik. |
| nanovolt | nV | 1.000e-9 V | Pangukuran ultra-sensitif, piranti kuantum, wates swara. |
| picovolt | pV | 1.000e-12 V | Elektronika kuantum, sirkuit superkonduktor, presisi ekstrim. |
| femtovolt | fV | 1.000e-15 V | Sistem kuantum sithik-elektron, pangukuran wates teoretis. |
| attovolt | aV | 1.000e-18 V | Lantai swara kuantum, piranti elektron-tunggal, mung riset. |
Unit Umum
| Jeneng Unit | Simbol | Padhanan Volt | Cathetan Panggunaan |
|---|---|---|---|
| watt per ampere | W/A | 1 V (base) | Padha karo volt: 1 V = 1 W/A saka P = VI. Nuduhake hubungan daya. |
| joule per coulomb | J/C | 1 V (base) | Definisi volt: 1 V = 1 J/C (energi saben muatan). Dhasar. |
Warisan & Ilmiah
| Jeneng Unit | Simbol | Padhanan Volt | Cathetan Panggunaan |
|---|---|---|---|
| abvolt (EMU) | abV | 1.000e-8 V | Unit CGS-EMU = 10⁻⁸ V = 10 nV. Unit elektromagnetik sing wis lungse. |
| statvolt (ESU) | statV | 299.7925 V | Unit CGS-ESU ≈ 300 V (c/1e6 × 1e-2). Unit elektrostatik sing wis lungse. |
Pitakonan sing Sering Ditakokake
Apa bedane antarane voltase lan arus?
Voltase yaiku tekanan listrik (kaya tekanan banyu). Arus yaiku tingkat aliran (kaya aliran banyu). Voltase dhuwur ora ateges arus dhuwur. Sampeyan bisa nduweni voltase dhuwur kanthi arus nol (sirkuit mbukak) utawa arus dhuwur kanthi voltase sithik (hubungan singkat liwat kabel).
Napa voltase dhuwur digunakake kanggo transmisi daya?
Rugi daya ing kabel ∝ I² (kuadrat arus). Kanggo daya sing padha P = VI, voltase luwih dhuwur ateges arus luwih sithik. 765 kV nduweni arus 6.375× luwih sithik tinimbang 120V kanggo daya sing padha → rugi ~40 yuta kaping luwih sithik! Iku sebabe jalur listrik nggunakake kV.
Apa voltase dhuwur bisa mateni sampeyan sanajan kanthi arus sithik?
Ora, arus sing liwat awak sampeyan sing mateni, dudu voltase. Kesetrum statis yaiku 10-30 kV nanging aman (<1 mA). Taser: 50 kV nanging aman. Nanging, voltase dhuwur bisa meksa arus liwat resistansi (V = IR), mula voltase dhuwur asring ateges arus dhuwur. Arus >50 mA liwat jantung sing mateni.
Apa bedane antarane voltase AC lan DC?
Voltase DC (Arus Searah) nduweni arah sing tetep: baterei, USB, panel surya. Voltase AC (Arus Bolak-balik) malik arah: stopkontak tembok (50/60 Hz). Voltase RMS (120V, 230V) yaiku padhanan DC sing efektif. Akeh piranti nggunakake DC sacara internal (adaptor AC ngowahi).
Napa negara-negara nggunakake voltase sing beda (120V vs. 230V)?
Alesan historis. AS milih 110V ing taun 1880-an (luwih aman, mbutuhake isolasi luwih sithik). Eropa banjur standarisasi 220-240V (luwih efisien, tembaga luwih sithik). Kalorone bisa digunakake kanthi apik. Voltase luwih dhuwur = arus luwih sithik kanggo daya sing padha = kabel luwih tipis. Kompromi antarane keamanan lan efisiensi.
Apa sampeyan bisa nambah voltase bebarengan?
Ya, kanthi seri: baterei seri nambahake voltase (1.5V + 1.5V = 3V). Paralel: voltase tetep padha (1.5V + 1.5V = 1.5V, nanging kapasitas kaping pindho). Hukum Voltase Kirchhoff: voltase ing saben loop gunggunge nol (mundhak padha karo mudhun).
Direktori Piranti Lengkap
Kabeh 71 piranti sing kasedhiya ing UNITS