MAKALAH LISTRIK MENGALIR, ENERGI DAN DAYA LISTRIK

LISTRIK MENGALIR, ENERGI DAN DAYA LISTRIK

A.     Listrik

Dalam kehidupan sehari-hari kita sering menemui gejala-gejala alam yang merupakan gejala kelistrikan, sebagai contoh bila kita sedang menyisir rambut yang kering dengan menggunakan sisir plastik, barangkali kita pernah mendengar bunyi gemersik pada rambut.

Bila suatu benda mempunyai sifat-sifat seperti hal tersebut di atas, maka benda itu mempunyai muatan listrik atau bermuatan listrik. Benda yang bermuatan listrik dapat menarik serpihan kertas gabus atau beberapa benda lain yang ringan. Pada umumnya memuati benda tadi dengan benda lain, muatannya diam pada benda tersebut, maka listrik itu disebut listrik statis (listrik tak bergerak atau disebut listrik diam). Kita mengetahui adanya muatan listrik statis ini dengan menggunakan sebuah alat yang disebut elektrostop.

“Styrofoair” yaitu benda ringan yang biasa digunakan untuk penahan barang elektronik yang dipak seperti radio atau televisi.

Bila kita mengamati mistar plastik atau sisir yang digosok dengan rambut kering, hal ini membuktikan bahwa mistar plastik dan sisir plastik yang digosok dengan rambut itu bermuatan listrik elektrostop, yang banyak digunakan untuk percobaan adalah yang disebut elektrostop daun.

Bila benda bermuatan listrik ini didekatkan pada kepala elektrostop maka daun-daun elektrostop akan mengembang, menandakan bahwa elektrostop ini bermuatan karena didekati oleh benda yang bermuatan. Kalau tidak ada muatan, daun-daunnya kuncup. Daun-daunnya terbuat dari logam yang tipis seperti kertas emas atau aluminium.

Banda yang jumlah muatan negatifnya sama dengan muatan positifnya disebut netral. Bila kelebihan muatan negatif disebut benda bermuatan negatif, begitu juga sebaliknya.

Pada tahun 1729 orang Inggris yang bernama Stephengray menemukan bahwa muatan listrik dapat berpindah dari suatu benda ke benda yang lain yang tidak bermuatan. Dan ia menyimpulkan bahwa bila sebuah benda bermuatan dihubungkan dengan benda tidak bermuatan dengan menggunakan logam, maka muatan itu pindah dari benda yang bermuatan ke benda yang tidak bermuatan.

Zat-zat yang dapat memindahkan muatan listrik dari satu tempat ke tempat lain disebut penghantar (konduktor). Gay menemukan bahwa zat-zat yang tidak dapat menghantar muatan listrik disebut penyekat (isolator). Benda penghantar adalah logam-logam karbon, air raksa, badan manusia, kayu basah, tanah bumi), dan sebagainya. Yang termasuk isolator adalah karet, porselen, udara ebonit, parafin, dan lain-lain.

Yang termasuk konduktor adalah germanium dan silikon. Satuan muatan listrik adalah coulomb (c) yang diambil dari seorang ahli fisika Perancis yang bernama E.A. Coulomb (1736 – 1806). Besar dinyatakan dengan simbol Q.

Hukum Coulombnya yaitu : Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak antara dua benda yang bermuatan listrik sebanding dengan besar muatan masing-masing benda itu dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda itu.

Dapat ditulis

Bila di dalam suatu ruangan sebuah benda bermuatan listrik mengalami gaya listrik, maka ruang itu disebut medan listrik. Karena adanya gaya tolak menolak antara muatan sejenis maka dalam benda yang bermuatan listrik seolah-olah terdapat suatu tekanan listrik yang mencoba untuk menjauhkan letak muatan yang satu dengan yang lain. Tekanan listrik ini disebut juga tegangan atau potensial listrik.

Jika A dan B dihubungkan oleh suatu penghantar, benda A disebut mempunyai potensial lebih tinggi dari pada benda B. Bila elektron-elektron mengalir dari B ke A satuan potensial listrik adalah Volt (V).

B.     Listrik Mengalir

Sumber Tegangan Listrik

Tegangan listrik adalah sesuatu yang dapat menyebabkan muatan-muatan listrik dalam penghantar mengalir. Listrik mengalir karena ada perbedaan tegangan. Beda tegangan disebut juga beda potensial. Sumber-sumber tegangan listrik ada 3 golongan besar, yaitu :

1.      Yang mengbah tenaga kimia menjadi tenaga listrik

Contoh : accu dan batu baterai.

2.      Yang mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik, yaitu berbagai jenis dinamo dan generator.

3.      Yang mengubah cahaya menjadi tenaga listrik, yaitu disebut fotosel matahari.

Sumber tegangan listrik ada 2 golongan, yaitu :

1.      Sumber tegangan searah : Sumber tegangan yang dapat mengalir-mengalir arus listrik ke satu arah saja dalam penghantar dari yang tinggi ke yang rendah

2.      Sumber tegangan bolak-balik : Sumber tegangan yang arahnya selalu bolak-balik ke arah selang waktu tertentu

C.     Tegangan dan Arus Listrik

1.      Tegangan

Tegangan adalah sesuatu yang dapat menyebabkan arus mengalir dalam suatu penghantar

Beda tegangan di titik A dan titik B

Sehingga V_AB   =   

Satuan : V_AB     =   

Maka tiap detik mengalir  coulomb atau didefinisikan banyaknya muatan

2.      Arus Listrik

Arus Listrik adalah gerakan atau aliran muatan listrik.

Pergerakan muatan ini terjadi pada konduktor.

Arus listrik dapat terjadi karena muatan positif yang bergerak ataupun karena muatan negatif yang bergerak. Arah arus listrik adalah arah muatan positif.

Contoh :

Arus pada baterai dan Aki, mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-)

D.     Hukum Ohm

“Bila suhu tetap, perbandingan beda tegangan V dengan kuat arus i, pada suatu penghantar merupakan suatu bilangan tetap”.

Simbolnya :

Hasil bagi beda tegangan dengan kuat arus pada suatu penghantar disebut hambatan atau tahanan.

Bila hambatan ini dinyatakan dengan R, maka :

                   atau    V    =    i R

Satuannya : Bila R =          R    =   

Maka R = Satuannya dalam ohm (memakai nama George Simon Ohm)

Contoh :

Bila kuat arus suatu penghantar 2,50 Ampere dan beda tegangannya 110 volt maka hambatannya ialah :

                  R          =           =   

E.      Hambatan dan Penghambat

Di dalam penghantar juga sebenarnya arus mengalami hambatan, tetapi besar kecilnya tergantung kepada berbagai faktor antara lain :

a.      Panjang kawat penghantar

b.      Luas penampang kawat penghantar

c.       Jenis bahan pengantar

Besar persamaannya : 

Rho (r) ialah suatu faktor perbandingan yang besarnya tergantung kepada jenis bahan penghantar dan r (rho) dapat disebut hambatan jenis bahan penghantar tersebut.

Persamaan di atas diturunkan menjadi :

                  r          =   

                  r          =   

F.      Kuat Arus Listrik pada Percabangan

“Jumlah arus listrik yang masuk ke titik percabangan sama dengan jumlah arus listrik yang keluar dari titik percabangan tersebut”.

Jadi :

                  I           =    I₁ + I₂ + I₃

 

G.     Rangkaian Seri dan Rangkaian Paralel

1.      Rangkaian Seri

Bila kita memperhatikan alat-alat listrik dipasang berurutan, yang satu di belakang yang lain, sehingga arus yang mengalir melalui alat-alat itu disebut rangkaian seri.

Contoh :

Rangkaian baterai pada lampu senter

Rumus :     R          =   

Bila k menyatakan hambatan di antara A dan B, maka :

                  R          =   

                  V_AB       =    V_AC + V_CD + V_BD

                  R          =   

                  R          =   

                  R          =    R_AC + R_CD + R_DB

2.      Rangkaian Paralel

Hubungan paralel adalah hubungan alat-alat listrik dalam rumah dan pabrik-pabrik

Menurut hukum ohm :       I           =   

                  V_AB       =    V_AC = V_CD = V_DB

                  I₁    =    ,     I₂    =    ,     I₃    =   

Menurut Hukum Kirchoff, I

i           =    i ₁ + i ₂ + i ₃

Maka

Jadi :

H.     Energi dan Daya Listrik

Bila suatu hambatan dilalui oleh arus listrik, hambatan tersebut menjadi panas karena tumpukan antara muatan yang mengalir dengan elektron konduktor. Dengan kata lain muatan yang mengalir (q) karena adanya benda potensial (V) pada konduktor memberikan energi (W) sebesar :

W         =    q  .  V

Karena muatan listrik q = I_t dan beda potensial V = I_R, maka :

W         =    V  .  I_t

W         =    I² R_t

W         =   

Daya didefinisikan sebagai energi persatuan waktu, secara matematis daya listrik (p) dapat ditulis sebagai berikut :

p          =   

Daya listrik (p) dapat juga diperoleh dari hubungan

P          =    VI  =  I²R  = 

Untuk hambatan listrik yang konstan, besar daya listrik sebanding dengan kuadrat tegangan ataupun kuadrat arus.

PENUTUP

A.     Rangkuman

1.      Arus listrik sangat bermanfaat dalam kehidupan kita, misalnya untuk penerangan, untuk menghidupkan mesin-mesin dan peralatan rumah tangga, serta untuk transportasi.

2.      Arus listrik pada baterai dan aki mengalir dari kutub positif (+) ke kutub negatif (-).

3.      Arus listrik pada rangkaian tertutup dapat menyalakan lampu. Rangkaian tertutup dapat berupa rangkaian seri, paralel, dan campuran.

4.      Rangkaian seri adalah proses mengalirnya arus dari satu tempat dan mempengaruhi tempat-tempat yang lain.

5.      Rangkaian paralel adalah proses mengalirnya arus hanya pada satu tempat saja, tidak mempengaruhi tempat-tempat yang lain.

6.      Konduktor ialah benda-benda yang dapat mengahantarkan arus listrik, sedangkan isolator ialah benda-benda yang tidak dapat menghantarkan arus listrik.

7.      Bentuk energi listrik dapat duiubah ke bentuk energi lain seperti gerak, panas, dan bunyi.

8.      Listrik dapat dihasilkan oleh baterai, aki, dan dinamo

9.      Alat ukur tegangan listrik disebut Volt meter, alat ukur arus listrik disebut ampere, dan alat ukur hambatan listrik disebut ohm meter.

B.     Saran

1.      Dengan mempelajari listrik mengalir, energi dan daya listrik kita hendaknya dapat memahami dan mengetahui segala sesuatu hal mengenai listrik, energi dan daya.

2.      Diharapkan kepada mahasiswa agar dapat memperhatikan dan peduli terhadap masalah pokok pembahasan.

DAFTAR PUSTAKA

Haryanto, Ilmu Pengetahuan Alam untuk SD, Jilid 4, Cetakan Kelima, Penerbit Erlanggam Jakarta, 1994

Foster, Bob, Fisika SMU, Jilid 24, Penerbit Erlangga, 1994

Hasanuddin, Drs., dkk., Fisika SLTP, Jilid II, Penerbit Armico, Bandung, 1994

Departemen Agama RI, 1998/1999, Konsep Dasar IPA I, Depdikbud.