Selasa, 07 Juni 2011

Bab 8-9 : Muatan Listrik Statis dan Dinamis dan Sumber Energi Listrik

Sumber Materi: Erlangga, Tiga Serangkai.

Listrik Statis
Kalian tahu nggak listrik statis itu pa..???
Hayo ada yang tahu nggak…???
Ya benar, Listrik statis itu adalah merupakan fenomena fisika yang dapat menunjukkan adanya interaksl dari benda-benda yang bermuatan listrik. Muatan listrik yang dimiliki benda-benda itu bisa bermuatan negatif maupun positif. Kita ambil Contoh dari fenomena listrik statis yaitu batu ambar yang apabila digosok-gosokkan dengan kain sutra maka akan bermuatan listrik. Hal ini dapat diketahui apabila batu ambar itu didekatkan dengan kertas-kertas kecil maka kertas-kertas itu akan dapat tertarik oleh batu ambar.
Proton dan Elektron
Semua zat itu pasti tersusun atas atom-atom. Setiap atomnya pun itu tersusun atas inti atom yang di dalamnya itu terdapat proton dan inti atom itu dikelilingi oleh elektron-elektron. Proton itu bermuatan listrik positif sedangkan elektron itu bermuatan listrik negatif.
Muatan Listrik (Q)
Di dalam ilmu fisika muatan listrik itu Ada dua macam, yaitu muatan listrik positif (+), dan muatan listrik negatif (-). Apabila kedua muatan listrik yang berbeda (positif dengan negative) itu didekatkan, maka mereka berdua akan saling tarik-menarik. Namun, apabila dua muatan listrik yang sejenis (positif dengan positif dan sebaliknya) itu didekatkan, maka mereka akan saling tolak-menolak. Muatan listrik itu dapat dinotasikan dengan menggunakan simbol Q dan memiliki satuan coulomb (C).
Hukum Coulomb
Hukum Coulomb itu tentu saja menerangkan tentang gaya listrik dalam ilmu fisika. Sedangkan Gaya listrik itu dapat dinyatakan dengan notasi F dan memiliki satuan newton (N). Hukum Coulomb ini menyatakan bahwa: “Gaya tarik atau gaya tolak-menolak antara dua muatan listrik sebanding dengan besar muatan yang berinteraksi dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut.”
Induksi Listrik
Kalian tahu nggak induksi listrik itu apa…???
Induksi listrik itu adalah fenomena fisika yang apabila pada suatu benda yang tadinya netral atau (tidak bermuatan listrik) menjadi bermuatan listrik karena akibat adanya pengaruh dari gaya listrik atau dari benda yang bermuatan lain dan didekatkan padanya.
Elektroskop
Apa itu elektroskop …???
Elektroskop itu adalah sebuah alat yang dapat digunakan untuk mendeteksi muatan listrik statis. Elektroskop  itu  bekerja berdasarkan prinsip induksi listrik. Elektrometer  adalah elektroskop yang selain dapat mendeteksi muatan, dia juga dapat mengukur jumlah muatan listrik yang ada pada suatu benda. Sifat elektroskop itu seperti berikut.
1. Jika  benda  bermuatan  positif didekatkan  pada  sebuah  elektroskop netral
maka di bagian kepala elektroskop itu berkumpul muatan negatif dan di bagian
daunnya berkumpul muatan positif. Ini menyebabkan daun elektroskop akan
mengembang.
2. Jika benda bermuatan positif didekatkan pada sebuah negatif maka di bagian kepala elektroskop berkumpul muatan negatif dan di bagian daunnya itu tidak ada muatan. Ini menyebabkan daun elektroskop akan menguncup.
3. Jika.benda bermuatan positif didekatkan pada sebuah elektroskop positif maka di bagian kepala elektroskop tidak ada muatan dan di bagian daunnya berkumpul muatan positif. Ini menyebabkan daun elektroskop akan mengembang.
Medan Listrik (E)
Medan listrik itu kayak suatu daerah yang berada di sekitar muatan listrik yang ternyata masih sangat dipengaruhi oleh gaya listrik. Arah medan listrik itu adalah keluar dari muatan positif dan masuk ke muatan negatif.
Kuat Medan Listrik
Kuat medan listrik itu ialah besarnya medan listrik yang dimiliki oleh suatu muatan listrik dari suatu titik acuan tertentu. Kuat medan listrik itu dapat dinotasikan dengan E dan memiliki satuan N.C1.
Manfaat Listrik Statis dalam Kehidupan Sehari-hari
Gejala listrik statis dimanfaatkan dalam aplikasi sebagai berikut.
1.    Generator Van de Graff
Generator Van  de  Graff  menggunakan  prinsip  listrik  statis  yang  mampu menghasilkan tegangan sangat tinggi, yakni sekitar 20.000.000 volt,  hebat ya….
2.    Catsemprot.
3.    Mesin fotokopi.
4.    Pencetak (printer) laser


Listrik Dinamis
Listrik dinamis itu ialah suatu gejala listrik yang diakibatkan oleh muatan listrik yang serta-merta bergerak atau mengalir dalam suatu rangkaian listrik.
Kalian udah tau semuakan tyentang aerus listrik,di SD pasti kita pernah lah belajar tentang arus listrik,,,.
Ok Arus listrik itu adalah suatu aliran muatan listrik yang dapat bergerak atau mengalir dalam suatu benda atau alat penghantar listrik atau panas, yang diakibatkan karena adanya suatu perbedaan potensial listrik dimana di antara kedua ujung penghantar. Arus listrik ini mengalir dari tempat yang rendah atau memiliki potensial listrik ke yang lebih tinggi yaitu ke tempat yang memiliki potensial listrik lebih rendah atau kecil.
Kuat arus listrik adalah banyaknya suatu muatan listrik yang dapat mengalir dalam suatu penghantar tiap satu satuan waktu. Kuat arus listrik ini dapat dinotasikan dengan menggunakan simbol / dan memiliki satuan ampere (A). Kuat arus listrik dirumuskan sebagai berikut.
i = Q/t        dan        Q = n x
Badan potensial listrik yaitu banyaknya suatu energi listrik yang harus dikeluarkan untuk memindahkan setiap satu satuan muatan listrik. Besarnya perbedaan potensial listrik dari dua titik dalam rangkaian listrik memengaruhi banyaknya muatan listrik yang mengalir.
Amperemeter merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengukur suatu kuat arus listrik yang mengalir pada suatu rangkaian. Amperemeter bukan hanya dipasang dengan parallel saja tapi itu juga dapat dipasang secara seri juga dalam rangkaian lisrik. Sementara kalau Voltmeter itu adalah alat yang digunakan untuk mengukur beda potensial pada listrik dalam rangkaian listrik . Voltmeter itu dipasang paralel dalam rangkaian.
Hukum ohm menerangkan hubungan antara kuat arus, tegangan, dan hambatan listrik. Hukum ohm berbunyi:
“Kuat arus yang melalui suatu penghantar sebanding dengan beda potensial pada kedua ujung penghantar.”
Secara matematis, hukum Ohm dinyatakan sebagai berikut.
i = V/R
dengan:
i = kuat arus listrik (ampere)
V = beda potensial/tegangan (volt)
R = hambatan/resistansi listrik (ohm)
Resistansi atau yang lebih sering dikenal dengan hambatan listrik adalah bilangan yang menyatakan hasil bagi antara beda potensial ujung penghantar dengan kuat arus listrik yang melalui penghantar tsrsebut. Nilai resistansi/hambatan listrik dinyatakan dengan simbol R dan memiliki satuan ohm (O). Alat listrik ini punya sifat sebagai hambatan listrik yang disebut dengan resistor. Nilai hambatan listrik pada suatu rangkaian dapat ditentukan dengan cara berikut.
1.  Pengukuran tak langsung
Pengukuran tak langsung itu caranya menggunakan perhitungan nilai pembacaan tegangan melalui voltmeter serta kuat arus listrik melalui amperemeter.
2.  Pengukuran langsung
Dengan menggunakan ohmmeter, yaitu alat untuk mengukur hambatan listrik.
3.  Pembacaan kode warna pada resistor
4.  Perhitungan matematis.
Kalian ada yang tahu nggak tentang konduktifitas listrik..???
Konduktivitas atau daya hantar listrik itu adalah kemampuan pada suatu zat untuk menghantarkan suatu arus listrik. Berdasarkan sifat konduktivitasnya, benda-benda dapat terbagi menjadi tiga golongan, yaitu:
1.    Konduktor, yakni benda yang bisa menghantarkan arus listrik dengan baik. Contohnya kayak besi, baja, tembaga, aluminium, dan perak.
2.    Isolator, yaitu benda yang nggak bisa atau sulit dalam proses menghantarkan arus listrik dengan baik. Contohnya kayak karet, kayu, plastik, dan asbes.
3.    Semikonduktor, yakni suatu benda yang apabila pada suatu tingkatan suhu rendah maka sifatnya sebagai isolator sementara jika pada suatu tingkatan suhu dinaikkan mak mereka dapat berubah menjadi konduktor. Contohnya kayak silikon, germanium, dan arsen.
Hukum I Kirchoff menyatakan bahwa:
“Besar arus yang masuk titik percabangan soma dengan besar arus yang keluar dari
titik percabangan tersebut.”
Rangkaian listrik adalah rangkaian alat-alat listrik yang terhubung teraliri dalam suatu rangkaian listrik.
1.    Berdasarkan terbuka atau tertutupnya ujung rangkaian, rangkaian listrik itu dapat terbagi atas dua macam, yaitu:
a.    Rangkaian terbuka adalah rangkaian yang memiliki ujung sehingga arus
tidak dapat mengalir.
b.    Rangkaian tertutup adalah rangkaian yang tidak memiliki ujung sehingga
arus dapat mengalir.
2.    Berdasarkan cabangnya, rangkaian listrik dikelompokkan menjadi dua macam,
yaitu:
a. seri (berurutan)                b.paralel (bercabang)

Penjelasan Lebih Lanjut Mengenai Listrik Dinamis dan Rangkaian Listrik Berdasarkan cabangnya

Hukum Kirchoff

Arus listrik yang melalui suatu penghantar dapat kita pandang sebagai aliran air sungai. Jika sungai tidak bercabang, jumlah air di setiap tempat pada sungai tersebut sama. Demikian halnya dengan arus listrik.
Gambar:hkirchoff.jpg
Jumlah kuat arus yang masuk ke suatu titik percabangan sama dengan jumlah kuat arus yang keluar dari titik percabangan tersebut. Pernyataan itu sering dikenal sebagai hukum I Kirchhoff karena dikemukakan pertama kali oleh Kirchhoff.
Maka diperoleh persamaan :
I1 + I2 = I3 + I4 + I5
I masuk = I keluar

Rangkaian Hambatan


  • Rangkaian Seri

Berdasarkan hukum Ohm: V = IR, pada hambatan R1 terdapat teganganV1 =IR1 dan pada hambatan R2 terdapat tegangan V2 = IR 2. Karena arus listrik mengalir melalui hambatan R1 dan hambatan R2, tegangan totalnya adalah VAC = IR1 + IR2.
Mengingat VAC merupakan tegangan total dan kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian seperti di atas (rangkaian tak bercabang) di setiap titik sama maka
VAC = IR1 + IR2
I R1 = I(R1 + R2)
R1 = R1 + R2 ; R1 = hambatan total
Rangkaian seperti di atas disebut rangkaian seri. Selanjutnya, R1 ditulis Rs (R seri) sehingga Rs = R1 + R2 +...+Rn, dengan n = jumlah resistor. Jadi, jika beberapa buah hambatan dirangkai secara seri, nilai hambatannya bertambah besar. Akibatnya, kuat arus yang mengalir makin kecil. Hal inilah yang menyebabkan nyala lampu menjadi kurang terang (agak redup) jika dirangkai secara seri. Makin banyak lampu yang dirangkai secara seri, nyalanya makin redup. Jika satu lampu mati (putus), lampu yang lain padam.

  • Rangakaian Paralel

Mengingat hukum Ohm: I = V/R dan I = I1+ I2, maka
Gambar:paralel1.jpg
Pada rangkaian seperti di atas (rangkaian bercabang), V AB =V1 = V2 = V. Dengan demikian, diperoleh persamaan
Gambar:paralel2.jpg
Rangkaian yang menghasilkan persamaan seperti di atas disebut rangkaian paralel. Oleh karena itu, selanjutnya Rt ditulis Rp (Rp = R paralel). Dengan demikian, diperoleh persamaan Gambar:paralel3.jpg
Berdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa dalam rangkaian paralel, nilai hambatan total (Rp) lebih kecil dari pada nilai masing-masing hambatan penyusunnya (R1 dan R2). Oleh karena itu, beberapa lampu yang disusun secara paralel sama terangnya dengan lampu pada intensitas normal (tidak mengalami penurunan). Jika salah satu lampu mati (putus), lampu yang lain tetap menyala.

Sumber Energi Listrik
Gaya Gerak Listrik (GGL)
Apa si GGL itu ??? GGL atau yang lebih dikenal lagi dengan gaya gerak listrik adalah suatu perbedaan antara potensial yang terdapat pada ujung dari sumber arus yang terjadi pada saat tidak menghasilkan suatu arus listrik atau disebut juga dengan rangkaian terbuka.
Tegangan Jepit
Apa ya yang dimaksud Tegangan jepit itu ???
Tegangan jepit itu adalah beda dari potensial yang terjadi ketika terdapat arus listrik atau pada saat rangkaian tertutup. Sumber tegangan terbagi atas:
1.    Arus searah (DC), yaitu arus yang nilai dan arahnya tetap.
2.    Arus bolak-balik (AC), yaitu arus yang nilai dan arahnya berubah terhadap waktu.
Elemen Listrik
Elemen listrik itu ialah salah satu sumber yang ada dari arus listrik yang searah (DC). Ada dua macam elemen listrik, yaitu ada elemen primer dan ada juga elemen sekunder.
1.    Elemen sekunder
Elemen sekunder ialah sumber arus listrik yang bisa diisi ulang kembali dengan muatan listriknya yang sudah habis. Reaksi kimia yang udah terjadi di dalam suatu elemen sekunder dapat dikembalikan menjadi bahan kimia seperti semula. Contohnya kayak aki, baterai isi ulang, Sel NiCad.
2.    Elemen primer
Elemen primer itu ialah sumber dari arus listrik yang nggak bisa diisi ulang lagi apabila muatan listriknya tuh sudah habis. Ini disebabkan akibat adanya suatu reaksi kimia yang terjadi di dalam suatu elemen dan  nggak bisa lagi kembali menjadi bahan kimia seperti semula (irreversible). Contohnya seperti elemen primer adalah kayak elemen Volta, elemen Lechlance, dan elemen Daniell.
Anoda (+)   = plat tembaga (Cu)
Katoda (-)   = plat seng (Zn)
Larutan elektrolit = H2S04 (asam sulfat) encer
Larutan elektrolit adalah larutan yang dapat menghants-
listrik.
Arus listrik mengalir dari Gu ke Zn pada rangkaian luar.
Di dalam elemen sendiri, arus listrik mengalir dari Zn ke C
Larutan H2S04terurai menjadi H+ dan S042. Ion H+
menangkap elektron berubah menjadi gas H2, dan
menempel di plat Cu. Hal ini akan menghalangi aliran listrik
Struktur baterai Baterai termasuk elemen primer. GGL yang dihasilkan baterai = 1,5 volt.
Saat pemakaian,
Anoda = Pb02 berubah menjadi PbO
Katoda = Pb berubah menjadi PbO
Elektrolit = H2S04 pekat berubah menjadi H2S04 encer
Energi = kimia berubah menjadi listrik
Saat pengisian,
Anoda = PbO berubah menjadi Pb02
Katoda = PbO berubah menjadi Pb
Elektrolit = H2S04 encer berubah menjadi H2S04 pekat
Energi = listrik berubah menjadi kimia
Akumulator (elemen sekunder)
Energi Listrik
Apa si definisi dari energi listrik itu???
Energi listrik itu adalah suatu kemampuan yang disebabkan oleh karena adanya suatu sumber tegangan yang berguna sekali untuk melakukan suatu usaha yaitu memindahkan muatan melalui perbedaan potensial sehingga arus listrik dapat mengalir. Secara matematis, dirumuskan sebagai berikut.
W = Q.V = V.i.t = i2.R.t = v2/R.t
dengan:
W = energi listrik (joule)    1J = 0,24 kal
Q. = muatan listrik (coulomb) 1 kal= 4,2 J
V = beda potensial (volt)
i = kuat arus listrik (ampere)
R = hambatan (ohm)
t = waktu (s)
Daya listrik adalah besarnya energi listrik per satuan detik.
p=W/t=V.i=i2.R=v2.t
dengan:
P = daya listrik (watt)
W = energi listrik (joule)
t = waktu (s)
V = tegangan (volt)
i = kuat arus (ampere)
R - hambatan (ohm)
Pada alat-alat listrik, pasti selalu tercantum tulisan yang menandakan spesifikasi dari alat tersebut. Misalnya sebuah kayak sebuah lampu berkekuatan 220 V, 50 W. Ini berarti lampu tersebut akan menyerap daya sebesar 50 jika dihubungkan dengan sumber tegangan 220 V.
Biaya Energi Listrik
Banyaknya energi listrik yang dipakai oleh banyak pelanggan listrik disebut rekening listrik. Besarnya energi listrik yang dipakai dan dinyatakan dalam kWh (kiloWatt-hour).
1 kWh = 3,6 xl06 Joule

Alat untuk mengukur banyaknya suatu energi listrik yang sudah dipakai pelanggan listrik disebut kWh-meter.
Perhitungan biaya energi listrik sebagai berikut.
Biaya energi listrik = Energi listrik x tarif per kWh
Contoh Soal
Diketahui setiap hari sebuah rumah menggunakan:
a. 3 lampu 100 W selama 5 jam,
b. 2 lampu 40 W selama 12 jam,
Jika harga 1 kWh energi listrik = Rp200,00, berapakah rekening listrik yang harus dibayar dalam 1 bulan?
Penyelesaian:
W = P.t
Pemakaian setiap hari:
a. W = 3 x 100 x 5 = 1.500 Wh
b. W = 2 x 4 0 x 12 = 960 Wh
W total = 2.460 Wh = 2,46 kWh
Pemakaian 1 bulan (30 hari):
W total = 30 x 2,46 kWh
= 73,8 kWh
Rekening yang harus dibayar:
Biaya = 73,8 x Rp200,00
= Rpl4.760,00

0 komentar:

Posting Komentar

 
Design by Free WordPress Themes | Bloggerized by Lasantha - Premium Blogger Themes | cheap international voip calls