Teori Kelistrikan

     Bagi Seluruh manusia yang hidup di zaman sekarang, listrik sudah menjadi salah satu kebutuhan utama dalam menjalani kehidupan sehari-hari. baik itu dalam pekerjaan rumah tangga, pekerjaan industry, sampai kepada kebutuhan pendidikan. Tanpa listrik, kita tidak dapat bekerja dengan maksimal dan hasil kerja kita pun jadi menurun. maka dari itu, saya menulis artikel ini agar kita semua dapat mengenal secara lebih lanjut apa yang dimaksud dengan listrik !!!

Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Listrik, dapat juga diartikan sebagai berikut:

§  Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya.

§  Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif.

Bersama dengan magnetisme, listrik membentuk interaksi fundamental yang dikenal sebagai elektromagnetisme. Listrik memungkinkan terjadinya banyak fenomena fisika yang dikenal luas, seperti petir, medan listrik, dan arus listrik. Listrik digunakan dengan luas di dalam aplikasi-aplikasi industri seperti elektronik dan tenaga listrik.

Hukum Muatan Listrik

1.      Jika ada dua benda bermuatan sejenis saling berdekatan (positip dengan positip atau negatif dengan negatif), maka akan terjadi tolak menolak.

2.      Jika ada dua benda bermuatan tak sejenis saling didekatkan akan terjadi tolak menolak.

Kedua Hukum diatas dapat disimpulkan bahwa :

1)      Muatan sejenis akan tolak menolak

2)      Muatan tak sejenis akan tarik menarik

Perpindahan Muatan Listrik

Berdasarkan kemampuan suatu bahan untuk memindahkan muatan listrik, dapat dibagi kelompok dalam :

§  Konduktor atau penghantar Yaitu benda atau bahan yang dapat memindahkan muatan listrik Sifat konduktor antara lain: mempunyai banyak elektron bebas.   Elektron  bebas yaitu elektron-elektron yang berada pada lintasan terluar dari Struktur atom. elektron-elektron pada atom mudah berpindah dari lintasan yang dalam ke lintasan terluar. Biasanya mudah mengantar panas/kalor seperti : besi, emas, perak, tembaga    aluminium, kuningan dan lain-lain.    Benda cair: larutan elektrolit ( H2SO4 ), air  ( H2O )    Tubuh manusia, tanah dan sebagainya.

§  Isolator atau Penyekat Adalah benda atau bahan yang tidak dapat memindahkan muatan listrik. Sifat dari isolator antara lain Ikatan elektron pada intinya sangat kuat. (tidak ada elektron bebas).  Sulit menghantar panas/kalor. 

§  Semikonduktor atau Setengah Penghantar Adalah benda atau zat yang kurang baik untuk konduktor dan tidak sempurna sebagai isolator. Contoh: Silikon,  Germanium. Kedua bahan tersebut biasa dipakai utnuk membuat komponen seperti :

·         Dioda

·         Transistor

·         IC (Integrated Circuit = Rangkaian yang dimampatkan/terpadu).

·         Micro chip.

Apabila sebatang plastik/ebonit kita gosok dengan rambut, setelah itu kita dekatkan pada potongan 2 kertas yang kecil, maka tertariklah pototngan-potongan kertas tersebut. Demikian pula halnya jika sebatang kaca kita gosok dengan sutera, maka batang kaca tersebut dapat menarik potongan-potongan kertas juga. Batangan plastik maupun kaca itu dapat menarik potongan-potongan kertas tersebut oleh karenanya setelah digosok tersebut menjadi bermuatan listrik. Untuk menjelaskan peristiwa ini telah disusun suatu teori yang dianggap benar. Teori tersebut adalah teori elektron, yaitu :

§  Tiap-tiap zat terdiri atas molekul-molekul. Moekul-molekul itu masih mempunyai sifat yang sama dengan zatnya. Molekul air mempunyai sifat yang sama dengan air.

§  Atom adalah bagian yang lebih kecil lagi. Sifat-sifat atom sudah tyidak sama dengan sifat zat aslinya. Suatu molekul air terdiri dari 2 atom hidrogen (zat air) dan 1 atom oksigen (zat asam). Sifat dari atom hidrogen maupun oksigen sangat berlainan dengan sifat dari molekul air maupun air. Hidrogen dan oksigen adalah gas yang apabila dicampur dan dinyalakan dapat meledak dengan hebat disertai dengan pengeluaran panas yang tinggi.

§  Setiap atom terdiri dari atas inti yang dikelilingi oleh satu atau lebih elektron.

§  Inti atom mengandung tenaga listrik positip (bermuatan listrik positif).

§  elektron mengandung tenaga listrik negatip (bermuatan listrik negati).

§  Inti terdiri atas proton yang mengandung tenaga listrik positip, dan neutron tak bermuatan listrik (netral).

§  Pada sebuah atom yang netral (tak bermuatan listrik) muatan listrik proton-protonnya sama dengan muatan listrik elektron-elektronnya. Kenetralan tersebut dapat terjadi karena sifat muatan listrik positip dan negatip yang saling menentang dan sama besarnya menjadi terhapus.

§  Pada setiap atom, satu atau lebih elektron-elektron berputar mengelilingi intinya dengan kecepatan yang luar biasa, yaitu 300.000.000 ms.

§  Bila karena sesuatu hal satu atau lebih elektron-elektron itu meninggalkan atomnya maka atom ini elektronnya menjadi berkurang.

§  Bila karena sesuatu hal sebuah atom menerima satu atau lebih elektron-elektron, maka atom ini menjadi kelebihan elektron. Dengan demikian maka muatan listrik negatipnya lebih besar dari muatan positipnya. Atom yang demikian menjadi atom yang bermuatan negatip.

§  Ada zat-zat yang elektronnya mudah pindah dari atom yang lain. Misalnya kawat tembaga, perak dsb. Zat yang mempunyai sifat demikian itu disebut konduktor (penghantar). Sedangkan zat-zat yang elektron-elektron pada atomnya sukar perpindah dari satu atom ke atom yang lain seperti ebonit, kaca dsb. Zat yang mempunyai sifat demikian itu disebut isolator (penyekat).

Dengan teori tersebut sekarang dapat dijelaskan tentang peristiwa plastik digosok dengan rambut dan kaca digosok dengan sutera tsb. Adapun kaca dan ebonit dapat bermuatan listrik tsb karena ada perpindahan elektron-elektron diantara benda-benda yang digosok dan yang digunakan untuk menggosok. Karena itulah plastik maupun kaca tersebut menjadi tidak netral lagi yang kita saksikan dapat menarik potongan-potongan kertas kecil.

 TEGANGAN LISTRIK DAN SATUANNYA

               Energi listrik merupakan suatu bentuk energi yang berasal dari sumber arus. Energi listrik dapat diubah menjadi bentuk lain, misalnya:

§  Energi listrik menjadi energi kalor / panas, contoh: seterika, solder, dan kompor listrik

§  Energi listrik menjadi energi cahaya, contoh: lampu.

§  Energi listrik menjadi energi mekanik, contoh: motor listrik.

§  Energi listrik menjadi energi kimia, contoh: peristiwa pengisian accu, peristiwa penyepuhan (peristiwa melapisi logam dengan logam lain).

Jika arus listrik mengalir pada suatu penghantar yang berhambatan R, maka sumber arus akan mengeluarkan energi pada penghantar yang bergantung pada:

o   Beda potensial pada ujung-ujung penghantar (V).

o   Kuat arus yang mengalir pada penghantar (i).

o   Waktu atau lamanya arus mengalir (t).

Tegangan Listrik dinyatakan dengan notasi V ( Volt ) atau Voltage dan juga dinyatakan dengan huruf E dari EMF yaitu singkatan Electro Motive Force ( gaya gerak listrik ) dan satuan tegangan Listrik adalah Volt. Alat yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik adalah volt meter.

Tegangan listrik atau Potensial listrik yaitu energi atau tenaga yang menyebabkan muatan-muatan negatif (elektron-elektron) mengalir dalam suatu penghantar. Pernyataan tersebut dapat ditulis dengan rumus :

 V = W / Q

dimana :

V  = Tegangan listrik dalam satuan Volt  (  V  )

W = Energi /tenaga/ kerja listrik dalam satuan  Joule  (  J  )

Q  = Muatan listrik dalam satuan Coulomb  (  C  )

ARUS LISTRIK DAN SATUANNYA

Arus listrik adalah muatan-muatan negatif (elektron-elektron) yang mengalir dari potensial rendah ke potensial tinggi.  Mengenai arus listrik ini diselidiki oleh Andre Marie Ampere, yang mengatakan : (Kuat) Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu penghantar setiap sekon (detik). Pernyataan tersebut dapat ditulis dengan rumus :

I= Q / T

Dimana :

I : Arus listrik dalam satuan Ampere  ( A )

Q: Muatan listrik dalam satuan Coulomb  ( C ) 

T : waktu dalam satuan sekon atau detik  ( s ) atau ( detik )

Rumus  tersebut diatas menjelaskan bahwa apabila dalam suatu penghantar mengalir muatan sebesar satu    coulomb selama satu sekon ( detik ) maka itulah yang dimaksud dengan arus. Alat untuk mengukur arus adalah Ampere meter. 

HAMBATAN LISTRIK DAN SATUANNYA

Resistor yaitu suatu bahan yang melakukan perlawanan jika dialiri oleh arus listrik. Resistor diberi notasi dengan huruf R yang berasal dari kata Resistance. (perlawanan Atau to resist = melawan).

Mengenai resistor ini dipelajari oleh George Simon Ohm, yang melakukan penelitian pada kolom air raksa.

Satu Ohm adalah besarnya perlawanan sebatang air raksa/Kolom air raksa yang penampangnya serbasama (homogen), yang panjangnya 106,3 Cm, dan luas penampangnya 1 mm2  pada suhu 0 derajat Celsius.

Satuan Resistor/Hambatan Listrik

Satuan utnuk hambatan listrik atau Resistor adalah Ohm :

1 Megaohm  =  1 M       =  1.000  Kiloohm  =  1.000  K   

1 Kiloohm    =  1  K      =   1.000   ohm        =  1.000

1  Ohm          =  1           =  1.000  miliohm    = 1.000 m

1  miliohm     =  1          =   1.000  mikroohm=  1.000  u 

Alat ukur

Ohmmeter adalah alat ukur yang digunakan untuk mengukur besarnya hambatan listrik / resistansi.

FUNGSI RESISTOR

1.                  Mengatur arus listrik ( melawan arus listrik)

2.                  Membagi arus listrik

3.                  Membagi tegangan listrik

4.                  Sebagai elemen pemanas; seperti solder, solder atraktor, heater, setrika listrik, ricecooker, kompor listrik dll.

DAYA LISTRIK DAN SATUANNYA

Daya listrik adalah banyaknya energi tiap satuan waktu dimana pekerjaan sedang berlangsung atau kerja yang dilakukan persatuan waktu. Dari definisi ini, maka daya listrik (P) dapat dirumuskan:
Daya = Energi/waktu

P =W/t

P = V.i.t/t

= V.i

P = i^2 R

P = V^2/R (dalam satuan volt-ampere, VA)

Satuan daya listrik :

a. watt (W) = joule/detik

b. kilowatt (kW): 1 kW = 1000 W.

Dari satuan daya maka muncullah satuan energi lain yaitu:

Jika daya dinyatakan dalam kilowatt (kW) dan waktu dalam jam, maka satuan energi adalah kilowatt jam atau kilowatt-hour (kWh).

1 kWh = 36 x 105 joule

Dalam satuan internasional (SI), satuan daya adalah watt (W) atau setara Joule per detik (J/sec). Daya listrik juga diekspresikan dalam watt (W) atau kilowatt (kW). Konversi antara satuan HP dan watt, dinyatakan dengan formula sebagai berikut:

1 HP = 746 W = 0,746 kW

1kW = 1,34 HP

Sedangkan menurut standar Amerika (US standard), daya dinyatakan dalam satuan Hourse Power (HP)atau (ft)(lb)/(sec).

Sekianlah artikel tentang Teori Kelistrikan dari saya. 

dan semoga Bermanfaat