Daya Hantar Listrik Pada Kawat Penghantar

DAYA HANTAR LISTRIK
        Kalian  tentu sudah mengetahui bahwa dua ujung penghantar yang mempunyai beda potensial dapat mengalirkan arus listrik. Menurutmu, apakah arus yang mengalir dalam penghantar tersebut tidak mengalami hambatan apapun? Untuk mengetahui jawabannya, ikutilah uraian berikut. Di dalam kawat penghantar arus listrik dihasilkan oleh aliran elektron. Muatan positif tidak bergerak karena terikat kuat di dalam inti atom. Ketika ujung-ujung kawat penghantar mendapat beda potensial, elektron akan mengalir melalui ruang di antara sela-sela muatan positif yang diam. Tumbukan elektron dengan muatan positif sering terjadi sehingga menghambat aliran elektron dan mengurangi arus listrik yang dihasilkan.
        Makin panjang kawat penghantar makin banyak tumbukan elektron yang dialami, sehingga makin besar pula hambatan yang dialami elektron. Akibatnya makin kecil arus yang mengalir.

        Perlu diketahui juga bahwa hambatan kawat penghantar sebanding dengan panjang kawat. Kawat yang panjang hambatannya besar sehingga menyebabkan kuat arus kecil dan nyala lampu redup. Besar hambatan kawat penghantar bergantung pada jenis kawat. Kawat yang jenisnya berbeda, hambatannya juga berbeda. Hal itu dikarenakan kawat yang hambatan jenisnya besar akan menyebabkan hambatan kawat penghantar juga besar.
        Oleh karena itu, hambatan kawat penghantar dipengaruhi oleh panjang kawat, luas penampang kawat, dan jenis kawat. Hambatan makin kecil, apabila luas penampang kawat besar.
Hambatan jenis dari beberapa jenis bahan disajikan pada Tabel berikut ini.


        Hubungan antara hambatan kawat penghantar, panjang kawat, luas penampang kawat, dan jenis kawat secara matematis dirumuskan.


Dengan:
R = hambatan kawat satuan ohm (Ω)
ρ = hambatan jenis kawat satuan ohm meter (Ω.m)
l = panjang kawat satuan meter (m)
A = luas penampang kawat satuan meter kuadrat (m2)


        Penggunaan kawat penghantar yang panjang pada jaringan listrik PLN menyebabkan turunnya tegangan listrik. Tegangan listrik yang diberikan pada kawat yang panjang tidak dapat merubah besar hambatan, tetapi hanya merubah besar arus listrik yang mengalir melalui kawat itu. Jika kawat penghantar itu panjang, kuat arus listrik yang mengalir kecil seiring turunnya tegangan listrik. Oleh karena itu diperlukan tegangan yang tinggi untuk mengalirkan arus listrik. Hal ini diterapkan pada jaringan kabel listrik yang panjangnya mencapai ratusan kilometer. Agar listrik dapat dinikmati konsumen diperlukan tegangan listrik yang tinggi sampai ribuan megavolt.


Contoh Soal:
1. Kawat tembaga panjangnya 15 m memiliki luas penampang 5 mm. Jika hambatan jenisnya 1,7 × 10^-8 Ωm, berapakah hambatan kawat tembaga?

Penyelesaian:
Diketahui:
l = 15 m
A = 5 mm = 5 × 10^-6 m²
ρ = 1,7 × 10^-8 Ωm
Ditanya: R = ... ?
Jawab:

Jadi, hambatan kawat tembaga itu 5,1 × 10^-2 Ω


2. Dua kawat A dan B luas penampangnya sama dan terbuat dari bahan yang sama. Panjang kawat A tiga kali panjang kawat B. Jika hambatan kawat A 150Ω, berapakah hambatan kawat B?

Penyelesaian:
Diketahui:
A_A = A_B
ρ_A = ρ_B
l_A = 3 l_B
R_A = 150 Ω
Ditanya: R_B =⋯?
Jawab:
Cara I




Cara II

Jadi, hambatan kawat B adalah 50 Ω

Read More

Hukum Coulomb

Hukum Coulomb
       Pada tahun 1785 seorang ahli fisika bangsa Perancis yang bernama Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) telah meneliti hubungan gaya listrik dengan dua muatan dan jarak antara keduanya dengan menggunakan sebuah neraca puntir. Untuk mengenang jasa Charles A. de Coulomb, namanya digunakan untuk satuan internasional muatan listrik, yaitu coulomb (C).

      Gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak antara dua muatan listrik disebut gaya Coulomb (F). Apabila dua muatan yang berdekatan jenis muatannya sama, maka gaya Coulombnya berupa gaya tolak-menolak. Sebaliknya, dua muatan yang berdekatan jenis muatannya tak senama, maka gaya Coulombnya berupa gaya tarik menarik.
Besar gaya Coulomb bergantung pada:
a. besar masing-masing muatan (Q₁ dan Q₂),
b. kuadrat jarak antara dua muatan (r²).

Hukum Coulomb berbunyi:
     Besar gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik antara dua benda bermuatan listrik, berbanding lurus dengan besar masing-masing muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda bermuatan.

Secara matematik Hukum Coulomb dirumuskan:


Dengan:
    F = gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik dalam satuan newton ( N )
    Q₁ = besar muatan pertama dalam satuan coulomb (C)
    Q₂ = besar muatan kedua dalam satuan coulomb (C)
    r = jarak antara dua benda bermuatan dalam satuan meter (m)
    k = konstanta pembanding besarnya 9 × 10⁹ Nm²/C²


Contoh Soal:
Dua muatan sejenis besarnya + 2×10^-6 C dan + 6 × 10^-4 C. Jika jarak kedua muatan 6 cm, berapakah gaya Coulomb yang dialami kedua muatan?

Penyelesaian
Diketahui:
    Q₁= 2 × 10^-6 C
    Q₂= 6 × 10^-4 C
    r = 6 cm = 6 × 10^-2 m
Ditanya: F
Jawab:

Read More

SIFAT-SIFAT MUATAN LISTRIK

Benda bermuatan listrik, baik positif atau negatif, dapat menarik serpihan kertas kecil.
Gantunglah batang kaca yang telah digosok dengan kain wol, kemudian dekatkan sisir yang sebelumnya telah digosokkan ke rambut. Perhatikan apa yang terjadi.


Diperoleh bahwa batang kaca yang didekati sisir plastik akan tarik-menarik. Hal ini terjadi akibat gosokan dengan kain wol batang kaca bermuatan positif dan sisir plastik akan bermuatan negatif. Dengan demikian, muatan yang tidak sama (positif – negatif) apabila berdekatan akan saling menarik.


Lalu bagaimana jika sisir didekatkan pada Ebonit yang sebelumnya telah digosokkan dengan kain wol?
Ebonit yang didekati sisir plastik akan tolak-menolak. Hal ini disebabkan jenis muatan listrik yang dihasilkan akibat gosokan antara ebonit dan sisir plastik sama, yaitu muatan negatif. Jadi, muatan yang sejenis (negatif – negatif) jika berdekatan akan tolak-menolak.


Percobaan seperti Gambar (1) dan Gambar (2) di atas menunjukkan adanya gaya tarik-menarik dan gaya tolak-menolak antara muatan dari benda yang berbeda, yaitu kaca dengan sisir plastik dan ebonite dengan sisir plastik. Dapatkah gaya tarik-menarik dan gaya tolakmenolak terjadi pada benda yang sama?
Gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak antarmuatan dapat terjadi pada benda yang sama, misalnya dua batang kaca. Jika kedua batang kaca digosok dengan kain sutra dan didekatkan, akan tolak-menolak, karena kedua benda bermuatan sejenis. Hal yang sama dapat terjadi pada dua penggaris plastik yang digosok dengan kain wol.

Read More

Elektroskop Sebagai Pendeteksi Muatan

Elektroskop adalah suatu piranti yang dapat digunakan untuk mendeteksi muatan. Sebagaimana diperlihatkan Gambar di atas, di dalam sebuah peti kaca terdapat dua buah daun elektroskop yang dapat bergerak (kadang-kadang yang dapat bergerak hanya satu daun saja), biasanya dibuat dari emas. Daun-daun elektroskop ini dihubungkan kesebuah bola logam yang berada di luar peti kaca melalui suatu konduktor yang terisolasi dari peti.


Apabila benda yang bermuatan positif didekatkan ke bola logam, maka pemisahan muatan terjadi melalui induksi, elektron-elektron ditarik naik menuju bola, sehingga kedua daun elektroskop bermuatan positif dan saling menolak (Gambar a). Proses demikian disebut memuati dengan cara induksi.
Sedangkan, jika bola dimuati dengan cara konduksi, maka bola logam konduktor, dan kedua daun elektroskop memperoleh muatan positif karena ditinggalkan elektronelektron yang bergerak menuju benda bermuatan positif tersebut, sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar b.




Pada setiap kasus, makin besar muatan, maka makin lebar pemisahan daun-daun elektroskop.
Perlu dicatat bahwa dengan cara ini, kamu tidak dapat menentukan tanda muatan, karena dalam setiap kasus, kedua daun elektroskop saling menolak satu dengan yang lain. Meskipun demikian, suatu elektroskop dapat digunakan untuk menentukan “tanda muatan” jika pertama-tama pemisahan muatan dilakukan dengan cara konduksi, misalnya elektroskop bermuatan negatif, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar a. Jika benda bermuatan negatif didekatkan, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar b, maka lebih banyak elektron diinduksi untuk bergerak ke bawah menuju daun-daun elektroskop sehingga kedua daun ini terpisah lebih lebar. Di sisi lain, jika muatan positif didekatkan, maka elektron-elektron akan diinduksi untuk bergerak ke atas, sehingga menjadi lebih negatif dan jarak pisah kedua daun ini menjadi berkurang (menjadi lebih sempit), seperti pada Gambar c.


Pada materi listrik statis sebelumnya, Sebelum kita menggosok sisir dengan rambut, muatan listrik sisir itu netral. Atom-atom sisir tersebut memiliki jumlah proton dan elektron yang sama. Pada saat kita menggosok sisir tersebut dengan rambut, gosokan itu menyebabkan elektron-elektron pindah dari rambut ke sisir. Dengan membuat lebih banyak elektron terkumpul pada sisir, kita memberikan muatan listrik negatif pada sisir tersebut. Sisir itu bermuatan negatif, dan rambut tersebut bermuatan positif.
Benda-benda seperti sisir tersebut mendapatkan tambahan elektron, sedangkan rambut kehilangan elektron. Kita mengatakan kedua benda itu dimuati dengan listrik statis. Dengan kata lain, listrik statis adalah terkumpulnya muatan-muatan listrik pada suatu benda.


Jadi, benda-benda memperoleh muatan listrik statis akibat kontak atau persentuhan satu sama lain, seperti pada saat kamu menggosok sisir dengan kain atau rambut. Benda-benda bermuatan sejenis akan tolak menolak (Gambar a), sedangkan benda-benda yang bermuatan tidak sejenis akan tarik menarik (Gambar b).Dengan kata lain ada gaya yang bekerja antara dua atau lebih benda yang bermuatan

Read More

Pengosongan Muatan Listrik tanpa Menimbulkan Kerusakan

Pengosongan Muatan Listrik
       Loncatan muatan listrik terjadi pada saat muatan listrik bergerak secara bersama-sama. Kejadian ini disebut pengosongan listrik statis. Petir merupakan salah satu contoh proses pengosongan.
       Pengosongan terjadi apabila tersedia suatu jalan bagi elektron-elektron untuk mengalir dari suatu benda bermuatan ke benda lain. Perpindahan muatan listrik statis dari satu benda ke benda lain disebut penetralan atau pengosongan muatan statis. Pengosongan itu lazim juga disebut pentanahan, karena muatan itu sering dikosongkan dengan cara menyalurkan ke tanah.
       Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi sangat besar sehingga menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut petir. Proses terjadinya petir dijelaskan dalam Gambar berikut :

Keterangan:

1. Sebelum terjadi petir, muatan listrik terbentuk di dalam awan ketika butiran-butiran air saling menggosok satu sama lain.
2. Kemudian terjadi pemisahan muatan di dalam awan. Bagian bawah awan menjadi bermuatan lebih negatif, menyebabkan muatanmuatan positif terinduksi ke permukaan tanah .
3. Terjadi sambaran petir dari awan ke tanah ketika muatan negatif (elektron) meloncat dari awan bagian bawah ke titik tertinggi di atas tanah yang bermuatan positif.

Pengosongan tanpa Menimbulkan Kerusakan
       Batang logam penangkal petir sering dipasang di atas atap rumah bertingkat atau di atas bangunan tinggi, dan dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penangkal petir, melindungi rumah dan bangunan tinggi tersebut dari kerusakan oleh energi listrik yang besar di dalam petir.
        Penangkal petir ini menyediakan suatu jalan aman, melalui pentanahan, agar arus listrik petir mengalir masuk ke dalam tanah, bukan melewati rumah atau bangunan lain.
        Penangkal petir itu merupakan contoh pengosongan muatan listrik statis yang tidak menimbulkan kerusakan. Pada saat terjadi petir, pengosongan listrik statis dari bagian bawah awan yang bermuatan ke Bumi akan melewati batang penangkal petir ini. Muatan listrik akan mengalir ke bawah dengan aman melalui kabel logam tersebut, dan masuk ke dalam tanah






Sumber: bse SMP

Read More

Membuat Benda Bermuatan Listik - Listrik Statis

MEMBUAT BENDA BERMUATAN LISTRIK
Atom ada yang bermuatan listrik dan ada yang netral. Demikian pula dengan benda. Benda netral dapat dibuat menjadi bermuatan listrik dengan cara menggosok benta tersebut.
Penggaris plastik yang semula dalam keadaan netral (tidak bermuatan listrik), sehingga tidak mampu menarik serpihan kertas kecil. Ketika penggaris plastik digosok kain wol berarti memberikan energi kepada elektron untuk berpindah. Perpindahan elektron terjadi pada kain wol menuju penggaris plastik. Penggaris plastik akan bermuatan negatif karena mendapat sejumlah elektron dari kain wol. Pindahnya elektron pada kain wol mengakibatkan kain wol kekurangan elektron sehingga kain wol bermuatan positif. Penggaris plastik yang telah bermuatan listrik dapat menarik serpihan kertas kecil.

Benda bermuatan positif maupun negatif dapat menarik benda netral. Benda yang bermuatan listrik berusaha mempengaruhi muatan yang tidak sejenis pada benda netral dan berupaya menarik ke arahnya. Akibatnya pada benda netral tersebut terjadi pemisahan muatan. Peristiwa pemisahan muatan listrik pada benda netral akibat benda bermuatan listrik didekatkan disebut induksi listrik. Induksi (pengaruh) listrik ini dapat digunakan untuk membuat benda netral menjadi bermuatan listrik. Benda bermuatan negatif jika didekatkan benda netral akan menarik semua muatan positif benda netral ke salah satu ujung, akibatnya ujung yang lain bermuatan negatif. Jika muatan negatif dihubungkan dengan bumi kemudian diputus, benda netral tadi akan berubah menjadi benda bermuatan positif.

Penggaris plastik yang digosok dengan kain wol dapat menarik kertas-kertas kecil. Serpihan kertas kecil dapat ditarik penggaris plastik yang telah bermuatan listrik negatif, karena kertas kecil yang netral itu terinduksi oleh muatan negatif dari mistar plastik.
Elektron pada ujung kertas yang dekat dengan mistar akan ditolak dan pindah ke bagian ujung lainnya. Adapun, muatan positif kertas kecil akan ditarik dan berkumpul mendekati bagian ujung kertas yang dekat dengan penggaris. Akibat perbedaan jenis muatan tersebut, terjadilah tarik-menarik antara kertas dengan penggaris. Karena penggaris memiliki jumlah muatan yang lebih banyak, maka penggaris dapat menarik kertas kecil.
Kejadian yang sama terjadi pada batang kaca dan kain sutra yang mula-mula merupakan dua benda netral. Jika batang kaca digosok dengan kain sutra, elektron-elektron dari kaca akan berpindah menuju kain sutra. Kaca menjadi bermuatan positif, karena kekurangan elektron. Kain sutra yang mendapat tambahan elektron akan bermuatan negatif.


Jenis muatan yang dihasilkan bergantung jenis benda yang digosok dan jenis benda yang digunakan untuk menggosok. Kain wol dapat bermuatan positif jika digunakan untuk menggosok penggaris plastik. Namun, kain sutra dapat bermuatan negatif jika digunakan untuk menggosok kaca.
Kaca dan kain sutra mula-mula termasuk benda netral. Jika batang kaca digosok dengan kain sutra, akan terjadi perpindahan elektron dari kaca menuju kain sutra. Kaca akan kekurangan elektron sehingga bermuatan positif.

Read More

Benda Bermuatan Listrik - Listrik Statis

BENDA BERMUATAN LISTRIK
Benda tersusun oleh partikel-partikel zat. Partikel zat yang ukurannya paling kecil dan tidak dapat dibagi-bagi lagi disebut atom. Dalam perkembangan selanjutnya, ternyata atom masih dapat dibagi-bagi lagi. Tiap atom tersusun dari inti atom dan elektron. Inti atom (nukleus) terdiri atas proton dan neutron. Adapun, elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasannya dan mendapat gaya tarik inti atom. Partikel yang bermuatan negatif disebut elektron. Partikel yang bermuatan positif disebut proton. Massa proton dan elektron lebih besar dibandingkan dengan massa elektron.
Gaya ikat inti terhadap elektron antara bahan satu dengan lain berbeda. Karena sesuatu hal, elektron dapat lepas dari lintasannya dan berpindah ke atom lain. Perpindahan elektron tersebut menyebabkan perubahan muatan suatu atom. Berdasarkan hal itu atom dikelompokkan menjadi tiga yaitu bermuatan negatif, bermuatan positif, dan netral.

Muatan listrik dilambangkan dengan huruf Q. Satuannya dalam SI adalah coulomb (C).
Atom dikatakan bermuatan negatif jika kelebihan elektron, dan dikatakan bermuatan positif, jika kekurangan elektron, sedangkan jika jumlah proton dan elektronnya sama disebut atom netral.
Besar muatan listrik proton dan elektron adalah sama, tetapi jenisnya yang berbeda. Muatan positif (proton) ditandai dengan “ + “ sedangkan muatan negatif (elektron) ditandai “ – “.


Gambar (a) diatas benda memiliki masing-masing 4 muatan positif dan muatan negatif. Karena jumlah proton (+) sama dengan jumlah elektron (-), maka benda tersebut termasuk benda netral. Gambar (b) benda memiliki 8 muatan positif dan 3 muatan negatif. Karena jumlah proton (+) lebih banyak daripada jumlah elektron (-) atau benda kekurangan elektron, maka benda tersebut termasuk bermuatan positif.

Read More

Sumber-sumber Arus Listrik

Arus searah (bahasa Inggris direct current atau DC) adalah aliran elektron dari suatu titik yang energi potensialnya tinggi ke titik lain yang energi potensialnya lebih rendah. Sumber arus listrik searah biasanya adalah baterai (termasuk aki dan Elemen Volta) dan panel surya. Arus searah biasanya mengalir pada sebuah konduktor, walaupun mungkin saja arus searah mengalir pada semi-konduktor, isolator, dan ruang hampa udara
Arus searah dulu dianggap sebagai arus positif yang mengalir dari ujung positif sumber arus listrik ke ujung negatifnya. Pengamatan-pengamatan yang lebih baru menemukan bahwa sebenarnya arus searah merupakan arus negatif (elektron) yang mengalir dari kutub negatif ke kutub positif. Aliran elektron ini menyebabkan terjadinya lubang-lubang bermuatan positif, yang "tampak" mengalir dari kutub positif ke kutub negatif.
Penyaluran tenaga listrik komersil yang pertama (yang dibuat oleh Thomas Edison di akhir abad ke 19) menggunakan listrik arus searah. Karena listrik arus bolak-balik lebih mudah digunakan dibandingkan dengan listrik arus searah untuk transmisi (penyaluran) dan pembagian tenaga listrik, pada zaman sekarang hampir semua transmisi tenaga listrik menggunakan listrik arus bolak-balik.

Sumber arus listrik terdiri dari:

1. Sumber arus listrik bolak balik (AC) yaitu arus listrik dapat dibolak – balik, contohnya generator dan dynamo sepeda.
2. Sumber arus listrik searah (DC) yaitu arus listrik yang mengaliir satu arah. Contohnya:
   1. Elemen kering seperti: baterai
   2. Elemen basah seperti: elemen volta dan akumulator
   3. Elemen primer seperti: baterai
   4. Elemen sekunder seperti: elemen volta dan akumulator
   

Elemen primer adalah sumber arus listrik yang menggunakan zat kimia yang jika sudah habis tidak dapat digunakan kembali (sekali pakai). Contohnya baterai dan elemen volta. Elemen basah adalah sumber arus listrik yang menggunakan zat kimia dalam bentuk cair atau basah. Contohnya: elemen volta dan akumulator.

Baterai kering atau elemen kering

Elemen kering adalah sumber arus listrik yang menggunakan zat kimia dalam bentuk kering. Contohnya baterai.
A = bejana seng
B = karton pelapis bagian dalam A
C = pasta campuran salmiak, serbuk arang da batu kawi
D = batang karbon
E = penutup kuningan
Batang arang mempunyai potensial lebih tinggi daripada seng sebesar: ± 1,5 volt.

Pada baterai, energy kimia diubah menjadi energy listrik. Arus listik pada baterai terjadi akibatt adanya reaksi oksidasi reduksi yang menyangkut perpindahan elektron. Oksidasi adalah proses pelepasan/pengurangan elektron, sedangkan reduksi adalah proses penambahan elektron.
Pada saat baterai atau elemen ini dipakai, yaitu kutub positif dan negatifnya dihubungkan oleh rangkaian luar, maka reaksi kimia berlangsung. Pereaksi beerfungsi sebagai sumber arus mengeluarkan elektron secara terus-menerus, hingga akhirnya pereaksi ini harus diperbaharui dengan cara mengganti pereaksi tadi. Ada juga elemen yang dapat diisi kembali tanpa harus mengganti pereaksinya.

Adapun, reaksi kimia pada batu baterai adalah sebagai berikut.

• Pada larutan elektrolit terjadi reaksi Zn + 2NH₄Cl —–>  Zn₂⁺ + 2Cl + 2NH₃ + H₂ (ditangkap dispolarisasi)
• Pada dispolarisator terjadi reaksi H₂ + 2MnO₂ —– > Mn₂ O₃ + H₂O

Reaksi kimia pada batu baterai akan menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen (H2). Gas hidrogen akan ditangkap dan bereaksi dengan dispolarisator yang berupa mangan dioksida (MnO₂) menghasilkan air (H₂O), sehingga pada batu baterai tidak terjadi polarisasi gas hidrogen yang mengganggu jalannya arus listrik. Bahan yang dapat menghilangkan polarisasi gas hydrogen disebut dispolarisator. Adanya bahan dispolarisator pada batu baterai, menyebabkan arus listrik yang mengalir lebih lama.

Kelebihan dan kelemahan Baterai kering
Kelebihan :
-Hemat dan Efisien
-Mudah dibawa kemana-mana
Kekurangan :
-Susah di uraikan
-tidak bisa diisi ulang
-Apabila dibuang sembarangan, Merkuriumnya akan lepas ke lingkungan

Elemen volta

Elemen ini menggunakan dua electrode, Zn (seng) sebagai katode dan Cu (tembaga) sebagai anode, yang dicelupkan ke dalam larutan elektrolit (H₂SO₄). Jika kedua electrode dihubungkan dengan lampu arus akan mengalir dari anode ke katode, dan lampu menyala. Setelah arus mengalir beberapa lam, akan timbul gelembung –gelembung gaas yang melekat pada lempeng tembaga (anode). Agar arus terus – menerus setiap gelembung muncul harus langsung dihilangkan.

Elemen volta terdiri atas tabung kaca yang berisi larutan asam sulfat (H₂SO₄ ) dan sebagai anoda adalah logam Cu (tembaga) sedangkan kutub negatif adalah Zn (seng). Jika elektroda-elektroda seng dan tembaga dimasukkan ke dalam larutan asam sulfat, akan terjadi reaksi kimia yang menyebabkan lempeng tembaga bermuatan listrik positif dan lempeng seng bermuatan listrik negatif. Hal ini menunjukkan bahwa lempeng tembaga memiliki potensial lebih tinggi daripada potensial lempeng seng. Elektron akan mengalir dari lempeng seng menuju lempeng tembaga. Jika kedua lempeng ini dirangkaikan dengan lampu, arus akan mengalir dari lempeng tembaga ke lempeng seng sehingga lampu akan menyala. Namun, aliran arus listrik ini tidak berlangsung lama sehingga lampu akan padam. Hal ini dikarenakan gelembung-gelembung gas hidrogen yang dihasilkan oleh asam sulfat (H₂SO₄ ) akan menempel pada lempeng tembaga. Gelembung gas hidrogen ini akan menghambat aliran elektron. Kamu telah mengetahui bahwa arus listrik adalah aliran elektron-elektron sehingga jika aliran elektron ini terhambat, tidak akan ada arus yang mengalir. Peristiwa ini disebut polarisasi. Dengan kata lain, polarisasi adalah peristiwa tertutupnya elektroda elemen oleh hasil reaksi yang mengendap pada elektroda tersebut. Namun demikian, ide Volta inilah yang menjadi prinsip dalam pembuatan baterai dan aki.

Adapun, reaksi kimia pada elemen Volta adalah sebagai berikut.
• Pada larutan elektrolit terjadi reaksi H₂SO₄ —– > 2H⁺ + SO₂ ^–4
• Pada kutub positif terjadi reaksi Cu + 2H⁺ —– > polarisasi H₂
• Pada kutub negatif terjadi reaksi Zn + SO₄ —– > ZnSO₄+ 2e
Reaksi kimia pada elemen Volta akan menghasilkan gelembung-gelembung gas hidrogen (H₂). Gas hidrogen tidak dapat bereaksi dengan tembaga, sehingga gas hidrogen hanya menempel dan menutupi lempeng tembaga yang bersifat isolator listrik. Hal ini menyebabkan terhalangnya aliran elektron dari seng menuju tembaga maupun arus listrik dari tembaga menuju seng. Peristiwa tertutupnya lempeng tembaga oleh gelembung-gelembung gas hidrogen disebut polarisasi. Adanya polarisasi gas hidrogen pada lempeng tembaga menyebabkan elemen Volta mampu mengalirkan arus listrik hanya sebentar. Tegangan yang dihasilkan setiap elemen Volta sekitar 1,1 volt. Penggunaan larutan elektrolit yang berupa cairan merupakan kelemahan elemen Volta karena dapat membasahi peralatan lainnya.

Kelebihan dan kelemahan elemen volta
Kelebihan :
Mempunyai arus yang cukup besar
Kekurangan :
Penggunaan elektrolit yang berupa cairan dapat membasahi peralatan lainnya.

Akumulator (aki):

Akumulator sering disebut aki. Elektrode akumulator baik anode dan katode terbuat dari timbal (Cu) berpori. Bagian utama akumulator, yaitu
a. kutup positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbO₂),
b. kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (Pb),
c. larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H₂SO₄) dengan kepekatan 30%.

Lempeng timbal dioksida dan timbal murni disusun saling bersisipan akan membentuk satu pasang sel akumulator yang saling berdekatan dan dipisahkan oleh bahan penyekat berupa isolator. Beda potensial yang dihasilkan setiap satu sel akumulator 2 volt. Dalam kehidupan sehari-hari, ada akumulator 12 volt yang digunakan untuk menghidupkan starter mobil atau untuk menghidupkan lampu sein depan dan belakang mobil. Akumulator 12 volt tersusun dari 6 pasang sel akumulator yang disusun seri. Kemampuan akumulator dalam mengalirkan arus listrik disebut kapasitas akumulator yang dinyatakan dengan satuan Ampere Hour (AH). Kapasitas akumulator 50 AH artinya akumulator mampu mengalirkan arus listrik 1 ampere yang dapat bertahan selama 50 jam tanpa pengisian kembali.

- Pada waktu aki mengalirkan arus, energy kimia berubah menjadi energy listrik, dan waktu mengisi energy listrik diubah menjadi energy kimia.

Kelebihan dan kelemahan Akumulator (aki):
Kelebihannya :
– dapat diisi ulang
– arus listriknya cukup besar
Kekurangan :
–Tidak fleksibel
– Menggunakan larutan cair asam sulfat yang bersifat korosif

Dynamo

Timbulnya arus listrik pada dynamo karena berputarnya kumparan dalam medan magnet. Jadi dalam hal ini, energy mekanik (energy gerak) diubah menjadi energy listrik. Elemen sekunder adalah elemen arus listrik yang zat kimianya dapat diisi kembali sehingga dapat digunakan kembali. Contohnya akumulator dan baterai handphone.

Read More

Pengertian Arus Listrik dan Pengukurannya

Pengertian Arus Listrik

Arus listrik dapat didefinisikan sebagai banyaknya elektron yang berpindah dalam waktu tertentu. Arah arus listrik berasal dari tempat berpotensial tinggi ke tempat yang berpotensial lebih rendah. Arus listrik terjadi jika ada perpindahan elektron.

Dua benda bermuatan, jika dihubungkan melalui kabel akan menghasilkan arus listrik yang besarnya dapat ditulis dalam rumus:



Dengan:
I = besar kuat arus, satuannya ampere (A)
Q = besar muatan listrik, satuannya coulomb (C)
t = waktu tempuh, satuannya sekon (s)

Untuk muatan 1 coulomb yang mengalir pada kawat penghantar selama 1 sekon, akan memberikan kuat arus sebesar 1 ampere. Jadi 1 ampere sama dengan 1 coulomb/sekon.
Besar muatan sebuah elektron adalah
1 e = 1,6 × 10^–19 Coulomb
Sehingga


              atau


Perlu diingat bahwa:

• Arah arus listrik berlawanan dengan arah aliran elektron
• Arus listrik mengalir dari potensial tinggi menuju ke potensial rendah
• Penyebab arus listrik dapat mengalir pada dua benda yang bermuatan listrik adalah adanya beda potensial antara kedua benda
• 1 A = 10³ mA = 10⁶ μA
• mA adalah miliampere dan µA adalah mikroampere

Contoh Soal:
Kuat arus listrik yang mengalir pada lampu 250 mA. Jika lampu menyala selama 10 jam, berapakah
a. muatan listrik yang mengalir pada lampu
b. banyaknya elektron yang mengalir pada lampu (1 elektron = 1,6 × 10^–19 C)

Penyelesaian:
Diketahui:
I = 250 mA = 0,25 A
t = 10 jam = 36.000 s

Ditanyakan:
a. Q = ... ?
b. n_e = .. ?

Jawab:
a. Q = I × t
= 0,25 A × 36.000 s
= 9.000 C
Jadi, muatan yang mengalir pada lampu sebesar 9.000 C.

b. Karena 1 elektron (e) mempunyai muatan 1,6 × 10^–19 C maka untuk muatan sebesar 9.000 C mempunyai elektron sebanyak

Jadi, pada lampu itu elektron yang mengalir sebanyak 1,5 × 10¹⁶ elektron

Mengukur Kuat Arus Listrik

Kuat arus listrik yang mengalir dalam penghantar atau rangkaian listrik dapat diukur besarnya dengan menggunakan amperemeter atau ammeter. Amperemeter ada dua jenis, yaitu amperemeter digital dan amperemeter jarum. Ciri sebuah amperemeter jarum adalah adanya huruf A pada permukaan skala.

Cara Menggunakan Amperemeter
Dalam suatu rangkaian, amperemeter dipasang secara seri. Maksudnya, terminal positif amperemeter dihubungkan ke kutub negatif sumber arus. Adapun terminal negatif amperemeter dihubungkan ke kutub positif sumber arus.
Amperemeter ada yang mempunyai batas ukur dan skala terbatas. Misalnya sebuah amperemeter batas ukurnya 5A dengan skala 1–10. Jika saat digunakan jarum menunjukkan angka 4 pada skala, besar kuat arus listrik yang terukur adalah sebagai berikut.


Dengan demikian, arus listrik yang terukur sebesar 2 A.

Read More

Letak suatu Titik Terhadap Lingkaran x^2 + y^2 + Ax + By + C = 0

Letak suatu Titik Terhadap lingkaran x² + y² + Ax + By + C = 0
Hampir sama dengan yang sebelumnya cara menentukan letak titik terhadap lingkaran x² + y² = r². Letak titik A(m,n) terhadap x² + y² + Ax + By + C = 0 , ditentukan oleh hasil subtitusi (nilai kuasa) titik tersebut terhadap lingkaran.

Jika x2 + y2 + Ax + By + C = 0, maka titik berada pada lingkaran. Jika x2 + y2 + Ax + By + C > 0, maka titik berada di luar lingkaran Jika x2 + y2 + Ax + By + C < 0, maka titik berada di dalam lingkaran.

Contoh 1:
Tentukan kedudukan titik-titik berikut terhadap lingkaran x² + y² - 2x - 4y + 1 = 0
a. A(-1,3)
b. B(0,2)

Penyelesaian:
a. A(-1,3)
(-1)² + 3² - 2.(-1) - 4.3 + 1 = 1 + 9 + 2 - 12 + 1 = 1 > 0,
titik berada di luar lingkaran
b. B (0,2)
(0)² + 2² -2.(0) - 4.2 + 1 = 0 + 4 - 0 - 8 + 1 = -3 < 0
titik berada di dalam lingkaran


Contoh 2:
Diketahui sebuah lingkaran x² + y² - 2x + 6y - 15 = 0 dan sebuah titik S(m,1), tentukan batas nilai m agar titik S berada di dalam lingkaran.

Penyelesaian:
titik S(m,1) di dalam lingkaran
x² + y² - 2x + 6y - 15 < 0
m² + 1² - 2m + 6(1) - 15 < 0
m² - 2m - 8 < 0
(m - 4)(m + 2) < 0

titik S(m,1) di dalam lingkaran untuk -2 < m <4

Read More