Pengantar Listrik

Tweet

[ I ]

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. Listrik berasal dari kata elektron yang berarti batu ambar. Jika sebuah batu ambar digosok dengan kain sutra, maka batu akan dapat menarik benda-benda ringan seperti sobekan kertas. Dari hal tersebut maka dikatakan batu ambar tersebut bermuatan listrik. Muatan merupakan ciri dasar dari semua penyusun zat. Zat tersusun dari proton, netron dan elektron. Elektron memiliki muatan negatif dan proton memiliki muatan positif. Besarnya muatan listrik (dilambangkan dengan Q) yang dimiliki sebuah benda, secara sederhana menunjukkan berapa kurang atau lebihnya jumlah muatan negatif dibanding dengan jumlah muatan positifnya.

Terdapat beberapa hukum yang mengatur mengenai masalah gejala mengenai listrik, antara lain sebagai berikut.

1. Hukum Faraday
   

Michael Faraday ialah ilmuwan Inggris yang mendapat julukan sebagai Bapak Listrik. Ia mempelajari berbagai bidang ilmu pengetahuan, termasuk elektromagnetisme dan elektrokimia. Ia juga menemukan alat yang nantinya menjadi pembakar Bunsen, yang digunakan hampir di seluruh laboratorium sains sebagai sumber panas yang praktis. Efek magnetisme menuntunnya menemukan ide-ide yang menjadi dasar teori medan magnet. Ia banyak memberi ceramah untuk mempopulerkan ilmu pengetahuan ilmu pengetahuan pada masyarakat umum. Pendekatan rasionalnya dalam mengembangkan teori dan menganalisis hasilnya amat mengagumkan. Hukum faraday yang mengatur kelistrikan, yaitu

Hukum I:

Jumlah dari tiap elemen atau grup dari elemen-elemen yang dibebaskan pada kedua anoda dan katoda selama elektrolisa sebanding dengan jumlah listrik yang mengalir dalam larutan.

Hukum II:

Jumlah dari arus listrik bebas sama dengan jumlah ion atau jumlah substansi ion yang dibebaskan dengan memberikan sejumlah arus listrik adalah sebanding dengan berat ekivalennya.

Arah medan listrik di beberapa titik dapat dilukiskan secara grafis dengan menggunakan garis-garis gaya (khayalan). Konsep dasar ini dikemukakan oleh Michael Faraday yang berbunyi:

“Sebuah garis gaya dalam suatu medan listrik adalah sebuah garis gaya yang dilukiskan apabila garis singgung pada setiap titiknya menunjukkan arah medan listrik pada titik tersebut”.

Gambar 1.1 Arah Garis Gaya

Garis gaya menuju keluar dari muatan positif dan masuk menuju kemuatan negatif. Untuk menunjukkan arah-arah garis gaya dapat dilakukan percobaan sebagai berikut.

Kuat medan listrik pada sebuah titik didalam ruang adalah sebanding dengan jumlah garis gaya per satuan luas permukaan yang tegak lurus medan listrik pada titik tersebut. Dapat disimpulkan bahwa kuat medan listrik akan terasa kuat apabila jarak antara kedua muatan tersebut saling berdekatan, sehingga garis gaya yang dihasilkan sangat rapat. Sebaliknya jika kedua muatan tersebut berjauhan, maka kuat medan listrik yang terbentuk akan lemah. Penggunaan dari potensial listrik dapat dihubungkan dengan konsep medan listrik, dasar-dasar rangkaian listrik, serta masalah praktis yang terkait dengan piranti-piranti listrik. Untuk menjelaskan definisi dan sifat dari dua buah titik yang saling beda potensial dan terletak pada sebuah medan listrik sebagai beda potensial antara dua titik tersebut.

Beda potensial antara dua titik adalah kerja yang dilakukan per satuan muatan jika muatan tersebut dipindahkan. Dalam satuan SI, satuan beda potensial listrik adalah Volt ( disingkat V), dengan 1 volt= 1 joule/coulomb. Potensial listrik dapat didefinisikan sebagai bentuk perbandingan energi listrik dengan muatan titik tersebut.

1. Hukum Coulomb
   

Muatan listrik menunjukkan bahwa muatan tidak menyebar pada daerah tertentu melainkan berkumpul dalam satu titik. Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu, dengan nilai muatan dan jarak pisah keduanya.

1. Muatan listrik yang berada diruang vakum (hampa udara)
   

2. Muatan listrik yang berada di medium dielektrik

Keterangan:

F : besar gaya interaksi yang dialami oleh masing-masing muatan (N).

Q₁, Q₂ : besar masing-masing muatan (C)

k_e : konstanta dielektrik dari medium (permitivitas relatif).

k : konstanta pembanding.

harga konstanta diambil : 9. 109Nm/coulomb2

e₀ : permitivitas ruang vakum (ruang hampa) : 8,9. 10-12 C2/Nm2

r : jarak antara kedua muatan listrik, satuannya meter (m)

Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya, yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya. Interaksi antara benda-benda bermuatan (tidak hanya titik muatan) terjadi melalui gaya tak-kontak yang bekerja melampaui jarak separasi. Adapun hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa arah gaya pada masing-masing muatan terletak selalu sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut. Gaya yang timbul dapat membuat kedua titik muatan saling tarik-menarik atau saling tolak-menolak, tergantung nilai dari masing-masing muatan. Muatan sejenis (bertanda sama) akan saling tolak-menolak, sedangkan muatan berbeda jenis akan saling tarik-menarik.

2. Hukum Oersted

Hans Christian Oersted adalah seorang ahli fisika dan kimia Denmark, yang dipengaruhi pemikiran Immanuel Kant. Pada tahun 1820, Oersted menemukan hubungan antara listrik dan magnetisme dalam eksperimen yang sangat sederhana. Ia menunjukkan bahwa kawat yang dialiri arus listrik dapat menolak jarum magnet kompas. Susunan percobaan Oersted tersusun seperti gambar dibawah ini.

Gambar 3.1 Percobaan Oersted

Kawat berarus akan menimbulkan jarum pada kompas bergerak. Kesimpulan yang dapat diambil adalah Dalam kawat penghantar yang dilewati arus listrik disekitarnya akan timbul garis gaya magnet. Seperti halnya bumi yang memiliki medan magnet, khasiat jarum kompas sudah sangat terkenal.

Gambar 3.2 Medan di Sekitar Kawat Berarus

Disekitar medan magnet permanen atau kawat penghantar berarus merupakan daerah medan magnet. Vektor dalam medan magnet tersebut dilambangkan dengan B atau disebut dengan induksi medan magnet. Dalam SI, satuan induksi magnet B adalah Tesla.

Free Template Blogger collection template Hot Deals SEO