FISIKA 30/08/2023 LISTRIK ARUS SEARAH DAN LISTRIK STATIS ARUS LISTRIK SEARAH
Ada muatan listrik yang diam dan muatan listrik yang bergerak dalam kehidupan sehari – hari. Contoh muatan listrik yang bergerak seperti lampu menyalah, mencas leptop atau Hp, kipas angin dan hamper seluruh elektronik yang dapat menyala itu karena muatan listrik nya bergerak dan mengalir.
Kita akan membahas bagaimana muatan listrik dapat mengalir dan apa yang menentukan aliran listrik pada suatu kawat.
Analogi :
Seperti air yang mengalir di aliran sungai yang mengalir. Begitu pula dengan aliran listrik yang mengalir di dalam kabel listrik/kawat.
Sebenarnya Aliran listrik yang mengalir dalam kawat adalah muatan listrik negative/electron.
“Aliran listrik/arus adalah banyaknya muatan yang melewati penghantar listrik pada periode waktu tertentu”
Satuan arus listrik adalah ampere I=q
t
I : Arus Listrik q : Muatan t : Waktu Analogi :
Seperti air sungai yang mengalir satu arah, maka listrik yang mengalir satu arah itu disebut listrik satu arah Direct Current (DC). (contohnya listrik yang mengalir di hp/leptop)
Sedangkan listrik yang mengalir bolak balik kanan dan kiri disebut listrik arus bolak balik atau Alternating Current (AC). (contohnya listrik yang menyala di rumah)
Aliran listrik adalah electron yang mengalir pada kawat Mengapa harus mengalir / bergerak ?
Analoginya :
Bola yang diletakan/dipegang di atas kemudian dilepas maka akan jatuh kebawah, itu karena Ketika bola diletakan diatas ia punya Energi Potensial (EP) dari gaya gravitasi. Lalu Ketika di lepas maka EP nya berubah menjadi Energi Kinetik (EK). Dan benda bergerak dari posisi EP lebih tinggi ke EP yang lebih rendah.
Begitupun dengan muatan listrik, muatan listrik akan bergerak dari potensial listrik yang lebih tinggi ke potensial listrik yang lebih rendah karena adanya gaya coulomb.
“Perbedaan potensial ini disebut Tegangan / Voltasi. Tegangan atau Voltasi adalah energi yang dibutuhkan untuk memindahkan muatan listrik sebesar 1 coulomb”
V E Q
V : Tegangan E/W : Energi Q : Muatan
Maka jika ingin listrik mengalir dirangkaian listrik maka harus punya sumber tegangan atau beda potensial listrik didalam rangkaian listrik tersebut. Contohnya pada batre.
Potensial listrik yang lebih tinggi diberi tanda (+) Potensial listrik yang lebih rendah diberi tanda (-)
Arus listrik akan mengalir dari kutub positif ke kutub negativ, sedangkan electron sebenarnya mengalir dari kutub negative ke kutub positif.
Semakin besar beda potensial kedua titik maka semakin besar arus listrik yang akan mengalir.
Namun bukan hanya beda potensial yang dapat menentukan besar arus listrik. Sama seperti air, arus listrik dapat dipercepat atau di perlambat.
Analoginya :
Air yang mengalir dalam pipa lalu ditengah pipanya diberi spons, maka airnya akan terhmbat dan aliran airnya akan lebih lambat meskipun airnya masih bisa lewat.
Dalam aliran listrik juga dapat dihambar dengan material – material yang masih bisa dilewati oleh listrik. Maka apabila material tersebut dipasang dirangkaian listrik maka ia akan
menghambat pergerakan arus listrik. Dan dalam rangkaian disebut “Hambatan / Resistor”
(Penghambat aliran listrik)
Satuan Resistor adalah Ohm (huruf Yunani omega)
Jika kita pasang 1 Resistor/hambatan (1) di rangkaian dengan tegangan 1Volt (1V) maka pada rangkaian tersebut akan mengalir arus listrik 1 ampere (1A).
“Semakin besar hambatannya maka semakin kecil arus yang keluar dari resistornya”
Hukum Ohm (Ditemukan oleh fisikawan german Georg Ohm 1827) I = V
R V = I . R I : Arus
R : Hambatan V : Tegangan
Hambatan atau resistor bentuknya bermacam – macam, Ada resistor biasa seperti :
Atau lampu yang merubah energi listrik jadi panas, speaker yang merubah energi listrik menjadi energi kinetik.
Ketika komponennya di alirin arus listrik menjadi panas/menyala/gerak maka dapat dipastikan komponen tersebut memiliki hambatan listrik di dalamnya.
Faktor yang dapat menentukan besaran hambatan listrik pada suatu resistor : 1. Jenis bahan yang digunakan
Tiap bahan punya kemampuan menghambat arus listrik / Resistivitas yang berbeda – beda.
Kabel listrik seperti tembaga punya resistivitas yang rendah artinya hanya bisa menghambat sedikit arus. (tidak dapat digunakan di resistor).
Sedangkan material silikon, karbon, nikel kromium yang bisa digunakan diresistor punya resistivitas yang tiggi.
2. Panjang Hambatan (L)
“Semakin Panjang resistor, maka semakin besar hambatannya.”
3. Luas Penampang Resistor (A)
“Semakin lebar resistornya maka semakin mudah arus lewat sehingga hambatannya berkurang”
R = P . L A
R : Hambatan suatu resistor P : Resistivitas
L : Panjang Hambatan A : Luas Penampang
Jangan tertipu dari bentuk resistornya, tidak bisa diukur dari luarnya saja karena bisa jadi Ketika dibuka material resistornya dibentuk seperti spiral untuk menambah Panjang resistornya sehingga hambatan listriknya jadi lebih besar.
Selain dari bahan dan ukurannya, hambatan resistor juga dapat mengalami perubahan jika suhunya berubah.
Semakin dingin suhunya maka semakin kecil resivitas bahan, sehingga hambatannya jadi semakin kecil. Sebaliknya makin panas suhunya maka semakin besar resivitas bahannya sehingga hambatannya jadi semakin besar.
R = x R0 x T
R : Perubahan Hambatan
: Koefesien Hambatan R0 : Besar Hambatan Awal
T : Perubahan Suhu
#jika sudah diketahui besar hambatan suatu komponen listrik maka kita bisa tau arus yang mengalir di hambatan itu jika sudah diketahui tegangan yang digunakan.
Maka sebaliknya kita dapat mengetahui tegangan atau beda potensial di kedua ujung resistor jika arus yang mengalir di resistor sudah di ketahui dengan menggunakan hukum Ohm.
1. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
Pembangkit ini menggunakan tenaga dari uap air untuk menggerakkan turbin.
Prinsipnya adalah memanaskan air. Air berubah menjadi uap dan uap
bertekananan akan memutar turbin. Di Indonesia, PLTU selalu menggunakan batu bara sebagai sumber energi untuk memanaskan air.
2. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA)
Pembangkit listrik ini menggunakan energi kinetik dari aliran air untuk memutar turbin. Sebagaimana kita ketahui bahwa aliran air akan selalu mengarah kebawah, prinsip inilah yang digunakan oleh PLTA. Secara garis besar ada dua jenis PLTA berdasarkan aliran airnya yaitu Run Of River atau menggunakan aliran air sungai secara langsung dan jenis PLTA dam yaitu PLTA yang menggunakan bendungan untuk menampung air sebelum diarahkan ke turbin air.
3. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG)
Pembangkit Listrik Tenaga Gas menggunakan mesin berbahan bakar gas untuk memutar generator. Jenis mesinnya adalah mesin pembakaran dalam.
4. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)
Pembangkit listrik tenaga surya menggunakan sel surya sebagai sumber tenaga listrik. Berbeda dengan pembangkit jenis lain yang menggunakan tenaga pemutar dan generator, PLTS tidak menggunakan generator dan prime mover sebagai untuk menghasilkan listrik melainkan dari reaksi foton pada sel surya.
