Oleh : Rahma Wati Matondang (KKL IAIN PADANGSIDIMPUAN 2020)
A. Listrik Dinamis
Listrik dinamis mempelajari tentang muatan-muatan listrik yang bergerak, yang disebut sebagai arus listrik
Dalam kehidupan sehari-hari, kita dapat mendengarkan radio, menonton televisi, menggunakan kulkas, setrika listrik dan lain-lain. Penggunaan alat-alat tersebut memerlukan listrik. Arus listrik terjadi karena adanya perpindahan muatan-muatan listrik. Listrik dibedakan menjadi listrik statis (listrik tak mengalir) dan listrik dinamis (listrik mengalir). Listrik statis merupakan bagian dari ilmu listrik yang mempelajari sifat-sifat muatan listrik. Muatan listrik berkaitan langsung dengan susunan zat suatu benda. Semua benda tersusun atas partikel-partikel yang sangat kecil yang disebut atom. Atom terdiri atas inti atom atau nukleus dan elektron. Inti atom terletak di tengah tengah atom terdiri dari proton dan neutron. Elektron bergerak mengelilingi inti atom. Dari pelajaran listrik statis ini kita dapat mengetahui bahwa elektron adalah muatan listrik yang mudah berpindah-pindah melalui bahan konduktor serta sulit berpindah melalui bahan isolator. Namun demikian, dalam kehidupan sehari-hari pemanfaatan listrik lebih banyak berkaitan dengan muatan listrik yang bergerak (listrik dinamis), baik dirumah, dikantor, di perusahaan maupun di industri kecil dan besar. [1]
1. Arus Listrik
Listrik dinamis atau elektrodinamika berkaitan dengan dengan muatan listrik yang bergerak atau arus listrik. Kata arus berarti aliran atau gerakan kontinyu. Arus listrik analog dengan aliran air. Aliran air terjadi jika ada perbedaan ketinggian atau perbedaan energi potensial. Air mengalir dari tempat tinggi (energi potensial tinggi) ke tempat yang rendah (energi potensial rendah). Demikian halnya arus listrik mengalir karena adanya perbedaan potensial listrik V (V positif dan V negatif). Perbedaan potensial listrik dalam rangkaian listrik ditimbulkan oleh Gaya Gerak Listrik (GGL) dalam sumber arus listrik (misalnya baterai). [2]
Arus ini mengalir pada suatu bahan yang mudah mengalirkan arus listrik yang disebut konduktor. Suatu bahan disebut bersifat konduktif (bahan konduktor) jika di dalamnya terdapat cukup banyak muatan (elektron) bebas. Lawan dari konduktor adalah isolator yaitu bahan yang sukar mengalirkan arus listrik karena kurang atau tidak memiliki elektron bebas. Logam pada umumnya adalah konduktor karena mudah memiliki elektron bebas. Sedangkan bahan bukan logam pada umumnya adalah isolator karena sukar memiliki elektron bebas. Elektron bebas adalah elektron yang tidak terikat pada satu inti atom, atau meskipun terikat, ia merupakan elektron yang letaknya jauh dari inti sehingga hanya mendapatkan gaya tarik yang kecil saja. Elektron bebas ini kemudian, yang akan “mengalir” dalam bahan (kawat) apabila ada perbedaan potensial diantara dua titik pada kawat. Elektron-elektron dalam kawat yang memiliki benda potensial mengalir dari potensial yang lebih rendah (-) ke potensial yang lebih tinggi (+) (Namun dalam baterai yang terjadi justru sebaliknya). Dari paparan di atas dapat disimpulkan bahwa arus listrik merupakan gerakan kelompok partikel bermuatan listrik dalam arah tertentu. Arah arus listrik yang mengalir dalam suatu konduktor adalah dari potensial tinggi ke potensial rendah (berlawanan arah dengan gerak elektron).[3]
2. Kuat Arus Listrik
Aliran listrik ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak di dalam suatu penghantar. Seperti yang akan dibahas lebih lanjut, arah arus listrik (I) yang timbul pada penghantar berlawanan arah dengan arah gerak elektron. Muatan listrik dalam jumlah tertentu yang menembus suatu penampang dari suatu penghantar dalam satuan waktu tertentu disebut sebagai kuat arus listrik. Dengan demikian kuat arus listrik (I) didefinisikansebagai “jumlah muatan listrik yang menembus penampang konduktor tiap satuan waktu; atau banyaknya muatan yang mengalir dalam satu detik”, sehingga secara matematis bisa dirumuskan sebagai :
I = Q / t
Dengan I = Kuat Arus (Ampere / A)
Q= Muatan Listrik ( Coulomb / C)
t = Waktu ( Sekon/ s)
Dari definisi, kuat arus dapat dipahami bahwa makin banyak jumlah muatan listrik (elektron) yang bergerak, makin besar pula kuat arusnya. Demikian juga makin besar luas penampang penghantar makin banyak arus elektron yang mengalir. Selain karena pengaruh luas penampang kuat arus listrik ditentukan juga oleh faktor-faktor lainnya seperti beda potensial listrik pada penghantar dan jenis penghantar. [4]
3. Hukum Ohm
Sebagaimana disinggung di muka, arah dari arus listrik berlawanan dengan arah mengalirnya elektron, ketentuan arah arus ini hanyalah merupakan sebuah kesepakatan. Arus listrik sebenarnya adalah aliran partikel bermuatan negative (elektron bebas). Penentuan arah arus ini didasarkan pada kesepakatan historis, karena mula-mula dianggap bahwa adanya arus listrik pada logam itu, disebabkan oleh gerakan muatan positif, sedangkan yang sebenarnya yang bergerak adalah elektron. [5]
Di alam ini tidak ada bahan isolator maupun bahan konduktor yang sempurna yaitu suatu bahan yang sama sekali tidak dapat mengantarkan arus listrik, maupun suatu bahan yang tanpa mempunyai hambatan. Mudah tidaknya suatu arus mengalir pada suatu penghantar dinyatakan dalam Hukum Ohm. Hukum ini berasal dari hasil percobaan George Simon Ohm (1787 – 1854) yang menunjukkan adanya hubungan antara arus, beda potensial dan hambatan: “Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar berbanding lurus dengan beda potensial antar kedua ujung penghantar tersebut dan berbending terbailk dengan hambatannya”. Secara matematis ditulis:
I = V/R
I= Kuat Arus ( Ampere / A)
V= Beda Potensial ( volt / V)
R= Hambatan ( ohm )
4. Rangkaian Listrik Seri dan Paralel
Rangkaian listrik dapat dibagi menjadi 2 macam yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. Rangkaian komponen listrik yang disusun secara berderet dengan tidak ada cabang pada sumber arus listrik disebut dengan rangkaian listrik seri. Pada rangkaian listrik seri, kuat arus yang mengair pada setiap rangkaian adalah sama sedangkan beda potensial berbeda. Rangkaian paralel adalah rangkaian komponen listrik yang disusun secara sejajar sehingga terbentuk cabang diantara sumber arus listrik. Pada rangkaian paralel arus yang mengalir pada setiap cabang berbeda, sedangkan beda potensialnya sama. [6]
A. Listrik Statis
Sesungguhnya fenomena elektrostatik merupakan pemandangan yang sering kita saksikan sehari-hari. Mungkin di antara Anda pernah mengalami peristiwa ketika menyetrika kain wool, begitu selesai disetrika maka kain wool tersebut menarik rambut-rambut di badan Anda saat kain tersebut didekatkan ke tubuh. Beberapa dari Anda mungkin pernah iseng menggosokkan penggaris plastik pada tangan Anda kemudian mendekatkannya ke rambut teman Anda hingga nampak beberapa helai rambut berdiri karenanya. Atau coba Anda lakukan dengan menggunakan balon, gosokkan ke rambut Anda kemudian tempelkanlah pada dinding, lihatlah apa yang terjadi? Balon akan menempel pada dinding. Dalam skala yang besar fenomena elektrostatik sering Anda lihat pada timbulnya petir akibat loncatan muatan listrik statis di ionosfer. Beberapa contoh tersebut adalah salah satu dari sekian banyak fenomena elektrostatik yang sudah menjadi perhatian manusia sejak ribuan tahun lalu.[7]
Sebagaimana kita ketahui bahwa benda-benda yang kita kenal di sekeliling kita pada umumnya benda non-konduktor yaitu benda bermuatan netral. Ini berarti bahwa jumlah muatan positif dan negatif di dalamnya sama. Dan karena setiap benda terdiri dari atom, maka dengan demikian jumlah muatan elektron akan sama dengan inti atom yang bermuatan positif. Lalu bagaimana suatu benda bisa bermuatan listrik? Salah satu kegiatan percobaan untuk menunjukkan adanya muatan listrik ialah menggosok batang kaca dengan kain sutera sehingga batang kaca menjadi bermuatan negatif. Atau menggosok batang plastik dengan kain wol sehingga batang plastik menjadi bermuatan positif. Bagaimana menjelaskan dua jenis gosokan yang menghasilkan muatan yang berbeda. Untuk menjawab pertanyaan ini, Anda harus mengingat kembali teori atom Rutherford dalam ilmu kimia.
Menurut Rutherford atom pembentuk benda tersusun dari sejumlah proton bermuatan positif yang terkonsentrasi di inti dan sejumlah elektron bermuatan negatif menempati sejumlah kulit lintasan yang mengelilingi inti. Benda netral adalah benda yang pada setiap atomnya jumlah proton sama dengan jumlah elektron.
Pada saat suatu benda berinteraksi dengan benda yang lain maka hanya elektron-elektron yang berada pada posisi terluar yang terlibat dalam interaksi tersebut. Elektron-elektron terluar ini biasa disebut elektron valensi. Jika elektron terluar lepas, maka jumlah proton (bermuatan positif) lebih besar dari jumlah elektron sehingga atom menjadi bermuatan positif. Sebaliknya apabila ada elektron yang masuk menempati kulit lintasan, maka jumlah elektron lebih banyak dari jumlah proton, akibatnya atom bermuatan negatif. [8]
Daftar Pustaka
Sunardi, Pendalaman Kompetensi IPA-Fisika untuk SMP/MTs Kelas IX. (Bandung: YRAMA WIDYA), 2006
Zaelani, Bimbingan Pemantapan Fisika untuk SMA/MA, (Bandung: YRAMA WIDYA), 2006
Slamet, A., dkk., Praktikum IPA ( Jakarta: Dirjen Dikti Depdiknas), 2008
[1] Sunardi, Pendalaman Kompetensi IPA-Fisika untuk SMP/MTs Kelas IX. (Bandung: YRAMA WIDYA), 2006
[2] Ibid
[4] Ibid
[5] Slamet, A., dkk., Praktikum IPA ( Jakarta: Dirjen Dikti Depdiknas), 2008
[6] Ibid
[7] Sulistyanto, H & Edy Wiyono, Ilmu Pengetahuan Alam untuk SD/MI Kelas 6 (Jakarta: Yudistira), 2006
[8] Ibid
Tidak ada komentar:
Posting Komentar