< Previous 363 Salah satu sifat dasar dari partikel elementer tertentu adalah muatan listrik.Terdapat dua jenis muatan, muatan positif dan muatan negatif. Muatan positifpada bahan dibawa oleh proton, sedangkan muatan negatif oleh elektron. Muatan yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan dengan tandaberbeda saling tarik menarik Gambar 4.4 . Gambar 4.4 Sifat muatan listrik Satuan muatan ”Coulomb (C)”, muatan proton adalah +1,6 x 10-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10-19C. Prinsip kekekalan menjadikan muatan selalukonstan. Persamaan muatan listrik : Q = n.e Q = Muatan listrik (Coulomb) n = Jumlah elektron Satu Coulomb adalah total muatan yang mengandung 6,25. 1018 elektron Fenomena elektrostatis ada disekitar kita, muatan listrik memiliki muatan positip dan muatan negatif. Muatan positip dibawa oleh proton, dan muatan negatif dibawa oleh elektro. Satuan muatan ”coulomb (C)”, muatan proton +1,6 x 10-19C, sedangkan muatan elektron -1,6x 10-19C. Muatan yang bertanda sama saling tolak menolak, muatan bertanda berbeda saling tarik menarik. 364 2.Tegangan Listrik Tegangan atau beda potensial antara dua titik, adalah usaha yang dibutuhkan untuk membawa muatan satu coulomb dari satu titik ke titik lainnya. Gambar 4.5 Model visual tegangan 1. Dua bola yang bermuatan positif dan bermuatan negatif, karena muatan keduanya sangat lemah dimana beda potensial antara keduanya mendekati nol, maka kedua bola tidak terjadi interaksi, kedua bola hanya diam saja Gambar 4.5a. 2. Dua buah bola yang masing-masing bermuatan positif, dan negatif. Dengan muatan berbeda kedua bola akan saling tarik menarik. Untuk memisahkan kedua bola, diperlukan usaha F1 Gambar 4.5b. 3. Kejadian dua buah bola bermuatan positif dan negatif, dipisahkan jaraknya dua kali jarak pada contoh 2), untuk itu diperlukan usaha F2 sebesar 2.F1 Gambar 4.5c. 4. Ada empat bola, satu bola bermuatan positif dan satu bola bermuatan negatif, dua bola lainnya tidak bermuatan. Jika dipisahkan seperti contoh 3), diperlukan usaha F2 sebesar 2.F1 Gambar 4.5d. Persamaan tegangan : Satu Volt adalah beda potensial antara dua titik jika diperlukan usaha. satu joule untuk memindahkan muatan listrik satu coulomb. 365 3. Sumber Tegangan Sumber tegangan yang sering dipakai sehari-hari seperti stop kontak PLN (220V) adaptor (0-12V), accumulator (6V, 12V). Ada lima jenis sumber tegangan yang dipakai, alat ini merupakan pembangkit listrik, yaitu: a. Prinsip Elektromagnet : Belitan kawat yang didalamnya terdapat magnet permanen, magnet digerakkan keluar masuk, diujung belitan timbul tegangan listrik. Dipakai prinsip generator listrik . Gambar 4.6 Prinsip Elektromagnet b. Prinsip Elektrokimia : Dua elektrode bahan pelat tembagakutub positif, dan pelat seng kutub negatif. Direndam dalam elektrolit asam sulfurik. Diantara kedua ujung kutubterjadi beda tegangan. Dipakai sebagai akumulator, baterai kering. Gambar 4.7 Prinsip Elektrokimia c. Prinsip Thermo-elemen: Dua logam berbeda panas jenisnya, dipanaskan pada titik sambungan logamnya. Diujung lainnya akan timbul tegangan listrik. Gambar 4.8 Prinsip Thermo-elemen 366 d. Prinsip Foto-elemen: Bahan semikonduktor bila terkena cahaya, maka dikedua terminal yang berbeda timbul tegangan listrik. Dipakai sebagai sel surya. Gambar 4.9 Prinsip Foto-elemen e. Prinsip Piezo-Kristal: Bahan piezo-kristal yang diapit bahan aluminium. Piezo diberikan tekanan pada ujung berbeda timbul tegangan listrik. Gambar 4.10 Prinsip Piezo-Kristal Tegangan listrik satuannya Volt, alat ukur tegangan disebut Voltmeter. Bentuk fisik dan simbol Voltmeter dan digabungkan untuk berbagai fungsi pengukuran listrik lainnya disebut Multimeter Gambar4.11. Gambar 4.11 Simbol dan fisikVoltmeter 367 4. Arus Listrik Aliran muatan dari satu tempat ketempat yang lain menyebabkan terjadinya arus listrik. Arus listrik bergerak dari terminal positif ke terminal negatif Gambar 4.12. Gambar 4.12 Arus listrikmengalir ke beban Aliran listrik dalam kawat logam terdiri dari aliran elektron, arus listrik dianggap berlawanan arah gerakan elektron. Jika sejumlah muatan Q melewati suatu titik dalam penghantar dalam selang waktu t, maka arus dalam penghantar sesuai persamaan arus listrik : Satu Amper (1 A) adalah sejumlah aliran arus yang memuat elektron satu coulomb (1 C) dimana muatan bergerak kesuatu titik dalam satu detik. 368 Perhatian! Pengukuran dengan Voltmeter harus diperhatikan, apakah listrik DC atau listrik AC. Disamping itu batas ukur tegangan harus diperhatikan, untuk mengukur tegangan DC 12 V harus menggunakan batas ukur diatasnya. Pengukuran tegangan AC 220 V, harus menggunakan batas ukur diatasnya, misalnya 500 V. Jika hal ini dilanggar, menyebabkan voltmeter terbakar dan rusak secara permanen. Cara mengukur tegangan DC sebuah baterai, perhatikan meter switch selektor pada posisi sebagai Voltmeter, kedua perhatikan batas ukurnya (Gambar 4.13.a). Gambar 4.13.a Mengukur tegangan Terminal positif meter terhubung ke kutub positif baterai. Terminal negatif meter ke kutub negatif baterai. Mengukur tegangan lampu yang diberikan tegangan baterai, perhatikan terminal positif meter ke positif baterai. Kabel negatif meter ke negatif baterai Gambar 4.13.b, perhatikan batas ukur skala Voltmeter harus selalu diperhatikan . Gambar 4.13.b Mengukur tegangan baterai dan mengukur tegangan di masing-masing lampu Mengukur tegangan baterai dan mengukur tegangan di masing-masing lampu dilakukan dengan Voltmeter, perhatikan tanda positif dan negatif meter tidak boleh terbalik Gambar4.13 .c. Gambar 4.13.c Mengukur tegangan 369 Arus listrik bergerak dari terminal positip ke terminal negatif dalam looptertutup, aliran arus listrik terjadi karena terdapat beda potensial antara kutubpositip dan kutub negatifnya.Arus listrik memiliki satuan Amper, dan alat ukurnya disebut Ampermeter. Bentuk fisik dan secara simbol Ampermeter dan digabungkan untuk berbagai fungsi pengu- kuran listrik lainnya, disebut Multimeter Gambar4.14. Gambar 4.14 Ampermeter Berbagai macam jenis Ampermeter, ada yang menggunakan jarum penunjuk (meter analog) ada yang menggunakan penunjukan digital. Pengukuran dengan Ampermeter harus diperhatikan, apakah listrik DC atau listrik AC. Disamping itu batas ukur arus harus diperhatikan, arus 10A harus menggunakan batas ukur diatasnya. Jika hal ini dilanggar, Ampermeter terbakar dan rusak secara permanen. Cara mengukur arus listrik DC sebuah baterai perhatikan Ampermeter dipasang seri dengan beban, yang kedua perhatikan batas ukurnya Gambar4.15.Terminal positif Ampermeter terhubung ke positif baterai. Terminal negatif meter ke beban dan negatif baterai. Gambar 4.15 Mengukur arus dengan Ampermeter Alat ukur arus listrik adalah Ampermeter, ada Ampermeter analog dan Ampermeter digital. Saat melakukan pengukuran batas ukur harus disesuaikan. 370 5. Arus Listrik pada Penghantar Logam Logam merupakan penghantar listrik yang baik, seperti tembaga, aluminium, besi dsb. Dalam logam terdiri dari kumpulan atom, tiap atom terdiri atas proton bermuatan positif dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif Gambar4.16. Gambar 4.16 Atom terdiri atasproton dan elektron Aliran listrik merupakan aliran elektron, artinya elektron bergerak dari yang beda potensialnya tinggi menuju yang lebih rendah, atau dari terminal positif ke terminal negatif Gambar4.17. Setiap logam memiliki jumlah atom yang berbeda, sehingga ada logam yang mudah mengalirkan arus listrik karena konduktivitas yang baik. Ada logam yang konduktivitas arus listriknya lebih kecil. Gambar 4.17 Aliran listrik merupakan aliran elektron 6. Kerapatan Arus Listrik Kerapatan arus adalah besarnya arus yang mengalir tiap satuan luas penghantar mm2. Arus listrik mengalir dalam kawat penghantar secara merata menurut luas penampangnya. Arus listrik 12 A mengalir dalam kawat berpenampang 4mm2, maka kerapatan arusnya 3A/mm2 (12A/4 mm2), ketika penampang penghantar mengecil 1,5mm2 maka kerapatan arusnya menjadi 8A/mm2 (12A/1,5 mm2) Gambar 4.18. 371 Gambar 4.18 Kerapatan aruspada penghantar Kerapatan arus berpengaruh pada kenaikan temperatur. Suhu penghantar dipertahankan sekitar 300C, dimana kemampuan hantar arus kabel sudah ditetapkan dalam tabel Kemampuan Hantar Arus (KHA). Tabel 4.1 Kemampuan Hantar Arus Persamaan kerapatan arus: 7. Tahanan Penghantar Penghantar dari bahan metal mudah mengalirkan arus listrik, tembaga dan aluminium memiliki daya hantar listrik yang tinggi. Bahan terdiri dari kumpulan atom, setiap atom terdiri proton dan elektron Gambar 4.19. Gambar 4.19 Kumpulanatom membentuk material 372 Aliran arus listrik merupakan aliran elektron. Elektron bebas yang mengalir ini mendapat hambatan saat melewati atom sebelahnya. Akibatnya terjadi gesekan elektron dengan atom dan ini menyebabkan penghantar panas. Tahanan penghantar memiliki sifat menghambat yang terjadi pada setiap bahan. Persamaan tahanan penghantar: Tahanan konduktor dipengaruhi oleh empat faktor: 1. Berbanding lurus panjang penghantar 2. Berbanding terbalik penampang penghantar 3. Jenis bahan penghantar 4. Temperatur penghantar Besarnya tahanan konduktor sesuai hukum Ohm Tabel 4.2 Resistansi Konduktor Next >