LISTRIK STATIS Febri Gunawan, Herdi Wahyu Prayuda, Muhammad Syahrul, Sabastian Pangaribuan, Sandr Wansen Kelas !II"IA# SMA $%G%RI & 'ILAH H(L( A'STRAK
Listrik statis (electrostatic ( electrostatic)) membahas muatan listrik yang berada dalam keadaan diam (statis). Listrik statis dapat menjelaskan bagaimana sebuah penggaris yang telah digosok-gosokkan ke rambut dapat menarik potongan-potongan kecil kertas. Gejala tarik menarik antara dua buah benda seperti penggaris plastik dan potongan kecil kertas dapat dijelaskan menggunakan konsep muatan listrik. Berdasarkan konsep muatan listrik, ada dua macam muatan listrik, yaitu muatan positif dan muatan negatif. Muatan listrik timbul karena adanya elektron yang dapat berpindah dari satu benda ke benda yang lain. Benda yang kekurangan elektron dikatakan bermuatan positif, sedangkan benda yang kelebihan elektron dikatakan bermuatan negatif. lektron merupakan muatan dasar yang menentukan sifat listrik suatu benda. !ua buah benda yang memiliki muatan sejenis akan saling tolak menolak ketika didekatkan satu sama lain. "dapun dua buah benda dengan muatan yang berbeda (tidak sejenis) akan saling tarik menarik saat didekatkan satu sama lain. #arik menarik atau tolak menolak antara dua buah benda bermuatan listrik adalah bentuk dari gaya listrik yang dikenal juga sebagai gaya coulomb. Kata Kun)i * Listri+ statis , Listri+
'A' &
kamu amu
P%$AH(L(A$
$enyebab sengatan tersebut
$ada $ada bab bab % ini ini akan akan dije dijela lask skan an meng mengena enaii
sebetulnya
latar atar
terjadinya petir, yaitu listrik statis. "pakah
bela belaka kang ng
masal asalah ah,,
masal asalah ah,,
per perumus umusan an
pem pembata batassan
masal asalah ah,,
tujua ujuan n
mera erasakan
sama
sengat gatan
dengan
tersebut' ut'
penye nyebab
listrik statis itu' kami akan menggambarkan muat muatan an list listri rik k untu untuk k mema memaham hamii gejal gejalaa-
penulisan, dan manfaat.
gejala listrik statis. &- Lata Latarr 'el 'ela+ a+an ang g
$ernahkah kamu menyentuh layar #& atau
#- Ma+su Ma+sud d dan Tu Tu.uan .uan Penu Penulis lisan an
Moni Monito torr
"dap "dapun un
kom kompute puterr
yang ang
nyal nyalaa'
am amu
lata latarr
bela belaka kang ng
dari dari
penu penuli lisa san n
mung mungki kin n akan akan mera merasa sakan kan seng sengat atan an kecil kecil
makala makalah h ini ialah untuk untuk memenuh memenuhii tugas tugas
pada jari tanganmu. "pa yang menyebabkan
yang diberikan dan kami berharap makalah ini ber manfaat bagi para pembaca.
'A' # P%M'AHASA$ Pengertian Listri+ Statis
Knse/ asar Listri+ Statis
Listrik statis merupakan energi yang Listrik
statis
(electrostatic) electrostatic)
memba embaha hass
muatan listrik yang berada dalam keadaan diam
(statis).
Listrik
statis
dapat
menjel menjelask askan an bagaima bagaimana na sebuah sebuah penggari penggariss yang yang tela telah h digo digoso sokk-go goso sokka kkan n ke ramb rambut ut dapat dapat mena menari rik k
poto potong nganan-po poto tong ngan an
kecil kecil
kertas. Gejala tarik menarik antara dua buah benda
seperti
potongan
kecil
penggaris kertas
plastik
dapat
dan
dimi dimili liki ki
oleh oleh
bend bendaa
berm bermua uata tan n
list listri rik. k.
Muat Muatan an list listri rik k bisa bisa negat negatif if atau atau posit positif if.. emua *at terbentuk dari atom-atom. etiap atom mempunyai inti atom yang terdiri dari proton dan elektron yang mengelilinginya. $roton $roton mempuny mempunyai ai muatan muatan listr listrik ik posit positif, if, dan dan elekt elektro ron n memp mempuny unyai ai muat muatan an list listri rik k negatif.
dijelaskan eti etika ka dua dua *at *at sepe sepert rtii balo balon n dan dan
menggunakan konsep muatan listrik.
tangan tangan kamu kamu saling saling digoso digosokkan kkan,, elektr elektron on Berdasarkan konsep muatan listrik, ada dua
ditarik dari material yang mempunyai daya
macam muatan listrik, yaitu muatan positif
tarik tarik yang yang lemah lemah (tanga (tangan) n) dan menemp menempel el
dan muatan muatan negati negatif. f. Muatan Muatan listri listrik k timbul timbul
pada material yang mempunyai daya tarik
karena
dapat
yang yang kuat kuat (bal (balon) on).. +al +al ini ini meny menyeba ebabka bkan n
berpindah dari satu benda ke benda yang
kedua material material menjadi menjadi bermuatan bermuatan listrik. listrik.
lain lain..
elek elektr tron on
Material yang kehilangan elektron menjadi
seda sedangk ngkan an
bermuatan positif dan material mendapatkan
benda yang kelebihan elektron dikatakan
elektron menjadi bermuatan negatif. Balon
bermuatan
merupakan
dan tangan merupakan listrik netral (jumlah
muatan dasar yang menentukan sifat listrik
muatan muatan positi positiff dan negati negatifny fnyaa seband sebanding ing))
suatu benda.
sebelu sebelum m digoso digosok. k. arena arena jumlah jumlah muatan muatan
adanya
Bend Bendaa
dikat dikatak akan an
elektron
yang
yang yang
keku kekura rang ngan an
berm bermuat uatan an
posit positif if,,
negatif.
lektron
positif !ua !ua buah buah benda benda yang yang memi memili liki ki muat muatan an sejeni sejeniss akan akan saling saling tolak tolak menola menolak k ketika ketika didekatkan satu sama lain. "dapun dua buah benda dengan muatan yang berbeda (tidak sejen sejenis is)) akan akan sali saling ng tari tarik k mena menari rik k saat saat didekat didekatkan kan satu satu sama sama lain. lain. #arik arik menari menarik k atau tolak menolak antara dua buah benda bermuatan listrik adalah bentuk dari gaya list listri rik k yang yang dike dikena nall juga juga seba sebaga gaii gaya gaya coulomb.
dan
negatifnya
sama.
etelah
digosok, balon mempunyai muatan negatif berlebih dan tangan mempunyai muatan positif yang berlebih. Muatan listrik yang tidak sejenis saling tarik menarik, sehingga muat muatan an negat negatif if balo balon n dita ditari rik k ke muat muatan an positif tangan karena perbedaan muatannya. $erhatikan dalam gambar baha tidak ada perubahan jumlah muatan total gabungan. $eng $enggo goso soka kan n
meny menyeb ebab abka kan n
elek elektr tron on--
elektron yang ada bergerak dari satu obyek ke obyek yang lain.
uatu atom dikatakan netral apabila
Susunan Atm
#hales Militus, seorang ilmuan unani, menemukan gejala listrik yang diperoleh dengan menggosok batu ambar, yang dalam bahasa unani disebut elektron.
dapat menarik benda-benda kecil yang berada di dekatnya. ifat seperti ini dalam listrik
(proton) yang jumlahnya sama dengan muatan negatif (elektron) pada kulitnya. uatu atom dikatakan bermuatan
etelah digosok ternyata batu ambar tersebut
ilmu
di dalam intinya terdapat muatan positif
disebut elektrifikasi .
Listrik
yang terjadi pada batu ambar yang digosok
/siti0 apabila
positif(proton)
jumlah pada
inti
muatan lebih
banyak
daripada muatan negatif(elektron) pada kulit atom yang mengelilinginya. uatu atom dikatakan bermuatan
disebut listrik statis yaitu listrik yang tidak
negati0 apabila
mengalir.
positif(proton)
jumlah pada
inti
muatan lebih
sedikit
daripada jumlah muatan negatif(elektron)
Teri Atm
pada kulit atom.
uatu *at terdiri atas partikel-partikel kecil yang
disebut atom.
kata atomos,
yang
dibagi-bagi
"tom
berasal
dari
artinya
tidak
dapat
lagi.
#etapi,
dalam
perkembangannya ternyata atom ini masih dapat diuraikan lagi. "tom yang paling sederhana adalah atom hidrogen yang hanya tersusun atas proton dan elektron. arena jumlah proton dan elektronnya sama, maka atom hidrogen dikatakan sebagai atom netral. "tom helium terdiri atas / proton, / netron dan / elektron. arena jumlah proton "tom terdiri atas dua bagian, yaitu inti
atom
dan
kulit
atom.
%nti
atom
bermuatan positif, sedangkan kulit atom terdiri
atas
partikel-partikel
bermuatan
negatif yang disebut elektron. %nti atom tersusun dari dua macam partikel, yaitu proton yang
bermuatan
positif
dannetron yang tidak bermuatan(netral).
dan jumlah elektronnya sama, maka atom helium juga dikatakan sebagai atom netral.
A- Muatan Listri+
Benda bermuatan listrik ialah benda yang
mempunyai
kelebihan
sejumlah
. etika penggaris plastik digosok dengan kain ool, maka elektron-elektron dari kain ool berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik tersebut bermuatan listrik negatif.
elektron atau proton. Benda yang kelebihan sejumlah elektron akan bermuatan negatif dan
yang
kelebihan
sejumlah
proton
dikatakan bermuatan positif. ekelompok partikel bermuatan, misalnya atom-atom, atau elektron-elektron, selalu menempati suatu 0olume tertentu. 1ika ukuran 0olume yang ditempati partikel-partikel bermuatan tersebut sedemikian kecilnya di bandingkan dengan jarak-jarak lain dalam persoalan yang dibicarakan, maka partikel bermuatan tersebut dikatakan muatan titik. !alam literatur -biasa digunakan huruf 2 atau 3 untuk menyatakan jumlah
/. etika ebonit digosok dengan kain ool, maka elektron-elektron dari kain ool berpindah ke ebonit, sehingga ebonit tersebut bermuatan listrik negatif. <. etika batang kaca digosok dengan kain sutera, elektron-elektron pada batang kaca tersebut berpindah ke kain sutera, sehingga batang kaca bermuatan positif
kelebihan muatan positif atau negatif pada suatu benda.
'- %le+trs+/
!ari hasil penelitian menunjukkan baha setiap muatan 3 besar atau kecil, positif atau
=ntuk
mengidentifikasi
negatif adalah merupakan kelipatan dari4
sebuah benda dapat digunakan elektroskop. lektroskop
e 5,67/ 8 9-:;
terdiri
dari
muatan
sebuah
listrik
bola
konduktor yang dihubungkan dengan dua buah daun logam (biasanya emas) dengan
!i sini -e adalah muatan untuk satu elektron
menggunakan batang konduktor. !engan
dan ;oulomb (;) adalah satuan muatan
menggunakan bahan dari isolator sebagai
listrik.
penyekat, daun elektroskop dimasukkan ke
Sifat muatan listrik yaitu 4 a. Benda yang bermuatan listrik sejenis, saling tolak-menolak.
dalam
jenis, saling tarik menarik.
yang
terbuat
adalah indu+si listri+ . !imana jika kepala elektroskop yang netral didekatkan dengan maka
daun
elektroskop
akan
mengembang jika benda tersebut bermuatan listrik, dan tetap jika benda tersebut tidak bermuatan listrik
Intera+si 'enda 'ermuatan Listri+
adah
berdinding kaca.$rinsip kerja elektroskop
benda, b. Benda yang bermuatan listrik berlainan
sebuah
eterangan gambar 4
ebagai penghargaan atas jasanya, nama )ulmb digunakan sebagai satuan muatan
listrik.
Persamaan 1ulmb
+ukum ;oulomb secara matematis dapat dituliskan 4
a 5 daun elektroskop C 5 Gaya listrik (neton) 3 5 Muatan listrik benda (coulomb) 3/ 5 muatan listrik benda / (coulomb) r 5 jarak pisah antara dua benda bermuatan listrik (meter) k 5 tetapan (: D 7: E m/ ;-/)
b5 batang konduktor
c5 tabung gelas d 5 kepala elektroskop
Kndu+tr dan Islatr
onduktor adalah suatu bahan yang mudah menghantarkan muatan listrik. ;ontoh 4 besi, tembaga, dll
1- Hu+um 1ulmb
#ahun >?@ seorang fisikaan $rancis yang bernama 1harles
Agustin
%solator adalah suatu bahan yang sukar menghantarkan muatan listrik. ;ontoh 4
1ulmb
plastik, kayu, dll
menyelidiki besarnya gaya yang terjadi pada dua benda yang bermuatan listrik. "lat yang digunakannya adalah neraca puntir (torsion
•
$ada
bahan-bahan
yang
bersifat
balance). +asil in0estigasinya menemukan
konduktor, electron-elektron pada setiap
hubungan baha Abesarnya gaya listrik
atom tidak diikat dengan kuat sehingga
sebanding dengan besarnya muatan listrik
elektron-elektron
dua benda dan berbanding terbalik dengan
dalam atom. lektron-elektron
kuadrat jarak pisah antara dua buah benda
inilah yang menyebabkan konduktor
yang bermuatan listrik .
mudah mnghantarkan listrik.
dikenal
$ernyataan ini
dengan nama +ukum ;oulomb.
dapat
bergerak
di
bebas
•
tergolong
Makin besar kerapatan garis-garis
isolator, elektron-elektro pada setiap
gaya listrik di suatu tempat antara /
atom diikat dengan kuat, sehingga pada
muatan, makin besar pula medan
keadaan normal tidak bebas bergerak.
listriknya.
!alam
bahan-bahan
yang
9leh sebab itu bahan-bahan isolator sukar menghantarkan listrik.
uat medan listrik dapat ditentukan dengan
- Medan Listri+
persamaan 4 !aerah di sekitar benda yang bermuatan listrik disebut medan listrik. Benda-benda
yang
bermuatan
E =
F Q
listrik
mempunyai garis-garis gaya listrik. Garis gaya listrik pada muatan positif bergerak
5 kuat medan listrik (EF;) C 5 gaya listrik antara dua muatan (E)
keluar, sedangkan pada muatan negatif bergerak menuju ke pusat. Garis gaya listrik
3 5 besar muatan listrik (;)
bergerak dari muatan listrik positif menuju muatan negati0e.
1nth Prses Ter.adinya Listri+ Statis
$eristia listrik statis dapat terjadi baik
pada
isolator
maupun
konduktor.
$eristia listrik statis terjadi setelah adanya materi yang menjadi bermuatan karena proses
gesekan
(gosokan).
!iistilahkan
dinyatakan
dengan charging by friction, atau menjadi
dengan kerapatan garis-garis gaya
bermuatan karena gesekan. Gesekan atau
listrik. Medan listrik yang terjadi
gosokan antara dua materi ini akan membuat
antara muatan negati0e dan muatan
electron
positif sangat besar karena adanya
berpindah
kerapatan garis-garis gaya listrik.
sehingga kedua materi menjadi bermuatan.
edangkan medan listrik yang terjadi
Materi
antara muatan positif dengan muatan
menjadi
sangat kecil karena tidak adanya
bermuatan
kerapatan garis-garis gaya listrik.
elektron pada peristia listrik statis terjadi
Medan
listrik
dapat
dari
atom
materi
yang
satu
ke
atom
materi
yang
lain,
yang
melepaskan
bermuatan negatif.
positif, 1adi,
elektronnya, sebaliknya perpindahan
karena
proses
gesekan
atau
gosokan.
etelah materi menjadi bermuatan listrik maka
terjadilah
peristia
listrik
statis,
seperti penggaris plastik bermuatan menarik serpihan kertas. $enggaris plastik yang aalnya
tidak
bermuatan
atau
netral
digosok-gosok dengan kain ol, elektron-
Man0aat3Penera/an Listri+ Statis
$enerapan listrik statis sudah dapat kita temui
dalam
kehidupan
sehari-hari.
$enerapan tersebut mendatangkan manfaat bagi
kehidupan
manusia.
Berikut
ini
beberapa contoh penerapan dari listrik statis4
elektron yang ada pada kain ol akan
&- Alat Penggum/al Asa/ untu+
berpindah ke penggaris plastik tersebut.
Mengurangi Plusi
"kibatnya, penggaris plastik disebut sebagai benda yang bermuatan listrik negatif. etika penggaris tersebut didekatkan ke sobekan kertas, sobekan kertas akan tertarik oleh penggaris. +al tersebut menunjukkan baha benda yang bermuatan listrik negatif dapat menarik benda-benda ringan di sekitarnya yang bermuatan listrik positif.
$ada
tahun
"merika, berhasil elain penggaris plastik, contoh peristia listrik statis yang lain adalah rambut panjang berdiri saat menyentuh kubah generatr 2an de gra00, terjadinya petir dengan kilat
cahaya disertai suara guruh, dan sebagainya. $ada hakikatnya fenomena listrik statis ini terjadi sebagai upaya pelepasan muatan (discharge) dari materinya yang bermuatan listrik untuk kembali menjadi netral.
:76,
Frederi)+
menemukan
seorang
kimiaan
Gardner
suatu
1ttrel,
alat
yang
berfungsi untuk menggumpalkan asap yang keluar dari cerobong asam pabrik sehingga dapat menekan polusi udara. "lat sederhana ini
bekerja
berdasarkan
prinsip
gaya
;oulomb dan induksi muatan. ;aranya adalah dengan memasang dua logam yang mempunyai muatan besar tetapi berlaanan tanda pada cerobong asap pabrik. $artikel asap yang mengalir meleati cerobong akan terinduksi
sehingga
memiliki
muatan
induksi. Muatan yang dihasilkan ada yang positif dan ada yang negatif. $artikel asap
tersebut
akan
tarik
menarik
sehingga
4- Mesin Ft+/i
membentuk partikel yang lebih besar dan berat.
Bertambahnya
berat
partikel
mengakibatkan partikel tidak ikut mengalir ke atas bersama asap. $artikel itu akan jatuh di dasar cerobong. #- Penge)atan Mbil
Mesin fotokopi memiliki bagian utama berupa pelat foto konduktif. $elat ini tidak mampu menghantarkan listrik ketika berada dalam ruang yang gelap. $elat konduktif ini baru akan menghantarkan listrik jika dikenai cahaya. Mula-mula pelat foto konduktif diinduksi
dengan
menggerakkan
kaat
$ada saat cat disemprot, butiran halus cat
bermuatan listrik negati0e di sepanjang
akan memiliki muatan karena bergesekan
permukaannya.
dengan udara. $ermukaan mobil yang akan
permukaan pelat foto itu akan terbentuk
dicat diberi muatan yang berlaanan dengan
muatan induksi yang bermuatan positif.
muatan butir-butir cat agar butiran cat dapat
etika kertas yang akan difotokopi disinari,
tertarik ke permukaan mobil tersebut. ;ara
pantulan
ini
pada
konduktif yang telah mengandung muatan
permukaan yang tidak rata. +al ini terjadi
induksi. "kibatnya, terbentuk muatan listrik
karena
persis seperti pada kertas yang akan dikopi.
sangat
efektif
butir
mengikuti
cat
medan
diterapkan
menempel listrik
yang
dengan ada.
cahaya
!engan
mengenai
begitu,
di
pelat
foto
emudian, tinta yang bermuatan negatif
"kibatnya, butir-butir cat akan menutupi
disemprotkan pada pelat. elanjutnya, tinta
semua permukaan mobil yang mungkin
itu
tersembunyi dari semprotan cat. !engan
membuat fotokopinya. etas ini dipanaskan
demikian, cara ini dapat menghasilkan hasil
agar tinta menempel kuat.
pengecatan
yang
rata
tempat yang tersembunyi.
dan
menjangkau
dipindahkan
ke
kertas
lain
untuk
'ahaya Listri+ Statis
elain memiliki manfaat, ternyata listrik statis juga dapat mendatangkan bahaya akibat akti0itasnya. Misalnya, seperti yang terjadi petir dan kebakaran atau ledakan
tangki minyak. Berikut ini penjelasannya mengapa sehingga terjadi seperti itu4 &- Petir 5Halilintar6
=dara panas yang naik ke langit saat hari sedang cerah dapat mengandung muatan. Muatan ini akan diberikan ke butiran air di aan. 1ika melintas di atas gedung, aan bermutan
negatif
besar
menimbulkan
induksi pada atap gedung. arena muatan induksi berlaanan dengan muatan aan, mengakibatkan
tarik-menarik
antara
keduanya. 1ika kedua muatan ini sangat besar,
maka
akan
menimbulkan
aliran
elektron dalam jumlah banyak ke atap gedung. "liran itu berbentuk loncatan bunga api listrik yang disebut petir. $etir selalu mencari jalan tersingkat untuk sampai ke bumi. !engan begitu, muatan listrik yang dikandung
aan
mendung
dapat
ternetralkan. 9lehnya itu, gedung tinggi, pepohonan, dan bahkan orang yang berdiri ditengah lapangan saat hujan dapat menjadi sasaran petir. #- Keba+aran3Leda+an Tang+i Minya+
#angki
minyak
ketika
dalam
keadaan
kosong akan mengandung banyak uap gas yang rentan terbakar. =ap ini dapat meledak atau terbakar jika ada loncatan bunga api yang ditimbulkan akti0itas listrik statis. 9lehnya itu, orang yang bekerja di dalam atau dekat tangki harus memakai pakaian khusus anti listrik statis.
L%#% !%E"M% Listri+ inamis
Lampu pijar merupakan aplikasi pemanfaatan listrik. Lampu pijar menghasilkan energi cahaya dengan prinsip arus mengalir meleati kaat tipis dan menimbulkan sinar putihHpanas. aat arus listrik mengalir melalui kumparan, kumparan akan panas secara cepat dan memancarkan cahaya. 1. Pengertian Arus Listrik nergi potensial adalah energi yang dimiliki sebuah benda karena benda tersebut mempunyai ketinggian. etinggian ini diukur relatif dari tanah. nergi potensial ini dapat berubah menjadi energi gerak (energi kinetik). "ir dapat mengalir melalui selang karena adanya beda potensial antara tempat penampungan air yang berada pada suatu ketinggian dengan ujung selang yang kamu pegang. arena beda potensial ini air mengalir melalui slang. "liran air ini dinamakan arus. emakin tinggi tempat penampungan air diletakkan, semakin deras arus air yang keluar dari ujung slang. $erumpamaan arus listrik mirip dengan arus air yang melalui slang. 1ika pada arus air, yang mengalir adalah air, sedangkan pada arus listrik yang mengalir adalah muatan listrik. $ada abad ke-:, para ilmuan telah sepakat baha arus listrik merupakan aliran muatan positif pada suatu penghantar karena perbedaan potensial. Ternyata, setelah ditemu+an ele+trn leh 7-7Thm/sn, angga/an ini +eliru- 'u+an muatan /siti0 yang mengalir, melain+an muatan negati0 atau ele+trn- "kan tetapi, angga/an bahwa arus listri+ mengalir dari +utub yang bermuatan /siti0 +e +utub yang bermuatan negati0 masih diguna+an- +al ini dikarenakan kuantitas banyaknya elektron yang mengalir dalam satu arah sama dengan jumlah muatan negatif yang mengalir dalam arah berlaanan. Pengertian arus listri+ meru/a+an aliran muatan /siti0 dari /tensial tinggi +e /tensial rendah disebut arus +n8ensinal-
$erhatikan gambar berikutI
$ada pembahasan tentang beda potensial listrik telah dibahas baha suatu benda mempunyai beda potensial tertentu. emakin besar beda potensial listrik semakin besar arus listrik yang dapat ditimbulkan. #idak seperti aliran air, aliran arus listrik tidak dapat kamu lihat. "kan tetapi bukti baha arus listrik memang ada dapat kamu lihat pada lampu di rumahmu yang menyala merupakan.
Gambar di atas merupakan rangkaian sederhana yang membuktikan baha arus listrik mengalir pada rangkaian tersebut yang ditandai dengan menyalanya lampu ketika saklar ditutup. !engan menutup saklar, menjadikan rangkaian tersebut menjadi rangkaian tertutup sehingga arus listrik dapat mengalir. "da istilah penting yang sering digunakan dalam pembahasan listrik dinamis yaitu rangkaian listrik tertutup dan rangkaian listrik terbuka. etika kamu menyambungkan saklar, arus listrik dapat mengalir dalam rangkaian sehingga lampu dapat menyala. ebaliknya, jika saklar terbuka, arus listrik tidak dapat mengalir dalam rangkaian sehingga lampu tidak menyala. 2. Kuat Arus Listrik 1ika sebuah lampu senter dinyalakan dan baterai yang digunakan adalah baterai baru, apa yang terjadi' Lampu senter tersebut
akan menyala terang. "kan tetapi cahaya lampu senter yang terang tidak akan bertahan selamanya. emakin lama lampu senter tersebut dinyalakan, cahaya lampu senter tersebut semakin redup. Mobilmobilan yang menggunakan baterai akan melaju dengan cepat dan lincah jika baterai yang digunakannya masih baru. "kan tetapi, mobil-mobilan tersebut akan semakin lemah jika baterainya semakin sering digunakan. !ari kedua contoh di atas, kita dapat menyimpulkan baha kuat arus dipengaruhi oleh potensial sumber arus listrik tersebut. emakin besar beda potensialnya, semakin besar kuat arus yang dapat dihasilkannya. $erhatikan sebuah baterai. ebuah baterai mempunyai dua kutub, yaitu kutub positif dan kutub negatif. utub positif mempunyai potensial lebih besar daripada kutub negatif. 9leh karena itu, muatan listrik dapat mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. "liran muatan ini semakin lama semakin kecil. 1adi, ada hubungan antara kuat arus dan aktu. uat arus listrik didefinisikan sebagai banyaknya muatan listrik yang mengalir setiap sekon. uat arus listrik dilambangkan dengan % dan satuannya adalah ampere ("). atu ampere merupakan muatan ;oulomb yang mengalir setiap satu sekon. 1ika definisi kuat arus ini dituliskan dalam bentuk matematika, diperoleh4
3. Mengukur Kuat Arus Listrik #elah disebutkan baha kuat arus listrik mempunyai satuan ampere. atu ampere didefinisikan sebagai banyaknya
muatan yang mengalir setiap satu sekon. =ntuk mengukur kuat arus listrik digunakan sebuah alat yang dinamakan amperemeter. $enggunaan amperemeter ini dihubungkan dengan kedua kutub baterai yaitu kutub positif dan kutub negatif sedemikian sehingga arus listrik dari baterai meleati amperemeter. etika amperemeter dihubungkan dengan baterai, jarum amperemeter tersebut akan bergerak. +al ini menandakan baha baterai tersebut masih dapat mengeluarkan arus listrik dan rangkaiannya benar. 9- Ptensial Listri+ "ngkatlah sebuah beban yang terletak pada lantai setinggi h. etika kamu mengangkat beban tersebut, kamu mengeluarkan gaya untuk melaan gaya tarik gra0itasi terhadap benda tersebut. Besarnya gaya yang kamu berikan dikalikan perpindahan benda dari keadaan semula dalam hal ini ketinggian h dinamakan usaha. =saha juga dapat dihitung dengan menghitung beda potensial ketika benda berada di atas lantai dan ketika benda berada pada ketinggian h. +al serupa terjadi ketika sebuah muatan uji J2 yang berada dalam sebuah medan listrik dari sebuah muatan H3 digerakkan menjauhi muatan H3. arena antara kedua muatan ini saling menarik, diperlukan sebuah usaha untuk memindahkan muatan uji 2 tersebut. Besarnya usaha dibagi besarnya muatan uji dinamakan beda potensial listrik. ecara matematis dapat dituliskan sebagai berikut.
:- 'eda Ptensial Listri+ "rus listrik dapat mengalir karena adanya beda potensial. Baterai dapat mengalirkan arus listrik karena baterai mempunyai
beda potensial antara kedua kutubnya yaitu kutub positif dan kutub negatif. utub positif mempunyai potensial lebih besar daripada kutub negatif. !engan demikian, arus listrik pada baterai akan mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. $erbedaan potensial antara dua titik dalam suatu rangkaian dinamakan tegangan. Biasanya, baterai mempunyai tegangan yang tertulis pada bagian luarnya misalnya ,@ &, artinya baterai tersebut mempunyai beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif sebesar ,@ &. eperti halnya arus listrik yang dapat diukur menggunakan amperemeter, tegangan (beda potensial) dapat juga diukur. "lat untuk mengukur beda potensial disebut 0oltmeter. "da perbedaan cara mengukur beda potensial dengan cara mengukur arus. "rus listrik diukur dengan merangkai amperemeter secara seri dalam suatu rangkaian, sedangkan mengukur beda potensial listrik dilakukan dengan merangkai 0oltmeter secara sejajar (paralel) dalam suatu rangkaian. Beda potensial dapat diukur jika rangkaian dalam keadaan tertutup dan ada arus listrik yang mengalir dari sebuah sumber arus listrik misalnya baterai. #api perlu diingat, 0oltmeter harus dirangkai secara paralel. "ngka yang ditunjukkan oleh 0oltmeter merupakan beda potensial antara dua buah kutub. 6. Rangkaian Listrik ebuah rangkaian listrik terdiri dari beberapa komponen. omponen listrik adalah alat-alat yang digunakan untuk membuat sebuah peranti dan dapat berfungsi jika dialiri arus listrik. aklar merupakan sebuah komponen listrik. aklar digunakan untuk menyambungkan atau memutuskan arus listrik pada sebuah rangkaian listrik. 1ika kamu menekan saklar pada posisi 9E, berarti kamu telah membuat rangkaian menjadi tertutup dan arus listrik dapat mengalir dalam rangkaian sehingga lampu menyala. aklar diperlukan untuk mematikan dan menghidupkan sebuah alat listrik. +ampir
semua peralatan yang menggunakan listrik mempunyai saklar. Misalnya, tele0isi, radio, kipas angin, mobil-mobilan, dan sebagainya. aklar diberi simbol ekring merupakan contoh komponen listrik lainnya. 1ika kamu menghubungkan kutub positif dan kutub negatif pada baterai dengan kabel secara langsung, kamu telah membuat sebuah hubungan singkat. +ubungan singkat terjadi jika kutub-kutub yang berbeda dari sebuah sumber arus dihubungkan tanpa melalui hambatan. 1ika tegangannya sangat besar, maka hubungan singkat akan sangat berbahaya. "rus listrik yang mengalir dalam kabel akan sangat besar sehingga menimbulkan pemanasan pada kabel tersebut dan dapat mengakibatkan kebakaran. Mengapa arus yang mengalir dalam hubungan singkat dapat sangat besar' +al ini karena dalam hubungan singkat hambatannya sangat kecil. ebakaran sering terjadi akibat hubungan singkat tersebut. 1adi, kamu harus hati-hati dalam menggunakan listrik. =ntuk menghindari bahaya tersebut, maka dipasang sekring. Cungsi sekring adalah untuk membatasi arus listrik yang mengalir. ekring akan putus bila arusnya melebihi batas.
ekring diberi simbol a. Rangkaian Seri Rang+aian Seri adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara sejajar (seri). Baterai dalam senter umumnya disusun dalam rangkaian seri. !i dalam sebuah rangkaian terdapat komponen-komponen listrik, seperti lampu, kabel, amperemeter, 0oltmeter, dan sebagainya. #elah disinggung pula baha untuk mengukur kuat arus listrik di dalam sebuah rangkaian tertutup, amperemeter harus disusun secara seri dengan sumber arus listrik misalnya baterai. angkaian seri adalah rangkaian listrik di mana semua hambatan listrik (atau peralatan listrik) disusun berderet, ujung hambatan satu bersambungan dengan ujung
hambatan yang lainnya. !alam rangkaian seri, besarnya hambatan total rangkaian merupakan jumlah dari keseluruhan hambatan peralatan listrik yang disambungkan dalam rangkaian. Gambar di baah merupakan sebuah contoh rangkaian seri. $ada rangkaian tersebut terdapat komponen-komponen listrik, yaitu baterai, tiga buah lampu, dan amperemeter. ebuah rangkaian seri ditandai dengan tidak adanya percabangan di rangkaian tersebut. Rang+aian seri
5 esistor 5 hambatan 1umlah hambatan total rangkaian seri sama dengan jumlah hambatan tiap- tiap komponen (resistor).
b. Rangkaian Paralel elain rangkaian seri, sebuah rangkaian listrik dapat berupa rangkaian paralel. $ada rangkaian paralel, komponenkomponen listrik disusun secara paralelFsejajar dengan sumber arus listrik. ;ontoh sebuah rangkaian paralel ditunjukkan pada gambar di baah ini.
!alam rangkaian paralel, besarnya hambatan total dalam rangkaian lebih kecil dari hambatan setiap peralatan listrik yang disambungkan.
Besarnya hambatan pengganti dari rangkaian seri dan paralel serta besarnya kuat arus dan tegangan yang mengalir dalam rangkaian akan dipelajari di subbab berikutnya tentang hambatan listrik. Rang+aian Paralel adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara berderet (paralel). Lampu yang dipasang di rumah umumnya merupakan rangkaian paralel. angakain listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen berasal dari sumber yang sama. emua komponen satu sama lain tersusun paralel. +al inilah yang menyebabkan susunan paralel dalam rangkaian listrik menghabiskan biaya yang lebih banyak (kabel penghubung yang diperlukan lebih banyak). elain kelemahan tersebut, susunan paralel memiliki kelebihan tertentu dibandingkan susunan seri. "dapun kelebihannya adalah jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tetap berfungsi sebagaimana mestinya "lat-alat listrik di rumah disusun secara paralel. !engan cara ini, kita dapat menonton tele0isi dan menyalakan lampu secara bersamaan. 1ika tele0isi dimatikan, lampu akan tetap menyala. 1- Rang+aian Listri+ Tertutu/ #ernyata, ada hubungan antara potensial, kuat arus listrik, dan hambatan listrik. $erlu diketahui baha setiap komponen listrik mempunyai hambatan (resistansi). +ubungan singkat terjadi karena dua kutub listrik yaitu kutub positif dan kutub negatif dihubungkan secara langsung tanpa adanya komponen listrik di antara keduanya. !alam hal ini, komponen listrik bertindak sebagai hambatan karena pada dasarnya setiap alat listrik mempunyai hambatan. Rang+aian /aralel
5 esistor 5 hambatan 1umlah kebalikan hambatan total rangkaian paralel sama dengan jumlah dari kebalikan hambatan tiap- tiap komponen (resistor). 1. Hubungan Kuat Arus Listrik, Bea P!tensial, an Ha"batan
#elah disebutkan baha ada hubungan antara kuat arus listrik (%), beda potensial (&), dan hambatan (). +ubungan antara tegangan (&) dan kuat arus listrik (%) dapat dibuat grafik, seperti ditunjukkan pada Gambar @./. Berdasarkan grafik tersebut dapat dicari harga gradiennya (ingat pelajaran matematika), yang secara matematis dituliskan sebagai berikut. y = m · !engan m adalah suatu tetapan atau gradien. +arga gradien ini dapat dicari melalui perbandingan berikut.
ecara analog, grafik & terhadap % dapat juga ditentukan gradiennya sebagai berikut.
Eilai m yang tetap tersebut kemudian
disebut besaran hambatan listrik, yang diberi simbol . George imone 9hm (>?:H?@K) meneliti hubungan antara potensial listrik (&), kuat arus (%), dan hambatan listrik (). ecara matematis dituliskan sebagai berikut.
umus di atas dikenal sebagai +ukum 9hm, yaitu hambatan di dalam suatu rangkaian sama dengan tegangan dibagi arus. 2. Huku" #$" ala" Kese$arian
!alam kehidupan sehari-hari, pengetahuan tentang +ukum 9hm sangat bermanfaat dalam pemilihan komponenkomponen listrik yang baik serta sesuai dengan besarnya tegangan yang tersedia. Misalnya, jika kamu menggunakan lampu baterai. Lampu baterai mempunyai tahanan yang dibuat sesuai dengan nilai tegangan yang besarnya tertentu. 1ika lampu baterai tersebut dihubungkan dengan baterai yang tegangannya terlalu besar, maka lampu tersebut akan rusak. ebaliknya jika lampu tersebut dihubungkan dengan baterai yang tegangannya terlalu kecil, lampu tersebut tidak akan menyala secara maksimal atau lampu tersebut akan terlihat redup.Biasanya alat-alat listrik dibuat sedemikian rupa sehingga besarnya tegangan yang diperlukan untuk mengoperasikan alat tersebut dapat menggunakan sumber tegangan dari sumber listrik dari $LE. =ntuk menyesuaikan kebutuhan tegangan yang diperlukan guna mengoperasikan alat tersebut, biasanya alat-alat listrik dibuat dengan menambahkan hambatan. Baik dari segi bahan pembuatannya, atau ditambahkan resistor lain untuk menambah tahanan alat tersebut.
3. Ha"batan %enis
ekedar mengingatkan, arus listrik mirip dengan aliran arus air di dalam slang. Banyaknya air yang mengalir dari slang bergantung pada besarnya pipa. emakin besar ukuran pipa, semakin besar pula air yang mengalir setiap aktu.+al serupa terjadi pada arus listrik. amu telah mengetahui baha arus listrik bergantung pada hambatan penghantarnya yaitu kabel dan komponen-komponen listrik yang terdapat dalam rangkaian tersebut. +ambatan listrik bergantung pada jenis bahan hambatan, panjang hambatan dan luas penampang yang dilalui arus listrik. Eilai hambatan suatu penghantar bergantung pada hal-hal berikut ini. a. $anjang kaat, semakin panjang kaat maka hambatan semakin besar. b. Luas penampang kaat, semakin besar luas penampang maka hambatannya semakin kecil. c. 1enis bahan. 1ika dituliskan dalam bentuk matematika, hambatan dapat dituliskan sebagai berikut.
;ontoh beberapa jenis penghambat dalam rangkaian listrik4 a. rheostat b. resistor pita arn c. potensiometer
+ambatan jenis merupakan sifat khas dari suatu bahan. Bahan yang terbuat dari besi akan berbeda hambatan jenisnya dengan bahan yang terbuat dari tembaga. ebuah penghantar misalnya kabel harus memiliki hambatan jenis yang kecil sehingga arus dari sumber tegangan tidak banyak yang hilang ketika sampai pada alat listrik. =kuran panjang dan luas penampang bahan juga memengaruhi hambatan sebuah bahan. emakin panjang sebuah penghantar dan semakin kecil luas penampangnya, semakin besar hambatannya. !emikian sebaliknya.!ari +ukum 9hm ini kita dapat mengetahui baha bentuk dan sifat-sifat bahan sebuah penghantar listrik memengaruhi nilai hambatannya. emakin kecil nilai hambatan suatu bahan semakin baik bahan tersebut dijadikan penghantar listrik. $anjang penghantar yang memengaruhi besarnya hambatan menjadi kendala bagi $LE untuk mendistribusikan listrik. amu bayangkan berapa ratus kilometer panjang kabel $LE yang digunakan untuk mendistribusikan arus listrik ini. "kan tetapi, hal ini dapat ditanggulangi dengan adanya alat transformator. #ransformator berfungsi untuk meningkatkan atau menurunkan tegangan.
&. K!nukt!r, 's!lat!r, an Se"ik!nukt!r
+ukum 9hm menyatakan baha jenis bahan memengaruhi nilai hambatan listriknya. ifat alami yang dimiliki suatu bahan adalah hambatan jenisnya. +ambatan jenis besi akan berbeda dengan hambatan jenis tembaga. 1ika kamu mengganti kabel penghantar pada suatu rangkaian listrik dengan tali plastik, arus listrik ini pasti tidak akan mengalir. Mengapa demikian' $lastik merupakan bahan yang hambatan jenisnya sangat besar sehingga tidak ada arus listrik yang mengalir melaluinya. Berdasarkan sifat menghantarkan listriknya, bahan dibedakan menjadi tiga kelompok,
yaitu konduktor, isolator, dan semikonduktor. onduktor adalah bahan-bahan yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Bahan-bahan yang termasuk jenis konduktor ini di antaranya besi, baja, tembaga, dan nikel. %solator adalah bahan-bahan yang sama sekali tidak dapat menghantarkan arus listrik. ;ontoh bahan-bahan yang termasuk isolator, di antaranya plastik, kayu kering, dan kertas. 1ika konduktor merupakan bahan yang dapat menghantarkan arus listrik dan isolator merupakan bahan yang tidak dapat menghantarkan arus listrik, semikonduktor merupakan bahan yang bersifat di antara isolator dan konduktor. "rtinya, semikonduktor dapat menghantarkan arus listrik dan dapat pula tidak menghantarkan arus listrik. ifat semikonduktor ini bergantung suhu. 1ika suhu bahan semakin tinggi, bahan ini akan bersifat konduktor. ebaliknya, jika suhunya semakin rendah bahan ini akan menjadi isolator.ifat-sifat semikonduktor dimanfaatkan dalam pembuatan komponen-komponen listrik seperti transistor dan %; (%ntegrated ;ircuit). Bahan-bahan semikonduktor contohnya germanium, silikon, dan selenium. 1ika diperhatikan, alat-alat listrik yang ada di rumah pasti ada yang menggunakan bahan bahan konduktor dan bahan isolator. ebuah obeng dibuat dari bahan besi dengan pegangannya dibuat dari kayu atau plastik. Mengapa dirancang demikian' ancangan seperti ini bermanfaat ketika digunakan untuk memperbaiki bagian dalam alat-alat elektronik, agar pengguna tidak terkena aliran listrik. (. Huku" ' Kirc$$!ff
!alam sebuah rangkaian seringkali terdapat rangkaian yang rumit sehingga diperlukan teknik tertentu dalam menyelesaikan masalah-masalah yang berhubungan dengan rangkaian tersebut.
listrik ini berkumpul kembali dan keluar melalui titik B, sehingga arus yang memasuki percabangan akan sama dengan arus yang keluar dari percabangan. 6. Rangkaian Ha"batan Listrik )Resist!r*
Gambar di atas memperlihatkan gambar sebuah rangkaian yang terdiri atas rangkaian seri dan rangkaian paralel. #erlihat baha besarnya arus yang melalui /, <, dan K merupakan satu per tiganya dari arus listrik yang melalui karena /, <, dan K nilainya sama. uat arus setelah melalui percabangan akan terbagi tiga sama besar. Gusta0 irchhoff pada pertengahan abad ke: telah melakukan penelitian tentang perilaku arus listrik yang melalui sebuah percabangan. +asil penelitian irchhoff ini dikenal sebagai +ukum irchhoff. +ukum % irchhoff menyatakan baha arus listrik yang masuk melalui percabangan sama dengan arus yang keluar dari percabangan. +ukum %% irchhoff menyatakan tentang beda potensial yang mengitari suatu rangkaian tertutup. ang akan kamu pelajari berikut hanya +ukum % irchhoff. 1ika Gambardi atas disederhanakan, dan digambarkan percabangannya saja, maka diperoleh Gambar berikut.
Besarnya kuat arus mengikuti turunan +ukum 9hm, yaitu besarnya arus yang meleati suatu rangkaian merupakan hasil bagi antara tegangan & dan hambatan .
a. Rangkaian Seri Resistor angkaian seri resistor adalah rangkaian yang terdiri atas sumber tegangan dan minimal dua resistor (hambatan listrik) yang disusun secara berderet. uat arus listrik yang mengalir pada setiap resistor adalah sama besar dan besar tegangan tergantung besar hambatan. angkaian seri dapat juga disebut sebagai rangkaian pembagi tegangan.
Gambar di atas memperlihatkan empat buah resistor yang disusun secara seri. #elah disebutkan baha rangkaian seri resistor merupakan rangkaian pembagi tegangan. !ari rangkaian tersebut dapat diperoleh sebagai berikut.
$ada percabangan ", arus listrik % terbagi menjadi dua, yaitu yang melalui kaat ab yakni %, %/, %< dan yang melalui kaat cd, yaitu %K. etelah melalui percabangan, arus
persamaan
tegangan
5 &ae 5 &ab J &bc J &cd J &de Menurut hukum 9hm tegangan merupakan hasil kali kuat arus % dan hambatan . !engan demikian persamaan di atas dapat dituliskan sebagai berikut. 5 &ae 5 %ab J %bc / J %cd < J %de K arena di dalam rangkaian seri kuat arus yang melalui setiap resistor besarnya sama,
persamaan di atas dapat dituliskan sebagai berikut. 5 &ae 5 % J % / J % < J % K 5 &ae 5 % ( J / J < J K) 5 &ae 5 % s s adalah hambatan pengganti dari rangkaian resistor yang dirangkai seri. s 5 J / J < J K ecara umum persamaan tahanan pengganti dari resistor yang disusun secara seri dituliskan sebagai berikut. Rs ; R& < R# < R4 < R9 < = Rn ===
b. Rangkaian Paralel Resist!r
angkaian paralel resistor adalah rangkaian yang terdiri atas resistor yang disusun paralelFsejajar satu sama lainnya. 1ika pada rangkaian seri, arus yang melalui resistor akan sama dan tegangannya berbeda bergantung pada nilai hambatannya. "dapun pada rangkaian paralel resistor, arus yang melalui setiap hambatan akan berbeda dan tegangan setiap resistor akan sama. Gambar di baah merupakan gambar sebuah rangkaian paralel resistor.
setiap resistor pada rangkaian paralel adalah sama. &ab 5 &cd 5 &ef 5 &gh 5 & ehingga diperoleh4
!engan demikian paralel dirumuskan4
hambatan
pengganti
>- 7embatan Wheatstne
1embatan heatstone merupakan rangkaian yang digunakan untuk mengukur tahanan yang tidak diketahui nilainya. $erhatikan Gambar berikut.
Misal tahanan tidak diketahui. #ahanan /, <, dan K diatur sampai tidak ada arus yang mengalir melalui gal0anometer. Maka &" 5 &B, % 5 %/, dan %< 5 %K dan dapat diperlihatkan baha Berdasarkan +ukum % irchhoff diperoleh4
!ari persamaan tersebut, maka dapat dihitung. #elah disebutkan baha tegangan pada
berpautan tanpa adanya sumber daya listrik atau dengan kata lain benda tersebut dapat menghasilkan proton maupun elektron tanpa menggunakan elemen pembangkit energi listrik. Listrik statis dapat ditimbulkan oleh dua benda yang memiliki muatan listrik berbeda. alah satu contoh peristia timbulnya listrik statis yaitu penggaris plastik yang digosok-
gosokanan pada rambut kering, lalu di dekatkan pada kertas yang sudah dirobek kecil-kecil maka kertas tersebut akan tertarik oleh penggaris jadi seolah-olah penggaris seperti magnet yang dapat menarik benda, padahal itu merupakan adanya listrik statis. Kesim/ulan
enapa bisa seperti itu' sebab serpihan kertas yang asalnya bermuatan netral akan
Listrik statis adalah suatu kumpulan muatan listrik dalam jumlah tertentu yang tidak
terinduksi akibat tertarik muatan negatif yang terdapat pada penggaris.
mengalir atau tetap (statis), tapi jika terjadi pengosongan muatan akan memakan aktu yang cukup singkat. "tau definisi listrik statis yang lainnya yaitu suatu fenomena kelistrikan yang dimana muatan listriknya tidak bergerak dan biasanya terdapat pada benda yang bermuatan listrik. !apat dikatakan juga listrik statis timbul karena adanya fenomena dimana benda benda yang memiliki aliran listrik saling
SARA$
emoga materi didalam 1urnal ini bisa dirmanfaatkan dalam kehidupan kita tentang listrik dinamis, arus listrik , rangkaian arus listrik ,tegangan "; dan !; serta beberapa materi lain. rirtik serta saran yang membangun kami harapkan
dari
semua
pihak
demi
kesempurnaan makalah kami dikemudian hari. #erima kasih.
DAFTAR PUSTAKA
http://downloads.ziddu.com/downloadfle/9826779/Handoutslistrikdinamis.do cx.html http://bergiussim.blogspot.co.id/ http://hikmahd.blogspot.co.id/2!"#/!9/bab8listrikdinamis.html http://www.ilmusiana.com/2!"$/"!/listrikdinamispengertianrumus contoh.html http://www.%uksinau.com/2!"6/!#/listrikdinamis.html https://id.wikipedia.org/wiki/&istrik'statis http://www.ilmusiana.com/2!"$/"!/listrikstatismaterilengkap.html http://fsikastud%center.com/fsikaxiisma/(9listrikstatis"2 http://www.%uksinau.com/2!"6/!#/listrikstatis.html http://www.pengertianku.net/2!"$/"!/pengertianlistrikstatisdan contohn%a.html http://tan%atan%a.com/rangkumancontohsoalpembahasanlistrikstatis/ http://www.ikhtisarilmu.net/2!"(/!#/listrikstatishukumcoulomb medan.html http://www.gatewan.com/2015/12/penyelesaan!soal!lst"#! stats.html
