Listrik

FISIKA LISTRIK

Sejarah awal ditemukannya listrik adalah oleh seorang cendikiawan Yunani yang bernama Thales, yang mengemungkakan fenomena batu ambar yang bila digosok - gosokkan akan dapat menarik bulu sebagai fenomena listrik. Kemudian setelah bertahun - tahun semenjak ide Thales dikemukakan, baru kemudian muncul lagi penapat - pendapat serta teori -teori baru mengenai listrik seperti yang diteliti dan dikemukakan oleh William Gilbert, Joseph priestley, Charles De Coulomb, AmpereMichael Farraday, Oersted, dll.

informasi tentang sejarah penemu listrik ini disajikan dalam bentu panel dan didukung dengan perangkat audio visual yang menyajikan tiruan dari percobaan - percobaan yang pernah dilakukan oleh para ilmuan.

Arus dan Rapat Arus

} Sebuah arus listrik i dihasilkan jika sebuah muatan netto q lewat melalui suatu penampang penghantar selama waktu t, maka arus (yang dianggap konstan) adalah :



} Satuan arus adalah ampere (A), coulomb untuk muatan q, dan detik untuk t.

} Jika banyaknya muatan yang mengalir per satuan waktu tidak konstan, maka arus akan berubah dengan waktu dan diberikan oleh limit diferensial dari persamaan diatas, atau :





l Besarnya rapat arus didefinisikan sebagai :





Hukum Ohm; Hambatan, Resistivitas, dan Konduktivitas

} Kita mendefinisikan hambatan (tahanan/ resistor) dari sebuah penghantar diantara dua titik dengan memakaikan sebuah perbedaan potensial V diantara titik-titik tersebut, dan dengan mengukur arus i, dan kemudian melakukan pembagian :





} Jika V dinyatakan di dalam volt dan i dinyatakan di dalam ampere, maka hambatan akan dinyatakan di dalam ohm (disingkat Ω).

} Resistivitas (ρ) didefinisikan dari :

} Satuan SI dari ρ adalah Ω.m

} Konduktivitas (σ) adalah kebalikan dari resistivitas, diberikan oleh :

} Satuan SI dari σ adalah (Ω.m)-1

} Dari hubungan :

} Maka kita dapat menuliskan resistivitas ρ sebagai :

} Dan V/i adalah hambatan R yang dapat dinyatakan sebagai :





Daya Listrik

} Energi yang diubah bila muatan q bergerak melintasi beda potensial sebesar V adalah qV, maka daya P diberikan oleh :





} Muatan yang mengalir per detik, q/t, merupakan arus listrik, i. dengan demikian kita dapatkan :





} Satuan SI daya listrik yaitu watt

(1 W = 1 J/det).

} Dengan menggunakan hukum Ohm (V = iR), akan didapatkan :





KAPASITAS LISTRIK

Pengertian Kapasitor

l Dua penghantar berdekatan yang dimaksudkan untuk diberi muatan sama tetapi berlawanan jenis disebut kapasitor.

l Sifat kapasitor adalah menyimpan energi listrik / muatan listrik.

l Kapasitas suatu kapasitor (C) adalah perbandingan antara besar muatan Q dari salah satu penghantarnya dengan beda potensial V antara kedua penghantar itu.

Kegunaan Kapasitor

l Untuk menghindari terjadinya loncatan listrik pada rangkaian-rangkaian yang mengandung kumparan bila tiba-tiba diputuskan arusnya.

l Rangkaian yang dipakai untuk menghidupkan mesin mobil

l Untuk memilih panjang gelombang yang ditangkap oleh pesawat penerima radio.

Bentuk kapasitor

l Kapasitor bentuk keping sejajar

l Kapasitor bentuk bola sepusat

l Kapasitor bentuk silinder

Kapasitas Kapasitor

l Bila luas masing-masing keping A, maka:

l Tegangan antara kedua keping :





l Jadi kapasitas kapasitor untuk ruang hampa adalah :





l Bila di dalamnya diisi bahan lain yang mempunyai konstanta dielektrik K, maka kapasitasnya menjadi





lHubungan antara C0 dan C adalah :





l Kapasitas kapasitor akan berubah harganya bila :

à K , A dan d diubah

l Dalam hal ini C tidak tergantung Q dan V, hanya merupakan perbandingan-perbandingan yang tetap saja. Artinya meskipun harga Q diubah-ubah, harga C tetap.

Hubungan Kapasitor

A. Hubungan Seri

Muatan kapasitor hubungan seri

l Kapasitor yang dihubungkan seri akan mempunyai muatan yang sama.




B. Hubungan Paralel

l Kapasitor yang dihubungkan paralel, tegangan antara ujung-ujung kapasitor adalah sama, sebesar V.

Energi Kapasitor

l Sesuai dengan fungsinya, maka kapasitor yang mempunyai kapasitas besar akan dapat menyimpan energi yang lebih besar pula.

l Persamaannya :




ENERGI LISTRIK

Hukum kekekalan energi

Energi tidak dapat dibuat dan dimusnahkan, tetapi dapat dirubah bentuknya.

Bentuk Energi:

- Matahari

- Gerak

- Panas

- Kimia

- Listrik

- Nuklir, dll

Perubahan Bentuk Energi

Energi dapat dirubah bentuknya dari satu bentuk ke bentuk yang lain tanpa ada pengurangan jumlahnya.

Contoh:

Dari kimia ke panas => Lilin, Kompor gas

Dari Gerak ke bunyi => gitar, piano

Perubahan Energi Listrik

Energi listrik didapat dari merubah bentuk energi lainnya, seperti gerak, panas, kimia dan nuklir

PLTA, PLTU, PLTD adalah penghasil listrik dengan merubah energi gerak menjadi energi listrik. Alat yang digunakan di sini adalah generator.

Baterai, aki, dan elemen volta adalah penghasil listrik dari energi kimia

PLTS adalah penghasil listrik dari energi matahari dengan menggunakan sel surya

PLTA

Set124_04

PLTN

Set124_03

Penggunaan Energi Listrik

Energi listik dapat digunakan dengan cara merubahnya menjadi energi lainnya, seperti gerak, cahaya, bunyi dan panas

Motor listrik, kipas angin adalah pemanfaatan energi listrik yang dirubah menjadi energi gerak

Lampu pijar dan neon adalah pemanfaatan energi listrik menjadi energi cahaya

Tape, CD adalah pemanfaatan energi listrik menjadi energi bunyi

Kompor dan setrika listrik adalah pemanfaatan energi listrik menjadi energi panas

Besarnya Energi Listrik

Pernahkah anda berfikir berapakah energi listrik yang digunakan anda selama semalam untuk penerangan anda, untuk mendengarkan musik, atau untuk ber-internet?

Dapatkah anda menghitungnya?

Banyaknya energi listrik yang kita gunakan untuk alat-alat listrik yang kita gunakan adalah sebanding dengan tegangan dan kuat arus listrik pada alat listrik tersebut.

Sehingga banyaknya energi listrik yang digunakan dapat kita hitung dengan persamaan

W = V . I . T

W = I² . R . t atau W = V² . t

R

Dimana W = energi

V = tegangan

I = kuat arus

t = waktu penggunaan

Perubahan listrik menjadi kalor

Elemen Pemanas

Alat-alat listrik seperti setrika, solder, kompor, hair dryer, pembakar dan teko listrik memiliki prinsip kerja yang sama dalam mengubah energi listrik menjadi energi kalor, yaitu sama-sama menggunakan elemen pemanas.

Umumnya elemen pemanas terbuat dari kawat nikhrom yang dililitkan pada suatu isolator tahan panas seperti mika, kemudian ditutup dengan isolator tahan panas sehingga aman.

Kenapa digunakan kawat nikhrom?

Lampu Pijar

Lampu pijar memiliki filamen yang terbuat dari kawat tungsten yang memiliki titik lebur 3400 °C sehingga dapat menahan pijar berwarna putih.

Filamen lampu mudah terbakar di udara, sehingga di dalam bola lampu diisi dengan gas argon dan gas nitrogen.

Cahaya = 10 %

Panas = 90 %

Lampu Neon

Lampu neon atau TL terdiri dari tabung kaca berisi uap raksa. Pada ujung-ujung tabung terdapat elektroda. Bagian dalam kaca tabung dilapisi bahan yang dapat berpendar ketika terkena sinar ultraviolet.

Konversi energi listrik menjadi energi kalor

Beberapa alat listrik merubah listrik menjadi kalor, seperti setrika, solder dan pemanas listrik.

Banyaknya kalor yang dihasilkan sama dengan banyaknya listrik yang digunakan sehingga banyaknya kalor yang dihasilkan atau listrik yang digunakan dapat kita hitung dengan persamaan:

W = Q atau V . I . t = m . C . ΔT

Daya Listrik

Daya listrik adalah kemampuan suatu alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi lain persatuan waktu

Daya listrik diberi persamaan:

atau P = V.I

Ket. P = Daya (watt)

W = energi (joule)

V = tegangan ( volt)

I = kuat arus ( Ampere)

t = waktu (sekon)

Daya listrik pada alat-alat listrik

l Pada setiap alat listrik selalu terdapat data tegangan listrik dan dayanya, seperti lampu 220 V, 25 W, lampu 220 V, 40 W, lampu 220 V, 60 W. Lampu manakah yang paling terang?

l Lampu 60 W akan menyala paling terang dan lampu 25 W menyala paling redup. Mengapa?

l Data pada alat-alat listrik tersebut ( V dan P) berarti alat tersebut bila dihubungkan pada tegangan listrik sebesar V volt, Daya listrik yang diserap oleh alat listrik tersebut adalah P Watt

Pemasangan alat listrik

l Jadi Jika sebuah lampu memiliki data 220, 25 W berarti lampu tersebut menyerap daya sebesar 25 W bila diberi tegangan 220 V.

Bagaimana bila tegangannya bukan 220 V?

l Bila alat listrik diberi tegangan yang tidak sesuai, maka alat tersebut akan menyerap daya yang tidak sesuai dengan data yang ada. Contoh jika sebuah lampu 220 V, 60 W diberi tegangan 110 V maka lampu tersebut hanya menyerap daya listrik sebesar 15 W.

Hal ini di karenakan bila sebuah alat listrik memiliki data V, P, hambatan listriknya adalah R = V² / P

l Bila tegangan berubah, hambatan pada alat listrik tidak berubah, yang ikut berubah adalah dayanya.

l Jadi berapakah daya listrik sebuah lampu 220 V, 25 W jika diberi tegangan listrik 110 V atau 440 V?

Ongkos Energi Listrik

l Energi listrik yang kita pakai disuplai oleh PLN. Bagaimanakah PLN menghitung pemakaian energi listrik di rumah kita? Bagaimanakah cara menghitung ongkos energi listrik?

l Energi listrik yang kita gunakan biasa diukur dengan alat sejenis joulmeter yakni kWh meter.

l KWh meter mengukur energi listrik dalam per seribuan Joule setiap jamnya.

Jumat, Juni 19, 2009

Tugas Fisika

Tugas Fisika