Saat malam hari kita membutuhkan lampu untuk penerangan. Saat kita jenuh dengan aktivitas atau kegiatan sehari-hari kita juga perlu hiburan, yang paling murah dan mudah adalah menonton televisi. Saat siang hari yang panas, kita perlu kipas angin atau pendingin ruangan agar udara terasa sejuk. Pertanyaannya, energi apakah yang diperlukan untuk menghasilkan cahaya lampu, menghidupkan televisi, menghidupkan kipas angin dan pendingin ruangan? Jawabannya adalah energi listrik.
Ada fakta yang sangat menarik tentang listrik. Saat kita memutar sakelar lampu atau menekan tombol lampu senter, yang terjadi adalah lampu itu segera menyala dan cahayanya muncul dengan sangat cepat. Dan kecepatannya itu ternyata sangat luar biasa. Andaikan ada kabel listrik yang dipasang mengelilingi bumi, maka dalam satu detik saja listrik akan bergerak mengelilingi bumi sebanyak tujuh kali. Itulah kira-kira kecepatan rambat listrik. Tenaga listrik juga sama ajaibnya seperti kecepatannya. Kalau kita lihat pohon yang tersambar petir, maka seluruh bagian pohon yang tersambar petir akan hangus dan segera mati. Maka dari itu, sikap hati-hati mutlak diperlukan saat menggunakan peralatan listrik.
1. Gejala Kelistrikan
Suatu benda mengandung ribuan muatan listrik yang sangat kecil. Ada dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif (+) (proton) dan muatan negatif (–) (elektron). Benda dengan jumlah proton dan elektron sama disebut benda netral. Ada pula benda bermuatan positif maupun bermuatan negatif. Benda bermuatan positif jika jumlah proton lebih banyak daripada elektron. Benda bermuatan negatif jika jumlah elektron lebih banyak daripada proton.
Gejala kelistrikan muncul ketika kedua muatan tersebut tidak sama. Untuk mengetahui adanya gejala kelistrikan bisa dengan menggosokan penggaris mika ke kain wol, setelah itu dekatkan penggaris ke potongan kertas. Apa yang terjadi? yang terjadi adalah potongan kertas akan tertarik dan menempel di penggaris. Mengapa demikian?
Gerakan menggosok permukaan penggaris ke kain wol menyebabkan penggaris memiliki muatan listrik, sementara potongan-potongan kertas tidak bermuatan listrik. Penggaris dapat menarik potongan kertas karena bermuatan listrik. Kertas akan jatuh kembali saat penggaris plastik tidak bermuatan listrik lagi. Muatan listrik pada penggaris plastik tidak mengalir. Karena itu, hal ini disebut listrik statis.
Gesekan antara penggaris dan kain wol menyebabkan panas sehingga terjadi muatan listrik. Jika dua penggaris plastik bermuatan listrik saling didekatkan, keduanya akan saling menjauh. Kenapa demikian? kedua penggaris tersebut sama-sama bermuatan listrik negatif sehingga akan tolak-menolak. Selain listrik statis, ada juga istilah listrik dinamik. Listrik dinamik adalah listrik yang mengalir. Misalnya, listrik pada baterai dan dinamo. Baterai mempunyai kutub positif dan kutub negatif. Kutub positif (+) adalah ujung baterai dengan tonjolan kecil. Sementara, kutub negatif (–) adalah ujung baterai yang rata (biasanya mengkilap). Jika kedua kutub dihubungkan dengan kabel, elektron mengalir dari kutub positif menuju kutub negatif. Aliran elektron ini disebut arus listrik. Ketika arus listrik melewati lampu, arus listrik menyebabkan lampu menyala. Ketika salah satu ujung kabel dilepas dari kutub baterai, lampu akan mati karena elektorn tidak dapat mengalir. Arus listrik hanya dapat menyala pada rangkaian tertutup.
2. Sumber Energi Listrik
a. Baterai
Pada sebuah baterai, pada ujungnya terdapat kutub positif (+) dan terdapat kutub negatif (–). Apabila kedua kutub tersebut dihubungkan maka akan menghasilkan energi listrik. Jika bungkus luar pada baterai dibuka, akan terlihat lapisan seng. Lapisan seng ini berfungsi sebagai kutub negatif. Benda yang berperan sebagai kutub positif adalah batang arang. Batang arang terdapat di bagian tengah baterai. Batu baterai memiliki besar tegangan listrik yang berbeda-beda. Besar tegangan listrik biasanya terdapat pada bungkus baterai. Misalnya, pada bungkus baterai tertulis 1 V. Artinya, baterai tersebut mempunyai tegangan listrik sebesar 1 volt. Batu baterai biasanya digunakan pada jam dinding, mainan anak-anak, dan radio.
b. Aki (Accumulator)
Aki biasanya digunakan pada mobil dan sepeda motor. Di dalam aki terdapat cairan kimia, yaitu larutan asam sulfat encer. Zat kimia dapat diubah menjadi energi listrik. Kutub positif (+) dan kutub negatif (–) dihubungkan dengan alat-alat listrik. Misalkan lampu, radio, dan kendaraan bermotor. Seperti halnya baterai, sumber energi listrik aki juga dapat habis. Akan tetapi, kita tidak perlu membeli aki yang baru. Aki cukup disetrum untuk memperoleh energi listrik. Pada aki biasanya tertulis besar tegangan listrik yang dimilikinya. Ukuran tegangan listrik pada aki, antara lain 6 V, 9 V, 12 V, dan 24 V. Aki disebut sebagai elemen basah karena cairan kimia yang ada di dalamnya.
c. Generator
Angin, air, matahari, dan panas bumi dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik. Diesel uap dan nuklir juga dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik. Angin digunakan untuk menggerakkan kincir angin. Selanjutnya, angin akan memutar turbin yang dihubungkan dengan generator. Generator akan ikut berputar dan menghasilkan energi listrik. Energi gerak angin dapat diubah menjadi energi listrik menggunakan generator tersebut. Pada PLTD (Pusat Listrik Tenaga Diesel), generator digerakkan oleh diesel yang dihidupkan dengan solar. Generator yang bergerak akan menghasilkan energi listrik.
Beberapa pembangkit energi listrik yang telah dikenal adalah:
Selain baterai, aki, dan generator, sumber energi listrik lainnya adalah dinamo sepeda. Dinamo sepeda terdiri atas lempengan logam, magnet, dan lilitan kawat. Saat roda sepeda berputar, kepala dinamo yang bergesekan dengan roda ikut berputar. Hal ini menyebabkan magnet yang berhubungan dengan kepala dinamo ikut berputar. Putaran ini menghasilkan arus listrik pada lilitan kawat.
3. Konduktor dan Isolator Listrik
Pada postingan sebelumnya saya pernah membahas tentan konduktor dan isolator. Pada prinsipnya Konduktor panas adalah benda dapat menghantarkan panas. Sedangkan konduktor listrik adalah benda yang dapat menghantarkan arus listrik, seperti besi, baja, timah, tembaga dan kuningan. Sebaliknya, benda yang tidak dapat menghantarkan arus listrik disebut isolator listrik. Kayu termasuk isolator panas, akan tetapi tidak selalu kayu menjadi isolator listrik karena kayu yang basah termasuk konduktor listrik. Adapun kayu kering termasuk isolator listrik. Kaca, plastik, dan kain juga termasuk isolator.
4. Perpindahan dan Perubahan Energi Listrik
Di rumah, banyak peralatan yang menggunakan listrik. Misalnya setrika, televisi, tape, dan kipas angin. Alat-alat listrik tersebut memanfaatkan perubahan energi listrik. Energi listrik dapat diubah menjadi energi yang lain diantaranya.
1. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Panas
Energi listrik dapat diubah menjadi panas. Ada banyak alat rumah tangga yang dapat mengubahnya. Contohnya, setrika listrik, kompor listrik, dispenser, dan solder. Di dalam alat-alat tersebut terdapat elemen pemanas. Ketika dialiri arus listrik, elemen pemanas menjadi panas.
2. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Cahaya
Energi listrik juga dapat diubah menjadi energi cahaya. Sekarang, orang sudah mengenal lampu listrik. Lampu listrik mengubah energi listrik menjadi energi cahaya. Dengan lampu
listrik, malam hari menjadi terang benderang. Kalian pun dapat belajar dengan nyaman.
3. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Gerak
Mobil-mobilan baterai bergerak dengan memanfaatkan baterai. Roda mobil dapat berputar karena terhubung dengan motor listrik. Motor listrik inilah yang mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Ada banyak peralatan rumah yang memiliki motor listrik. Adanya motor listrik membuat peralatan tersebut dapat menghasilkan energi gerak. Contohnya, kipas angin, blender, mesin cuci, dan pengering rambut.
4. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Bunyi
Radio, televisi, handphone (hp), dan bel listrik merupakan penghasil bunyi. Namun, alat itu tidak berfungsi jika tidak ada listrik. Dengan demikian, alat-alat tersebut mengubah energi listrik menjadi energi bunyi.
5. Penerapan Energi Listrik dalam Suatu Karya Sederhana
Saat ini banyak sekali peralatan yang memanfaatkan energi listrik, dari alat yang sederhana sampai alat yang sangat rumit. Walaupun demikian, pada awalnya alat-alat tersebut dibuat dalam bentuk sederhana. Selainjutnya dalam perkembangannya diciptakan model-model yang lebih canggih.
Membuat Bel Listrik
Bagaimana cara kerja bel listrik? Untuk membuat bel listrik terlebih dahulu kita sediakan alat dan bahannya, yaitu;
Langkah kerja:
1. Potonglah tiga papan kayu dengan ukuran seperti gambar berikut.
2. Lubangilah papan kayu A dengan paku kemudian gunakan obeng untuk memperbesar lubangnya sesuai dengan ukuran besarnya sekrup.
3. Lilitkan kawat tembaga pada sekrup sebagai kumparan dengan rapi mulai dari bawah sampai ujung atas sekrup. Perhatikan gambar berikut.
4. Potong seng dengan ukuran 5 cm x 1 cm kemudian gulung. Seng ini berfungsi sebagai pemukul bel. Sambungkan kawat tembaga pada lempeng seng dan pasang pada papan B. Perhatikan gambar berikut.
5. Pasang sekrup yang lain pada papan C. Perhatikan gambar berikut.
6. Sambungkan papan B ke papan C. Kemudian kencangkan dengan menggunakan paku.
7. Pasanglah sekrup yang telah dililit kawat tembaga pada papan A. Kemudian sambungkan papan A dengan papan B, kuatkan dengan paku.
8. Pasang bel sepeda pada bagian sebelah lain papan A.
9. Hubungkan sekrup pada papan C dengan kawat tembaga pada kutub positif baterai, sedangkan kawat dari lilitan sekrup dihubungkan ke sakelar. Selanjutnya hubungkan kawat dari sakelar ke kutub negatif baterai. Perhatikan gambar berikut.
10. Cobalah membunyikan bel listrik yang telah kamu buat.
6. Rangkaian Listrik
a. Rangkaian Tertutup dan Terbuka
Bola lampu akan menyala jika saklar dalam keadaan tertutup. Rangkaian ini disebut rangkaian tertutup. Sebaliknya, jika saklar terbuka, bola lampu tidak akan menyala. Rangkaian ini disebut rangkaian terbuka.
b. Rangakaian Paralel
Rangkaian paralel adalah hubungan alat-alat listrik secara sejajar. Rangkaian ini pada umumnya dipakai di rumah-rumah. Rangkaian paralel terbentuk jika dua buah bola lampu atau lebih dihubungkan secara berjajar. Kutub lampu sejenis dihubungkan ke kutub baterai yang sama. Pada rangkaian paralel jika salah satu lampu diputuskan ( mati ), lampu yang lainya tetap menyala. Hal ini terjadi karena lampu yang lain masih terhubung dengan sumber arus listrik
c. Rangkaian Seri
Rangkaian seri adalah apabila bola lampu dipasang berurutan. Demikian pula dengan sumber tegangan juga dihubungkan secara berderet. Pada rangkaian seri apabila salah satu lampu diputuskan ( mati ) maka lampu yang lain juga juga akan mati.
d. Rangkaian Campuran
Rangkaian campuran adalah rangkaian listrik yang merupakan gabungan dari rangkaian paralel dengan rangkaian seri.
Semoga bermanfaat...
Ada fakta yang sangat menarik tentang listrik. Saat kita memutar sakelar lampu atau menekan tombol lampu senter, yang terjadi adalah lampu itu segera menyala dan cahayanya muncul dengan sangat cepat. Dan kecepatannya itu ternyata sangat luar biasa. Andaikan ada kabel listrik yang dipasang mengelilingi bumi, maka dalam satu detik saja listrik akan bergerak mengelilingi bumi sebanyak tujuh kali. Itulah kira-kira kecepatan rambat listrik. Tenaga listrik juga sama ajaibnya seperti kecepatannya. Kalau kita lihat pohon yang tersambar petir, maka seluruh bagian pohon yang tersambar petir akan hangus dan segera mati. Maka dari itu, sikap hati-hati mutlak diperlukan saat menggunakan peralatan listrik.
1. Gejala Kelistrikan
Suatu benda mengandung ribuan muatan listrik yang sangat kecil. Ada dua jenis muatan listrik, yaitu muatan positif (+) (proton) dan muatan negatif (–) (elektron). Benda dengan jumlah proton dan elektron sama disebut benda netral. Ada pula benda bermuatan positif maupun bermuatan negatif. Benda bermuatan positif jika jumlah proton lebih banyak daripada elektron. Benda bermuatan negatif jika jumlah elektron lebih banyak daripada proton.
Gejala kelistrikan muncul ketika kedua muatan tersebut tidak sama. Untuk mengetahui adanya gejala kelistrikan bisa dengan menggosokan penggaris mika ke kain wol, setelah itu dekatkan penggaris ke potongan kertas. Apa yang terjadi? yang terjadi adalah potongan kertas akan tertarik dan menempel di penggaris. Mengapa demikian?
Gerakan menggosok permukaan penggaris ke kain wol menyebabkan penggaris memiliki muatan listrik, sementara potongan-potongan kertas tidak bermuatan listrik. Penggaris dapat menarik potongan kertas karena bermuatan listrik. Kertas akan jatuh kembali saat penggaris plastik tidak bermuatan listrik lagi. Muatan listrik pada penggaris plastik tidak mengalir. Karena itu, hal ini disebut listrik statis.
Gesekan antara penggaris dan kain wol menyebabkan panas sehingga terjadi muatan listrik. Jika dua penggaris plastik bermuatan listrik saling didekatkan, keduanya akan saling menjauh. Kenapa demikian? kedua penggaris tersebut sama-sama bermuatan listrik negatif sehingga akan tolak-menolak. Selain listrik statis, ada juga istilah listrik dinamik. Listrik dinamik adalah listrik yang mengalir. Misalnya, listrik pada baterai dan dinamo. Baterai mempunyai kutub positif dan kutub negatif. Kutub positif (+) adalah ujung baterai dengan tonjolan kecil. Sementara, kutub negatif (–) adalah ujung baterai yang rata (biasanya mengkilap). Jika kedua kutub dihubungkan dengan kabel, elektron mengalir dari kutub positif menuju kutub negatif. Aliran elektron ini disebut arus listrik. Ketika arus listrik melewati lampu, arus listrik menyebabkan lampu menyala. Ketika salah satu ujung kabel dilepas dari kutub baterai, lampu akan mati karena elektorn tidak dapat mengalir. Arus listrik hanya dapat menyala pada rangkaian tertutup.
2. Sumber Energi Listrik
a. Baterai
Pada sebuah baterai, pada ujungnya terdapat kutub positif (+) dan terdapat kutub negatif (–). Apabila kedua kutub tersebut dihubungkan maka akan menghasilkan energi listrik. Jika bungkus luar pada baterai dibuka, akan terlihat lapisan seng. Lapisan seng ini berfungsi sebagai kutub negatif. Benda yang berperan sebagai kutub positif adalah batang arang. Batang arang terdapat di bagian tengah baterai. Batu baterai memiliki besar tegangan listrik yang berbeda-beda. Besar tegangan listrik biasanya terdapat pada bungkus baterai. Misalnya, pada bungkus baterai tertulis 1 V. Artinya, baterai tersebut mempunyai tegangan listrik sebesar 1 volt. Batu baterai biasanya digunakan pada jam dinding, mainan anak-anak, dan radio.
b. Aki (Accumulator)
Aki biasanya digunakan pada mobil dan sepeda motor. Di dalam aki terdapat cairan kimia, yaitu larutan asam sulfat encer. Zat kimia dapat diubah menjadi energi listrik. Kutub positif (+) dan kutub negatif (–) dihubungkan dengan alat-alat listrik. Misalkan lampu, radio, dan kendaraan bermotor. Seperti halnya baterai, sumber energi listrik aki juga dapat habis. Akan tetapi, kita tidak perlu membeli aki yang baru. Aki cukup disetrum untuk memperoleh energi listrik. Pada aki biasanya tertulis besar tegangan listrik yang dimilikinya. Ukuran tegangan listrik pada aki, antara lain 6 V, 9 V, 12 V, dan 24 V. Aki disebut sebagai elemen basah karena cairan kimia yang ada di dalamnya.
c. Generator
Angin, air, matahari, dan panas bumi dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik. Diesel uap dan nuklir juga dapat digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik. Angin digunakan untuk menggerakkan kincir angin. Selanjutnya, angin akan memutar turbin yang dihubungkan dengan generator. Generator akan ikut berputar dan menghasilkan energi listrik. Energi gerak angin dapat diubah menjadi energi listrik menggunakan generator tersebut. Pada PLTD (Pusat Listrik Tenaga Diesel), generator digerakkan oleh diesel yang dihidupkan dengan solar. Generator yang bergerak akan menghasilkan energi listrik.
Beberapa pembangkit energi listrik yang telah dikenal adalah:
- PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air),
- PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga uap),
- PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Geothermal),
- PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir),
- PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya),
- PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel), dan
- Pembangklit Listrik Tenaga Angin.
Selain baterai, aki, dan generator, sumber energi listrik lainnya adalah dinamo sepeda. Dinamo sepeda terdiri atas lempengan logam, magnet, dan lilitan kawat. Saat roda sepeda berputar, kepala dinamo yang bergesekan dengan roda ikut berputar. Hal ini menyebabkan magnet yang berhubungan dengan kepala dinamo ikut berputar. Putaran ini menghasilkan arus listrik pada lilitan kawat.
3. Konduktor dan Isolator Listrik
Pada postingan sebelumnya saya pernah membahas tentan konduktor dan isolator. Pada prinsipnya Konduktor panas adalah benda dapat menghantarkan panas. Sedangkan konduktor listrik adalah benda yang dapat menghantarkan arus listrik, seperti besi, baja, timah, tembaga dan kuningan. Sebaliknya, benda yang tidak dapat menghantarkan arus listrik disebut isolator listrik. Kayu termasuk isolator panas, akan tetapi tidak selalu kayu menjadi isolator listrik karena kayu yang basah termasuk konduktor listrik. Adapun kayu kering termasuk isolator listrik. Kaca, plastik, dan kain juga termasuk isolator.
4. Perpindahan dan Perubahan Energi Listrik
Di rumah, banyak peralatan yang menggunakan listrik. Misalnya setrika, televisi, tape, dan kipas angin. Alat-alat listrik tersebut memanfaatkan perubahan energi listrik. Energi listrik dapat diubah menjadi energi yang lain diantaranya.
1. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Panas
Energi listrik dapat diubah menjadi panas. Ada banyak alat rumah tangga yang dapat mengubahnya. Contohnya, setrika listrik, kompor listrik, dispenser, dan solder. Di dalam alat-alat tersebut terdapat elemen pemanas. Ketika dialiri arus listrik, elemen pemanas menjadi panas.
2. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Cahaya
Energi listrik juga dapat diubah menjadi energi cahaya. Sekarang, orang sudah mengenal lampu listrik. Lampu listrik mengubah energi listrik menjadi energi cahaya. Dengan lampu
listrik, malam hari menjadi terang benderang. Kalian pun dapat belajar dengan nyaman.
3. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Gerak
Mobil-mobilan baterai bergerak dengan memanfaatkan baterai. Roda mobil dapat berputar karena terhubung dengan motor listrik. Motor listrik inilah yang mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Ada banyak peralatan rumah yang memiliki motor listrik. Adanya motor listrik membuat peralatan tersebut dapat menghasilkan energi gerak. Contohnya, kipas angin, blender, mesin cuci, dan pengering rambut.
4. Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Bunyi
Radio, televisi, handphone (hp), dan bel listrik merupakan penghasil bunyi. Namun, alat itu tidak berfungsi jika tidak ada listrik. Dengan demikian, alat-alat tersebut mengubah energi listrik menjadi energi bunyi.
5. Penerapan Energi Listrik dalam Suatu Karya Sederhana
Saat ini banyak sekali peralatan yang memanfaatkan energi listrik, dari alat yang sederhana sampai alat yang sangat rumit. Walaupun demikian, pada awalnya alat-alat tersebut dibuat dalam bentuk sederhana. Selainjutnya dalam perkembangannya diciptakan model-model yang lebih canggih.
Membuat Bel Listrik
Bagaimana cara kerja bel listrik? Untuk membuat bel listrik terlebih dahulu kita sediakan alat dan bahannya, yaitu;
- lempeng seng secukupnya;
- kawat tembaga dengan diameter 0,5 mm dan panjang 4 m;
- besi dengan panjang 5 cm;
- sekrup dengan panjang 5 cm 2 buah;
- papan kayu;
- bel sepeda bekas atau tutup dari bahan besi yang bisa digunakanan untuk bel;
- gergaji;
- obeng;
- palu;
- paku;
- baterai; dan
- sakelar.
Langkah kerja:
1. Potonglah tiga papan kayu dengan ukuran seperti gambar berikut.
3. Lilitkan kawat tembaga pada sekrup sebagai kumparan dengan rapi mulai dari bawah sampai ujung atas sekrup. Perhatikan gambar berikut.
7. Pasanglah sekrup yang telah dililit kawat tembaga pada papan A. Kemudian sambungkan papan A dengan papan B, kuatkan dengan paku.
8. Pasang bel sepeda pada bagian sebelah lain papan A.
9. Hubungkan sekrup pada papan C dengan kawat tembaga pada kutub positif baterai, sedangkan kawat dari lilitan sekrup dihubungkan ke sakelar. Selanjutnya hubungkan kawat dari sakelar ke kutub negatif baterai. Perhatikan gambar berikut.
6. Rangkaian Listrik
a. Rangkaian Tertutup dan Terbuka
Bola lampu akan menyala jika saklar dalam keadaan tertutup. Rangkaian ini disebut rangkaian tertutup. Sebaliknya, jika saklar terbuka, bola lampu tidak akan menyala. Rangkaian ini disebut rangkaian terbuka.
Rangkaian paralel adalah hubungan alat-alat listrik secara sejajar. Rangkaian ini pada umumnya dipakai di rumah-rumah. Rangkaian paralel terbentuk jika dua buah bola lampu atau lebih dihubungkan secara berjajar. Kutub lampu sejenis dihubungkan ke kutub baterai yang sama. Pada rangkaian paralel jika salah satu lampu diputuskan ( mati ), lampu yang lainya tetap menyala. Hal ini terjadi karena lampu yang lain masih terhubung dengan sumber arus listrik
Rangkaian seri adalah apabila bola lampu dipasang berurutan. Demikian pula dengan sumber tegangan juga dihubungkan secara berderet. Pada rangkaian seri apabila salah satu lampu diputuskan ( mati ) maka lampu yang lain juga juga akan mati.
Rangkaian campuran adalah rangkaian listrik yang merupakan gabungan dari rangkaian paralel dengan rangkaian seri.
