A. Listrik Statis B. Listrik Dinamis C. Rangkaian Listrik D. Sumber .
BAB 6KelistrikanA. Listrik StatisB. Listrik DinamisC. Rangkaian ListrikD. Sumber Arus ListrikE.Daya dan Energi ListrikBab 6 Kelistrikan 131
Peta KonsepPeta Konsep Listrik StatisListrik Statismerupakan kumpulanMuatan di dalam bahanjenisnya dapat diketahui menggunakanElektroskopdikenalMuatan NegatifMuatan PositifmenghasilkanmenghasilkanMedan ListrikmenimbulkanGaya Coulumb F 132 IPA SMP Kelas IXqA qBr2
Peta KonsepPeta Konsep Listrik DinamisListrik Dinamismerupakan aliranElektronmenghasilkanArus Listrikdisebabkan adanyaHukum Ohmhubungan ketiganyadinyatakan olehV I.RGaya Gerak ListrikdidalamKonduktor dengan hambatandapat di susun secaraSeriParalelRr R1 R2 .1/Rr 1/R1 1/R2 .Bab 6 Kelistrikan 133
BAB6KelistrikanPada saat hujan turun, pernahkah kamu melihat petir? Petir adalah peristiwa alam yangsangat berbahaya dan ditakuti semua orang, karena petir menimbulkan kilatan cahaya yangdiikuti dengan suara dahsyat di udara. Apabila seseorang tersambar petir, maka tubuh orangtersebut akan terbakar. Akibat berbahayanya petir, maka gedung-gedung bertingkat yangcukup tinggi dilengkapi dengan penangkal petir. Apa yang menyebabkan terjadinya petir?Mengapa tubuh orang yang tersambar petir terbakar? Mengapa gedung-gedung bertingkatyang tinggi dilengkapi dengan penangkal petir?Petir merupakan gejala alam yang timbul karena berkumpulnya sejumlah besar elektron yang disebut listrik statis. Kita akan mempelajari dan mendiskusikan bagaimana caramemperoleh listrik statis secara sederhana dan cara pengosongannya sebagaimana petir danmanfaat penangkal petir.Kegiatan PenyelidikanSifat ZatDapatkah kamu menggerakkan suatu benda tanpa harusmenyentuhnya?1. Buatlah potongan-potongan kecil kertasatau kertas tipis di atas mejamu.2. Gosokkan sebuah sisir plastik ataupenggaris plastik pada rambutmuuntuk memberikan muatan listrik.3. Dekatkan sisir itu pada potongan kertastisu. Catat pengamatanmu terhadapperilaku kertas tisu tersebut.tisuSumber: Dok. PenulisDalam buku catatanmu, tulis satu paragraf yang memaparkan bagaimana sisir itu mempengaruhi kertas tisupada langkah 3 di atas. Cobalah lakukan langkah yang samadengan menggunakan benda lain, selain sisir, rambut, ataukertas tisu.134 IPA SMP Kelas IX
Listrik Statis AMengapa pada kegiatan penyelidikan dengan sisirdan kertas tisu yang telah kamu lakukan di atas, kamumengamati potongan kertas tisu itu tertarik dan menempelpada sisir. Apa yang menyebabkan potongan kertas tisu itumenempel pada sisir?Pada saat kamu menyisir rambut kering, rambutmutertarik oleh sisir (Gambar 6.1). Mengapa rambut menempel di sisir? Hal ini dijelaskan dalam Gambar 6.2. Sepertiditunjukkan pada Gambar 6.2a, pada mulanya rambut dansisir bersifat netral. Suatu atom bersifat netral, karena jumlahproton dan elektron sama. Pada saat kamu menggosokkansisir pada rambutmu, sejumlah atom di dalam rambutmuterganggu, sejumlah elektron di dalam rambutmu terlepasdan berpindah ke sisirmu. Akibatnya, sisirmu memperolehtambahan elektron, dan sisirmu itu tidak lagi netral, tetapimemiliki muatan negatif. Rambutmu kehilangan elektron,sehingga rambutmu itu bermuatan positif (Gambar 6.2b).Peristiwa ini merupakan contoh mendapatkan listrik statisdengan cara menggosok. Listrik statis adalah berkumpulnya muatan listrik pada suatu benda. Pikirkan contoh-contohlain tentang listrik statis.Kata Kunci IPAListrik statisMuatan positifMuatan negatifElektroskopsisir(a)Gambar 6.2aSebelum menyisir, rambutprotonelektron(b)Gambar 6.2bSetelah menyisir, elektronberpindah dari rambut kesisir.Sumber: Dok. PenulisGambar 6.1Pada saat kamu menyisir rambut kering, rambutmu tertarik oleh sisir.Bab 6 Kelistrikan 135
Kegiatan 6.1Memberi muatan listrik dengan caramenggosokApa yang Kamu Butuhkan1 buah sisir, kertas tisu, rambutApa yang kamu lakukan?1. Letakkan potongan-potongan kertas tisu di atas meja.2. Gosoklah sebuah sisir dengan rambutmu, dekatkan sisir tersebut pada kertas tisu. Tuliskanapa yang kamu amati.3. Biarkan kertas tisu itu menempel pada sisir selama beberapa detik. Tulis apa yang kamuamati setelah beberapa detik berlalu.Analisis1. Jenis muatan apakah yang dimiliki sisir dan rambut tersebut sebelum salingdigosokkan?2. Jenis muatan apakah yang dimiliki sisir dan rambut setelah saling digosokkan?3. Pada saat sisir tersebut didekatkan pada tisu, mengapa tisu ini tertarik oleh sisir?4. Setelah beberapa saat tisu itu menempel pada sisir, mengapa tisu itu lepas lagi?Sekarang Jawablah!1. Bagaimana kamu membuat elektron pindah dari satu benda menuju benda lain dalamkegiatan ini?2. Apa yang terjadi pada suatu benda yang tidak bermuatan listrik, jika benda itumendapatkan atau kehilangan elektron?136 IPA SMP Kelas IX
Pengosongan Muatan ListrikLoncatan muatan listrik terjadi pada saat muatanlistrik bergerak secara bersama-sama. Kejadian inidisebut pengosongan listrik statis. Petir merupakansalah satu contoh proses pengosongan. Pengosongan ituditunjukkan oleh sambaran petir pada Gambar 6.3.Pengosongan terjadi apabila tersedia suatu jalanbagi elektron-elektron untuk mengalir dari suatu bendabermuatan ke benda lain. Perpindahan muatan listrikstatis dari satu benda ke benda lain disebut penetralanatau pengosongan muatan statis. Pengosongan itu lazimjuga disebut pentanahan, karena muatan itu seringdikosongkan dengan cara menyalurkan ke tanah.Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadisangat besar sehingga menimbulkan suara dahsyatyang kita sebut petir. Proses terjadinya petir dijelaskandalam Gambar 6.4a, 6.4b, dan 6.4c. Bacalah keteranganketiga gambar tersebut.Gambar 6.3Petir adalah contoh loncatan muatanlistrik statis yang besarBab 6 Kelistrikan 137
Awan netralAwan denganmuatan terpisahTerjadisambaran petirGambar 6.4Proses terjadinya petir(a)Sebelum terjadipetir, muatanlistrik terbentukdi dalam awanketika butiranbutiran air salingmenggosok satusama lain.Kemudian terjadipemisahan muatandi dalam awan.Bagian bawah awanmenjadi bermuatanlebih negatif, menyebabkan muatanmuatan positif terinduksi ke permukaan tanah .Terjadi sambaranpetir dari awan ketanah ketika muatannegatif (elektron)meloncat dari awanbagian bawah ketitik tertinggi di atastanah yang bermuatanpositif.Pengosongantanpa Menimbulkan KerusakanGambar 6.5Pada saat terjadi petir, pengosongan listrik statis dari bagian bawahawan yang bermuatan ke Bumi akanmelewati batang penangkal petirini. Muatan listrik akan mengalir kebawah dengan aman melalui kabellogam tersebut, dan masuk ke dalamtanah.Batang logam penangkal petir sering dipasang di atasatap rumah bertingkat atau di atas bangunan tinggi, dandihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penangkal petir, melindungi rumah dan bangunan tinggi tersebutdari kerusakan oleh energi listrik yang besar di dalam petir.Penangkal petir ini menyediakan suatu jalan aman, melalui pentanahan, agar arus listrik petir mengalir masuk kedalam tanah, bukan melewati rumah atau bangunan lain.Pernahkah kamu melihat bangunan tinggi yang dilengkapidengan penangkal petir seperti Gambar 6.5. Penangkal petiritu merupakan contoh pengosongan muatan listrik statisyang tidak menimbulkan kerusakan.138 IPA SMP Kelas IX
ElektroskopElektroskop adalah suatu piranti yang dapat digunakan untuk mendeteksi muatan. Sebagaimana diperlihatkanGambar 6.6, di dalam sebuah peti kaca terdapat dua buahdaun elektroskop yang dapat bergerak (kadang-kadangyang dapat bergerak hanya satu daun saja), biasanya dibuatdari emas. Daun-daun elektroskop ini dihubungkan kesebuah bola logam yang berada di luar peti kaca melaluisuatu konduktor yang terisolasi dari peti. Apabila bendayang bermuatan positif didekatkan ke bola logam, makapemisahan muatan terjadi melalui induksi, elektron-elektron ditarik naik menuju bola, sehingga kedua daun elektroskop bermuatan positif dan saling menolak (Gambar6.7a). Proses demikian disebut memuati dengan cara induksi. Sedangkan, jika bola dimuati dengan cara konduksi,maka bola logam konduktor, dan kedua daun elektroskopmemperoleh muatan positif karena ditinggalkan elektronelektron yang bergerak menuju benda bermuatan positiftersebut, sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar 6.7b.Pada setiap kasus, makin besar muatan, maka makin lebarpemisahan daun-daun elektroskop.Perlu dicatat bahwa dengan cara ini, kamu tidakdapat menentukan tanda muatan, karena dalam setiapkasus, kedua daun elektroskop saling menolak satudengan yang lain. Meskipun demikian, suatu elektroskopdapat digunakan untuk menentukan “tanda muatan”jika pertama-tama pemisahan muatan dilakukan dengancara konduksi, misalnya elektroskop bermuatan negatif,sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 6.8a. Jika bendabermuatan negatif didekatkan, sebagaimana ditunjukkanpada Gambar 6.8b, maka lebih banyak elektron diinduksiuntuk bergerak ke bawah menuju daun-daun elektroskopsehingga kedua daun ini terpisah lebih lebar. Di sisi lain,jika muatan positif didekatkan, maka elektron-elektron akandiinduksi untuk bergerak ke atas, sehingga menjadi lebihnegatif dan jarak pisah kedua daun ini menjadi berkurang(menjadi lebih sempit), seperti pada Gambar 6.8c.Sumber: Jatmiko, 2004Gambar 6.6ElektroskopGambar 6.7Elektroskop dimuati (a) dengan cara induksi,(b) dengan cara konduksi.Gambar 6.8Elektroskop yang pertama-tama dimuatidapat digunakan untuk menentukan tandadari suatu muatan yang diberikan.Bab 6 Kelistrikan 139
Saling Pengaruh antara Benda-benda Bermuatan ListrikApakah yang menyebabkan benda-benda bermuatanlistrik positif atau negatif?Sebelum kamu menggosok sisir dengan rambut padaKegiatan 6.1 di atas muatan listrik sisir itu netral. Atomatom sisir tersebut memiliki jumlah proton dan elektronyang sama. Pada saat kamu menggosok sisir tersebut denganrambut, gosokan itu menyebabkan elektron-elektron pindahdari rambut ke sisir. Dengan membuat lebih banyak elektronterkumpul pada sisir, kamu memberikan muatan listriknegatif pada sisir tersebut. Sisir itu bermuatan negatif, danrambut tersebut bermuatan positif.Benda-benda seperti sisir tersebut mendapatkan tambahan elektron, sedangkan rambut kehilangan elektron.Kita mengatakan kedua benda itu dimuati dengan listrikstatis. Dengan kata lain, listrik statis adalah terkumpulnyamuatan-muatan listrik pada suatu benda.Jadi, benda-benda memperoleh muatan listrik statisakibat kontak atau persentuhan satu sama lain, sepertipada saat kamu menggosok sisir dengan kain atau rambut.Benda-benda bermuatan sejenis akan tolak menolak (Gambar 6.9a), sedangkan benda-benda yang bermuatan tidaksejenis akan tarik menarik (Gambar 6.9b). Dengan kata lainada gaya yang bekerja antara dua atau lebih benda yangbermuatan.(a)Gambar 6.9Intreakski kelistrikan antara benda sejenisdan tidak sejenis140 IPA SMP Kelas IXKedua penggarisplastik bermuatansaling menolak(b)Batang dan penggarisplastik bermuatan saling menarik
Hukum CoulombKamu telah melihat bahwa muatan taksejenis tarik menarik dan muatan sejenistolak menolak. Besar gaya ini bergantungpada besar muatan dan jarak antara muatantersebut. Pada tahun 1785 seorang ahli fisikabangsa Perancis yang bernama Charles Coulomb (1736-1806) telah menyelidiki hubunganantara besaran-besaran tersebut di atas. Jenisperalatan yang digunakan oleh Coulomb tampak pada Gambar 6.10. Batang yang diisolasidengan bola-bola konduktor kecil A dan A’,digantungkan melalui kawat tipis. Bola yangsama yaitu B, ditempatkan di dekat bola A. Ketika bola A dan bola B bersama-sama disentuhdengan benda yang bermuatan, maka muatanmenyebar ke kedua bola (bola A dan B) secaramerata. Karena kedua bola A dan B memilikiukuran yang sama, maka kedua bola tersebutmenerima muatan dengan jumlah yang sama.Simbol untuk muatan adalah q. Oleh karenaitu, besarnya muatan pada bola-bola A danB dapat disimbolkan dengan notasi qA danqB. Coulomb menemukan bagaimana gayaantara kedua bola yang bermuatan, A dan Btergantung pada jarak tertentu. Pertama iadengan hati-hati mengukur besarnya gayayang diperlukan untuk memutar kawat yangdigantung melalui sudut yang diberikan. Diakemudian menempatkan muatan yang samapada bola A dan B serta mengubah jarakantara keduanya r. Gaya menggerakkan Adari posisi diamnya, memutar kawat yangdigantung. Dengan mengukur pembelokanA, Coulomb dapat menghitung gaya penolakan.Colomb menunjukkan bahwa gayaF berbanding terbalik dengan kuadrat jarakantara kedua pusat bola.Lab Mini 6.1Bagaimanakah interaksi antar bendabenda bermuatan?Pada bagian di depan kalian telahmempelajari interaksi kelistrikan antaradua bahan yang bermuatan listrik. Untuklebih memahami interaksi kelistrikan antaradua bahan berbeda cobalah kegiatan dibawah ini.Apa yang kamu lakukan1. Gantungkan salah satu penggarisplastik melalui seutas benang, kemudiangosoklah salah satu ujung penggaristersebut keras-keras dengan kain wol.2. Sesaat kemudian, gosoklah penggarisyang lain pada salah satu ujungnyasecara keras dengan kain wol, dekatkanpada ujung penggaris pertama yangtelah digosok. Amati dan catatlahhasilnya pada tabel data.3. Dengan cara yang sama, lakukanlahuntuk batang kaca yang digosokdengan kain sutera.4. Sekarang, gosoklah kembali salahsatu ujung penggaris plastik yangtelah digantung tersebut dengan kainwol, kemudian gosoklah salah satuujung batang kaca dengan kain suteradan dekatkan pada ujung penggarisbermuatan tersebut. Amati dan catatlahhasilnya pada tabel data.AnalisisBuatlah tabel data berdasarkan hasilpengamatanmu.KesimpulanBuatlah kesimpulan berdasarkan datayang kamu peroleh.Bab 6 Kelistrikan 141
Gambar 6.10Coulomb menggunakan jenis alat ini untukmengukur gaya antara dua bola, A dan B.Ia mengamati penyimpangan A denganmenggunakan jarak antara A dan B yangbervariasi.Dengan bahasamusendiri, jelaskan apamaksud persamaandi atas?Sumber: cf. Serawy & Jewet, 2004Untuk menyelidiki bagaimana gaya bergantung padabesarnya muatan, Coulomb harus mengubah muatan bola.Pertama-tama Coulomb memberi muatan A dan B samaseperti sebelumnya. Kemudian Coulomb menambahkanbola lain yang tidak bermuatan, dengan ukuran yang samadengan B. Ketika bola tersebut disentuhkan ke bola B, makakedua bola membagi muatan yang telah ada dengan bola B.Karena keduanya memiliki ukuran yang sama, maka bolaB sekarang hanya memiliki separuh muatan semula. Olehkarena itu, muatan pada bola B hanya separuh muatan bolaA. Setelah bola lain yang disentuhkan ke bola B tersebutdijauhkan dari bola B, maka Coulomb menemukan bahwagaya antara A dan B menjadi separuh dari gaya antara Adan B semula (gaya antara A dan B sebelum adanya bolayang tidak bermuatan). Ia menyimpulkan bahwa gaya F,berbanding lurus dengan muatan-muatannya.F µ qA qBSetelah melakukan pengukuran yang sama, Coulombmenyimpulkan hasilnya dalam suatu hukum yang disebutHukum Coulomb yang berbunyi:Besarnya gaya antara muatan qA dan muatan qB, yang dipisahkan oleh jarak r, adalah berbanding lurus dengan besarnyakedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antaramuatan-muatan tersebut.142 IPA SMP Kelas IX
Satuan Muatan: coulomb (C)Muatan suatu benda sangat sulit diukur secara langsung. Akan tetapi, Coulomb menunjukkan bahwa besarnyamuatan dapat dikaitkan dengan besarnya gaya. Dengandemikian, ia dapat menentukan besarnya muatan yang terkait dengan besarnya gaya yang dihasilkan. Satuan muatandalam SI adalah coulomb (C). Satu coulomb adalah muatandari 6,25 x 1018 elektron atau proton. Ingat bahwa muatanproton dan elektron adalah sama. Muatan yang dihasilkanledakan petir besarnya sekitar 10 coulomb. Muatan pada satuelektron hanya 1,60 x10-19 C. Besarnya muatan suatu elektrondisebut muatan elementer. Dengan demikian, benda sekecilapapun seperti uang logam pada sakumu mengandung lebihdari satu juta coulomb muatan negatif. Muatan yang dihasilkan dengan jumlah yang sangat besar ini hampir tidak adaefek eksternalnya sebab diimbangi dengan jumlah muatanpositif yang sama. Akan tetapi jika muatan tidak seimbang,muatan yang kecilpun seperti 10-9 C dapat mengakibatkangaya yang besar.Dengan bahasamusendiri, jelaskan maksud persamaan di atas?Bagaimanakah gayalistrik antara dua muatan,bila jarak antara duamuatan tersebut semakinjauh? Bagaimanakahpengaruh besar danjenis muatan terhadapgaya listrik yang timbuldi antara dua muatanlistrik?Intisari Subbab1. Apakah yang disebut dengan listrik statis itu?2. Muatan listrik statis terjadi di alam. Muatan itu juga dapat dibuat olehmanusia. Berikan satu contoh listrik statis alamiah dan satu contohlistrik statis buatan manusia. Jelaskan bagaimana terjadinya masing-masing muatantersebut.3. Adalah lebih mudah bagi elektron untuk pindah melalui udara lembab daripada udarakering. Bagaimana hal ini menjelaskan kenyataan bahwa kamu melihat lebih banyakpengaruh-pengaruh listrik statis di udara kering daripada di udara lembab?4. Misalkan kamu baru saja mengisi sebuah elektroskop dengan batang gelas bermuatanpositif. Hipotesiskan apa yang akan terjadi jika kamu menyentuh lagi elektroskop tersebutdengan benda lain bermuatan positif.5. Berpikir Kitis. Seandainya Anda mengetes hukum Coulomb menggunakan bola plastikbermuatan kecil, bola logam bermuatan besar, dan kedua bola tersebut bermuatan positif.Sesuai dengan hukum Coulomb, gaya berganung pada , dengan r adalah jarak antarakedua pusat bola. Ketika kedua bola didekatkan satu dengan yang lain, gaya listrik lebihBab 6 Kelistrikan 143
BKata Kunci IPAArus ListrikListrik DinamisRangkaian tertutupListrik DinamisKamu telah belajar dari Subbab Listrik Statis bahwaelektron-elektron dapat bergerak atau pindah dari rambut kesisir, sehingga sisir itu bermuatan negatif. Dapatkah kamumenyalakan sebuah lampu-pijar dengan menempelkan sisiritu pada lampu pijar tersebut? Tentunya tidak dapat, karenalampu itu memerlukan aliran elektron secara terus-menerusagar tetap menyala. Elektron membutuhkan jalan yang tidakputus untuk mengalir dari satu tempat ke tempat lain.Listrik mempengaruhi kehidupan sehari-hari manusiadi seluruh dunia. Sebagian besar dari kita bergantung padaperalatan listrik untuk membuat hidup kita lebih aman,lebih sehat, lebih mudah, dan lebih nyaman. Lampu lalulintas, penerangan listrik, radio, dan mobil mainan sepertiGambar 6.11, merupakan sebagian kecil peralatan tersebut.Peralatan listrik tersebut diatas dapat bekerja karena adanyaarus listrik yang disebabkan oleh aliran elektron dalamsistem rangkaian listrik dalam peralatan listrik. Dapatkahkamu menyebutkan peralatan listrik lain yang membutuhkan listrik?Gambar 6.11Mobil mainan ini membutuhkan energi listrik untukbergerak. Demikian jugahalnya sebuah kalkulatordan jam listrik.Sumber: Dok. Penulis144 IPA SMP Kelas IX
Gambar 6.12Di dalam jam listrik dan radio kecilini terdapat arus listrik yang mengalir berliku-liku.Sumber: Dok. PenulisPernahkah kamu melihat bagian dalam sebuah radiopada saat radio itu dibongkar? Jika pernah, kamu kemungkinan pernah melihat komponen-komponen listrik kecildari radio itu yang terhubung satu sama lain.Gambar 6.12 menunjukkan bagian dalam sebuah jamlistrik dan radio kecil. Cara kerja peralatan ini rumit. Para ilmuwan, insinyur, dan teknisi menghabiskan bertahun-tahununtuk mengembangkan peralatan tersebut. Namun aliranlistrik di dalam seluruh peralatan tersebut dikendalikanoleh hukum-hukum sederhana yang akan kamu pelajaridalam Subbab ini. Banyak peralatan di sekitarmu yangmenggunakan listrik untuk menghasilkan cahaya, panas,atau gerak. Lakukan Lab Mini 6.2 untuk mengidentifikasialat-alat tersebut. Bersama teman-temanmu juga lakukanKegiatan 6.2 untuk membuat listrik mengalir.Lab Mini 6.2Mendaftar PeralatanListrikDaftarlah peralatan listrikyang kamu gunakan ataupernah kamu lihat. Kelompokkan alat listrik itu menurut kegunaannya, yaitu alatmana yang menghasil-kancahaya, alat mana yangmenghasilkan bunyi, alatmana yang menghasilkanpanas, alat mana yangmenghasilkan gerak, danlain-lain.Bab 6 Kelistrikan 145
Kegiatan 6.2Membuat Listrik MengalirDalam penyelidikan ini, kamu akan mencoba menggunakan aliran listrik untuk menyalakan lampu-pijar kecil.Apa yang Kamu Butuhkan-baterai 1,5 V dengan soketnya, 1 buahlampu pijar 2,5 V dengan soketnya, 1 buahkawat tembaga berisolasi panjang 20 cm, 2 buahGambar 6.13Baterai 1,5 V, soket baterai,lampu pijar 2,5 V, soket lampu, kawat tembaga berisolasi.Sumber: Dok. PenulisApa yang Kamu LakukanAnalisis1. Hanya dengan menggunakan seutaskawat dan sebuah baterai tanpa soket,cobalah untuk membuat sebuah lamputanpa soket menyala.2. Setelah kamu menemukan satu carauntuk membuat lampu itu menyala, padakegiatan ini gambarlah sketsa rangkaiantersebut!3. Sekarang rakitlah sebuah rangkaiandengan menggunakan soket baterai dansoket lampu untuk membuat sebuahbaterai menyalakan sebuah lampu.4. Setelah kamu berhasil menyalakan lamputersebut, ramalkan apa yang terjadi bilakamu melepaskan seutas kawat yangmenghubungkan lampu. Ujilah ramalankamu itu!1. Uraikan cara kamu yang telah berhasilmenyalakan satu lampu dengan menggunakan seutas kawat dan sebuah baterai.2. Menurut pendapatmu mengapa lampu itudapat menyala?3. Menurut pendapatmu mengapa lampuitu mati pada saat salah satu kawat kamulepas?146 IPA SMP Kelas IX
Rangkaian SederhanaDalam kegiatan sebelumnya, kamu telah berhasilmembuat suatu rangkaian sederhana. Untuk menyalakanlampu itu, kamu harus membuat suatu jalan tidak putusdengan kawat-kawat, dengan menghubungkan kawat-kawattersebut dari tiap ujung baterai ke sisi logam lampu yangberbentuk ulir dan ke ujung logam pada dasar lampu sepertiditunjukkan pada Gambar 6.14.Apa yang kita butuhkan untuk menghasilkan listrikyang dapat menyalakan lampu atau menghidupkan radio?Pertama, membutuhkan kawat penghantar. Kedua, kitamembutuhkan baterai sebagai sumber gaya gerak listrikuntuk membuat elektron di dalam kawat bergerak. Ketiga,kamu harus melakukan apa yang telah kamu lakukan padaKegiatan 3.3. Kamu harus menyediakan suatu jalan tidakputus, berupa rangkaian tertutup untuk elektron-elektron.Sebagai contoh, Gambar 6.15 adalah sebuah rangkaiantertutup. Listrik yang kamu gunakan itu disebut listrikdinamis.Gambar 6.14Rangkaian sederhana.Sekarang perhatikan Gambar 6.16. Lampu itu tidakmenyala karena salah satu kawat tidak terhubung denganlampu. Suatu rangkaian dengan celah merupakan rangkaianterputus atau terbuka. Pada sebuah rangkaian terbuka tidakada jalan untuk elektron mengalir, dan elektron-elektron itutidak dapat mengalir untuk menyalakan lampu, memutarkipas angin, atau menghidupkan radio.Sumber: Dok. PenulisGambar 6.15Gambar 6.16Apabila lampu menyala, berarti rangkaian itu tertutup.Elektron-elektron tidak mengalir dalam suatu rangkaian terbukadan lampu tidak menyala.Bab 6 Kelistrikan 147
Lab Mini 6.3Terbuka atau Tertutup?Disediakan sebuah baterai, sebuah lampu, dankabel secukupnya. Rakitlah suatu rangkaian terbuka dan suatu rangkaian tertutup. Gambarlahsketsa rangkaian terbukadan rangkaian tertutuptersebut. Bagaimana kamudapat mengatakan suaturangkaian itu terbuka atautertutup?Pikirkan kembali tentang kegiatan dengan sisir rambutpada Bab Listrik Statis. Kamu membuat elektron-elektronmengumpul pada sisir tersebut pada saat kamu menggosoksisir tersebut dengan kain wol. Kumpulan elektron pada sisirtersebut merupakan listrik statis, yaitu listrik yang tinggalpada satu tempat.Sekarang perhatikan hasil Kegiatan 6.2. Kamu membuatelektron-elektron mengalir mengelilingi suatu rangkaian.Bagaimana arah elektron-elektron mengalir mengelilingirangkaian tersebut? Elektron mengalir dari suatu tempatyang memiliki lebih banyak elektron, yaitu kutub negatifbaterai ke suatu tempat yang memiliki lebih sedikit elektron,yaitu kutub positif baterai. Gambar 6.17 menunjukkan aruselektron mengalir dari kutub negatif ke kutub positif.Akibat aliran elektron yang mengelilingi suatu rangkaian, maka timbullah arus listrik. Jadi arus listrik adalahelektron-elektron yang mengalir. Para ilmuwan berpikir aruslistrik mengalir dari kutub positif baterai ke kutub negatifbaterai. Arah arus listrik seperti ini menjadi kesepakatan.Jadi, arah arus elektron berlawanan dengan arah arus listrik.Gambar 6.18 menunjukkan arah arus listrik tersebut.Gambar 6.17Arah arus elektron dari kutub negatif ke kutubpositif.148 IPA SMP Kelas IXGambar 6.18Arah arus listrik dari kutubpositif ke kutub negatif
Hukum OhmHukum Ohm menjelaskan bagaimana beda potensialatau tegangan dari sebuah sumber arus, kuat arus listrik,dan resistansi suatu rangkaian saling terkait.Hukum Ohm menyatakan: jika tegangan pada suaturangkaian dinaikkan, arus dalam rangkaian akan naik;dan jika tegangan diturunkan, arus akan turun. Contoh,jika tegangan diduakalikan, arus akan menjadi dua kali.Hubungan ini diilustrasikan pada Gambar 6.19, denganmeter menunjukkan tegangan dan arus.Hukum Ohm juga memperlihatkan bahwa jika tegangan dijaga konstan, resistansi penghantar yang lebih kecilakan menghasilkan arus yang lebih besar dan resistansirangkaian yang lebih besar akan menghasilkan arus yanglebih kecil. Contoh, jika resistansi dinaikkan dua kali dari10 W menjadi 20 W (Gambar 6.20 ), maka arusnya menjadisetengahnya.Gambar 6.19Pengaruh tegangan terhadap arus ketikanilai resistansi konstan.Gambar 6.20Pengaruh resistansi terhadap arus ketikanilai tegangan konstan.Rumus untuk Kuat Arus ListrikMenggunakan hukum Ohm, kuat arus listrik dalamsuatu rangkaian dapat ditentukan dengan persamaan:Bab 6 Kelistrikan 149
dimana I menyatakan kuat arus, V menyatakan tegangan,dan R menyatakan resistansi atau hambatan.Untuk resistansi yang tetap, jika tegangan yang diberikan ke rangkaian dinaikkan, arus akan naik; dan jikategangan diturunkan arus akan turun.V naik, I naikV turun, I turunUntuk tegangan yang tetap, jika resistansi dalam rangkaian dinaikkan, arus akan turun; dan jika resistansi diturunkan, arus akan naik.R naik, I turunR turun, I naikPenggunaan MatematikaDengan menggunakan persamaan hukum Ohm, kamudapat menghitung kuat arus dalam ampere jika nilai tegangan dalam volt dan resistansi dalam ohm diketahui.Dengan menggunakan rumus hukum Ohm , buktikanbahwa arus yang melalui resistor 10 W akan naik ketikategangan dinaikkan dari 5 V menjadi 20 V.PenyelesaianUntuk tegangan 5 V,I V5V 0,5 AR 10ΩUntuk tegangan 20 V,I V 20V 2AR 10ΩTerlihat bahwa kuat arus naik dari 0,5 A menjadi 2 A.150 IPA SMP Kelas IX
Penggunaan MatematikaPenghitungan Kuat ArusSebuah bola lampu dengan hambatan 6 ohm dihubungkan dengan aki 12 V. Berapakah besar kuat aruslistrik yang mengalir melalui bola lampu itu?Langkah-langkah Pemecahan-Masalah:Hambatan R 6 Ω1. Apa yang diketahui?Tegangan V 12 V2. Apa yang ingin diketahui?Kuat arus I3. Memilih persamaanI V/R4. Pemecahan:I 12V/6 Ω 2APenghitungan HambatanSebuah baterai 6 V digunakan untuk menyalakan sebuahlampu. Arus yang mengalir melalui lampu itu sebesar 2 A.Berapakah besar hambatan lampu tersebut?Langkah-langkah Pemecahan Masalah1. Apa yang diketahui?tegangan, V 6 Varus, I 2 A2. Apa yang igin diketahui?hambatan, R3. Memilih persamaan4. Pemecahan:R V/IR 6 V/2A 3ΩSoal Latihan1. Hitunglah kuat arus yang mengalir melalui sebuahkawat 6Ω yang dihubungkan baterai 12 V. Berapakah kuat arusnya bila kawat itu dihubungkan baterai6 V?2. Hitunglah besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mengalirkan arus 3 A pada sebuah lampu yangmemiliki hambatan 4 Ω.3. Empat buah baterai masing-masing memiliki bedapotensial 1,5 V dihubungkan secara seri. Empat baterai seri tersebut mengeluarkan arus 2 A pada saatdihubungkan dengan sebuah lampu. BerapakahMembuat RamalanBerdasarkan Hukum Ohm1. Apa yang akan terjadi padaarus listrik dalam sebuahbola-lampu senter apabilakamu mengganti lampu itudengan lampu yang memiliki hambatan lebih rendah?2. Apa yang akan terjadi padaarus dalam suatu rangkaianapabila kamu memasangsebuah resistor denganhambatan besar?3. Apa yang akan terjadi padaarus dalam suatu rangkaianapabila kamu menambahkan baterai untuk memperbesar tegangan?Bab 6 Kelistrikan 151
Konduktor dan IsolatorSebelum mempelajari pengertian konduktor dan isolator, lakukan Kegiatan 6.3 untuk menguji sifat bahan konduktor dan isolator.Kegiatan 6.3Penyelidikan Bahan Konduktordan IsolatorBagaimana cara mengetahui apakah suatu bahan termasuk konduktor atau isolator? Pada kegiatan ini kamu akan melakukan penyelidikan apakah suatu bahan termasuk konduktor atau isolator.Apa yang Kamu Butuhkan?1.2.3.4.5.6.Kawat tembaga 20-cm berisolasi, 4 buahPisau kecil, 1 buahBaterai dan soket baterai, 2 buahLampu 3 V dan soket lampu, 1 buahKlip buaya, 2 buahBahan yang diselidikii: kawat tembaga, alumunium foil, batang korek api, karet penghapus,paku, tutup ballpoin plastik, isi pensil, klip kertas, uang logam, diode.Apa yang Kamu Lakukan?1. Rakit sebuah rangkaian uji sederhana seperti ditunjukkan pada Gambar 6.21.2. Sebelum menguji bahan demi bahan, amatilah bahan itu dan ramalkan bahan mana akanmenyebabkan lampu menyala dan bahan mana tidak menyebabkan lampu menyala. Tulisramalanmu tersebut dalam buku catatanmu.3. Satu per satu ujilah bahan-bahan tersebut dengan menghubungkan penjepit buaya padatiap-tiap ujung bahan tersebut. A4. Pada buku catatanmu, buatlah tabel dua kolom. Tulislah “Lampu menyala” pada kolompertama, dan “Lampu tidak menyala” pada kolom kedua. Pada saat kamu menguji tiap bahan, catat pengamatanmu dengan menuliskan bahan tersebut pada kolom yang benar.Gambar 6.21Rangkaian uji sederhana bahankonduktor dan isolator.152 IPA SMP Kelas IX
Apa Kegiatan Selanjutnya?Perhatikan alat-alat listrik yang terdapat di rumah dandi sekolahmu. Menurut pendapatmu kawat-kawat yangterhubung pada alat-alat tersebut dibuat dari bahan apa?KonduktorKonduktor adalah suatu bahan yang memungkinkanelektron-elektron bergerak dengan mudah melalui bahantersebut. Logam seperti tembaga dan perak terbuat dariatom-atom yang tidak memegang secara kuat elektronelektronnya, sehingga elektron-elektron bergerak denganmudah melalui bahan yang terbuat dari jenis bahan ini. Olehkarena alasan tersebut, kawat l
Pengosongan Muatan Listrik Loncatan muatan listrik terjadi pada saat muatan listrik bergerak secara bersama-sama. Kejadian ini disebut pengosongan listrik statis. Petir merupakan salah satu contoh proses pengosongan. Pengosongan itu ditunjukkan oleh sambaran petir pada Gambar 6.3. Pengosongan terjadi apabila tersedia suatu jalan
LISTRIK DINAMIS Listrik Dinamis A. PENDAHULUAN Listrik bergerak dalam bentuk arus listrik. Arus listrik adalah gerakan muatan-muatan listrik berupa gerakan elektron dalam suatu rangkaian listrik dalam waktu tertentu karena adanya tegangan listrik. Arus listrik termasuk ke dalam besaran pokok dengan satuan Ampere (A). Arus listrik dapat dirumuskan:
Dengan demikian medan listrik adalah ruang di sekitar suatu muatan listrik sumber yang jika muatan listrik lainnya berada dalam ruang ini akan mengalami gaya listrik. (a) (b) Gambar 5. a. Garis-garis medan listrik akibat interaksi muatan berlawanan jenis. b. Garis-garis medan listrik akibat interaksi muatan sejenis
Mesin listrik adalah alat yang dapat mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik (generator) atau sebaliknya (motor) dan energi listrik menjadi bentuk energi listrik (transformator) lainnya memenggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Transformator adalah perangkat listrik yang erat kaitannya dengan mesin listrik.
2. Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) 32 3. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) 40 4. Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) 44 5. Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) 47 6. Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) 52 7. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) 54 8.
Buku Teknik Pembangkitan Tenaga Listrik ini terdiri dari 13 Bab, yaitu: Bab I: Pendahuluan, berisi tentang pembangkitan tenaga listrik, jenis-jenis pusat pembangkit listrik, instalasi pada pusat pembangkit listrik, masalah utama dalam pembangkitan tenaga listrik, sistem interkoneksi, proses penyaluran tenaga listrik, dan mutu tenaga listrik.
Materi Kuliah Fisika Dasar II (Pokok Bahasan 1) MUATAN LISTRIK DAN HUKUM COULOMB Drs. Ishafit, M.Si. Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Ahmad Dahlan Muatan Listrik Muatan listrik diketahui ada dua jenis, yaitu (dinamai) muatan listrik positif dan muatan listrik negatif. Benda dikatakan bermuatan listrik positif apabila benda itu
3). Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD) 4). Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) 5). Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) Sedangkan pembangkit tenaga listrik non konvensional meliputi : 1). Pembangkit Listrik Tenaga Angin 2). Pembangkit Listrik Tenaga Matahari 3). Pem
Paper-and-Pencil Assessments INCLUDING Reading Comprehension Items English/Language Arts (ELA) Directions for Administering the Part 1 ELA Paper Practice Test- Section 1 . If the Mathematics practice test was previously administered, make sure you redistribute the practice test books to the correct students according to their names on the front covers. The passage and questions in this section .
