Makalah "Listrik"

(1)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

            Dalam kehidupan sehari- hari,Anda sering menemui gejala- gejala alam yang merupakan gejala kelistrikan.Sebagai contoh bila Anda sedang menyisir rambut yang kering menggunakan sisir unter.Anda barangkali  pernah mendengar bunyi gemerisik pada rambut.Anda akan mengalami pula bila sedang menyetrika pakaian yang terbuat dari bahan campuran unterl atau tetoron ,kalau udara saat itu cukup kering sering terjadi bunyi gemerisik sama seperti bila rambut anda sedang disisir.Kemudian baju baru anda setrika tersebut kalau diangkat ujungnya sering terasa dan terlihat tertarik oleh bulu- bulu pada tangan.

            Banyak lagi gejala- gejala yang sama seperti tadi dapat anda lakukan yang membuktikan adanya peristiwa- peristiwa yang sama.

            Misalnya,bila anda merobek- robek kertas, kemudian kertas tadi didekati oleh sisir atau mistar plastikyang digosok dengan rambut kering atau yang digosok oleh kain wol.Maka kertas- kertas tadi akan tertarik.Kemudian bila bulu- bulu tangan didekatkan kepada pesawattelevisi yang baru dihidupkan maka bulu- bulu tangan ini seolah- olah akan tertarik. Dari hal di atas dapat di simpulkan bahwa : bila suatu benda mempunyai sifat- sifat seperti hal tersebut diatas,maka benda itu memiliki muatan listrik atau bermuatan listrik.

            Benda bermuatan listrik dapat menarik serpihan kertas gabus atau beberapa benda lain yang ringan. Pada umumnya memuati benda dengan listrik dapat dilakukan dengan menggesekkan permukaan benda tadi dengan benda lain. Muatannya diam pada benda tersebut,maka listrik itu disebut listrik statis (listrik tak bergerak atau boleh juga disebut listrik diam).

1.2 Rumusan Masalah

1        Apa yang dimaksud dengan listrik ?

2        Apa saja sumber tegangan listrik itu?

3        Apa itu tegangan dan arus listrik?

4        Apa unte Ohm itu?

5        Bagaimana rangkaian seri dan rangkaian unterl itu?

6        Apa itu unter dan daya listrik?

1.3 Tujuan

1        Untuk mengetahui apa itu listrik.

2        Untuk mengetahui apa saja sumber tegangan listrik itu.

3        Untuk mengetahui apa itu tegangan dan arus listrik.

4        Untuk mengetahui apa unte Ohm itu.

5        Mengetahui bagaimana rangkaian seri dan unterl.

6        Mengetahui unter dan daya listrik.

(2)

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Listrik

Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Listrik, dapat juga diartikan sebagai berikut:

• Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya.
• Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif.

Semua muatan listrik ada yang besar dan ada yang kecil.Untuk menyatakan besar kecilnya suatu muatan listrik diperlukan satuan untuk muatan.Satuan untuk muatan listrik ini ialah Coulomb disingkat C. Nama ini diambil dari nama seorang ahli fisika bangsa Perancisyang bernama C.A. Coulomb (1763 – 1806).Besar muatan biasanya dinyatakan dengan symbol Q.

Coulomb telah melakukan penyelidikan – penyelidikan mengenai besarnya gaya tolak- menolak atau tarik – menarik antara dua buah  benda bermuatan. Untuk itu ia menggunakan alat pengukur yang sangat peka yang disebut neraca unter Dari hasil penyelidikannya ia menyebutkan bahwa:

Besarnya gaya tarik – menarik atau tolak- menolak antara dua benda  yang bermuatan listrik sebanding dengan besar muatan masing- masing benda itu dan berbanding terbalik dengan kwadrat jarak antara kedua benda itu.Hukum itu disebut hokum Coulomb,menurut penemuannya itu.

Hukum Coulomb dapat ditulis:

F=k

Dalam rumus ini K merupakan bilangan pembanding.

2.2 Sumber Tegangan Listrik

Tegangan listrik adalah sesuatu yang dapat menyebabkan muatan – muatan listrik dalam penghantar mengalir.Tegangan listrik ini dapat dapat disamakan dengan tekanan air.Air dapat mengalir karena adanya perbedaan tekanan.Listrik mengalir karena adanya perbedaan tegangan.Beda tegangan ini disebut beda potensial.Ada berbagai sumber tegangan listrik.

            Sumber- sumber tegangan listrik itu dapat digolongkan menjadi 3 golongan besar,yaitu:

1.      Yang mengubah tenaga kimia menjadi tenaga listrik,contohnya:accu dan batu baterai.

2.      Yang mengubah tenaga mekanik menjadi tebaga listrik,yaitu berbagai jenis dynamo dan generator.

3.      Yang mengubah cahaya menjadi tenaga listrik,yaitu yang disebut fotosel matahari.

Fotosel matahari pada saat ini banyak digunakan untuk memberikan tenaga listrik pada satelit- satelit komunikasi seperti palapa.Sumber tenaga listrik dapat juga digolongkan menurut arah aliran listrik yang dapat dihasilkannya.Dalam hal inisumber tegangan ini dapat digolong kan menjadi dua golongan:

1.      Sumber tegangan searah: yaitu sumber tegangan yang dapat mengalirkan arus listrik ke satu arah saja dalam penghantar.Arah ini biasanya dari tempat yang tegangannya lebih tinggi dalam penghantar yang tegangan nya lebih rendah.

2.      Sumber tegangan bolak- balik : ialah sumber tegangan yang arahnya selalu bolak- balik sehingga arus yang dihasilkannya juga bolak- balik arahnya tiap selang  waktu tertentu.Arus seperti ini disebut arus bolak- balik.

(3)

2.3 Tegangan dan Arus Listrik

Tegangan adalah sesuatu yang dapat menyebabkan arus mengalir dalam suatu penghantar.Pengertian arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengaalir tiap satuan waktu,misalnya tiap detik.Arus listrik dapat dianalogikan dengan arus air.Besar arus dinyatakan dalam liter per detik.Tegangan menyangkut tenaga yang menyebabkan listrik mengalir.Besar kecilnya arus yang mengalir ditentukan oleh besar kecilnya bedategangan pada satu titik saja.Oleh sebab itu,dalam pembahasan tentang arus listrik yang harus di perhatikan ialah beda tegangan ini.Misalnya untuk mengalirkan arus 10 Coulomb dari satu titik ke titik lain pada suatu penghantar diperlukan tenaga sebesar 100 Joule.Maka untuk setiap Coulomb muatan diperlukan adalah:

           

Dengan kata lain tegangan  yang diperlukan untuk mengalirkan muatan listrik dalam penghantar itu dari titik yang satu ke titik yang lain ialah 10 joule / Coulomb.Tenaga yang diperlukan untuk mengalirkan tiap Coulomb muatan listrik dari suatu titik ke titik yang lain pada suatu penghantar disebut beda potensial atau beda tegangan antara kedua titik itu.

Disini Anda perhatikan bahwa beda tegangan ialah  jarak beda potensial antara dua titik tersebut diatas ialah 10  joule/ Coulomb.Misalnya muatan sebesar Q Coulomb dari titik A ke titik diperlukan tenaga sebesar W joule.Tenaga yang diperlukan untuk mengalirkan tiap Coulomb dari A ke B adalah:

 =   Inilah yang disebut beda tegangan atau beda potensial antara titik A dan titik B biasanya dinyatakan dengan ( lihat gambar ) symbol VAB. A

A. 

                                                                             B

Beda tegangan di titik A dan titik B

Sehinggan:  ……………………………………………………. (1)

Satuan:   

           Atau disingkat V.Nah sekarang Anda perhatikan hubungannya antara tegangan dengan kuat arus listrik.Misalnya Melalui suatu penghantar dalam waktu t detik mengalir muatan sebesar Q Coulomb

Maka tiap detik mengalir Coulomb atau didefinisikan :

“ Banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui penghantar tiap satuan waktu disebut kuat arus pada penghantar itu”.

Bila kuat arus dinyatakan dengan huruf I,maka :

I = …………………………………………………………………………(2)

Satuan  : I =

(4)

Disingkat A

Bila 1 detik mengalir 100 Coulomb melalui suatu penghantar ,maka kuat arus besarnya adalah :

I =

2.4  Hukum Ohm

                        Dalam bagian ini anda akan memperhatikan beda tegangan dan kuat arus listrik.  ini diselidiki oleh seorang ahli IPA Jerman yang bernama George Simon Ohm.Hukum Ohm ii ini dapat dirumuskan demikian :

“ Bla suhu tetap ,perbandingan beda tegangan V dengan kuat arus ( I ),pada suatu penghantar merupakan suatu bilangan tetap”

Bila dinyatakan dalam simbol,hokum diatas dapat ditulis:

                        Hasil bagi beda tegangan dengan kuat arus pada suatu penghantar disebut hambatan atau tahanan penghantar itu. Bila hambatan itu dinyatakan dengan R. Dengan demikian persamaan diatas dapat ditulis menjadi:

  atau V = IR………………………………………………….. (3 )

Satuannya : Bila R= = Ohm (Ω )

Maka : R = satuannya dalam Ohm (memakai nama George Simon Ohm )

2.5  Rangkaian Seri dan Paralel

                                          

Rangkaian Seri adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara sejajar (seri). Baterai dalam senter umumnya disusun dalam rangkaian seri.

Rangkaian Paralel adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara berderet (paralel). Lampu yang dipasang di rumah umumnya merupakan rangkaian paralel. Rangakain listrik paralel adalah suatu rangkaian listrik, di mana semua input komponen berasal dari sumber yang sama. Semua komponen satu sama lain tersusun paralel. Hal inilah yang menyebabkan susunan paralel dalam rangkaian listrik menghabiskan biaya yang lebih banyak (kabel penghubung yang diperlukan lebih banyak). Selain kelemahan tersebut, susunan paralel memiliki kelebihan tertentu dibandingkan susunan

(5)

seri. Adapun kelebihannya adalah jika salah satu komponen dicabut atau rusak, maka komponen yang lain tetap berfungsi sebagaimana mestinya

Gabungan antara rangkaian seri dan rangkaian paralel disebut rangkaian seri-paralel (kadang disebut sebagai rangkaian campuran atau rangkaian kombinasi).

     Rangkaian seri

Jumlah hambatan total rangkaian seri sama dengan jumlah hambatan tiap- tiap komponen (resistor).

Rangkaian paralel

.

Jumlah kebalikan hambatan total rangkaian paralel sama dengan jumlah dari kebalikan hambatan tiap- tiap komponen (resistor).

2.6  Energi dan Daya Listrik

Energi Listrik

Tentunya kalian pernah menggunakan seterika listrik bukan?. Seterika listrik yang kita gunakan mengasilkan panas. Panas yang dihasilkan sterika tersebut berasal dari energi listrik. Ketika kita menyalakan senter, maka terjadi perubahan enegi kimia menjadi energi listrik dan cahaya. Untuk mengetahui seberapa besar energi yang dibutuhkan oleh suatu alat listrik, maka dapat dipahami konsep berikut;

Pada rangkaian tertutup seperti gambar di samping, arus listrik I mengalir melalui hambatan R. Arus listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah. Arus listrik tersebut tidak lain adalah gerakn muatan listrik yang melalui rangkaian tersebut. Besarnya muatan listrik yang mengalir pada rangkaian adalah Q = I . t

(6)

Energi listrik adalah energi yang disebabkan oleh mengalirnya muatan listrik dalam suatu rangkaian listrik tertutup. Energi listrik yang diberikan oleh suatu sumber dc bertegangan V (Volt) yang mencatu arus I (ampere) selama selang waktu t (sekon) dinyatakan oleh,

 W = V l t 

Karena V = I R

atau 

maka energi listrik W dapat juga dinyatakan oleh :

W = I² R t

Atau

Dengan W adalah energi listrik dalam Joule (J).

Energi listrik W dapat dirubah menjadi energi kalor Q dari sebuah pemanas air listrik. Jika efisiensi alat dianggap 100%, maka berlaku hubungan.

Jika efisiensi elemen pemanas tidak 100% maka berlaku

Percobaan Joule

Besar energi listrik yang berubah menjadi kalor itu telah diselidiki oleh James Prescott Joule (1914-1889). Di dalam percobaannya Joule menggunakan rangkaian alat terdiri atas kalorimeter yang berisi air serta penghantar yang berarus listrik. Jika dalam percobaan arus listrik dialirkan dalam waktu t detik ternyata kalor yang terjadi karena arus listrik berbanding lurus dengan:

a. Beda potensial antara kedua ujung kawat penghantar (V)

b. Kuat arus yang melalui kawat penghantar (i)

c. Waktu selama arus mengalir (t).

(7)

Hubungan ini dikenal sebagai hukum Joule. Karena energi listrik 1 joule berubah menjadi panas (kalor) sebesar 0,24 kalori. Jadi kalor yang terjadi pada penghantar karena arus listrik adalah :

Q = 0,24 V i t kalori

2. Daya Listrik

Daya listrik. Daya listrik baterai V yang mencatu arus I melalui resistor (hambatan) R dinyatakan oleh :

Atau

Arus listrik I yang mengalir melalui resistor R akan menyebabkan daya yang dikirim baterai hilang dalam bentuk panas ini disebut daya disipasi, dan dirumuskan oleh

Atau

Jika elemen listrik dengan V₁ volt, P₁ diberi tegangan V₂ volt,maka karena hambatan listrik elemen tetap diperoleh besar daya disipasinya adalah:

Untuk mengukur energi listrik yang digunakan dalam pemakaian sehari-hari oleh pelanggan listrik, PLN mengukurnya dengan satuan kWh (kilowatt-hour).

1 kWh = (1 kW) x (1 jam)

= (1000 W) x (3600 s)

1 kWh = 3,6 x 106 J

Jika pada alat listrik (lampu) tertera data (label) yang tertulis pada lampu adalah 60W/220V. Ini berarti daya listrik yang dipakai oleh alat tersebut tepat 100 watt jika tegangan yang diberikan pada alat itu tepat 220 volt. Daya listrik didefinisikan sebagai energi per satuan waktu, yaitu dalam hal ini adalah sebesar 60 Joule per satu detik.

(8)

2.7 Soal dan Pembahasan:

1. Sebuah keluarga menyewa listrik PLN sebesar 450 Watt dengan tegangan 110 Volt. Jika untuk penerangan keluarga itu menggunakan lampu 100 W, 220 Volt, maka jumlah lampu maksimum yang dapat dipasang adalah . . . . .

Penyelesaian:

Tegangan spesifikasi lampu adalah V₁ = 220 V, daya P₁ = 100 W, tegangan kerja adalah: V₂ = 110 V

Daya total: P_t = 450 Watt, Sehingga jumlah maksimum lampu yang dapat dipasang adalah 

2.Berapakah besar gaya yang bekerja pada suatu muatan listrik + 3 x  C yang berada 6 cm dari suatu muatan +4 x  C ?

Penyelesaian :

= + 3 x  C

= +4 x  C

r = 6 cm = 6 x  m

Menurut hukum Coulomb :

  F    = k

                                           

                                           = 3 x

Jadi, besarnya gaya adalah + 3 x

3        .Apa yang dimaksud dengan hambatan disusun secara seri?

Jawab:

Hambatan seri adalah hambatan-hambatan yang disusun secara berurutan.

4.Suatu pemanas listrik dengan tegangan (potensial ) 220 V mempunyai tahanan 20 Ohm.Berapa batas minimum sekering yang harus digunakan ?

(9)

Penyelesaian :

Menurut hukum Ohm  : I = =  = 11 A

Jadi batas minimum sekering yang dipakai adalah 11 A

5.resistor masing-masing 3 Ω, 6 Ω, 8 Ω, 9 Ω dipasang secara seri dan memiliki kuat arus sebesar 2A. Tentukan tegangannya!

Penyelesaian:

Diketahui:

R1: 3 Ω
R2: 6 Ω
R3: 8 Ω
R4: 9 Ω
I    : 2A

Ditanya:
V: ...?

Jawab:

Rtot : R1 + R2 + R3 + R4

=3 Ω + 6 Ω + 8 Ω + 9 Ω
= 26 Ω

V : I . R
= 2 . 26
= 52 V

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1.      Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya

2.      Tegangan listrik adalah sesuatu yang dapat menyebabkan muatan – muatan listrik dalam penghantar mengalir.Tegangan listrik ini dapat dapat disamakan dengan tekanan air.Air dapat mengalir karena adanya perbedaan tekanan

3.      Rangkaian Seri adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara sejajar (seri). Baterai dalam senter umumnya disusun dalam rangkaian seri.

4.      Rangkaian Paralel adalah salah satu rangkaian listrik yang disusun secara berderet (paralel). Lampu yang dipasang di rumah umumnya merupakan rangkaian paralel.

3.2 Saran

1.      Diharapkan setelah membaca makalah ini, mahasiswa mengetahui apa itu listrik, pengertiannya,sumber tegangan listrik, arus listrik dan yang berkaitan dengan listrik.

2.      Setelah membaca makalah ini diharapkan kepada pembaca memberikan kritikan guna memperbaiki makalah ini di masa mendatang.