Makalah Listrik Magnet Dan Pemanfaatannya [PDF]

Citation preview

1. Pendahuluan 1.1Latar Belakang Lisrik dan magnet sangat berperan penting dalam kehidupan manusia. Keduanya sudah sejak lama dimanfaatkan untuk membantu manusia. Ada perbedaan yang sangat menonjol antar keduanya. Pemahaman mengenai listrik dan magnet harus diperkenalkan sejak awal agar tidak terjadi kesalahan konsepsi. Pengetahuan mengenai listrik dan magnet tidak hanya teori saja, tetapi yang lebih penting adalah kemampuan untuk menerapkannya dalam kehidupan yang didudukung dengan penguasaan materi yang matang. Dalam pendidikan formal di



indonesia materi listrik magnet telah diberikan sejak pendidikan dasar (SD dan SMP), hal ini dimaksudkan agar setiap warga negara di Indonesia memiliki pengetahuan yang cukup tentang konsep listrik-magnet, sehingga dapat menggunakan dan memanfaatkan listrik dan magnet secara efektif dan efisien dalam kehidupan sehari-hari. Guna mencapai tujuan diatas dibutuhkan pendidik yang kompeten dalam bidang fisika, menguasai paedagogik dan konten ilmu fisika sehingga mampu membelajarkan fisika dalam menjalankan tugas dan perannya sebagai ilmu fisika bagi peserta didik sebagi bekal mereka. 1.2Rumusan Masalah 1.2.1 Apakah pengertian listrik dan energi listrik? 1.2.2 Bagaimanakah tipe pembagian listrik? 1.2.3 Bagaimanakah cara merangkai listrik? 1.2.4 Bagaimanakah pemanfaatan listrik untuk kehidupan? 1.2.5 Apakah pengertian magnet dan energi magnet? 1.2.6 Bagaimanakah cara membuat magnet? 1.2.7 Bagaimanakah pemanfaatan magnet untuk kehidupan? 1.3Tujuan 1.3.1 Mengetahui pengertian listrik dan energi listrik? 1.3.2 Mengetahui cara membuat listrik? 1.3.3 Mengetahui tipe pembagian listrik? 1.3.4 Mengetahui pemanfaatan listrik untuk kehidupan? 1.3.5 Mengetahui pengertian magnet dan energi magnet? 1.3.6 Mengetahui cara membuat magnet? 1.3.7 Mengetahui pemanfaatan magnet untuk kehidupan? 2. Pembahasan 2.1Pengertian Listrik dan Energi Listrik



Listrik merupakan suatu muatan yang terdiri dari muatan positif dan muatan negatif , dimana sebuah benda akan dikatakan memiliki energi listrik apabila suatu benda itu mempunyai perbedaan jumlah muatan .sedangkan muatan yang dapat berpindah adalah muatan negatif dari sebuah benda,berpindahnya muatan negatif ini disebabkan oleh bermacam gaya atau energi, misal energi gerak,energi panas dsb.perpindahan muatan negatif



inilah yang disebut dengan energi listrik.karena suatu benda akan senantiasa



mempertahankan keadaan netral atau seimbang antara muatan positif dan muatan negative. Sehingga apabila jumlah muatan positif lebih besar dari muatan negative, maka benda tersebut mencari muatan negative untuk mencapai keadaan seimbang.



Besarnya



gaya menarik dan menolak ini ditetapkan oleh hukum Coulomb. Beberapa efek dari listrik didiskusikan dalam fenomena listrik dan elektromagnetik. Satuan unit SI dari muatan listrik adalah coulomb, yang memiliki singkatan "C". Simbol Q digunakan dalam persamaan untuk mewakili kuantitas listrik atau muatan. Contohnya, "Q=0,5 C" berarti "kuantitas muatan listrik adalah 0,5 coulomb". Jika listrik mengalir melalui bahan khusus, misalnya dari wolfram dan tungsten, cahaya pijar akan dipancarkan oleh logam itu. Bahan-bahan seperti itu dipakai dalam bola lampu (bulblamp atau bohlam). Setiap kali listrik mengalir melalui bahan yang mempunyai hambatan, maka akan dilepaskan panas. Semakin besar arus listrik, maka panas yang timbul akan berlipat. Sifat ini dipakai pada elemen setrika dan kompor listrik. Listrik memiliki besaran-besaran diantaranya sebagai berikut :



1. Tegangan Listrik Tegangan listik yaitu perbedaan potensial listrik antara dua titik dalam rangkaian listrik, dan dinyatakan dalam satuan volt. Besaran ini mengukur energi potensial dari sebuah medan listrik yang mengakibatkan adanya aliran listrik dalam sebuah konduktor listrik. Tergantung pada perbedaan potensial listriknya, suatu tegangan listrik dapat dikatakan sebagai ekstra rendah, rendah, tinggi atau ekstra tinggi. Secara definisi tegangan listrik menyebabkan obyek bermuatan listrik negatif tertarik dari tempat bertegangan rendah menuju tempat bertegangan lebih tinggi. Sehingga arah arus listrik konvensional di dalam suatu konduktor mengalir dari tegangan tinggi menuju tegangan rendah. 2. Arus Listrik Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektronelektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan couloumb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere seperti di dalam



jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltabese dan resistansi sesuai dengan hukum ohm. 3. Hambatan Listrik Hambatan listrik adalah perbandingan antara tegangan listrik dari suatu komponen elektronik (misalnya resistor ) dengan arus listrik yang melewatinya. Hambatan listrik yang mempunyai satuan Ohm. yang dapat dirumuskan dengan



R adalah hambatan (Ohm) V adalah tegangan (Volt) I adalah arus (ampere) 4. Gaya Gerak Listrik ( GGL )



Gaya gerak listrik (GGL) adalah besarnya energi listrik yang berubah menjadi energi bukan listrik atau sebaliknya, jika satu satuan muatan melalui sumber itu, atau kerja yang dilakukan sumber arus persatuan muatan. dinyatakan dalam Volt.



5. Muatan Listrik Muatan listrik adalah muatan dasar yang dimiliki suatu benda, yang membuatnya mengalami gaya pada benda lain yang berdekatan dan juga memiliki muatan listrik. SimbolQ sering digunakan untuk menggambarkan muatan. sistem satuan internasional dari satuan Q adalah coloumb, yang merupakan 6.24 x 1018 muatan dasar. Q adalah sifat dasar yang dimiliki oleh materi baik itu berupa proton (muatan positif) maupun elektron (muatan negatif). Muatan listrik total suatu atom atau materi ini bisa positif, jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif. Besarnya muatan tergantung dari kelebihan atau kekurangan elektron ini, oleh karena itu muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Q dasar. Dalam atom yang netral, jumlah proton akan sama dengan jumlah elektron yang mengelilinginya (membentuk muatan total yang netral atau tak bermuatan). 6. Kapasitansi Kapasitans adalah ukuran jumlah muatan listrik yang disimpan (atau dipisahkan) untuk sebuah potensial listrik yang telah ditentukan. Bentuk paling umum dari piranti penyimpanan muatan adalah sebuah kapasitor dua lempeng/pelat/keping. Jika muatan di lempeng/pelat/keping adalah +Q dan –Q, dan V adalah tegangan listrik antar lempeng/pelat/keping, maka rumus kapasitans adalah:



C adalah kapasitansi yang diukur dalam farad Q adalah muatan yang diukur dalam coloumb V adalah voltase yang diukur dalam volt 7. Potensial Listrik Kapasitas medan listrik untuk melakukan kerja pada sebuah muatan listrik, biasanay diukur dengan volt. 8. Induktansi Induktansi adalah sifat dari rangkaian elektronika yang menyebabkan timbulnya potensial listrik secara proporsional terhadap arus yang mengalir pada rangkaian tersebut, sifat ini disebut sebagai induktasi sendiri. Sedang apabila potensial listrik dalam suatu rangkaian



ditimbulkan oleh perubahan arus dari rangkaian lain disebut sebagai induktansi bersama. Satuan induktansi dalam satuan internasional adalah weber per ampere atau dikenal pula sebagai henry (H). Induktansi muncul karena adanya medan magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik (dijelaskan oleh hukum ampere). Supaya suatu rangkaian elektronika mempunyai nilai induktansi, sebuah komponen bernama induktor digunakan di dalam rangkaian tersebut, induktor umumnya berupa kumparan kabel/tembaga untuk memusatkan medan magnet dan memanfaatkan GGL yang dihasilkannya. 9. Kuat Medan Listrik Medan lisrtik adalah ruang di sekitar benda bermuatan listrik dimana benda-benda bermuatan listrik lainnya dalam ruang ini akan merasakan atau mengalami gaya listriArah Medan Listrik. Kuat medan listrik adalah besaran yang menyatakan gaya coloumb per satuan muatan di suatu titik. 10. Fluks Magnet Fluk magnetik adalah ukuran total medan magnetik yang menembus bidang. Secara matematis fluk maknetik didefinisikan sebagi perkalian skalar antara induksi magnetik (B) dengan luas bidang yang tegak lurus pada induksi magnetik tersebut. BESARNYA: f = B A cos q f = fluks magnetik (weber) B = induksi magnetik A = luas bidang yang ditembus garis gayamagnetik q = sudut antara arah garis normal bidang A dan arah B Berikut besaran listrik, notasi ( simbol ) dan satuan serta hubungan persamaan antara besaran :



Besaran listrik satuan dan alat ukurnya



2.2Cara Merangkai Listrik



Rangkaian listrik dapat dibagi menjadi 2 macam yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel. Rangkaian listrik seri adalah rangkaian komponen listrik yang disusun secara berderet dengan tidak ada cabang pada sumber arus listrik. Pada rangkaian listrik seri, kuat arus yang mengalir pada setiap rangkaian adalah sama sedangkan beda potensial berbeda. Rangkaian pararel adalah rangkaian komponen listrik yang disusun secara sejajar sehingga terbentuk cabang diantara sumber arus listrik. Pada rangkaian paralel arus yang mengalir pada setiap cabang berbeda, sedangkan beda potensialnya sama. Dengan satu sumber energi kita dapat menyediakan energi kepada lebih dari satu konsumen (lampu pijar). Hal itu dapat kita lakukan dengan memasang dua (atau lebih) lampu pijar berurutan dalam rangkaian seri atau dengan membuat percabangan, yang berarti rangkaian paralel. Kedua jenis rangkaian itu mempunyai beberapa sifat yang berbeda. Dalam rangkaian seri lampu pijar akan kurang terang dibandingkan lampu pijar dalam rangkaian paralel. Dua lampu pijar pada rangkaian seri mempunyai hambatan dua kali lipat and oleh karena itu menghasilkan lebih sedikit cahaya. Dalam rangkaian paralel hanya ada hambatan dari satu lampu pijar dalam setiap cabang rangkaian dan oleh karena itu setiap lampu pijar mempunyai cahaya yang sama seperti satu lampu pijar dalam rangkaian tunggal. Dengan kata lain dua lampu pijar paralel akan menghabiskan energi lebih banyak dalam menghabiskan energi baterai lebih cepat dibandingkan dengan dua lampu pijar yang dihubungkan seri. Perbedaan lainnya adalah peluang terkena gangguan. Jika satu bagian (lampu pijar) dalam rangkaian seri rusak, seluruh rangkaian



akan terganggu. Jika beberapa lampu pijar terpasang paralel dan salah satu tidak bekerja, lampulampu yang lain tidak terpengaruh, karena rangkaiannya tidak terganggu. Karena sifat itu maka rangkaian-rangkaian listrik di rumah (stop kontak, lampu-lampu, dan konsumen energi lainnya) terpasang secara paralel. Rangkaian Paralel Alat dan Bahan : 1. Paku 2. Triplek 3. Palu 4. Lampu (bohlam kecil) 5. Kabel 6. Saklar 7. Batere (1.5v, 2 buah) Cara pembuatan : 1. Triplek atau papan di buat persegi panjang atau kotak. 2. Rangkai kabel dan di solder dilekatkan dengan paku sesuai dengan illustrasi di atas. 3. Sambungkan kabel dengan viting (tempat lampu). 4. Sesudah di solder, masukkan lampu dan hubungkan dengan baterai dan saklar. Rangkaian Seri



Alat dan Bahan : 1. Paku 2. Triplek 3. Palu 4. Lampu (bohlam kecil) 5. Kabel 6. Saklar 7. Batere (1.5v, 2 buah) Cara pembuatan : 1. Triplek atau papan di buat persegi panjang atau kotak. 2. Rangkai kabel dan di solder dilekatkan dengan paku sesuai dengan illustrasi di atas. 3. Sambungkan kabel dengan viting (tempat lampu). 4. Sesudah di solder, masukkan lampu dan hubungkan dengan baterai dan saklar.



2.3Pembagian Tipe Listrik



LISTRIK STATIS Petir adalah suatu kejadian alam yang luar biasa, karena dalam setiap kejadiannya energi yang dilepaskan lebih besar daripada yang dihasilkan oleh seluruh pusat pembangkit tenaga listrik di Amerika. Cahaya yang dikeluarkan oleh petir lebih terang daripada cahaya 10 juta bola lampu pijar berdaya 100 watt. Hal lain yang menakjubkan bahwa molekul-molekul nitrogen, yang sangat penting untuk tumbuhan, muncul dari kekuatan ini.



Saat kita merenungi semua perihal petir ini, kita dapat memahami bahwa peristiwa alam ini adalah sesuatu yang menakjubkan. Bagaimana sebuah kekuatan luar biasa semacam itu muncul dari partikel bermuatan positif (proton) dan negatif (elektron) dari dalam sebuah atom, yang tak terlihat oleh mata telanjang. Perbedaan jumlah proton dan elektron dalam sebuah atom mengakibatkan atom bermuatan listrik. Karena semua benda tersusun oleh atom-atom, maka perubahan muatan listrik pada atom akan mengakibatkan perubahan listrik pada benda. Setiap benda memiliki kecenderungan untuk berada dalam keadaan netral, oleh karena itu jika benda bermuatan maka secara spontan dapat membebaskan muatannya. Salah satu contohnya adalah petir. Sifat-sifat muatan listrik antara lain: 1) listrik terdiri dari dua jenis muatan yaitu muatan positif dan negatif, 2) muatan listrik akan saling berinteraksi, muatan sejenis tolak menolak dan muatan tidak sejenis tarik-menarik. Para ahli berusaha memanfaatkan muatan listrik statis untuk berbagai keperluan dalam kehidupan sehari-hari. Bagaimana Benda dapat Bermuatan Listrik? Setiap zat tersusun atas atom-atom, dengan demikian muatan listrik suatu zat tergantung dari jenis muatan listrik atom-atomnya. Jika atom-atom benda lebih cenderung melepaskaan elektron, maka zat yang disusunnya lebih cenderung bermuatan positif. Sebaliknya jika atomatom benda lebih cenderung menangkap elektron, maka zat yang disusunnya cenderung bermuatan negatif. Dengan demikian muatan listrik sebuah benda sangat tergantung dengan muatan listrik atom-atom penyusunnya. Suatu benda dapat dimuati listrik dengan dua cara yaitu: 1. Menggosok a. Menggosok penggaris plastik dengan kain wool --> Penggaris menjadi bermuatan listrik jenis negatif. b. Menggosok kaca dengan kain sutera --> Kaca menjadi bermuatan listrik jenis positif. Muatan listrik pada sebuah benda, sangat dipengaruhi olah muatan listrik atom-atom penyusunnya. Ada atom-atom yang cenderung melepas elektron, tetapi ada juga atom-atom yang cenderung mengikat elektron. Jika dua benda tersusun dari atom-atom yang memiliki perbedaan



sifat tersebut saling digosokkan maka, maka interaksi itu akan lebih mudah membuat benda bermuatan listrik. Jika kain sutera digosokkan pada kaca, maka elektron-elektron kaca akan berpindah menuju sutera, sehingga kaca menjadi bermuataan positif. sementara itu kain sutera menjadi bermuatan negatif karena mendapat tambahan elektron. Jika kain wool digosokkan pada plastik, maka elektron-elektron kain wool akan berpindah menuju plastik, sehingga plastik menjadi bermuataan negatif. sementara itu kain wool menjadi bermuatan positif karena kehilangan elektron-elektronnya. Sebenarnya untuk perpindahan elektron antara dua benda keduanya tidak perlu digosokgosokkan, cukup dikontakkan atau ditempelkan saja, tetapi dengan saling digosokkan, maka perpindahan elektron akan lebih mudah. 2. Induksi Induksi dapat dilakukan dengan cara mendekatkan benda yang bermuatan listrik ke benda netral. Akibatnya benda netral akan terpolarisasi. Jika benda netral yang telah terpolarisasi di hubungkan dengan tanah (di ground kan), maka elektron-elektronnya akan mengalir menuju tanah. Setelah penghantar yang menuju tanah di hilangkan dan benda bermuatan listrik dijauhkan, maka benda netral akan menjadi kekurangan elektron (bermuatan positif). Induksi dalam jumlah muatan tertentu dapat mengakibatkan muatan listrik melompati gap (jarak pemisah), dalam hal ini dapat menimbulkan lintasan bunga api. Salah satu peristiwa yang besar adalah terjadinya petir. Sifat Muatan Listrik --> Muatan listrik dapat menarik benda-benda kecil. Potongan kertas kecil-kecil dapat menempel pada penggaris yang bermuatan listrik karena adanya gaya listrik. Jika gaya listrik lebih besar dari gaya gravitasi benda maka benda akan menempel pada penggaris, sebaliknya jika gaya listrik kurang dari gaya gravitasi, maka benda tidak akan menempel. Interaksi antara dua muatan listrik baik berupa gaya tolak atau gaya tarik dapat digambarkan dengan menggunakan garis-garis gaya listrik berikut:



LISTRIK DINAMIS Lisrtik dinamis adalah listrik yang dapat bergerak. Cara mengukur kuat arus pada listrik dinamis adalah muatan listrik dibagi waktu dengan satuan muatan listrik adalah Coloumb dan satuan waktu adalah detik. Kuat arus pada rangkaian bercabang sama dengan kuat arus yang masuk sama dengan kuat arus yang keluar. Sedangkan pada rangkaian seri kuat arus tetap sama disetiap ujung – ujung hambatan. Sebaliknya tegangan berbeda pada hambatan. Pada rangkaian seri tegangan sangat tergantung pada hambatan, tapi pada rangkaian bercabang tegangan tidak berpengaruh pada hambatan. Semua itu telah dikemukakan oleh hokum Kirchoff yang berbunyi “jumlah kuat arus listrik yang masuk sama dengan jumlah kuat arus listrik yang keluar”. Berdasarkan hokum Ohm dapat disimpulkan cara mengukur tegangan listrik adalah kuat arus x hambatan. Hambatan nilainya selalu sama karena tegangan sebanding dengan kuat arus. Tegangan memiliki satuan volt (V) dan kuat arus adalah ampere (a) serta hambatan adalah Ohm. Amperemeter adalah alat untuk mengukur kuat arus listrik. Untuk mengukur kuat arus listrik, diukur dengan amperemeter, yang disusun secara seri atau berurutan dengan komponen yang akan diukur kuat arusnya.



2.4Pemanfaatan Listrik untuk Kehidupan



1. Penggaris Bermuatan Listrik Kalian telah mengetahui bahwa apabila penggaris atau mistar plastic digosok - gosokkan pada rambut yang kering, kemudian didekatkan pada sobekan kertas kecil, maka sobekan kertas kecil tersebut akan tertarik dan menempel pada penggaris. Mengapa hal itu dapat terjadi? Karena penggaris plastik yang digosok-gosokkan pada rambut, menjadi bermuatan listrik. Muatan listrik itulah yang menyebabkan sobekan kertas kecil dapat tertarik ke penggaris. Tentu dalam benak kalian timbul pertanyaan, Bagaimana muatan listrik tersebut dapat berada pada penggaris? Sebelum menjawab pertanyaan tersebut, pahamilah terlebih dahulu penjelasan berikut



ini. Semua zat yang ada di alam ini tersusun dari atom yang sangat kecil. Atom tersebut terdiri atas partikel-partikel yang bermuatan positif, negatif, dan netral. Muatan positif disebut proton, muatan negatif disebut elektron dan muatan netral disebut neutron. Apakah harus rambut kering? Bagaimana kalau tidak kering, berminyak misalnya? Mengapa harus yang kering? Tentu karena air mempunyai sifat konduktor yang kurang baik dan energi yang ditimbulkan akibat gosokan antara rambut basah dan sisir plastik akan diserap oleh air tersebut, sehingga tidak muncul gejala kelistrikannya Inti atom atau disebut nukleus terdiri atas proton dan neutron yang dikelilingi oleh elektron yang bergerak terus-menerus. Elektron pada atom dapat keluar atau masuk ke dalam susunan atom. Jika elektron keluar dari susunan atom, maka jumlah proton dalam atom lebih banyak dari jumlah elektron, sehingga atom menjadi bermuatan positif. Sedangkan apabila elektron masuk pada susunan atom, maka jumlah proton dalam atom lebih sedikit dari jumlah elektron, sehingga atom menjadi bermuatan negatif. Atom akan bersifat netral (tidak bermuatan) bila jumlah proton dalam inti atom sama dengan jumlah electron yang mengitari inti atom tersebut. Setelah memahami penjelasan di atas, pertanyaan tadi dapat dijawab dengan penjelasan berikut. Penggaris plastik yang digosokkan pada rambut menjadi bermuatan listrik karena elektron dari rambut berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik kelebihan elektron. Akhirnya penggaris plastik tersebut menjadi bermuatan negatif. Berdasarkan penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa sebuah benda netral dapat bermuatan listrik statis dengan jalan digosokkan. Contoh lainnya, yaitu ketika batang plastik digosok dengan kain wol, elektron-elektron dari kain wol berpindah ke batang plastik, sehingga batang plastik kelebihan elektron. Dengan demikian, batang plastik menjadi bermuatan negatif. Sebaliknya, ketika batang kaca digosok dengan kain sutera, maka elektronelektron dari batang kaca berpindah ke kain sutera, sehingga batang kaca kekurangan elektron. Dengan demikian, batang kaca menjadi bermuatan positif. Deret benda yang menunjukkan bahwa benda akan memperoleh muatan negatif bila digosok dengan sembarang benda di atasnya, dan akan memperoleh muatan positif bila digosok dengan benda di bawahnya yaitu dinamakan deret tribolistrik.



Apakah sobekan kertas yang tertarik oleh penggaris plastic tersebut sebelumnya digosok dulu sehingga bermuatan? Jika tidak, dari mana muatan pada kertas sehingga dapat tertarik oleh penggaris plastic? Sobekan kertas tidak perlu di gosokkan, yang di gosok-gosokkan ke rambut adalah penggaris plastic. Penggaris yang digosok-gosokkan ke rambut menjadi bermuatan listrik. Muatan listrik itulah yang menyebabkan sobekan kertas kecil dapat tertarik ke penggaris. Penggaris plastik yang digosokkan pada rambut menjadi bermuatan listrik karena elektron dari rambut berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik kelebihan elektron. Akhirnya penggaris plastik tersebut menjadi bermuatan negatif dan bersifat menarik benda-benda kecil dan ringan termasuk potongan-potongan kertas kecil,sesaat kemudian potongan-potongan kertas kecil lepas kembali karena muatan penggaris tersebut dinetralkan kembali oleh molekul-molekul air di udara yang bersifat polar, yakni muatan negatif penggaris perg menuju muatan positif molekul-molekul air di udara. Berdasarkan penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa sebuah benda netral dapat bermuatan listrik statis dengan jalan digosokkan 2. TERJADINYA PETIR Timbulnya petir akibat loncatan muatan listrik statis di ionosfir. Loncatan muatan listrik terjadi pada saat muatan listrik bergerak secara bersama-sama. Kejadian ini disebut pengosongan listrik statis. Pengosongan itu ditunjukkan oleh sambaran petir. Dari mana asal muatan listrik di ionosfir? Kalau pada lapisan ionosfir tidak terdapat awan, mungkinkah petir itu terjadi? Ionosfer / Ionosfir Ketebalannya ionosfer : 50 - 100 km . Adalah lapisan yang bersifat memantulkan gelombang radio. Karena ada penyerapan radiasi dan sinar ultra violet maka menyebabkan timbul lapisan bermuatan listrik yang suhunya menjadi tinggi. Tidak, karena petir itu terjadi karena adanya awan bermuatan. dan ketika awan yang bermuatan itu melepaskan muatannya maka akan terjadi petir. Muatan listrik dapat hilang dengan pengosongan. Pengosongan terjadi apabila tersedia suatu jalan bagi elektron-elektron untuk mengalir dari suatu benda bermuatan ke benda lain. Perpindahan muatan listrik statis dari satu benda ke benda lain disebut penetralan atau pengosongan muatan statis. Pengosongan itu lazim juga disebut pentanahan, karena muatan itu sering dikosongkan dengan cara menyalurkan ke tanah. Pengosongan muatan statis di udara dapat terjadi sangat besar sehingga menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut guntur. Apakah yang dimaksud dengan "jalan bagi elektro” dalam hal ini? Bagaimana terbentuknya "jalan” tersebut? Bagaimana penyaluran muatan ke tanah dilakukan?



Arus sambaran petir yang mengenai finial harus secara cepat dialirkan ke tanah dengan pengadaan sistem penyaluran arus petir melalui jalan terpendek. Dimensi atau luas penampang, jumlah dan rute penghantar ditentukan oleh kuadrat arus impuls sesuai dengan tingkat perlindungan yang ditentukan serta tingginya arus puncak petir. Pada penangkal petir, Muatan listrik akan mengalir ke bawah dengan aman melalui kabel logam , dan masuk ke dalam tanah. Itulah yang di sebut jalan bagi elektro. Muatan listrik dari satu awan cumulonimbus ke awan lainnya, atau dari awan langsung ke Bumi. Petir terjadi akibat perpindahan muatan negatif menuju ke muatan positif. Menurut batasan fisika, petir adalah lompatan bunga api raksasa antara dua massa dengan medan listrik berbeda. Yaitu antara awan cumulonimbus dengan tanah atau antar awan cumulonimbus. 3. PENANGKAL PETIR Batang logam penangkal petir sering dipasang di atas atap rumah bertingkat atau di atas bangunan tinggi, dan dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel logam. Penangkal petir, melindungi rumah dan bangunan tinggi tersebut dari kerusakan oleh energi listrik yang besar di dalam petir. Penangkal petir ini menyediakan suatu jalan aman, atau pentanahan, agar arus listrik petir mengalir masuk ke dalam tanah, bukan melewati rumah atau bangunan lain. Pernahkah anda melihat penangkal petir?. Penangkal petir itu merupakan contoh pengosongan muatan statis yang tidak menimbulkan kerusakan. Pada saat terjadi petir, pengosongan listrik statis dari bagian bawah awan yang bermuatan ke Bumi akan melewati batang penangkal petir ini. Muatan listrik akan mengalir ke bawah dengan aman melalui kabel logam tersebut, dan masuk ke dalam tanah. Penangkal petir menyediakan suatu jalan aman bagi arus listrik petir sehingga mengalir masuk ke dalam tanah dan tidak melewati bangunan tinggi tersebut. Apakah penangkal petir harus terbuat dari batang logam? Bagaimana jika bukan logam? Penangkal petir memang terbuat dari logam karena logam dapat menghantarkan arus listrik sehingga petir hanya melewati bangunan saja. Bila penangkal petir tidak terbuat dari logam maka petir akan langsung menghantam bangunan tersebut. Mengapa petir dapat menimbulkan kerusakan pada peralatan elektronik? Pada dasarnya peralatan elektronik memiliki medan listrik sehingga bila ada petir yang mendekati medan listrik tersebut maka medan listrik pada peralatan elektronik akan berubah secara drastis. Bila hal ini terjadi maka peralatan elektronik akan rusak.



Bagaimana bila di dekat rumah yang berpenagkal petir terdapat pohon yang lebih tinggi dari ketingian penangkan petir itu? Bila terjadi hal demikian maka petir akan menyambar pohon yang lebih tinggi dari penangkal petir. Ini terjadi karena petir akan mencapai pohon lebih dahulu daripada rumah berpenangkal petir. 4. PROSES DASAR PRINTER LASER Prinsip kerja dasar dari laser printer adalah listrik statis, energi yang sama yang bisa membuat pakaian menempel pada pengering atau kilatan petir yang menyambar ke tanah. Listrik statis adalah muatan listrik sederhana yang terjadi pada objek yang terisolasi, seperti balon atau tubuh kita. Sejak muatan atom yang berlawanan saling berinteraksi, objek yang berbeda muatan listriknya akan saling tarik-menarik. Komponen Dasar Laser Printer Printer laser menggunakan fenomena ini seperti sebuah lem yang bisa dilepas dan direkatkan kembali. Komponen Inti dari system ini adalah photoreceptor, secara umum seperti revolver drum atau silinder. Drum assembly ini membuat photoconductive material yang banyak yang ditembak oleh sinar proton. Pada mulanya drum memberikan muatan positif total yang didapat dari kabel corona, kabel dengan aliran listrik yang mengalirinya. (beberapa printer menggunakan roler yang bermuatan didalam kabel corona, tapi sama dalam prinsip kerjanya.) pada saat drom berputar, printer akan mengeluarkan sinar laser tipis yang ditebakkan pada point yang telah ditentukan. Pada saat ini, laser menggambar, huruf dan gambar yang akan dicetak, seperti sebuah pola dari muatan listrik, yang disebut dengan electro static image. System ini juga bisa bekerja sebaliknya, atau gambar yang dibuat oleh listrik bermuatan positif yang dicetak pada latar belakang negative.



Cara Membuat Bel Listrik Sederhana Bel listrik adalah suatu alat yang mampu menghasilkan suara dari adanya perubahan energi listrik menjadi magnet (yang nantinya menimbulkan energi gerak yang berfungsi sebagai sumber pelaku timbulnya suara).



Gambar di bawah berikut merupakan bel listrik sederhana yang berhasil kami buat dengan sumber energi listrik dari baterai kering atau dapat juga dengan menggunakan adaptor. Rekomendasi kami untuk sumber energi listrik sebaiknya menggunakan adaptor dibandingkan baterai, karena adaptor dapat mensuplai arus yang cukup konstan untuk kebutuhan bel. Sedangkan jika menggunakan baterai, energi listrik akan semakin melemah dan hilang dalam waktu yang cukup singkat. Besarnya energi listrik yang diperlukan adalah berkisar dari 9 sampai



dengan 18 volt. Jika energi listrik yang diberikan terlalu kecil maka bel



listrik tersebut tidak dapat bekerja secara optimal atau bahkan tidak bekerja sama sekali. Namun jika energi listrik yang dialiri terlalu besar maka akan sangat berbahaya dan yang jelas bel listrik tersebut akan terbakar karena timbul energi panas yang berlebih. Untuk membuat bel listrik, beberapa komponen yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: 1. Satu lembar papan kayu (ukuran 30×25 cm dengan ketebalan sekitar 1 cm). kawat tembaga 1 utas/tanpa penyambungan (berdiameter 1 mm, panjang 11 m). 2. 1 buah saklar/peyambung dan pemutus arus . 3. Satu buah baterai 9 volt atau adaptor yang memiliki rentang tegangan 9-18 volt. 4. Satu batang paku besi 9 inci. 5. 10-15 sekrup kecil atau paku kecil(paku triplek). Jumlah dapat disesuaikan dengan kebutuhan atau desain yg telah dibuat. 6. Lembaran aluminium dari bekas kemasan minuman kaleng. Ambil dari kemasan kaleng kira-kira 2 buah. 7. Pelat besi yang dibuat menyiku 90 dejarat. Tebal pelat sekitar 1 mm.



8. Satu sekrup 1 inci beserta bautnya. 9. Satu sekrup berukuran 1,5 inci. 10. Satu buah bel atau lonceng. 11. Satu pelat besi tipis ukuran 1×15 cm (bisa didapatkan dari kaleng yang non-aluminium) 12. Satu pelat baja tipis ukuran 1×7 cm (bisa dari cutter bekas yang sudah ditumpulkan bagian mata pisaunya). 13. Dua buah sekrup kecil yang biasa digunakan pada alat-alat elektronik. Sedangkan alat yang dibutuhkan dalam pembuatan bel yaitu: 1. Tang (bisa tang lancip atau tumpul). 2. Palu. 3. Obeng minus dan plus ukuran kecil. 4. Pisau kecil/pisau lipat. 5. Gunting tumpul (gunting bekas). 6. Solder beserta kawat timahnya. 7. Mistar dan pensil. Untuk petunjuk pembuatan, disampaikan hanya dalam bentuk skema/gambar sederhana yang menerangkan setiap bagian pada komponen bel listrik.



1. Mengenai kumparan yang nantinya berfungsi sebagai sumber medan magnet. Kumparan dibuat dengan cara melilitkan kawat tembaga pada paku ukuran 9 inci. Banyaknya lilitan tergantung kebutuhan. Jika ingin menghasilkan medan magnet yang kuat namun membutuhkan energi listrik yang sedikit lebih, makan lilitan dibuat lebih banyak. Ringkasnya, jumlah lilitan minimal untuk sumber tegangan 9-18 volt dengan bahan kawat tembaga berdiameter 1 mm pada paku 9 inci adalah 200-300 lilitan. 2. Pada bagian lempengan baja(pegas) dan lempengan besi sebagai lengan pemukul, disatukan menggunakan sekrup kecil. Sebaiknya skrup yang digunakan berjumlah 2 buah agar lebih kokoh. Pada bagian ini kemudian dilakukan penyolderan antara kawat tembaga yang berasal dari kumparan dengan lempengan baja yang terhubung ke interuptor (sekrup berukuran 1,5 inci). 3. Pada bagian kumparan, ujung paku 9 inci diberi penahan supaya kumparan tidak bergeser ketika didorong oleh lempengan besi. Penahan berupa lembaran aluminium yang dipasang vertikal dengan pemakuan untuk melekatkan pada papan. 4. Mengenai bagian dudukkan lempengan baja dan besi, tahap pemasangan diawali dengan melekatkan lempengan pada dudukkan kemudian dilanjutkan pemasangan ke bidang papan. Keterangan dudukkan ini silahkan lihat pada gambar di bawah.



Prinsip kerja Bel Listrik: Ketika saklar ditekan (dalam keadaan on) hingga menutup



rangkaian



yang



sebelumnya



telah



di



hubungkan ke sumber arus listrik (baterai atau adaptor), arus listrik mengalir dari sumber arus listrik menuju interuptor (sekrup pada batang kayu) melalui kawat tembaga. Kemudian arus dilanjutkan menuju ke lempengan baja dan selanjutnya menuju ke kumparan (paku yang dililitkan kawat tembaga). Adanya



arus



listrik



yang



mengalir



melalui



kumparan mengakibatkan paku berubah menjadi magnet dan menarik lempengan logam/besi tipis yang dilekatkan pada lempengan baja. Pada lempengan logam/besi ini kemudian dilekatkan dengan kawat yang berfungsi sebagai pemukul bel. Tertariknya lempengan logam beserta lempengan baja mengakibatkan kawat pemukul bergetar dan memukul bel/lonceng hingga berbunyi. Pada saat yang sama hubungan lempengan baja dengan interuptor terputus sehingga arus listrik berhenti mengalir. Berhentinya arus listrik itu menyebabkan paku kumparan kehilangan sifat magnetnya. Akibatnya lempengan baja kembali ke posisi semula. Lempengan baja kembali terhubung dengan interuptor dan arus listrik kembali mengalir, sifat magnet pada kumparan muncul kembali. Begitu seterusnya hingga saklar dimatikan (dalam keadaan off). Sekedar catatan tambahan, bahwa ketika bel bekerja, akan terjadi percikan bunga api kecil pada bagian bertemunya interuptor dengan lempengan baja. Untuk hal ini tidak terlalu membahayakan sebatas energi listrik yang diberikan tidak terlalu besar. Untuk pencegahan terjadinya kebakaran, kiranya segera jauhkan dari bahan-bahan yang mudah terbakar, seperti bensin, alkohol, dsb.