Pengertian listrik bermacam macam, secara awam kita mengartikan listrik sebagai sumber tenaga untuk menghidupkan peralatan elektronik seperti lampu, televisi, komputer pc, charge handphone dan kit elektronika seperti raspberry pi. Itulah listrik yang mungkin terbesit secara umum dikehidupan kita.
Sulit untuk tidak menemukan sumber listrik dalam dunia modern. Bahkan ketika kita mencoba untuk tidak menggunakan lampu sekalipun ternyata listrik itu masih bekerja di sekitar kita.
Contoh nya petir di saat hujan mengandung listrik bahkan dalam tubuh kitapun ada listrik. Tapi apa sebenarnya listrik? Ini adalah pertanyaan yang sangat rumit.
Listrik hanya representasi abstrak dari bagaimana listrik berinteraksi dengan lingkungan kita. Listrik merupakan fenomena alam yang terjadi di seluruh alam dalam berbagai bentuk dan sangat luas untuk di urai satu persatu.
Dalam artikel ini kita fokus pada listrik yang ada di elektronik saja. Tujuannya adalah untuk mengerucutkan apa itu listrik yang ilmunya luas sekali. Singkatnya kita coba memahami bagaimana listrik mengalir dari sumber listrik melalui kabel kemudian menyalakan lampu. `
Listrik secara singkat didefinisikan sebagai aliran muatan listrik. Namun Di mana listrik berasal? Bagaimana kita memindahkan listrik? Di mana dan pindah kemana listrik?
Listrik secara mendasar erat hubungannya dengan pemahaman fisika dasar tentang atom.
Atom
Artikel ini didasarkan pada sedikit pemahaman fisika dasar energi, atom. Untuk memahami dasar-dasar listrik, kita perlu kenal atom, atom adalah salah satu pembangun dasar kehidupan.
Atom lebih dari seratus bentuk yang berbeda sebagai unsur kimia di hidrogen, karbon, oksigen, dan tembaga.
Atom dari berbagai jenis dapat bergabung dan membentuk molekul yang membangun materi hingga secara fisik dapat melihat dan menyentuhnya.
Sebuah tembaga adalah kumpulan atom yang dapat kita lihat dan kita sentuh. Jika murni 100% tembaga maka akan memiliki atom 32,000,000,000,000,000,000,000 atom... wah banyak banget ya nol nya.. :)
Atom sendiri dibangun dari 3 partikel atau dikenal sebagi penyusun atom yang terdiri dari proton, neutron, dan elektron.
Penyusun Atom
Sebuah atom dibangun dengan kombinasi tiga partikel yang berbeda yaitu elektron, proton, dan neutron. Setiap atom memiliki inti pusat, di mana proton dan neutron yang padat bersama-sama, mengelilingi inti.
Gambar di atas adalah model atom yang sangat sederhana untuk memahami bagaimana atom dibangun. Tampak sebuah inti proton dan neutron ditengah dikelilingi oleh elektron.
Setiap atom harus memiliki setidaknya satu proton di dalamnya. Jumlah proton dalam atom adalah penting, karena mendefinisikan apa unsur kimia atom.
Sebagai contoh, sebuah atom hanya dengan satu proton adalah hidrogen, atom dengan 29 proton adalah tembaga, dan sebuah atom dengan 94 proton adalah plutonium.
Jumlah dari proton disebut nomor atom. Proton dan Neutron ada disetiap atom tapi untuk pemahaman kita tentang listrik maka elektron yang paling penting kita ulas.
Elektron sangat penting untuk kerja listrik, contohnya tembaga yang memiliki inti dengan 29 proton dan dikelilingi oleh jumlah elektron yang sama.
Pemahaman tentang atom telah berkembang, gambar diatas adalah metode untuk pemodelan atom. Model Bohr adalah model atom yang sangat berguna untuk mengeksplorasi listrik.
Sebelumnya sudah kita ulas jika atom terdiri dari 3 partikel yang mengorbit inti atom, salah satu partikelnya adalah elektron, elektron dari atom ini tidak selamanya terikat dalam orbit atom dalam artian elektron bisa melarikan diri keluar dari orbitnya.
Elektron yang paling mudah keluar dari orbit adalah elektron valensi, ini disebapkan elektron valensi berada pada orbit terluar atom. Dengan kekuatan luar yang cukup, elektron valensi inilah yang dapat melarikan diri dari orbit atom dan menjadi bebas atau disebut Elektron bebas
Ini adalah diagram atom tembaga dengan 29 proton dalam inti dan dikelilingi oleh elektron warna ungu yang berputar putar (jumlah elektron sama dengan jumlah Proton). Elektron yang dekat inti lebih sulit untuk keluar dan dikeluarkan, tapi elektron dengan posisi lingkar terluar mudah keluar sehingga membutuhkan relatif sedikit energi untuk dikeluarkan dari atom.
Dengan menggunakan gaya elektrostatik, kita dapat mengeluarkan elektron dari orbit sekitar atom dan akhirnya menciptakan elektron bebas atau elektron valensi.
Gaya Elektrostatik
Gaya elektrostatik (juga disebut hukum Coulomb ) adalah kekuatan yang beroperasi antar muatan. Ini menyatakan bahwa muatan dari jenis yang sama saling tolak, sementara jenis berlawanan akan tarik menarik.
Jumlah gaya yang bekerja pada dua muatan tergantung pada seberapa jauh jarak mereka satu sama lain. Semakin dekat dua muatan akan semakin besar kekuatannya untuk tarik menarik atau tolak menolak.
Muatan listrik
Muatan listrik adalah properti terdiri dari massa, volume, atau kepadatan. Kita dapat mengukur berapa banyak muatan itu. Muatan yang dimaksud adalah positif (+) atau negatif (-)
Untuk memindahkan muatan listrik kita butuh partikel elektron yang akan selalu membawa muatan negatif, sementara proton selalu bermuatan positif. Neutron (sesuai namanya) yaitu netral, mereka tidak memiliki muatan. Kedua elektron dan proton membawa muatan dengan jumlah yang sama, hanya jenis yang berbeda.
Contoh diatas adalah sebuah lithium atom (dengan 3 proton dan 3 elektron).
Muatan elektron dan proton adalah penting, karena muatan inilah yang akan mengerahkan daya pada atom.
Membuat Beban Arus
Seperti ulasan sebelumny jika atom memiliki elektron yang berputar putar di inti atom, dengan elektron kita bisa membuat muatan mengalir. Karena elektron dalam atom bertindak sebagai pembawa muatan, dan setiap elektron membawa muatan negatif. Jika kita dapat membebaskan elektron dari atom dan memaksa untuk bergerak, kita telah menciptakan listrik.
Salah satu unsur yang mudah untuk mengalirkan muatan listrik adalah model atom dari tembaga. Dalam keadaan seimbang, tembaga memiliki 29 proton dan 29 elektron keduanya mengorbit di sekitar inti.
Animasi dibawah adalah contoh tembaga dengan elektron melayang melalui ruang bebas dan menemukan sebuah atom baru, kemudian menempel dan terus melakukan hal yang sama. Efek berantai ini dapat terus menerus menciptakan aliran elektron yang disebut arus listrik.
Gambar gif diatas adalah sebuah model yang sangat sederhana dari muatan yang mengalir melalui atom yang membentuk arus listrik.
Daya konduksi
Jenis unsur atom yang mudah mengalirkan elektron disebut lebih baik daripada yang sulit mengalirkan elektron. Untuk mendapatkan aliran elektron terbaik kita butuh atom yang tidak memegang erat erat elektron valensinya.
Elemen dengan konduktivitas yang tinggi, yang memiliki elektron yang sangat mudah mengalirkan elektron, disebut konduktor. Logam seperti tembaga dan alumunium termasuk konduktor yang baik.Hingga banyak digunakan untuk membuat kabel.
Setelah kedua aliran arus mengalir, elektron telah benar-benar pindah. Namun, energi yang dihasilkan disirkuit ini adalah aliran yang berarus besar, karena di sirkuit tidak ada sesuatu yang memperlambat aliran atau yang mengkonsumsi energi.
Menghubungkan konduktor murni langsung di sumber energi adalah membuang banyak energi karna energi akan bergerak sangat cepat di kawat dan diubah menjadi panas akibatnya kawat akan melebur atau terbakar.
Rangkaian Lampu
Daripada membuang-buang semua energi dan menghancurkan baterai dan kawat, mari kita membuat sebuah rangkaian lampu yang melakukan sesuatu yang berguna. Umumnya sebuah rangkaian listrik akan mengubah energi listrik ke bentuk lain seperti cahaya, panas, dingin atau gerak.
Jika kita menghubungkan bola lampu dan baterai dengan kabel, kita memiliki rangkaian yang mengubah energi listrik menjadi cahaya.
Baterai dihubungkan ke bola lampu, lampu hidup ketika saklar menutup. Dengan rangkaian atau sirkuit tertutup, elektron dapat mengalir, bergerak dari terminal negatif baterai melalui bola lampu lalu ke terminal positif.
Elektron bergerak seperti kecepatan siput, namun medan listrik diseluruh rangkaian bergerak seketika (kecepatan cahaya). Elektron seluruh rangkaian pada potensi tertinggi dan terendah dipengaruhi oleh medan listrik.
Ketika saklar menutup maka elektron mulai mengalir dan mulai mengubah energi listrik ke cahaya. Demikian artikel tentang listrik semoga menambah wawasan kita.. salam .. :)
ref :
https://learn.sparkfun.com
Sulit untuk tidak menemukan sumber listrik dalam dunia modern. Bahkan ketika kita mencoba untuk tidak menggunakan lampu sekalipun ternyata listrik itu masih bekerja di sekitar kita.
Contoh nya petir di saat hujan mengandung listrik bahkan dalam tubuh kitapun ada listrik. Tapi apa sebenarnya listrik? Ini adalah pertanyaan yang sangat rumit.
Listrik hanya representasi abstrak dari bagaimana listrik berinteraksi dengan lingkungan kita. Listrik merupakan fenomena alam yang terjadi di seluruh alam dalam berbagai bentuk dan sangat luas untuk di urai satu persatu.
Dalam artikel ini kita fokus pada listrik yang ada di elektronik saja. Tujuannya adalah untuk mengerucutkan apa itu listrik yang ilmunya luas sekali. Singkatnya kita coba memahami bagaimana listrik mengalir dari sumber listrik melalui kabel kemudian menyalakan lampu. `
Listrik secara singkat didefinisikan sebagai aliran muatan listrik. Namun Di mana listrik berasal? Bagaimana kita memindahkan listrik? Di mana dan pindah kemana listrik?
Bagaimana muatan listrik dapat menyebabkan gerakan mekanis di pompa air atau membuat lampu menyala ? Akan kita uraikan lebih mendasar
Listrik secara mendasar erat hubungannya dengan pemahaman fisika dasar tentang atom.
Atom
Artikel ini didasarkan pada sedikit pemahaman fisika dasar energi, atom. Untuk memahami dasar-dasar listrik, kita perlu kenal atom, atom adalah salah satu pembangun dasar kehidupan.
Atom lebih dari seratus bentuk yang berbeda sebagai unsur kimia di hidrogen, karbon, oksigen, dan tembaga.
Atom dari berbagai jenis dapat bergabung dan membentuk molekul yang membangun materi hingga secara fisik dapat melihat dan menyentuhnya.
Sebuah tembaga adalah kumpulan atom yang dapat kita lihat dan kita sentuh. Jika murni 100% tembaga maka akan memiliki atom 32,000,000,000,000,000,000,000 atom... wah banyak banget ya nol nya.. :)
Atom sendiri dibangun dari 3 partikel atau dikenal sebagi penyusun atom yang terdiri dari proton, neutron, dan elektron.
Penyusun Atom
Sebuah atom dibangun dengan kombinasi tiga partikel yang berbeda yaitu elektron, proton, dan neutron. Setiap atom memiliki inti pusat, di mana proton dan neutron yang padat bersama-sama, mengelilingi inti.
Gambar di atas adalah model atom yang sangat sederhana untuk memahami bagaimana atom dibangun. Tampak sebuah inti proton dan neutron ditengah dikelilingi oleh elektron.
Setiap atom harus memiliki setidaknya satu proton di dalamnya. Jumlah proton dalam atom adalah penting, karena mendefinisikan apa unsur kimia atom.
Sebagai contoh, sebuah atom hanya dengan satu proton adalah hidrogen, atom dengan 29 proton adalah tembaga, dan sebuah atom dengan 94 proton adalah plutonium.
Jumlah dari proton disebut nomor atom. Proton dan Neutron ada disetiap atom tapi untuk pemahaman kita tentang listrik maka elektron yang paling penting kita ulas.
Elektron sangat penting untuk kerja listrik, contohnya tembaga yang memiliki inti dengan 29 proton dan dikelilingi oleh jumlah elektron yang sama.
Pemahaman tentang atom telah berkembang, gambar diatas adalah metode untuk pemodelan atom. Model Bohr adalah model atom yang sangat berguna untuk mengeksplorasi listrik.
Sebelumnya sudah kita ulas jika atom terdiri dari 3 partikel yang mengorbit inti atom, salah satu partikelnya adalah elektron, elektron dari atom ini tidak selamanya terikat dalam orbit atom dalam artian elektron bisa melarikan diri keluar dari orbitnya.
Elektron yang paling mudah keluar dari orbit adalah elektron valensi, ini disebapkan elektron valensi berada pada orbit terluar atom. Dengan kekuatan luar yang cukup, elektron valensi inilah yang dapat melarikan diri dari orbit atom dan menjadi bebas atau disebut Elektron bebas
Ini adalah diagram atom tembaga dengan 29 proton dalam inti dan dikelilingi oleh elektron warna ungu yang berputar putar (jumlah elektron sama dengan jumlah Proton). Elektron yang dekat inti lebih sulit untuk keluar dan dikeluarkan, tapi elektron dengan posisi lingkar terluar mudah keluar sehingga membutuhkan relatif sedikit energi untuk dikeluarkan dari atom.
Dengan menggunakan gaya elektrostatik, kita dapat mengeluarkan elektron dari orbit sekitar atom dan akhirnya menciptakan elektron bebas atau elektron valensi.
Gaya Elektrostatik
Gaya elektrostatik (juga disebut hukum Coulomb ) adalah kekuatan yang beroperasi antar muatan. Ini menyatakan bahwa muatan dari jenis yang sama saling tolak, sementara jenis berlawanan akan tarik menarik.
Jumlah gaya yang bekerja pada dua muatan tergantung pada seberapa jauh jarak mereka satu sama lain. Semakin dekat dua muatan akan semakin besar kekuatannya untuk tarik menarik atau tolak menolak.
Muatan listrik
Muatan listrik adalah properti terdiri dari massa, volume, atau kepadatan. Kita dapat mengukur berapa banyak muatan itu. Muatan yang dimaksud adalah positif (+) atau negatif (-)
Untuk memindahkan muatan listrik kita butuh partikel elektron yang akan selalu membawa muatan negatif, sementara proton selalu bermuatan positif. Neutron (sesuai namanya) yaitu netral, mereka tidak memiliki muatan. Kedua elektron dan proton membawa muatan dengan jumlah yang sama, hanya jenis yang berbeda.
Contoh diatas adalah sebuah lithium atom (dengan 3 proton dan 3 elektron).
Muatan elektron dan proton adalah penting, karena muatan inilah yang akan mengerahkan daya pada atom.
Membuat Beban Arus
Seperti ulasan sebelumny jika atom memiliki elektron yang berputar putar di inti atom, dengan elektron kita bisa membuat muatan mengalir. Karena elektron dalam atom bertindak sebagai pembawa muatan, dan setiap elektron membawa muatan negatif. Jika kita dapat membebaskan elektron dari atom dan memaksa untuk bergerak, kita telah menciptakan listrik.
Salah satu unsur yang mudah untuk mengalirkan muatan listrik adalah model atom dari tembaga. Dalam keadaan seimbang, tembaga memiliki 29 proton dan 29 elektron keduanya mengorbit di sekitar inti.
Animasi dibawah adalah contoh tembaga dengan elektron melayang melalui ruang bebas dan menemukan sebuah atom baru, kemudian menempel dan terus melakukan hal yang sama. Efek berantai ini dapat terus menerus menciptakan aliran elektron yang disebut arus listrik.
Gambar gif diatas adalah sebuah model yang sangat sederhana dari muatan yang mengalir melalui atom yang membentuk arus listrik.
Daya konduksi
Jenis unsur atom yang mudah mengalirkan elektron disebut lebih baik daripada yang sulit mengalirkan elektron. Untuk mendapatkan aliran elektron terbaik kita butuh atom yang tidak memegang erat erat elektron valensinya.
Elemen dengan konduktivitas yang tinggi, yang memiliki elektron yang sangat mudah mengalirkan elektron, disebut konduktor. Logam seperti tembaga dan alumunium termasuk konduktor yang baik.Hingga banyak digunakan untuk membuat kabel.
Elemen dengan konduktivitas rendah disebut isolator. Isolator juga sangat penting sebagai penahan aliran elektron. Bahan karet dan plastik adalah isolator. Sehingga baik digunakan untuk isolasi kabel.
Listrik statis atau listrik untuk elektronik
Sebelum kita masuk lebih jauh, mari kita membahas dua bentuk listrik yaitu listrik statis dan listrik untuk elektronik.
Listrik statis
Listrik statis ada ketika ada penumpukan muatan yang berlawanan pada objek tertentu yang dipisahkan oleh isolator. Listrik Statis (listrik tidur) listrik timbul ketika dua kelompok muatan berlawanan ini menemukan jalan keluar antara satu sama lain untuk mencari keseimbangan.
Ketika daya tarik menjadi begitu besar dua kelompok dapat mengalirkan listrik bahkan melalui isolator seperti udara, kaca, plastik atau karet, maka muatan listrik statik akan sangat berbahaya jika kita bersingungan.
Jika listrik statis melalui celah udara maka dapat mengakibatkan shock dan terlihat elektron bertabrakan dengan elektron di udara dan melepaskan energi dalam bentuk cahaya kilat.
Listrik statis mengalir melalui udara.
Listrik statis juga timbul ketika kita menggosok balon di kepala untuk membuat rambut kita berdiri, gesekan atau menggosok berbagai jenis bahan akan mentransfer elektron.
Objek yang kehilangan elektron akan menjadi bermuatan positif, sedangkan objek yang mendapatkan elektron menjadi bermuatan negatif. Dua benda menjadi tarik menarik satu sama lain sampai kedua partikel ini dapat menemukan jalannya sendiri untuk menyamakan muatan (Proton dan elektron sama jumlahnya)
Bekerja dengan listrik elektronik, biasanya tidak harus berurusan dengan listrik statis, jikapun ada, listrik statis dipakai untuk melindungi komponen elektronik yang sensitif dari listrik statis.
Tindakan pencegahan terhadap listrik statis bisa memakai ESD (electrostatic discharge) tali pergelangan tangan, atau menambahkan komponen khusus di sirkuit untuk melindungi terhadap lonjakan yang sangat tinggi dari muatan listrik statis.
Listrik elektronik
listrik ini adalah bentuk listrik yang membuat perangkat elektronik kita bisa hidup. Listrik terjadi ketika muatan dapat terus mengalir. Ini adalah lawan dari listrik statis di mana muatan berkumpul dan tetap diam, listrik elektronik adalah dinamis, muatannya selalu bergerak dan jenis inilah yang dipakai di rangkaian listrik.
Sirkuit atau rangkaian Listrik
Untuk bisa mengalir, listrik membutuhkan rangkaian tertutup, yaitu rangkaian yang tidak terputus untuk looping. Sebuah sirkuit sederhana bisa dengan hanya kawat konduktif yang terhubung ujung ke ujung, walaupun di sirkuit sebenarnya ada tambahan komponen lain yang mengendalikan aliran listrik.
Jika Anda memiliki kawat penuh atom tembaga dan ingin mendorong aliran elektronnya, maka semua elektron bebas perlu tempat untuk mengalir dalam arah yang sama.
Tembaga merupakan konduktor yang bagus, sempurna untuk membuat muatan mengalir. Jika rangkaian kawat tembaga rusak, muatan tidak dapat mengalir.
Medan listrik
Kita sudah mengerti bagaimana elektron dapat mengalir disebuah kawat, tapi bagaimana awalnya elektron bisa mengalir? Kemudian, setelah elektron mengalir, bagaimana mereka menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk menerangi lampu atau memutar motor? Untuk itu, kita perlu memahami medan listrik.
Prinsipnya sebuah elektron akan mengalir dari materi konduktif hingga dengan mengalirnya elektron akan menciptakan listrik, kita perlu sumber untuk menginduksi aliran elektron. Maka sumber aliran elektron akan datang dari medan listrik.
Medan listrik merupakan bagian penting dalam memahami bagaimana listrik mulai mengalir dan terus mengalir. Medan listrik menggambarkan gaya menarik atau mendorong dalam ruang antara muatan. Arah medan listrik selalu didefinisikan sebagai arah muatan positif yang bergerak.
Contoh gambar medan listrik dari satu muatan. Sebuah muatan negatif memiliki medan listrik dengan panah ke dalam karena menarik muatan positif. Muatan positif memiliki medan listrik panah keluar kareana mendorong muatan positif.
Hingga akhirnya muatan listrik dapat dikombinasikan lebih dari satu muatan untuk membuat medan listrik yang lebih lengkap seperti gambar dibawah
Potensial listrik (Energi)
Ketika kita memanfaatkan listrik untuk gadget atau handphone, berati kita mengubah energi dalam bentuk lain. Peralatan elektronik harus mampu menyimpan energi dan mentransfer energi ke bentuk lain seperti panas, cahaya, atau gerak. Energi yang tersimpan dari rangkaian disebut energi potensial listrik.
Energi dan Energi potensial
Untuk memahami energi potensial kita perlu memahami energi secara umum. Energi didefinisikan sebagai kemampuan suatu objek untuk melakukan pekerjaan pada objek lain.
Energi bisa dalam berbagai bentuk, beberapa dapat dilihat (seperti mekanik) dan yang tidak bisa kita lihat (seperti kimia atau listrik). Terlepas dari apapun bentuknya, energi ada di salah satu dari dua bentuk bisa kinetik bisa potensial.
Sebuah benda memiliki energi kinetik ketika dia bergerak. Jumlah energi kinetik suatu benda yang dimiliki tergantung pada massa dan kecepatan.
Kemudian energi potensial adalah energi yang tersimpan ketika suatu objek berdiam. Ini menggambarkan berapa banyak pekerjaan objek bisa dilakukan jika digerakkan.
Ini adalah energi yang biasanya dapat kita kontrol. Ketika sebuah objek bergerak, energi potensialnya berubah menjadi energi kinetik.
Kita menggunakan contoh gravitasi. Sebuah bola bowling ditaruh dan tak bergerak di atas menara Khalifa, berarti bowling ini memiliki energi potensial (energi tersimpan).
Setelah dijatuhkan, bola akan ditarik oleh gravitasi dan semangkin cepat jatuh ke tanah. Gerakan bola ini adalah dari energi potensial yang diubah menjadi energi kinetik (energi gerak).
Hingga akhirnya semua energi bola dikonversi dari energi potensial menjadi energi kinetik, dan ketika bola berada di tanah, maka bola memiliki energi potensial yang sangat rendah.
Energi Potensial listrik
Lalu bagaimana dengan energi potensial listrik? Sama seperti massa dalam medan gravitasi memiliki energi potensial gravitasi, muatan dalam medan listrik memiliki energi potensial listrik.
Listrik statis atau listrik untuk elektronik
Sebelum kita masuk lebih jauh, mari kita membahas dua bentuk listrik yaitu listrik statis dan listrik untuk elektronik.
Listrik statis
Listrik statis ada ketika ada penumpukan muatan yang berlawanan pada objek tertentu yang dipisahkan oleh isolator. Listrik Statis (listrik tidur) listrik timbul ketika dua kelompok muatan berlawanan ini menemukan jalan keluar antara satu sama lain untuk mencari keseimbangan.
Ketika daya tarik menjadi begitu besar dua kelompok dapat mengalirkan listrik bahkan melalui isolator seperti udara, kaca, plastik atau karet, maka muatan listrik statik akan sangat berbahaya jika kita bersingungan.
Jika listrik statis melalui celah udara maka dapat mengakibatkan shock dan terlihat elektron bertabrakan dengan elektron di udara dan melepaskan energi dalam bentuk cahaya kilat.
Listrik statis mengalir melalui udara.
Listrik statis juga timbul ketika kita menggosok balon di kepala untuk membuat rambut kita berdiri, gesekan atau menggosok berbagai jenis bahan akan mentransfer elektron.
Objek yang kehilangan elektron akan menjadi bermuatan positif, sedangkan objek yang mendapatkan elektron menjadi bermuatan negatif. Dua benda menjadi tarik menarik satu sama lain sampai kedua partikel ini dapat menemukan jalannya sendiri untuk menyamakan muatan (Proton dan elektron sama jumlahnya)
Bekerja dengan listrik elektronik, biasanya tidak harus berurusan dengan listrik statis, jikapun ada, listrik statis dipakai untuk melindungi komponen elektronik yang sensitif dari listrik statis.
Tindakan pencegahan terhadap listrik statis bisa memakai ESD (electrostatic discharge) tali pergelangan tangan, atau menambahkan komponen khusus di sirkuit untuk melindungi terhadap lonjakan yang sangat tinggi dari muatan listrik statis.
Listrik elektronik
listrik ini adalah bentuk listrik yang membuat perangkat elektronik kita bisa hidup. Listrik terjadi ketika muatan dapat terus mengalir. Ini adalah lawan dari listrik statis di mana muatan berkumpul dan tetap diam, listrik elektronik adalah dinamis, muatannya selalu bergerak dan jenis inilah yang dipakai di rangkaian listrik.
Sirkuit atau rangkaian Listrik
Untuk bisa mengalir, listrik membutuhkan rangkaian tertutup, yaitu rangkaian yang tidak terputus untuk looping. Sebuah sirkuit sederhana bisa dengan hanya kawat konduktif yang terhubung ujung ke ujung, walaupun di sirkuit sebenarnya ada tambahan komponen lain yang mengendalikan aliran listrik.
Jika Anda memiliki kawat penuh atom tembaga dan ingin mendorong aliran elektronnya, maka semua elektron bebas perlu tempat untuk mengalir dalam arah yang sama.
Tembaga merupakan konduktor yang bagus, sempurna untuk membuat muatan mengalir. Jika rangkaian kawat tembaga rusak, muatan tidak dapat mengalir.
Medan listrik
Kita sudah mengerti bagaimana elektron dapat mengalir disebuah kawat, tapi bagaimana awalnya elektron bisa mengalir? Kemudian, setelah elektron mengalir, bagaimana mereka menghasilkan energi yang dibutuhkan untuk menerangi lampu atau memutar motor? Untuk itu, kita perlu memahami medan listrik.
Prinsipnya sebuah elektron akan mengalir dari materi konduktif hingga dengan mengalirnya elektron akan menciptakan listrik, kita perlu sumber untuk menginduksi aliran elektron. Maka sumber aliran elektron akan datang dari medan listrik.
Medan listrik merupakan bagian penting dalam memahami bagaimana listrik mulai mengalir dan terus mengalir. Medan listrik menggambarkan gaya menarik atau mendorong dalam ruang antara muatan. Arah medan listrik selalu didefinisikan sebagai arah muatan positif yang bergerak.
Contoh gambar medan listrik dari satu muatan. Sebuah muatan negatif memiliki medan listrik dengan panah ke dalam karena menarik muatan positif. Muatan positif memiliki medan listrik panah keluar kareana mendorong muatan positif.
Hingga akhirnya muatan listrik dapat dikombinasikan lebih dari satu muatan untuk membuat medan listrik yang lebih lengkap seperti gambar dibawah
Potensial listrik (Energi)
Ketika kita memanfaatkan listrik untuk gadget atau handphone, berati kita mengubah energi dalam bentuk lain. Peralatan elektronik harus mampu menyimpan energi dan mentransfer energi ke bentuk lain seperti panas, cahaya, atau gerak. Energi yang tersimpan dari rangkaian disebut energi potensial listrik.
Energi dan Energi potensial
Untuk memahami energi potensial kita perlu memahami energi secara umum. Energi didefinisikan sebagai kemampuan suatu objek untuk melakukan pekerjaan pada objek lain.
Energi bisa dalam berbagai bentuk, beberapa dapat dilihat (seperti mekanik) dan yang tidak bisa kita lihat (seperti kimia atau listrik). Terlepas dari apapun bentuknya, energi ada di salah satu dari dua bentuk bisa kinetik bisa potensial.
Sebuah benda memiliki energi kinetik ketika dia bergerak. Jumlah energi kinetik suatu benda yang dimiliki tergantung pada massa dan kecepatan.
Kemudian energi potensial adalah energi yang tersimpan ketika suatu objek berdiam. Ini menggambarkan berapa banyak pekerjaan objek bisa dilakukan jika digerakkan.
Ini adalah energi yang biasanya dapat kita kontrol. Ketika sebuah objek bergerak, energi potensialnya berubah menjadi energi kinetik.
Kita menggunakan contoh gravitasi. Sebuah bola bowling ditaruh dan tak bergerak di atas menara Khalifa, berarti bowling ini memiliki energi potensial (energi tersimpan).
Setelah dijatuhkan, bola akan ditarik oleh gravitasi dan semangkin cepat jatuh ke tanah. Gerakan bola ini adalah dari energi potensial yang diubah menjadi energi kinetik (energi gerak).
Hingga akhirnya semua energi bola dikonversi dari energi potensial menjadi energi kinetik, dan ketika bola berada di tanah, maka bola memiliki energi potensial yang sangat rendah.
Energi Potensial listrik
Lalu bagaimana dengan energi potensial listrik? Sama seperti massa dalam medan gravitasi memiliki energi potensial gravitasi, muatan dalam medan listrik memiliki energi potensial listrik.
Seperti contoh bola bowling dipuncak menara tadi, muatan positif di dekat muatan positif lain memiliki energi potensial yang tinggi, muatan akan ditolak jauh dari muatan positif.
Jika sebuah muatan positif ditempatkan di dekat muatan negatif akan memiliki energi potensial yang rendah seperti analogi bola bowling dipuncak dan di tanah.
Untuk mendapatkan energi potensial besar, kita harus melakukan pekerjaan dengan bergerak lebih jauh. Jika dalam kasus bola bowling, pekerjaan kita membawa bowling dari lantai 1 ke lantai 163, yang jauh dari bidang gravitasi dan tentunya membutuhkan tenaga lebih ekstra untuk mendapatkan energi potensial besar.
Demikian pula pekerjaan yang harus dilakukan untuk mendorong muatan positif terhadap panah dari medan listrik (baik terhadap muatan positif lain, atau jauh dari muatan negatif).
Untuk menarik muatan negatif jauh dari muatan positif Anda harus melakukan pekerjaan ini untuk mendapatkan energi potensial.
Untuk setiap muatan yang terletak dalam medan listrik maka energi potensial listrik tergantung pada jenis (positif atau negatif), jumlah muatan, dan posisinya di lapangan. Energi potensial listrik diukur dalam satuan joule (J).
Potensial listrik dan energi potensial listrik
Potensial listrik dibangun berdasarkan energi potensial listrik untuk membantu menentukan berapa banyak energi yang tersimpan dalam medan listrik.
Ini konsep lain yang membantu kita melihat model perilaku medan listrik. Potensial listrik tidak sama dengan energi potensial listrik
Pada setiap titik medan listrik, potensial listrik adalah jumlah energi potensial listrik dibagi dengan jumlah muatan pada saat itu. Potensial listrik diukur dalam satuan joule per coulomb (J / C), yang didefinisikan sebagai volt (V) atau tegangan listrik.
Dalam setiap medan listrik ada dua poin dari potensial listrik yang signifikan. Ada titik potensi tinggi, di mana muatan positif akan memiliki kemungkinan energi potensial tertinggi, dan ada titik potensial rendah, di mana muatan akan memiliki energi potensial terendah.
Tegangan atau voltase adalah perbedaan potensial antara dua titik dalam medan listrik. Tegangan memberi kita gambaran tentang betapa banyak kekuatan yang dimiliki untuk mendorong medan listrik.
Listrik in Action!
Setelah mengulas fisika partikel, teori medan, dan energi potensial, kita cukup tahu untuk membuat aliran listrik. Mari kita membuat sirkuitnya.
Definisi listrik adalah aliran muatan. Biasanya muatan listrik akan dibawa oleh elektron yang bebas mengalir. Elektron bermuatan negatif dari atom dengan bahan konduktif. Dengan sedikit dorongan kita dapat membebaskan elektron dari atom dan membuat elektron mengalir dari negatif ke positif. Sebuah sirkuit tertutup dari bahan konduktif memberikan jalan bagi elektron untuk terus mengalir. Medan listrik membutuhkan sumber potensial listrik (tegangan), yang mendorong elektron dari titik energi potensial rendah ke energi potensial yang lebih tinggi.
Rangkaian dengan baterai
Baterai merupakan sumber energi yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai memiliki dua terminal, yang terhubung ke seluruh rangkaian. Di satu terminal ada kelebihan muatan negatif, sisi lainnya ada muatan positif. Ini adalah perbedaan potensial listrik.
Jika kita hubungkan sebuah kawat maka atom tembaga akan beregerak, medan listrik akan mempengaruhi elektron bebas yang bermuatan negatif dalam atom tembaga.
Karena didorong oleh terminal negatif dan ditarik oleh terminal positif, elektron tembaga akan bergerak dari atom ke atom menciptakan aliran muatan listrik
Jika sebuah muatan positif ditempatkan di dekat muatan negatif akan memiliki energi potensial yang rendah seperti analogi bola bowling dipuncak dan di tanah.
Untuk mendapatkan energi potensial besar, kita harus melakukan pekerjaan dengan bergerak lebih jauh. Jika dalam kasus bola bowling, pekerjaan kita membawa bowling dari lantai 1 ke lantai 163, yang jauh dari bidang gravitasi dan tentunya membutuhkan tenaga lebih ekstra untuk mendapatkan energi potensial besar.
Demikian pula pekerjaan yang harus dilakukan untuk mendorong muatan positif terhadap panah dari medan listrik (baik terhadap muatan positif lain, atau jauh dari muatan negatif).
Untuk menarik muatan negatif jauh dari muatan positif Anda harus melakukan pekerjaan ini untuk mendapatkan energi potensial.
Untuk setiap muatan yang terletak dalam medan listrik maka energi potensial listrik tergantung pada jenis (positif atau negatif), jumlah muatan, dan posisinya di lapangan. Energi potensial listrik diukur dalam satuan joule (J).
Potensial listrik dan energi potensial listrik
Potensial listrik dibangun berdasarkan energi potensial listrik untuk membantu menentukan berapa banyak energi yang tersimpan dalam medan listrik.
Ini konsep lain yang membantu kita melihat model perilaku medan listrik. Potensial listrik tidak sama dengan energi potensial listrik
Pada setiap titik medan listrik, potensial listrik adalah jumlah energi potensial listrik dibagi dengan jumlah muatan pada saat itu. Potensial listrik diukur dalam satuan joule per coulomb (J / C), yang didefinisikan sebagai volt (V) atau tegangan listrik.
Dalam setiap medan listrik ada dua poin dari potensial listrik yang signifikan. Ada titik potensi tinggi, di mana muatan positif akan memiliki kemungkinan energi potensial tertinggi, dan ada titik potensial rendah, di mana muatan akan memiliki energi potensial terendah.
Tegangan atau voltase adalah perbedaan potensial antara dua titik dalam medan listrik. Tegangan memberi kita gambaran tentang betapa banyak kekuatan yang dimiliki untuk mendorong medan listrik.
Listrik in Action!
Setelah mengulas fisika partikel, teori medan, dan energi potensial, kita cukup tahu untuk membuat aliran listrik. Mari kita membuat sirkuitnya.
Definisi listrik adalah aliran muatan. Biasanya muatan listrik akan dibawa oleh elektron yang bebas mengalir. Elektron bermuatan negatif dari atom dengan bahan konduktif. Dengan sedikit dorongan kita dapat membebaskan elektron dari atom dan membuat elektron mengalir dari negatif ke positif. Sebuah sirkuit tertutup dari bahan konduktif memberikan jalan bagi elektron untuk terus mengalir. Medan listrik membutuhkan sumber potensial listrik (tegangan), yang mendorong elektron dari titik energi potensial rendah ke energi potensial yang lebih tinggi.
Rangkaian dengan baterai
Baterai merupakan sumber energi yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Baterai memiliki dua terminal, yang terhubung ke seluruh rangkaian. Di satu terminal ada kelebihan muatan negatif, sisi lainnya ada muatan positif. Ini adalah perbedaan potensial listrik.
Jika kita hubungkan sebuah kawat maka atom tembaga akan beregerak, medan listrik akan mempengaruhi elektron bebas yang bermuatan negatif dalam atom tembaga.
Karena didorong oleh terminal negatif dan ditarik oleh terminal positif, elektron tembaga akan bergerak dari atom ke atom menciptakan aliran muatan listrik
Setelah kedua aliran arus mengalir, elektron telah benar-benar pindah. Namun, energi yang dihasilkan disirkuit ini adalah aliran yang berarus besar, karena di sirkuit tidak ada sesuatu yang memperlambat aliran atau yang mengkonsumsi energi.
Menghubungkan konduktor murni langsung di sumber energi adalah membuang banyak energi karna energi akan bergerak sangat cepat di kawat dan diubah menjadi panas akibatnya kawat akan melebur atau terbakar.
Rangkaian Lampu
Daripada membuang-buang semua energi dan menghancurkan baterai dan kawat, mari kita membuat sebuah rangkaian lampu yang melakukan sesuatu yang berguna. Umumnya sebuah rangkaian listrik akan mengubah energi listrik ke bentuk lain seperti cahaya, panas, dingin atau gerak.
Jika kita menghubungkan bola lampu dan baterai dengan kabel, kita memiliki rangkaian yang mengubah energi listrik menjadi cahaya.
Baterai dihubungkan ke bola lampu, lampu hidup ketika saklar menutup. Dengan rangkaian atau sirkuit tertutup, elektron dapat mengalir, bergerak dari terminal negatif baterai melalui bola lampu lalu ke terminal positif.
Elektron bergerak seperti kecepatan siput, namun medan listrik diseluruh rangkaian bergerak seketika (kecepatan cahaya). Elektron seluruh rangkaian pada potensi tertinggi dan terendah dipengaruhi oleh medan listrik.
Ketika saklar menutup maka elektron mulai mengalir dan mulai mengubah energi listrik ke cahaya. Demikian artikel tentang listrik semoga menambah wawasan kita.. salam .. :)
ref :
https://learn.sparkfun.com
0 Please Share a Your Opinion.:
Posting Komentar