Listrik Statis dan Listrik Dinamis

Nama : Lianita Dian Rahmawati

Kelas : IX.11Absen: 22

1

A. Pengertian Arus Listrik

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang mengalir dalam suatu penghantar per satuan waktu. Secara matematis dinyatakan sebagai :

Arus listrik di dalam suatu rangkaian hanya dapat mengalir di dalam suatu rangkaian tertutup.

2

dengan:Q : Muatan listrik ( Coulomb)t : Waktu (detik)

Arah aliran electron dari potensial rendah (kutub –) ke potensial tinggi (kutub +).

• Alat untuk mengukur kuat arus listrik adalah amperemeter atau ammeter.• Amperemeter disusun seri

dengan komponen yang akan diukur kuat arusnya.

Sekering adalah alat untuk membatasi kuat arus listrik maksimum yang mengalir.

 

3

Sumber Tegangan

Supaya arus listrik dapat terus mengalir dalam suatu penghantar, maka pada ujung – ujung penghantar itu harus selalu ada beda potensial. Alat yang dapat mengadakan selisih atau beda potensial disebut sumber tegangan atau sumber arus listrik.

 

B.Listrik StatisPada saat hujan turun, pernahkah kamu melihat petir? Petir adalah

peristiwa alam yang sangat berbahaya dan ditakuti semua orang, karena petir menimbulkan kilatan cahaya yang diikuti dengan suara dahsyat di udara. Apabila seseorang tersambar petir, maka tubuh orang tersebut akan terbakar. Akibat berbahayanya petir, maka gedung-gedung bertingkat yang cukup tinggi dilengkapi dengan penangkal petir. Apa yang menyebabkan terjadinya petir? Mengapa gedung-gedung bertingkat yang tinggi dilengkapi dengan penangkal petir? Temukan jawabannya dengan mempelajari materi ini.

Susunan Atom

4

Thales Militus, seorang ilmuwan Yunani, menemukan gejala listrik yang diperoleh dengan menggosok batu ambar, yang dalam bahasa Yunani disebut elektron. Setelah digosok ternyata batu ambar tersebut dapat menarik benda-benda kecil yang berada di dekatnya. Sifat seperti ini dalam ilmu listrik disebut elektrifikasi. Listrik yang terjadi pada batu ambar yang digosok disebut listrik statis yaitu listrik yang tidak mengalir.Teori AtomSuatu zat terdiri atas partikel-partikel kecil yang

disebut atom. Atom berasal dari kata atomos, yang artinya tidak dapat dibagi-bagi lagi. Tetapi, dalam perkembangannya ternyata atom ini masih dapat diuraikan lagi.

Atom terdiri atas dua bagian, yaitu inti atom dan kulit atom. Inti atom bermuatan positif, sedangkan kulit atom terdiri atas partikel-partikel bermuatan negative yang disebut elektron.

Inti atom tersusun dari dua macam partikel, yaitu proton yang bermuatan positif dan netron yang tidak bermuatan(netral).Suatu atom dikatakan netral apabila di dalam intinya terdapat muatan positif(proton) yang jumlahnya sama dengan muatan negatif (elektron) pada kulitnya.Suatu atom dikatakan bermuatan positif apabila jumlah muatan positif(proton) pada inti lebih banyak daripada muatan negatif(elektron) pada kulit atom yang mengelilinginya.Suatu atom dikatakan bermuatan negatif apabila jumlah muatan positif(proton) pada inti lebih sedikit daripada jumlah muatan negatif(elektron) pada kulit atom.

5

Atom yang paling sederhana adalah atom hidrogen yang hanya tersusun atas 1 proton dan 1 elektron. Karena jumlah proton dan elektronnya sama, maka atom hidrogen dikatakan sebagai atom netral.Atom helium terdiri atas 2 proton, 2 netron dan 2 elektron. Karena jumlah proton dan jumlah elektronnya sama, maka atom helium juga dikatakan sebagai atom netral.

Muatan Listrik

Menurut Benyamin Franklin, ada dua muatan lisrik :

1. Muatan listrik positif2. Muatan listrik negatifSifat Muatan Lisrik

1. Dua muatan yang sejenis apabila didekatkan maka akan tolak menolak

2. Dua muatan yang tidak sejenis apabila didekatkan maka akan tarik menarik

6

Interaksi Benda Bermuatan Listrik1. Ketika penggaris plastik digosok dengan kain wool, maka

elektron-elektron dari kain wool berpindah ke penggaris plastik, sehingga penggaris plastik tersebut bermuatan listrik negatif.

2. Ketika ebonit digosok dengan kain wool, maka elektron-elektron dari kain wool berpindah ke ebonit, sehingga ebonit tersebut bermuatan listrik negatif.

3. Ketika batang kaca digosok dengan kain sutera, elektron-elektron pada batang kaca tersebut berpindah ke kain sutera, sehingga batang kaca bermuatan positif

Hukum CouloumbCharles Augustin de Coulomb adalah orang yang pertama kali meneliti hubungan gaya listrik dengan dua muatan dan jarak antara keduanya dengan

menggunakan sebuah neraca puntir. Dalam penelitian tersebut akhirnya Coulumb menyimpulkan dalam sebuah hukum yang disebut hukum Coulumb:    “Besar gaya tolak-menolak ataugaya tarik-menarik antara dua benda bermuatan listrik, berbanding lurus dengan besar masing-masing muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat  jarak antara kedua benda bermuatan.”Secara matematis, Hukum Coulomb dapat dirumuskan: 

7

Keterangan :F : Gaya tarik/tolak dua buah muatan (N)K : (9.109 N.m2/C2)Q1, Q2: muatan listrik (C)R : jarak antara dua muatan

Induksi ListrikInduksi listrik adalah peristiwa pemisahan muatan pada suatu benda karena pada benda tersebut didekati benda lain yang bermuatan listrik.Contoh : Benda netral didekati benda bermuatan negatif, maka muatan-muatan negatif benda netral tertolak menjauh, sedangkan muatan-muatan positif mendekati benda yang menginduksi.

Elektroskop

Elektroskop adalah alat yang dapat digunakan untuk mengetahui ada tidaknya muatan listrik pada suatu benda. Prinsip kerja elektroskop berdasarkan induksi listrik, yaitu jika sebuah benda bermuatan listrik disentuhkan kepala elektroskop maka muatan yang sejenis dengan benda bermuatan listrik tadi akan ke daun elektroskop. Akibatnya kedua daun elektroskop akan bermuatan sejenis sehingga tolak menolak(daun elektroskop membuka)

Medan ListrikMedan listrik adalah daerah di sekitar benda  bermuatan listrik yang

masih dipengaruhi olehgaya listrik. Medan listrik digambarkan dengan garis-garis gaya

listrik.

8

Sifat-sifat garis gaya listrik1. Garis gaya listrik berasal dari muatan positif menuju muatan

negative2. Garis gaya listrik tidak pernah berpotongan3. Semakin rapat garis gaya listrik, semakin kuat medan listriknya

C.Listrik DinamisKUAT ARUS LISTRIK (I)

Aliran listrik ditimbulkan oleh muatan listrik yang bergerak di dalam suatu penghantar. Arah arus listrik yang timbul pada penghantar berlawanan arah dengan arah gerak elektron. Muatan listrik dalam jumlah tertentu yang menembus suatu penampang dari suatu penghantar dalam satuan waktu tertentu disebut sebagai kuat arus listrik. Jadi kuat arus listrik adalah jumlah muatan listrik yang mengalir dalam kawat penghantar tiap satuan waktu. Jika dalam waktu t mengalir muatan listrik sebesarQ, maka kuat arus listrik I adalah:

Para ahli telah melakukan perjanjian bahwa arah arus listrik mengalir dari kutub positif ke kutub negatif. Jadi arah arus listrik berlawanan dengan arah aliran elektron.

BEDA POTENSIAL ATAU TEGANGAN LISTRIK (V)Terjadinya arus listrik dari kutub positif ke kutub negatif dan aliran elektron dari kutub negatif ke kutub positif, disebabkan oleh adanya

beda potensial antara kutub positif dengan kutub negatif, dimana kutub positif mempunyai potensial yang lebih tinggi dibandingkan kutub negatif.Beda potensial antara kutub positif dan kutub negatif dalam keadaan terbuka disebut gaya gerak listrik dan dalam keadaan tertutup disebut tegangan jepit.

9

HUBUNGAN ANTARA KUAT ARUS LISTRIK (I) DAN TEGANGAN LISTRIK (V)Hubungan antara V dan I pertama kali ditemukan oleh seorang guru Fisika berasal dari Jerman yang bernama George Simon Ohm. Dan lebih dikenal sebagai hukum Ohm yang berbunyi:Besar kuat arus listrik dalam suatu penghantar berbanding langsung denganbeda potensial (V) antara ujung-ujung penghantar asalkan suhu penghantartetap.Hasil bagi antara beda potensial (V) dengan kuat arus (I) dinamakan hambatan listrik atau resistansi (R) dengan satuan ohm.

HUBUNGAN ANTARA HAMBATAN KAWAT DENGAN JENIS KAWAT DAN UKURAN KAWATHambatan atau resistansi berguna untuk mengatur besarnya kuat arus listrik yang mengalir melalui suatu rangkaian listrik. Dalam radio dan televisi, resistansi berguna untuk menjaga kuat arus dan tegangan pada nilai tertentu dengan tujuan agar komponen-komponen listrik lainnya dapat berfungsi dengan baik. Untuk

berbagai jenis kawat,

panjang kawat dan

penampang berbeda terdapat hubungan sebagai berikut:

10

HUKUM I KIRCHOFFDalam alirannya, arus listrik juga mengalami cabang-cabang. Ketika arus listrik melalui percabangan tersebut,

arus listrik terbagi pada setiap percabangan dan besarnya tergantung ada tidaknya hambatan pada cabang tersebut. Bila hambatan pada cabang tersebut besar maka akibatnya arus listrik yang melalui cabang tersebut juga mengecil dan sebaliknya bila pada cabang, hambatannya kecil maka arus listrik yang melalui cabang tersebut arus listriknya besar. Hukum I Kirchoff berbunyi: “Jumlah kuat arus listrik yang masuk ke suatu titik simpul sama dengan jumlahkuat arus listrik yang keluar dari titik simpul tersebut.”

Hukum I Kirchhoff tersebut sebenarnya tidak lain sebutannya dengan hukum kekekalan muatan listrik.Hukum I Kirchhoff secara matematis

dapat dituliskan sebagai:

HUKUM II KIRCHOFFPemakaian Hukum II Kirchhoff pada rangkaian tertutup yaitu karena ada rangkaian yang tidak dapat disederhanakan menggunakan kombinasi seri dan paralel.Umumnya ini terjadi jika dua atau lebih ggl di dalam rangkaian yang dihubungkan dengan cara rumit sehingga penyederhanaan rangkaian seperti ini memerlukan teknik khusus untuk dapat menjelaskan atau mengoperasikan rangkaian tersebut. Jadi Hukum II Kirchhoff merupakan solusi bagi rangkaian-rangkaian tersebut yang berbunyi: “Di dalam sebuah rangkaian tertutup, jumlah aljabar gaya gerak listrik (ε) denganpenurunan tegangan (IR) sama dengan nol.”Hukum Kirchoff II dirumuskan sebagai berikut:

ENERGI LISTRIK

11

Karena q = I . t, dimana I adalah kuat arus listrik dan t waktu, maka besar usaha yang dilakukan adalah:W = V . I . tKarena V = I . R, maka besar usaha W yang sama dengan energi

listrik adalah

DAYA LISTRIKBesar Daya listrik (P) pada suatu alat listrik adalah merupakan besar energi listrik (W) yang muncul tiap satuan waktu (t), kita tuliskan.

12