ATOM
Sebuah benda terdiri dari beberapa unsur dan unsur terdiri dari
beberapa atom. Jadi atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri
atas inti atom (terdiri dari proton (+) dan netron) serta elektron
bermuatan negatif (-) yang mengelilinginya. Inti atom terdiri
atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral.
Gambar atom diambil dari http://aquantumofknowledge.wordpress.com/2010/07/06
Karena elektron berada pada orbit posisi
terluar, maka elektron tersebut bisa terlepas dari orbit menuju ke atom
lain yang tidak seimbang jumlah elektronnya. Mudah atau tidak-nya sebuah
elektron terlepas ini akan mempengaruhi jenis benda. Benda yang sangat
mudah melepaskan elektron dinamakan konduktor, begitu
juga sebaliknya jika benda yang sulit melepaskan elektron (terikat kuat
dalam atom) maka benda tersebut masuk dalam golongan isolator
HUBUNGAN DAYA, ARUS, TEGANGAN DAN TAHANAN
Apakah anda yang adalah orang yang termasuk tidak mengerti masalah
arus, tegangan dan daya. Padahal secara tidak sengaja kita sering sekali
menggunakan ketiga istilah tersebut dalam kehidupan sehari-hari. Untuk
mengerti teori istilah tersebut, di bawah ini saya kutipkan pengertian
dari daya, arus dan tegangan, yang saya ambil dari
http://id.wikipedia.org
Daya dalam fisika adalah laju energi yang dihantarkan atau kerja yang dilakukan per satuan waktu. Daya dilambangkan dengan
P. Mengikuti definisi ini daya dapat dirumuskan sebagai:
Variasi rumus daya (P)
- di mana
-
- P = daya (watt)
- W = Usaha (Joule)
- t = waktu
- V = Tegangan/beda potensial (Volt)
- I = Arus (Ampere)
- R = Tahanan/Hambatan/Beban (Ohm)
-
Tegangan listrik (kadang disebut sebagai
Voltase)
adalah 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.
Variasi rumus tegangan (V)
Arus listrik adalah
banyaknya muatan listrik yang mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit
listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam
satuan Coulomb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan
sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikro Ampere (μA) seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) 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 voltase dan resistansi sesuai dengan hukum
Ohm.
Variasi rumus arus (I)
Tahanan/beban/resistansi adalah komponen elektronik
dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi
penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang
mengalirinya, berdasarkan hukum Ohm:
Variasi rumus tahanan (R)
Analogi. Untuk memudahkan pemahaman pengertian
diatas kita dapat menganalogikan arus, tegangan dan daya seperti sebuah
tandon air yang digunakan untuk mengisi bak mandi, seperti digambarkan
di bawah ini :
Dari gambar di atas, dapat diumpamakan bahwa tegangan/beda potensial
sama seperti ketinggian titik atas air dalam tandon dengan dasar bak
mandi, air diumpakan sebagai arus, bak mandi diumpamakan sebagai
tahanan/beban/resistor dan daya diumpamakan tenaga semprotan air yang
dihasilkan oleh perpaduan tinggi tandon air dan air itu sendiri. Untuk
memudahkan penerapan rumus daya, arus dan tegangan dapat dilihat pada
gambar di bawah ini :
Dari gambaran di atas maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa semakin
besar daya, disebabkan oleh semakin besar tegangan/beda potensial atau
arusnya, dan begitu juga sebaliknya. Jadi sebenarnya arus tidak akan
mengalir jika tidak ada tegangan/beda potensial dan tegangan/beda
potensial tidak berfungsi jika tidak ada arus.
Bagaimanakah arus bisa mengalir
Seperti telah diuraikan pada analogi tandon air di atas bahwa air akan
mengalir jika posisi titik atas air dalam tandon air lebih tinggi dari
bak mandi, bayangkan jika posisi titik atas air sejajar dengan posisi
bak mandi. Arus hanya dapat mengalir jika ada tegangan/beda potensial.
Sumber arus sampai saat ini umumnya berasal dari PLN, sedangkan arus
listrik di daerah Jawa Tengah ini disupply dari pembangkit listrik
Karangkates yang ada di daerah Malang. Untuk bisa mengalirkan arus
sampai daerah Jawa Tengah, maka harus diberi tegangan yang sangat besar
(sekitar 500.000 V) melalui sebuah jalur kabel yang dinamakan
Sutet (Saluran Udara Tegangan Ekstra Tinggi),
walaupun begitu tetap setelah jarak tertentu saluran sutet ini
tegangannya harus dinaikkan kembali melalui sebuah gardu listrik
(menggunakan trafo Step-up) dikarenakan karena pengaruh hambatan,
panjang, dan luas penampang penghantar (kabel) akan mempengaruhi
penurunan tegangan. Arus listrik adalah suatu energi yang ditimbulkan
akibat perpindahan elektron dari suatu unsur.
Untuk memudahkan analisa arah arus
arus akan mengalir dari kutub positif (+) menuju ke kutub negatif (-),
sedangkan elektron bergerak berbalikan arah dengan arah arus yang
mengalir dari kutub negatif (-) menuju kutub positif (+) .
Gambar arah arus dan arah elektron
Supaya lebih mudah memahaminya
mari kita bayangkan
pistol air mainan anak-anak. Air akan keluar jika ada tekanan pada alat
picu pistol, jika tidak ada tekanan pada alat picu pistol, maka air
tidak akan keluar. Tekanan pada alat picu pistol itu dapat diasumsikan
sebagai
tegangan.
Jenis-Jenis tegangan
- Tegangan AC (Alternating Current) adalah tegangan yang besarnya selalu berubah-ubah secara periodik. Tegangan AC dapat dilihat dengan menggunakan CRO (Cathode Ray Oscilloscope).
Contoh : tegangan PLN memiliki besar 220 VAC dengan periode ayunan
50-60 kali per detik atau biasa dalam bahasa teknik dituliskan dengan
istilah frekuensi = 50-60Hz. Oleh karena itu orang yang kesetrum
tegangan AC rasanya seperti bergetar dan bergoyang inul.
Gambar tegangan AC ideal/sempurna tanpa cacat
Tegangan AC dilihat dari CRO
- Tegangan DC (Direct Current) adalah tegangan yang memiliki besar
tetap (tidak berubah) secara periodik. Contoh tegangan keluaran dari
adaptor, tegangan keluaran dari Power Supply komputer dll. Oleh karena
itu orang yang kesetrum tegangan DC rasanya seperti dicubit tanpa
merasakan getaran.
Gambar tegangan DC ideal/sempurna
Gambar tegangan DC dilihat dari CRO
CONTOH SOAL
- Pada saat kita membeli lampu, kita mau mengatakan mau membeli lampu
15 watt. Berapakah arus yang mengalir pada lampu tersebut jika lampu
tersebut dinyalakan ?
JAWAB
Diketahui :
Daya (P) = 15 watt; tegangan (V) = 220 V (dikarenakan sumber tegangan listri dari PLN), maka rumus yang berlaku :
sehingga,