Kamu telah belajar dari Sub bab Listrik Statis bahwa elektron-elektron dapat bergerak atau pindah dari rambut kesisir, sehingga sisir itu bermuatan negatif. Dapatkah kamu menyalakan sebuah lampu-pijar dengan menempelkan sisir itu pada lampu pijar tersebut? Tentunya tidak dapat, karena lampu itu memerlukan aliran elektron secara terus-menerus agar tetap menyala. Elektron membutuhkan jalan yang tidak putus untuk mengalir dari satu tempat ke tempat lain. Listrik mempengaruhi kehidupan sehari-hari manusia di seluruh dunia. Sebagian besar dari kita bergantung pada peralatan listrik untuk membuat hidup kita lebih aman, lebih sehat, lebih mudah, dan lebih nyaman. Lampu lalulintas, penerangan listrik, radio, dan mobil mainan seperti Gambar 6.11, merupakan sebagian kecil peralatan tersebut.
Peralatan listrik tersebut diatas dapat bekerja karena adanya arus listrik yang disebabkan oleh aliran elektron dalam sistem rangkaian listrik dalam peralatan listrik. Dapatkah kamu menyebutkan peralatan listrik lain yang membutuhkan listrik?
Pernahkah kamu melihat bagian dalam sebuah radio pada saat radio itu dibongkar? Jika pernah, kamu kemungkinan pernah melihat komponen-komponen listrik kecil dari radio itu yang terhubung satu sama lain.Gambar 6.12 menunjukkan bagian dalam sebuah jam listrik dan radio kecil. Cara kerja peralatan ini rumit. Para ilmuwan, insinyur, dan teknisi menghabiskan bertahun-tahun untuk mengembangkan peralatan tersebut. Namun aliran listrik di dalam seluruh peralatan tersebut dikendalikan oleh hukum-hukum sederhana yang akan kamu pelajari dalam Subbab ini. Banyak peralatan di sekitarmu yang menggunakan listrik untuk menghasilkan cahaya, panas, atau gerak.Lakukan Lab Mini 6.2 untuk mengidentifikasi alat-alat tersebut. Bersama teman-temanmu juga lakukan Kegiatan 6.2 untuk membuat listrik mengalir.
Membuat Listrik Mengalir
Dalam penyelidikan ini, kamu akan mencoba menggunakan aliran listrik untuk menyalakan lampu-pijar kecil.
Apa yang Kamu Butuhkan
- baterai 1,5 V dengan soketnya, 1 buah
- lampu pijar 2,5 V dengan soketnya, 1 buah
- kawat tembaga berisolasi panjang 20 cm, 2 buah
Apa yang Kamu Lakukan
1. Hanya dengan menggunakan seutas kawat dan sebuah baterai tanpa soket, cobalah untuk membuat sebuah lampu tanpa soket menyala.
2. Setelah kamu menemukan satu cara untuk membuat lampu itu menyala, pada kegiatan ini gambarlah sketsa rangkaian tersebut!
3. Sekarang rakitlah sebuah rangkaian dengan menggunakan soket baterai dan soket lampu untuk membuat sebuah baterai menyalakan sebuah lampu.
4. Setelah kamu berhasil menyalakan lampu tersebut, ramalkan apa yang terjadi bila kamu melepaskan seutas kawat yang menghubungkan lampu. Ujilah ramalan kamu itu!
Analisis
1. Uraikan cara kamu yang telah berhasil menyalakan satu lampu dengan menggunakan seutas kawat dan sebuah baterai.
2. Menurut pendapatmu mengapa lampu itu dapat menyala?
3. Menurut pendapatmu mengapa lampu itu mati pada saat salah satu kawat kamu lepas?
Rangkaian Sederhana
Dalam kegiatan sebelumnya, kamu telah berhasil membuat suatu rangkaian sederhana. Untuk menyalakan lampu itu, kamu harus membuat suatu jalan tidak putus dengan kawat-kawat, dengan menghubungkan kawat-kawat tersebut dari tiap ujung baterai ke sisi logam lampu yang berbentuk ulir dan ke ujung logam pada dasar lampu seperti ditunjukkan pada Gambar 6.14.
Apa yang kita butuhkan untuk menghasilkan listrik yang dapat menyalakan lampu atau menghidupkan radio? Pertama, membutuhkan kawat penghantar. Kedua, kita membutuhkan baterai sebagai sumber gaya gerak listrik untuk membuat elektron di dalam kawat bergerak. Ketiga, kamu harus melakukan apa yang telah kamu lakukan pada Kegiatan 3.3. Kamu harus menyediakan suatu jalan tidak putus, berupa rangkaian tertutup untuk elektron-elektron. Sebagai contoh, Gambar 6.15 adalah sebuah rangkaian
tertutup. Listrik yang kamu gunakan itu disebut listrik dinamis.
Sekarang perhatikan Gambar 6.16. Lampu itu tidak menyala karena salah satu kawat tidak terhubung dengan lampu. Suatu rangkaian dengan celah merupakan rangkaian terputus atau terbuka. Pada sebuah rangkaian terbuka tidak ada jalan untuk elektron mengalir, dan elektron-elektron itu tidak dapat mengalir untuk menyalakan lampu, memutar kipas angin, atau menghidupkan radio.
Pikirkan kembali tentang kegiatan dengan sisir rambut pada Bab Listrik Statis. Kamu membuat elektron-elektron mengumpul pada sisir tersebut pada saat kamu menggosok sisir tersebut dengan kain wol. Kumpulan elektron pada sisir tersebut merupakan listrik statis, yaitu listrik yang tinggal pada satu tempat.
Sekarang perhatikan hasil Kegiatan 6.2. Kamu membuat elektron-elektron mengalir mengelilingi suatu rangkaian. Bagaimana arah elektron-elektron mengalir mengelilingi rangkaian tersebut? Elektron mengalir dari suatu tempat yang memiliki lebih banyak elektron, yaitu kutub negatif baterai ke suatu tempat yang memiliki lebih sedikit elektron, yaitu kutub positif baterai. Gambar 6.17 menunjukkan arus elektron mengalir dari kutub negatif ke kutub positif.
Akibat aliran elektron yang mengelilingi suatu rangkaian, maka timbullah arus listrik. Jadi arus listrik adalah elektron-elektron yang mengalir. Para ilmuwan berpikir arus listrik mengalir dari kutub positif baterai ke kutub negatif baterai. Arah arus listrik seperti ini menjadi kesepakatan. Jadi, arah arus elektron berlawanan dengan arah arus listrik. Gambar 6.18 menunjukkan arah arus listrik tersebut.
Hukum Ohm
Hukum Ohm menjelaskan bagaimana beda potensial atau tegangan dari sebuah sumber arus, kuat arus listrik, dan resistansi suatu rangkaian saling terkait.
Hukum Ohm menyatakan: jika tegangan pada suatu rangkaian dinaikkan, arus dalam rangkaian akan naik; dan jika tegangan diturunkan, arus akan turun. Contoh, jika tegangan diduakalikan, arus akan menjadi dua kali. Hubungan ini diilustrasikan pada Gambar 6.19, dengan meter menunjukkan tegangan dan arus.
Hukum Ohm juga memperlihatkan bahwa jika tegangan dijaga konstan, resistansi penghantar yang lebih kecil akan menghasilkan arus yang lebih besar dan resistansi rangkaian yang lebih besar akan menghasilkan arus yang lebih kecil. Contoh, jika resistansi dinaikkan dua kali dari 10 W menjadi 20 W (Gambar 6.20 ), maka arusnya menjadi setengahnya.
Rumus untuk Kuat Arus Listrik
Menggunakan hukum Ohm, kuat arus listrik dalam suatu rangkaian dapat ditentukan dengan persamaan:
dimana I menyatakan kuat arus, V menyatakan tegangan, dan R menyatakan resistansi atau hambatan.
Untuk resistansi yang tetap, jika tegangan yang di-berikan ke rangkaian dinaikkan, arus akan naik; dan jika tegangan diturunkan arus akan turun.
Untuk tegangan yang tetap, jika resistansi dalam rangkaian dinaikkan, arus akan turun; dan jika resistansi diturunkan, arus akan naik.
Penggunaan matematika
Dengan menggunakan persamaan hukum Ohm, kamu dapat menghitung kuat arus dalam ampere jika nilai tegangan dalam volt dan resistansi dalam ohm diketahui.
Dengan menggunakan rumus hukum Ohm , buktikan bahwa arus yang melalui resistor 10 W akan naik ketika tegangan dinaikkan dari 5 V menjadi 20 V.
Penghitungan Kuat Arus
Sebuah bola lampu dengan hambatan 6 ohm di-hubungkan dengan aki 12 V. Berapakah besar kuat arus listrik yang mengalir melalui bola lampu itu?
Langkah-langkah Pemecahan-Masalah:
1. Apa yang diketahui?
2. Apa yang ingin diketahui?
3. Memilih persamaan
4. Pemecahan:
Hambatan R = 6 Ω
Tegangan V = 12 V
Kuat arus I
I = V/R
I = 12V/6 Ω = 2A
Penghitungan Hambatan
Sebuah baterai 6 V digunakan untuk menyalakan sebuah lampu. Arus yang mengalir melalui lampu itu sebesar 2 A. Berapakah besar hambatan lampu tersebut?
Langkah-langkah Pemecahan Masalah
1. Apa yang diketahui?tegangan, V = 6 V arus, I = 2 A
2. Apa yang igin diketahui? hambatan, R
3. Memilih persamaan
4. Pemecahan:
R=V/I
R=6V/2A
R=3ohm
Konduktor dan Isolator
Sebelum mempelajari pengertian konduktor dan isolator, lakukan Kegiatan 6.3 untuk menguji sifat bahan konduktor dan isolator.
Penyelidikan Bahan Konduktor dan Isolator
Bagaimana cara mengetahui apakah suatu bahan termasuk konduktor atau isolator? Pada kegiatan ini kamu akan melakukan penyelidikan apakah suatu bahan termasuk konduktor atau isolator.
Apa yang Kamu Butuhkan?
1. Kawat tembaga 20-cm berisolasi, 4 buah
2. Pisau kecil, 1 buah
3. Baterai dan soket baterai, 2 buah
4. Lampu 3 V dan soket lampu, 1 buah
5. Klip buaya, 2 buah
6. Bahan yang diselidikii: kawat tembaga, alumunium foil, batang korek api, karet penghapus, paku, tutup ballpoin plastik, isi pensil, klip kertas, uang logam, diode.
Apa yang Kamu Lakukan?
1. Rakit sebuah rangkaian uji sederhana seperti ditunjukkan pada Gambar 6.21.
2. Sebelum menguji bahan demi bahan, amatilah bahan itu dan ramalkan bahan mana akan menyebabkan lampu menyala dan bahan mana tidak menyebabkan lampu menyala. Tulis ramalanmu tersebut dalam buku catatanmu.
3. Satu per satu ujilah bahan-bahan tersebut dengan menghubungkan penjepit buaya pada tiap-tiap ujung bahan tersebut. A
4. Pada buku catatanmu, buatlah tabel dua kolom. Tulislah “Lampu menyala” pada kolom pertama, dan “Lampu tidak menyala” pada kolom kedua. Pada saat kamu menguji tiap bahan, catat pengamatanmu dengan menuliskan bahan tersebut pada kolom yang benar.
Apa Kegiatan Selanjutnya?
Perhatikan alat-alat listrik yang terdapat di rumah dan di sekolahmu. Menurut pendapatmu kawat-kawat yang terhubung pada alat-alat tersebut dibuat dari bahan apa?
Konduktor
Konduktor adalah suatu bahan yang memungkinkan elektron-elektron bergerak dengan mudah melalui bahan tersebut. Logam seperti tembaga dan perak terbuat dari atom-atom yang tidak memegang secara kuat elektron-elektronnya, sehingga elektron-elektron bergerak dengan mudah melalui bahan yang terbuat dari jenis bahan ini. Oleh karena alasan tersebut, kawat listrik yang pada umumnya terbuat dari tembaga merupakan konduktor yang baik. Perak juga menghantarkan listrik amat baik, namun perak jauh lebih mahal daripada tembaga.
Isolator
Apakah yang membungkus kawat yang menghubungkan radio dengan stop-kontak di dinding? Kawat itu biasanya dibungkus dengan bahan sejenis plastik, yaitu suatu bahan isolasi. Isolator adalah bahan yang tidak memungkinkan elektron-elektron mengalir dengan mudah melalui bahan tersebut. Selain plastik, kayu, karet, dan kaca merupakan isolator yang baik.
