LISTRIK DINAMIS

“Pernahkan terpikir oleh kalian bagaimana peralatan elektronik seperti TV, Kulkas, AC, lampu, kipas angin, dan lain-lain dapat menyala? Bagaimana arus listrik dapat mengalir melalui kabel dari sumber arus listrik (PLN) ke peralatan elektronik yang terpasang tersebut?”

“Mengapa kalian perlu belajar listrik? Ya, siapa tahu di masa depan kalian bisa memperbaiki instalasi listrik di rumah, atau peralatan listrik, dsb.

Secara umum, listrik dapat dipahami sebagai sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari ujung saluran atau kabel positif ke ujung negatif. Listrik terbagi menjadi dua jenis, yakni listrik statis dan listrik dinamis.

Kebutuhan manusia dalam hal listrik ini menunjukkan listrik dinamis sangat diperlukan dalam kehidupan kita. Hal ini menunjukkan bahwa fenomena listrik dinamis yang berperan penting dalam kehidupan kita. Peralatan seperti televisi, kulkas, rice cooker, komputer, radio tidak dapat menyala dengan sendirinya tanpa terhubung dengan aliran listrik.

 ***

Listrik dinamis adalah muatan-muatan listrik yang mengalir atau bergerak. Dilansir dari Circuit Globe, listrik dinamis adalah elektron yang bergerak secara searah maupun bolak-balik dalam suatu konduktor atau yang biasa disebut dengan aliran listrik. Listrik dinamis adalah kumpulan elektron yang terus-menerus mengalir dari suatu titik ke titik lainnya. Aliran listrik tersebut mirip dengan aliran sungai yang mengalir, sehingga listrik dinamis disebut dengan arus listrik.

Arus listrik adalah aliran partikel bermuatan positif yang melalui konduktor atau penghantar dari potensial tinggi ke potensial rendah. Arus listrik dapat dianalogikan dengan aliran air yang terjadi karena adanya perbedaan ketinggian. Air dapat mengalir dari tempat tinggi ke tempat yang rendah. Begitu juga dengan arus listrik dinamis yang dapat bergerak dengan perbedaan energi potensial.

Listrik dinamis adalah listrik yang bergerak atau disebut arus listrik. Pada listrik dinamis, aliran partikel bermuatan dalam bentuk arus listrik dapat menghasilkan energi listrik. Arus listrik mengalir dari titik potensial lebih tinggi ke titik potensial lebih rendah, apabila kedua titik tersebut terhubung dalam suatu rangkaian tertutup. 

Secara umum, kita membedakan 2 jenis rangkaian yakni Rangkaian terbuka dan tertutup.

Rangkaian Terbuka adalah suatu rangkaian yang belum dihubungkan dengan sumber tengangan, sedangkan rangkaian rangkaian listrik tertutup adalah suatu rangkaian yang sudah dihubungkan dengan sumber tengangan.

Perbedaan Antara Rangkaian Listrik Terbuka dan Rangkaian Tertutup?

·        Rangkaian terbuka adalah suatu bentuk rangkaian di mana tidak ada arus yang dapat mengalir dalam rangkaian karena ada bagian dalam rangkaian yang tidak terhubung atau terhubung dengan komponen pemutus arus (seperti sakelar). Tidak ada arus yang dapat mengalir melalui rangkaian terbuka karena arus dimatikan (rangkaian terbuka).

·  Rangkaian tertutup adalah rangkaian yang memungkinkan arus mengalir sehingga lampu memancarkan cahaya. Saat menghubungkan baterai, lampu, dan kabel, ternyata sambungan tersebut saling berhubungan, sehingga rangkaian tersebut merupakan rangkaian tertutup. Oleh karena itu, menutup rangkaian akan menghasilkan bola lampu. Dalam rangkaian tertutup (skalar tertutup atau posisi terbuka), arus mengalir dan lampu menyala.

 

Selanjutnya, apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya arus listrik ?

Arus listrik adalah sebuah aliran yang terjadi akibat jumlah muatan listrik yang mengalir dari satu titik ke titik lain dalam suatu rangkaian tiap satuan waktu. Secara sistematis dirumuskan sebagai berikut:

Arus listrik juga terjadi akibat adanya beda potensial atau tegangan pada media penghantar antara dua titik. Semakin besar nilai tegangan antara kedua titik tersebut, maka akan semakin besar pula nilai arus yang mengalir pada kedua titik tersebut.

Hal ini ada kaitannya dengan Hukum ohm yang berbicara terkait hubungan antara hambatan (R), Besar kuat arus listrik (I) dan tegangan (V) yang dirumuskan sebagai berikut

Kuat arus yang melewati rangkaian listrik sangat dipengaruhi oleh jenis bahan penghantar yang digunakan. Setiap material logam memiliki sifat kelistrikan yang disebut dengan hambatan (resistansi). Semakin besar nilai hambatan suatu penghantar, maka semakin sulit arus listrik melewati. Sebaliknya semakin kecil nilai resistansi penghantar, semakin mudah dilewati arus listrik.

Contoh soal:

Sebuah kawat tembaga memiliki luas penampang 2 mm². Jika panjang penghantar 2.000 m dan hambatan jenisnya 0,02 Ωm. Berapa nilai hambatan kawatnya?

Pembahasan:

Diketahui:

A = 2 x 10^-6 m²

l = 2.000 m

ρ = 0,02 Ωm

Ditanyakan: R = ….?

Jawaban:

R = ρ.l/A

R = 0,02 x 2.000/2 x 10^-6

R = 2 x 10⁷ Ω

 

Secara penyusunan, rangkaian juga dibedakan menjadi 2 yakni Rangkaian seri dan rangkaian paralel. Rangkaian seri adalah rangkaian dimana tidak terdapat percabangan, sedangkan pada rangkaian paralel akan ditemukan percabangan.

Perhatikan gambar diatas, pada Gambar (1) Rangkaian seri, Gambar (2) Rangkaian paralel, dan Gambar (3) Rangkaian campuran.

Berikut ini adalah rumus dari rangkaian seri yang perlu kamu pahami:

Rs = R1 + R2 + R3 + . . .

Keterangan:
Rs = Hambatan Total Rangkaian Seri (Ω atau Ohm)
R1 = Hambatan Pertama (Ω atau Ohm)
R2 = Hambatan Kedua (Ω atau Ohm)
R3 = Hambatan Ketiga (Ω atau Ohm)

Sedangkan, rumus rangkaian paralel yang perlu dipahami:

1/Rs = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + . . .

Keterangan:
Rp = Hambatan Total Rangkaian Paralel (Ω atau Ohm)
R1 = Hambatan Pertama (Ω atau Ohm)
R2 = Hambatan Kedua (Ω atau Ohm)
R3 = Hambatan Ketiga (Ω atau Ohm)

Karakteristik Rangkaian Listrik

a.      Hukum Kirchoff

Menurut hukum Kirchoff, besar arus listrik yang masuk ke dalam titik cabang kawat penghantar nilainya sama dengan besar arus listrik yang keluar dari titik cabang kawat penghantar tersebut. Secara sistematis dituliskan,

Contoh soal:

Perhatikan gambar berikut !!

Jika diketahu I₁= 2A, I₃=5A, dan I₂=4A. berapakah I₄=…..?

Untuk memahaminya kita menggunakan hukum kirchoof 1 dimana

b.      Rangkaian GGL pada rangkaian tertutup

Baterai baru yang belum dipakai umumnya memiliki Gaya Gerak Listrik (GGL) = 1,5 V. Artinya sebelum dirangkaikan untuk menghasilkan arus listrik, di antara kutub-kutub baterai ada tegangan sebesar 1,5 V. Jika baterai dihubungkan dengan suatu rangkaian sehingga ada arus yang mengalir, maka tegangan di antara kutub-kutub baterai disebut tegangan jepit. Perbedaan besar GGL dan tegangan jepit baterai terjadi karena adanya hambatan dalam pada baterai.

Menurut Hukum Ohm, besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian tertutup adalah:

Sehingga, besar tegangan jepitnya menjadi,

I ∙ R = E - ( i ∙ r )

V = E - ( i ∙ r )

 

dengan:

r = hambatan dalam (Ω)

R = hambatan luar (Ω)

E = GGL baterai (volt)

V = tegangan jepit (volt) I = arus listrik (ampere

 

Sumber Arus Listrik

Listrik adalah energi, sehingga sesuai dengan hukum kekekalan energi, untuk menghasilkan energi listrik perlu adanya alat yang dapat mengubah energi lain menjadi energi listrik. Secara umum, sumber arus listrik terdiri atas dua jenis, yaitu sumber arus searah Direct Current (DC) dan sumber arus bolak-balik Alternating Current (AC).

Sumber-Sumber Energi Listrik

energi listrik adalah bentuk energi yang mudah diubah menjadi bentuk energi lain. Lampu mampu merubah energi listrik menjadi cahaya, kipas angin merubah energi listrik menjadi energi kinetik, setrika listrik berfungsi merubah energi listrik menjadi panas.

Besar energi listrik yang telah diubah menjadi bentuk energi lain, ditentukan berdasarkan kerja atau usaha (W) yang telah dilakukan oleh peralatan-peralatan listrik tersebut.

Daya listrik menyatakan laju energi listrik yaitu jumlah energi listrik yang dikonversi menjadi energi bentuk tiap satuan waktu. Sebagai contoh televisi dengan daya 200 watt artinya televisi tersebut mengggunakan energi listrik sebanyak 200 joule setiap sekon.

Daya listrik dirumuskan sebagai berikut

Sehingga

Dari sini kamu bisa menghitung pemakaian daya listrik yang ada dirumahmu masing-masing !!!

Sumber Energi alternative

Tahukah kamu, bagaimana cara membangkitkan energi listrik yang biasa kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari? Apa hanya dari minyak bumi dan batubara saja? Mengingat keterbatasan energi tambang, kini listrik tidak hanya dihasilkan dari minyak bumi atau batu bara, tetapi juga dari energi matahari, angin, air, dan bioenergi. Sumber-sumber energi tersebut merupakan energi alternatif karena ketersediaannya di alam yang dianggap sangat melimpah atau tidak akan pernah habis jika digunakan. Agar mengetahui berbagai sumber energi alternatif tersebut, bacalah uraian berikut dengan saksama.

a.      Energi Matahari

Energi matahari merupakan sumber energi terbesar dan paling melimpah. Melalui penggunaan panel surya, energi matahari dapat diubah menjadi energi listrik. Energi yang diperoleh saat matahari bersinar terang akan disimpan dalam baterai agar dapat digunakan saat cuaca mendung atau bahkan malam hari. Pada saat cuaca mendung, energi listrik yang diperoleh tidak dapat dihasilkan secara maksimal.

b.      Energi Angin

Angin adalah salah satu contoh sumber energi alternatif yang dapat digunakan untuk membangkitkan energi listrik. Energi gerak, yang dihasilkan oleh gerakan angin terhadap kincir, diubah oleh generator menjadi energi listrik. Berbeda dengan batu bara, gas, dan minyak bumi, kincir angin tidak menyebabkan polusi bagi lingkungan, sehingga kincir angin dipercaya ramah lingkungan.

c.       Energi Air (hydropower)

Air yang mengalir dari hulu ke hilir, khususnya pada sungai-sungai yang deras, dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif untuk membangkitkan energi listrik. Arus air sungai tersebut dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin yang terhubung pada generator sehingga energi listrik dapat dihasilkan.

d.      Bioenergi

Bioenergi adalah energi yang diperoleh dari biomassa. Biomassa merupakan bahan organik yang berasal dari makhluk hidup, baik dari tumbuhan maupun hewan. Limbah dari budidaya pertanian, perkebunan, kehutanan, peternakan, maupun perikanan juga dapat digunakan sebagai sumber bioenergi.

Energi yang diperoleh dari biomassa ini dapat diubah menjadi energi listrik dengan cara mengolah biomassa menjadi bahan bakar nabati, misalnya etanol atau biodisel. Bahan bakar nabati ini selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan bakar generator atau diesel untuk menghasilkan listrik.