BAB 5�LISTRIK DINAMIS DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Arus Listrik

Menyalakan Lampu dengan Baterai

Apa yang kamu perlukan?

1. Kabel (minimal 2 buah),

2. 1 buah baterai, dan

3. 1 buah bola lampu.

​

Apa yang harus kamu lakukan?

1. Buatlah rangkaian untuk menyala kan lampu.

2. Gambarkan diagram yang dapat me nyalakan lampu dan diagram yang tidak dapat menyalakan lampu.

​

Apa yang perlu kamu diskusikan?

Bagaimanakah caramu untuk mengetahui adanya arus listrik yang mengalir dalam kabel?

Rangkaian listrik yang bagaimanakah yang dapat menyalakan lampu? Rangkaian listrik yang bagaimanakah yang tidak dapat menyalakan lampu?

​

Apa yang dapat kamu simpulkan?

Apa yang dapat kamu simpulkan dari kegiatan ini?

Baterai Buah

Apa yang kamu perlukan?

1. 1 lempeng seng,

2. 1 lempeng besi/paku besi,

3. 1 penjepit buaya warna hitam dan 1 warna merah,

4. 1 gunting,

5. 1 pisau,

6. 1 LED 3 mA,

7. 1 amperemeter,

8. 1 sakelar,

9. 1 buah semangka, dan

10. 1 buah jeruk.

Apa yang harus kamu lakukan?

Tancapkan lempeng seng dan paku besi pada semangka. Lihat Gambar 5.24. Perhatikan sambungan kutub positif dengan kutub negatif baterai pada amperemeter agar arus yang terukur tidak bernilai negatif.

Hubungkan lempeng, lampu, sakelar, dan amperemeter dengan menggunakan kabel penjepit buaya.

Aturlah amperemeter dengan batas ukur arus paling kecil, kemudian nyalakan sakelar (on).

Bacalah kuat arus yang ditimbulkan oleh buah langkah 1-4 dengan menggunakan buah lainnya dengan menggunakan variasi jumlah sebanyak 3, 4, 5, 6, dst, disusun secara seri maupun paralel. Lakukan kegiatan ini secara bertahap sampai lampu menyala.

Catat hasil pengamatanmu dalam bentuk tabel.

• Pada rangkaian listrik tertutup, besar arus listrik yang mengalir pada rangkaian dapat ditentukan dengan menghitung besar muatan listrik yang mengalir pada rangkaian setiap detiknya. Hal ini dikarenakan besar arus listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian tertutup sebanding dengan besarnya muatan listrik yang mengalir pada setiap detik, atau secara matematis besar arus listrik ditulis sebagai berikut.

​

• Pada rangkaian listrik tertutup, pembawa muatan listrik adalah elektron sehingga besarnya muatan ditentukan oleh jumlah elektron, yaitu;

​

Contoh Soal

Arus listrik sebesar 5 mA mengalir pada sel saraf selama 0,1

detik. Berapakah besar muatan dan jumlah elektron yang berpindah

pada sel saraf tersebut?

Diketahui:

A = 5 mA = 0,005 A

t = 0,1 s

e = 1,6 x 10-19 C

Ditanyakan: besar muatan dan jumlah elektron yang berpindah

pada sel saraf

Jawab:

Besar muatan listrik,

q = I x t = 0,005 x 0,1 = 5 x 10-4 C

Banyaknya elektron yang mengalir pada sel saraf,

​

Rangkaian Lampu secara Seri dan Paralel

Apa yang kamu perlukan?

1. 6 kabel dengan penjepit buaya,

2. 1 baterai, dan

3. 2 lampu bohlam.

​

Apa yang harus kamu lakukan?

Buatlah rangkaian listrik dengan susunan satu baterai sehingga dua lampu menyala terang. Gambarkan rangkaian yang kamu peroleh! Jika salah satu lampu dilepas, bagaimana dengan keadaan lampu yang lain? Disebut apakah rangkaian yang kamu peroleh tersebut?

Buatlah rangkaian listrik dengan susunan satu baterai sehingga dua lampu menyala redup. Gambarkan rangkaian yang kamu peroleh! Jika salah satu lampu dilepas, bagaimana dengan keadaan lampu yang lain? Disebut apakah rangkaian yang kamu peroleh tersebut?

Jika rangkaian lampu secara seri dan paralel digabung menjadi satu rangkaian, apa yang terjadi? Jelaskan!

​

Rangkaian Baterai secara Seri dan Paralel

Apa yang kamu perlukan?

1. 1 lampu bohlam 12 watt,
2. 6 kabel dengan penjepit buaya, dan
3. 3 baterai dan dudukkannya.

​

Apa yang harus kamu lakukan?

1. Buatlah rangkaian listrik dengan susunan satu baterai sehingga lampu menyala! Gambarkan rangkaian yang kamu peroleh!
2. Buatlah rangkaian listrik dengan susunan dua baterai sehingga lampu menyala! Lakukan susunan baterai dengan berbagai cara dan perhatikan nyala lampu. Gambarkan rangkaian yang kamu peroleh!
3. Buatlah rangkaian listrik dengan susunan tiga baterai sehingga lampu menyala. Lakukan susunan baterai dengan berbagai cara dan perhatikan nyala lampu. Gambarkan rangkaian yang kamu peroleh!

​

Apa yang harus kamu diskusikan?

1. Bandingkan hasil pengamatan pada langkah 1, 2, dan 3! Bagaimanakan susunan baterai yang digunakan dan nyala lampu yang terjadi!
2. Jika dibandingkan dengan Aktivitas 5.8 pada rangkaian lampu, disebut apakah rangkaian baterai yang kamu temukan?

​

Apa yang dapat kamu simpulkan?

Buatlah kesimpulan tentang susunan baterai yang kamu temukan!

Pada rangkaian listrik yang tidak memiliki percabangan kabel, rangkaian tersebut disebut rangkaian seri. Ketiadaan percabangan kabel pada rangkaian listrik seri mengakibatkan aliran listrik akan terputus jika salah satu ujung kabel terputus, sehingga arus tidak ada yang mengalir di dalam rangkaian dan seluruh lampu akan mati. Pada rangkaian listrik yang memiliki percabangan kabel, rangkaian tersebut disebut rangkaian paralel. Jika salah satu ujung kabel terputus, maka arus listrik akan tetap mengalir pada kabel lainnya yang masih terhubung dan beberapa lampu lainnya akan tetap menyala.

​

• Mengetahui Hubungan antara Kuat Arus, Hambatan, dan Tegangan Listrik pada Suatu Rangkaian Listrik (Hukum Ohm)

​

Menyelidiki hubungan besar arus listrik terhadap variasi besar tegangan listrik

1. Susun rangkaian listrik tertutup seperti pada petunjuk kerja A langkah nomor 1 dan 2.
2. Catat besar tegangan baterai dan besar kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian dengan melihat hasil pengukuran ampermeter pada Tabel 5.5.
3. Tambahkan sebuah baterai pada dudukan baterai (2 baterai disusun secara seri), kemudian catat kembali besar tegangan baterai dan besar kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian dengan melihat hasil pengukuran ampermeter pada Tabel 5.5.
4. Tambahkan sebuah baterai pada dudukan baterai (3 baterai disusun secara seri), kemudian catat kembali besar tegangan baterai dan besar kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian dengan melihat hasil pengukuran ampermeter pada Tabel 5.5.
5. Tambahkan sebuah baterai pada dudukan baterai (4 baterai disusun secara seri), kemudian catat kembali besar tegangan baterai dan besar kuat arus listrik yang mengalir pada rangkaian dengan melihat hasil pengukuran ampermeter pada Tabel 5.6.

3. Karakteristik Rangkaian Listrik

a. Hukum Kirchoff

Perhatikan Gambar 5.29. Mobil yang masuk dari jalur utama akan berpisah di persimpangan jalan dan menuju tujuan masing-masing. Jumlah mobil yang masuk dan yang keluar jalur akan tetap sama, listrik yang masuk ke dalam titik cabang kawat penghantar nilainya sama dengan besar arus listrik yang keluar dari titik cabang kawat penghantar tersebut.

​

b. Rangkaian GGL dan Hukum Ohm 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 dikarenakan adanya hambatan dalam pada baterai. Coba kamu ingat kembali hasil percobaan pada Aktivitas 5.10. Menurut Hukum Ohm, besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian tertutup adalah:

​

Sumber Arus Listrik

Sumber-Sumber Energi Listrik

a. Energi Matahari

Energi matahari adalah sumber energi terbesar dan paling besar ketersediaannya. Melalui penggunaan panel surya, energi matahari dapat diubah menjadi energi listrik. Tetapi saat cuaca mendung, energi listrik yang diperoleh tidak dapat dihasilkan secara maksimal.

b. Energi Angin (Kincir Angin)

Kincir angin adalah salah satu contoh sumber energi listrik alternatif. 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 terhadap lingkungan.

c. Energi Air (Hydropower)

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

d. Bioenergi

Bioenergi adalah energi yang di peroleh 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

6. Transmisi Energi Listrik

PENGGUNAAN ENERGI LISTRIK, UPAYA PENGHEMATAN, dan PENCEGAHAN BAHAYA PENGGUNAANNYA

Penggunaan Energi Listrik Dalam Lingkungan Sekitar

a. Elektrokardiograf (ECG)

Elektrokardiograf adalah alat dalam bidang kedokteran yang biasa digunakan untuk merekam aktivitas otot jantung. Alat ini mampu merekam sinyalsinyal listrik dari aktivitas jantung. Elektrokardiograf memiliki 10 logam yang masing-masing sebanyak 6 logam dipasang di dada dan 4 lainnya dipasang di pergelangan kaki dan tangan. Seluruh logam tersebut dihubungkan pada kabel

b. Elektrosepalogram (EEG)

Elektrosepalogram adalah alat uji kedokteran yang digunakan untuk menilai kerja otak. Sama seperti sel saraf lainnya, sel-sel otak saling terhubung satu sama lain melalui sinyal-sinyal listrik. Sistem kerja elektrosepalogram mirip dengan elektrokardiograf.

c. Pengendap Elektrostatis pada Cerobong Asap

Pengendap elektrostatis berfungsi untuk membersihkan gas buang yang keluar melalui cerobong asap agar tidak mengandung partikel-partikel kotor yang dapat mencemari udara. Komponen utama yang ada pada alat ini adalah kawat yang bermuatan negatif dan pelat logam yang bermuatan positif.

d. Pengecatan Mobil

Butiran cat mobil akan bermuatan listrik ketika bergesekan dengan mulut pipa semprot dan udara. Butiran cat tersebut akan tertarik ke badan mobil apabila badan mobil diberi muatan yang berlawanan dengan muatan cat.

e. Mesin Fotokopi

Selain menerapkan konsep optik, mesin fotokopi juga menerapkan konsep listrik statis. Komponen utama pada mesin fotokopi yang menerapkan listrik statis adalah penggunaan toner atau tempat bubuk hitam halus. Toner sengaja dibuat bermuatan ne gatif sehingga mudah ditarik oleh kertas.

• Perhitungan biaya listrik di lakukan dengan mengalikan energi listrik yang terpakai dengan tarif dasar listrik per kWh. Misalnya sebuah lampu dengan daya 10 watt dinyalakan dalam waktu 8 jam/hari selama 30 hari. Karena lampu 10 watt artinya dalam 1 detik menggunakan energi listrik sebesar 10 joule, maka energi total yang digunakan lampu selama 30 hari adalah W = P x t = 10 x 8 x 30 = 2400 Wh = 2,4 kWh. Jika tarif dasar listriknya Rp. 385, maka biaya yang harus dibayarkan adalah sebesar Rp. 924.

Upaya Penghematan Energi Listrik

Berdasarkan hasil perhitungan biaya listrik setiap bulan di atas, coba kamu menghitung berapa besar energi dan biaya listrik yang harus kamu bayarkan setiap bulannya? Dengan menggunakan energi listrik di rumahmu sebagai acuan (jika ada), coba hitung besar energi dan biaya listrik seluruh penduduk Indonesia yang berjumlah sekitar 264 juta penduduk. Asumsikan 264 juta penduduk tersebut terbagi ke dalam 66 juta rumah tangga dan asumsikan juga bahwa 55% penduduk Indonesia telah menggunakan energi listrik di rumahnya masing-masing.

Setelah menghitung besar energi listrik yang digunakan oleh seluruh penduduk Indonesia, sekarang coba hitung berapa besar emisi karbon yang dihasilkan jika 60% penggunaan energi listrik berasal dari energi fosil. Perlu diketahui bahwa setiap 1000 mega watt daya listrik yang diproduksi dari batu bara akan menghasilkan 5,6 juta ton emisi karbon tiap tahun.

Apa yang dapat kamu simpulkan dari diskusi tersebut?

​

3. Pencegahan Bahaya Penggunaan Listrik dalam Kehidupan

• Mencabut kabel dari stop kontak bila tidak menggunakan peralatan listrik.
• Menghindari air dan kondisi tangan yang basah saat ingin menyambung atau melepas sambungan kabel dengan stop kontak.
• Tidak memegang lubang stop kontak atau sambungan kabel yang terbuka.
• Selalu memperhatikan peringatan penggunaan listrik yang ada pada peralatan listrik.
• Memasang sekering untuk menghindari kebakaran dengan cara memutus arus pendek yang terjadi di rumah secara otomatis.

​

• Sekian