KONSEP DASAR ELEKTROSTATIKA DAN PENERANGAN
Sebagaimana diketahui sehari-hari, tenaga listrik adalah sesuatu hal yang tidak dapat dilihat, listrik juga bukan benda padat, bukan benda cair dan bukan benda gas. Yang terlihat adalah lampu listrik yang menyala, radio berbunyi, kereta listrik berjalan dan sebagainya. Semua benda tersebut dapat bekerja karena adanya tenaga listrik.
Untuk mengetahui tenaga listrik, terlebih dahulu harus dipelajari sifat-sifat dan gejala-gejala dari listrik. Adapun yang dinamakan teknik listrik, adalah ilmu yang mempelajari pemakaian tenaga listrik dalam praktik.
Untuk lebih memudahkan memahami pengertian tentang listrik, dapat dianalogikan sifat-sifat listrik dengan sifat-sifat air. Air dapat mengalir dalam saluran air dan air tersebut dapat mengalir karena ada tekanan atau tenaga yang menggerakkan air itu. Tenaga itu diperoleh dari perbedaan tinggi permukaan air atau dari pergerakan suatu pompa.
Sebagai contoh dua buah bejana A dan B yang dihubungkan satu sama lain dengan menggunakan sebuah pipa (Gambar 1). Pada pipa tersebut terdapat keran air (k), yang pada waktu itu masih tertutup, sehingga air di dalam bejana A tidak dapat mengalir ke bejana B yang permukaan airnya lebih rendah daripada bejana A.
Perbedaan Tinggi Permukaan Air Pada Bejana A dan B Serta Ilustrasi Aliran Listrik dari Kutub Positip ke Kutub Negatip
Contoh dua buah bejana A dan B yang dihubungkan satu sama lain dengan sebuah pipa (Gambar 1). Pada pipa tersebut terdapat keran air, yang pada waktu itu masih tertutup. Dengan demikian air di dalam bejana A tidak dapat mengalir ke bejana B yang permukaan aimya lebih rendah dari pada dalam bejana A.
Apabila keran k di buka, air mengalir melalui pipa d (lihat arah panah), sampai permukaan air pada kedua buah bejana tingginya menjadi sama. Karena adanya perbedaan permukaan air dalam bejana A dan B, perbedaan itu menyebabkan perbedaan tekanan, yang mengakibatkan adanya arus air pada pipa d.
Arus air tersebut akan hilang, jika permukaan air di dalam kedua buah bejana menjadi sama tinggi. Agar arus air dalam pipa d tetap ada, maka diusahakan agar perbedaan tinggi permukaan air di dalam kedua buah bejana tinggal konstan, dengan kata lain perbedaan tekanan yang konstan harus diusahakan. Dengan mudah hal ini dapat dikerjakan, yaitu dengan cara memasang sebuah pompa P yang dihubungkan dengan dua buah pipa bejana A dan B (seperti ditunjukkan pada Gambar 2).
Pemasangan Pompa P Agar Perbedaan Tinggi Permukaan Air Antara bejana A dan B Tetap Konstan
Sekarang air dipompa dari bejana B dan air itu dimasukkan ke dalam bejana A. Oleh karena itu air di dalam bejana A akan selalu lebih banyak dari pada dalam bejana B dan dengan demikian arus air yang konstan akan mengalir dalam pipa d.
Demikian pula halnya dengan arus listrik, diumpamakan bahwa suatu benda A mempunyai sejumlah listrik dan benda B juga mempunyai listrik yang jumlahnya lebih sedikit dari A. Dalam istilah teknik listrik dikatakan benda A memiliki potensial (tegangan) atau tekanan lebih tinggi dari pada B, sehingga antara A dan B terdapat beda potensial atau disebut juga beda tegangan.
Jika kedua benda A dan B tersebut dihubungkan dengan seutas kawat sebagai penghantar, maka dalam kawat akan mengalir sejumlah listrik dari A ke B. Dalam teknik listrik benda A yang mempunyai jumlah listrik lebih banyak disebut kutub positip dan diberi tanda (+) dan benda yang memiliki muatan listrik lebih sedikit disebut kutub negatip dan diberi tanda (-).
Apabila ada kutub positip dan kutub negatip, maka antara kedua kutub itu akan terdapat beda tegangan dan dengan demikian akan timbul arus listrik yang mengalir dari kutub positip ke kutub negatip.
MEDAN LISTTRIK
A. Muatan listrik
Jika sebuah gelas digosok dengan sutera dan digantung dengan sebuah benang panjang seperti pada Gambar 2.3, batang kedua digosok dengan sutera dan dipegang di dekat ujung yang telah digosok dari batang pertama, maka batang-batang tersebut akan saling tolak-menolak. Sebaliknya, sebuah batang plastik yang digosok dengan bulu akan menarik batang gelas tersebut. Dua batang plastik yang digosok dengan bulu akan saling tolak-menolak.
Kenyataan-kenyataan tersebut menyatakan bahwa penggosokan sebuah batang (tongkat) memberikan sebuah muatan listrik terhadap tongkat plastik dan muatan-muatan pada kedua tong¬kat tersebut menghasilkan gaya-gaya satu sama lain dengan catatat muatan-muatan pada gelas dan pada plastik harus berbeda jenisnya.
Benjamin Franklin (1706-1790), menamakan jenis listrik yang muncul pada gelas positip dan jenis yang muncul pada plastik negatip. Kesimpulan dari eksperimen ini adalah muatan sejenis akan tolak menolak dan muatan tak sejenis tarik menarik.
Benda dikatakan:
(1) Netral: Jika jumlah muatan positipnya (proton) sama dengan jumlah muatan negatipnya (elektron).
(2) Bermuatan negatip: jika kelebihan elektron atau kekurangan proton.
(3) Bermuatan positip: jika kekurangan elektron atau kelebihan proton
Satuan muatan: Coulomb (C)
Besar muatan :
1 netron = 0
1 elektron = (e atau q) = -1,6 X 10-19 C
1 proton = + 1,6 X 10-19 C
B. Hukum Coulomb dan Medan Listrik (E)
Perhatikan Gambar 4, dapat dijelaskan sebagai berikut:
1) Muatan q1 di dalam Gambar 2 menimbulkan sebuah medan listrik di dalam ruang di sekitarnya. Medan ini dinyatakan dengan bayangan di dalam gambar tersebut.
2) Medan tersebut bekerja pada muatan q2; hal ini terlihat di dalam gaya F yang dialami oleh q2.
Gaya yang diakibatkan muatan q2 akibat muatan q1 atau sebaliknya digambarkan oleh hukum Coulomb:
F = k.(q1 x q2)/r2 N (Newton) (1)
Besarnya kuat (intensitas) medan listrik E di sekeliling q1 adalah:
E = F/q2 N/C (2)
Keterangan
k = konstanta yang besarnya tergantung pada sistem yang dipakai dan medium yang digunakan.= 9 x 109 Nm2/C2.
r = jarak antara kedua muatan, dalam satuan meter (m).
Muatan q1 Menimbulkan Sebuah Medan yang Mengerahkan Sebuah Gaya F pada Muatan q2
Medan listrik dapat dilukiskan dengan menggambarkan garis medan (garis gaya), dengan pengertian: di tempat-tempat di mana garis gaya berdekatan, di situ garis gaya sangat kuat. Garis gaya timbul dari muatan positip ke muatan negatip, dapat dilihat pada Gambar 5, 6, 7, 8, dan 9.
Garis Gaya pada Batang Bermuatan Positip Tidak Terhingga
Gambar 6
Garis-Garis Gaya Untuk Sebuah Bola Bermuatan Negatip, Positip dan Netral
Garis Gaya Pada Dua Muatan Positip yang Sama
Garis Gaya Pada Gua Muatan Positip dan Negatip yang Sama
Potret Pola-Pola Garis-Garis Gaya Listrik di Sekitar Logam
Pola-pola dibuat dengan cara menggantungkan benih rumput di dalam sebuah cairan isolasi (Hadiah dari Educational Services Incorporated, Watertown, Mass).
BACA LANJUTANNYA INI YA
MEDAN MAGNET, INTENSITAS MAGNET, GENERATOR DAN MOTOR LISTRIK
Komentar
Posting Komentar
silahkan berikan komentar