Cahyokrisma's Blog

Belajar terus

DARI MANA LISTRIK MUNCUL / BERASAL ?

1 Komentar

Apakah anda salah satu orang yang bingung dari mana listrik berasal ? Mengapa listrik bisa menyalakan lampu ? Mengapa listrik bisa menghidupkan televisi ? Mengapa listrik bisa menggerakkan baling-baling kipas angin ?

Banyak orang yang menganggap kalau listrik itu daya, atau mungkin listrik itu arus dan bahkan ada yang menganggap bahwa listrik itu tegangan. Pada saat ini kita akan belajar bagaimana bisa listrik itu muncul.

Sebelum kita membahas tentang listrik, mari kita mengenal beberapa istilah dasar kelistrikan sebagai dasar kita membahas tentang atom.

  1. Arus. Arus disimbulkan dengan huruf I dan satuannya ampere. Arus adalah elektron yang mengalir.
  2. Tegangan. Tegangan disimbolkan dengan huruf V dan satuannya volt. Tegangan adalah beda potensial antara dua titik.

 
ATOM

Bagian terkecil suatu benda atau materi yang tidak dapat dibelah lagi disebut sebagai partikel. Partikel ada 3 jenis yaitu :

  1. Atom. Atom adalah bagian terkecil dari suatu benda/materi yang terdiri dari inti atom/nukleus (proton+netron) dan elektron. Untuk atom-atom yang memiliki karakteristik sama disebut sebagai unsur.
  2. Molekul. Molekul adalah gabungan dari dua atom atau lebih.
  3. Ion. Ion adalah atom yang bermuatan listrik, baik yang bermuatan listrik positif (kation) maupun yang bermuatan listrik negatif (anion).

 
Pada saat ini kita akan mengulas atom yang merupakan penyusun utam pada setiap benda

ATOM

gambar sederhana sebuah atom

Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa :

  1. Elektron adalah bagian atom yang memiliki muatan negatif (-). Elektron terletak pada lintasan (orbit) dari sebuah atom.
  2. Nucleus adalah inti dari atom, yang terdiri dari proton dan netron.
  3. Proton adalah bagian dari nucleus yang memiliki muatan positif (+).
  4. Netron adalah bagian dari nucleus yang tidak memiliki muatan.

 
Proton dan netron berikatan sangat kuat yang merupakan penyusun inti atom yang biasa disebut dengan nukleus. Sedangkan elektron adalah bagian dari atom yang terletak pada lintasan (orbit) dari atom. Idealnya sebuah atom memiliki jumlah proton yang sama dengan jumlah elektron. Tetapi pada kenyataannya elektron sangat mudah untuk keluar dari lintasan (orbit) atom jika mendapatkan kekuatan dari luar baik berupa gesekan, benturan dan proses pemanasan atau melalui proses reaksi tertentu.

ELEKTRON VALENSI

elektron valensi

Pernahkah anda pernah mendengar istilah Elektron valensi ? sebuah atom bisa memiliki 1 atau lebih lintasan (orbit), pada lintasan inilah elektron berada. Elektron yang berada pada lintasan terluar sebuah atom disebut dengan elektron valensi.

Suatu benda yang memiliki atom dengan jumlah proton (muatan positif) yang sama dengan jumlah elektron (muatan negatif), akan mempersulit elektron lepas dari lintasannya, sehingga atom dikatakan netral atau tidak bermuatan listrik.

atom dengan jumlah proton dan elektron sama

atom dengan jumlah proton dan elektron sama

Benda yang memiliki atom dengan jumlah elektron lebih besar dibandingkan dengan jumlah proton biasa disebut dengan Anion. Atom yang memiliki jumlah elektron lebih dari pada seharusnya biasanya disebabkan karena adanya tambahan elektron liar di luar atom yang memasuki lintasan atom tersebut. Dalam hal ini atom dinyatakan bermuatan listrik negatif (-).

Anion

Anion

Sedangkan benda yang memiliki atom dengan jumlah proton lebih besar dibanding dengan jumlah elektron, biasa disebut dengan Kation. Hal ini disebabkan karena terlemparnya elektron dari lintasan, dikarenakan adanya benturan, gesekan, dipanaskan atau mengalami reaksi tertentu. Dalam hal ini atom dinyatakan bermuatan listrik positif (+).

Kation

Kation

Mudah tidaknya elektron terlepas dari lintasan atom akan mempengaruhi sebuah benda/materi, masuk dalam golongan benda isolator atau benda semikonduktor dan atau benda konduktor.

Sebuah benda dengan atom yang memiliki jumlah elektron lebih banyak dibanding dengan jumlah proton akan lebih bersifat konduktor, karena kemungkinan jumlah elektron terlepas dari lintasan atom lebih besar. Sedangkan sebuah benda yang memiliki jumlah elektron mendekati jumlah proton akan lebih bersifat isolator karena setiap proton akan berpasangan dengan setiap elektron (ingat bahwa muatan + pasti akan berpasangan dengan muatan -). Pengertian ini, sebenarnya sama dengan pengertian konduktor sebagai benda/material yang mudah untuk menghantarkan listrik atau panas dan isolator sebagai benda yang sulit untuk menghantarkan listrik dan panas.

Ada beberapa penyebab elektron dapat terlempar dari lintasan (orbit) sebuah atom. Benda yang mengalami benturan atau gesekan atau pemanasan dan atau mengalami suatu reaksi tertentu, dapat membuat elektron terlempar dari lintasan atom. Jika kita menggebrak meja, memukul besi, menggesekkan plastik, memanaskan air, maka pada saat itulah elektron bisa keluar dari lintasan atom.

Karena elektron terlempar dari lintasan atom, dimungkinkan elektron tersebut berpindah ke lintasan atom lain di sekitarnya. Perpindahan elektron dari satu atom ke atom lainnya, dapat mengakibatkan perubahan energi pada benda tersebut. Besar kecilnya jumlah elektron yang terlepas dan berpindah ke lintasan atom lain akan mempengaruhi besar kecilnya perubahan energi.

Misalkan jika kedua tangan saling digosokkan, maka sebenarnya yang terjadi adalah sebagian dari elektron pada atom-atom kulit tangan, terlepas dari lintasan (orbit) atom. Elektron tersebut berlompatan keluar dari lintasan sebuah atom, hinggap ke lintasan atom lain.

Dan jika kita menggosok tangan kita dengan kencang, maka sejumlah besar elektron pada atom-atom akan saling berlompatan, sehingga terjadilah perubahan energi. Oleh karena itu, saat kita menggosokkan kedua tangan, kita akan merasakan panas pada telapak tangan kita.

Perubahan energi ini tidak akan mengurangi/menghilangkan jumlah elektron. Tetapi elektron hanya berpindah tempat dari lintasan (orbit) atom satu ke lintasan (orbit) atom lainnya.

Proses lepasnya elektron dari lintasan atom dan proses masuknya elektron liar ke dalam lintasan atom inilah awal mula munculnya arus listrik (arus adalah elektron yang mengalir atau berpindah).
Munculnya listrik

Munculnya listrik

Jadi pada prinsipnya listrik akan muncul jika terjadi pergerakan elektron.

PERCOBAAN SEDERHANA
Seperti disebutkan di atas, bahwa listrik akan muncul jika terjadi pergerakan elektron. Pada bahasan ini, kita akan mencoba melakukan percobaan sederhana tentang bagaimana menggerakkan elektron.

Percobaan 1
Pada percobaan pertama ini, kita akan mencoba menggerakkan elektron yang ada pada penggaris plastik supaya berpindah ke rambut sehingga, bisa dimanfaatkan untuk mengangkat potongan-potongan kecil kertas. Untuk memindahkan elektron pada penggaris, maka penggaris harus digosok-gosokkan pada rambut.

Percobaan 1

Percobaan 1

Sesaat setelah rambut digosok-gosok dengan penggaris plastik, maka rambut akan kelebihan elektron dan penggaris akan menjadi lebih positif karena ditinggalkan elektron. Sehingga pada saat penggaris didekatkan pada potongan kertas kecil, maka muatan positif pada penggaris akan menarik muatan negatif pada kertas, sehingga kertas terangkat mendekati penggaris. Prosesnya bisa dilihat pada gambar di bawah ini

penggatis mengangkat potongan kertas kecil

penggaris mengangkat potongan kertas kecil

untuk hasil video bisa dilihat di bawah ini


Percobaan 2
Pada percobaan kedua ini, kita akan mencoba menggerakkan elektron yang ada pada penggaris supaya berpindah ke rambut, sehingga bisa dimanfaatkan untuk membengkokkan air mancur. Untuk memindahkan elektron pada penggaris, maka penggaris harus digosok-gosokkan pada rambut.

penggaris membelokkan air

penggaris membelokkan air

Sesaat setelah rambut digosok-gosok dengan penggaris plastik, maka rambut akan kelebihan elektron dan penggaris akan menjadi lebih positif karena ditinggalkan elektron. Sehingga pada saat penggaris didekatkan pada aliran air kran, maka muatan positif pada penggaris akan menarik muatan negatif pada air, sehingga air debelokkan mendekati penggaris. Prosesnya bisa dilihat pada gambar di bawah ini

Penggaris membengkokkan aliran air

Penggaris membengkokkan aliran air

Untuk hasil video bisa dilihat di bawah ini


Percobaan 3
Pada percobaan ketiga ini, kita akan mencoba menggerakkan elektron yang ada pada balon supaya berpindah ke rambut dan bisa lengket pada media lain saat didekatkan. Untuk memindahkan elektron pada penggaris, maka penggaris harus digosok-gosokkan pada rambut. Untuk hasil video bisa dilihat di bawah ini

Sesaat setelah penggaris digosok-gosokkan pada rambut, maka rambut akan kelebihan elektron dan balon akan menjadi lebih positif karena ditinggalkan elektron. Pada saat balon didekatkan pada map plastik, maka muatan positif pada balon akan menarik muatan negatif map plastik.

Saat 2 jenis zat disentuhkan, atau terlebih lagi digosok-gosokkan, elektron pada zat yang satu akan berpindah ke zat lain. Perpindahan elektron ini menimbulkan muatan listrik yang disebut elektrifikasi.

Listrik Statis dan Listrik Dinamis
Pernahkah anda mendengar istilah listrik statis dan listrik dinamis ?
Listrik statis adalah arus yang dihasilkan dari benda/material non konduktor yang saling bersentuhan, bergesekan, berbenturan dan atau mengalami suatu reaksi tertentu. Contoh dari listrik statis ini adalah listrik yang dihasilkan dari ketiga percobaan di atas.
Listrik dinamis adalah arus yang melalui sebuah benda/material golongan konduktor.

Pemanfaatan listrik statis

Ternyata listrik statis juga banyak dimanfaatkan di banyak bidang teknologi. Tahukan anda pinter laser, mesin photo copy, teknik cat panel kendaraan, alat pacu jantung, plastik pembungkus makanan, membersihkan debu ? Mereka semua memanfaatkan adanya listrik statis.

Pada teknologi printer laser dan mesin photo copy, untuk meninggalkan jejak yang akan di copy atau dicetak, pemanfaatan listrik statis sangat besar perannya.Pada mesin photo copy, cahaya yang ditembakkan pada kertas yang akan di copy akan meninggalkan jejak pola bayangan pada drum sesuai pola yang tercetak pada kertas. Jejak bayangan kertas yang dicopi tersebut berupa jejak listrik statis. Sehingga saat drum melewati bubuk tinta, karena berbeda muatan antara drum dengan bubuk maka bubuk tinta akan tertarik menempel pada drum. Kemudian drum akan dipanaskan dan digulungkan pada permukaan kertas copy.

Pada teknologi cat panel/bodi kendaraan manfaat listrik statis juga digunakan. Jika kita melakukan pengecatan secara manual, maka dimungkinkan cat tidak merata tebal dan tipisnya. Pada saat melakukan pengecatan dengan menggunakan penerapan listrik statis, dapat dipastikan bahwa cat akan menyebar dengan sempurna merata pada seluruh panel/bodi kendaraan. “Nah… Kenapa bisa terjadi seperti itu ?”. Sebelum panel/bodi kendaraan di cat, maka panel/bodi tersebut dibuat bermuatan negatif. Untuk panel/bodi yang terbuat dari bahan logam maka panel/bodi harus dihubungkan dengan ground/ditanahkan, sebelum dilakukan pengecatan. Saat dilakukan pengecatan, maka cat harus dibuat lebih positif dari panel/bodi yang akan dicat. Saat ini ada banyak alat cat dalam bentuk spray yang bisa membuat cat yang keluar dari mulut spray bermuatan positif. Alat ini biasa dinamakan dengan elktrostatic gun. Karena butir-butir cat yang disemprotkan bermuatan positif, maka butir butir cat tersebut akan tertarik pada permukaan panel/bodi yang bermuatan negatif. Pada saat butir-butir cat tersebut sudah menempel pada permukaan panel/bodi, maka permukaan panel/bodi akan menjadi netral. Jika permukaan panel/bodi sudah bermuatan netral, maka jika ada butir cat yang mendekat akan ditolak, sehingga butir cat tidak akan tertempel pada permukaan panel/bodi.

Membersihkan debu dengan kemoceng pun, kita bisa memanfaatkan listrik statis. Contoh video di bawah ini akan menunjukkan bagaimana cara membersihkan debu dengan kemoceng yang terbuat dari bahan plastik rafiah. Pertama-tama, gosok kemoceng pada kulit kita sehingga muatan negatif pada kemoceng akan berpindah ke kulit kita. Karena kemoceng menjadi bermuatan positif (karena kehilangan elektron), maka jika didekatkan benda kecil, akan menarik benda kecil tersebut. Perhatikan video di bawah ini :

Triboelektrik
Bahan-bahan yang bisa menghasilkan listrik statis disebut sebagai triboelektrik. Bahan triboelektrik memiliki tingkatan kemampuan untuk melepaskan elektron atau muatan negatif (-). Dibawah ini adalah tingkatan kemampuan bahan untuk melepaskan elektron.

Tabel Triboelektrik
Lebih bermuatan negatif/cenderung menerima elektron Lebih bermuatan positif/cenderung menyerahkan elektron
Kulit manusia Kayu
Kulit Plastik
Bulu kelinci Karet
Kaca Nikel dan tembaga
Rambut manusia Kuningan dan perak
Nilon Emas dan Platina
Wool Polyester
Bulu kucing Styrofoam
Sutra Plastik pembungkus makanan
Alumunium Polyethylene (seperti plastik isolasi)
Kertas Vinyl/PVC
Silikon
Teflon

Beda Potensial
Sudah disebutkan di atas, bahwa elektron bisa terlempar keluar dari atom dan atom juga bisa mendapatkan tambahan elektron dari luar. Proses perpindahan elektron ini bisa disebabkan karena atom mendapat benturan atau gesekan atau pemanasan dan atau mengalami suatu reaksi tertentu. Pada saat atom kelebihan atau kekurangan elektron inilah akan terjadi ketidak seimbangan muatan pada atom.

Ketidak seimbangan atom karena perbedaan jumlah elektron dan proton dalam sebuah atom, atau perbedaan antara jumlah elektron pada sebuah atom satu dengan atom yang lain inilah, menjadi awal mula munculnya beda potensial atau tegangan.

Untuk pengertian tegangan selanjutnya bisa dilihat pada artikel “Pengertian daya, arus dan teganan“.

Penulis: cahyokrisma

Saya seorang guru di sekolah Swasta di SMK Kristen 5 Klaten. Saya memiliki seorang istri dengan nama Natalie Putri dan seorang anak dengan nama Nucleo Dian Nagari Putro Nugroho. Saya tinggal di di sebuah kota di daerah Jawa Tengah tepatnya di daerah Klaten dengan alamat Perum Griya Husada Permai Blok D3, RW 10 RT 01, Kec. Klaten Selatan, Kab. Klaten, 57424

One thought on “DARI MANA LISTRIK MUNCUL / BERASAL ?

  1. Ping-balik: Membersihkan debu dengan cepat | Cahyokrisma's Blog

Terima Kasih

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s