Daya

Pernahkah kamu mengamati kemasan sebuah bola lampu? Jika kamu baca tulisan yang tertera pada kemasan lampu itu, kamu akan menemukan sebuah bilangan yang menunjukkan besarnya daya dari lampu tersebut.

Daya didefinisikan sebagai laju dalam suatu usaha. Karena usaha terjadi seiring dengan perubahan energi, maka daya juga didefinisikan sebagai perubahan laju energi dari satu bentuk ke bentuk lain. Berdasarkan definisi ini, satuan daya adalah J/s. Sebagaimana yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, dalam SI satuan daya dikenal dengan istilah watt, disimbolkan W.

Rangkuman komponen listrik

1. Arus listrik adalah aliran muatan listrik.

2. Arus listrik timbul dalam rangkaian tertutup.

3. Kuat arus listrik adalah muatan listrik yang mengalir melalui penghantar tiap sekon.

4. Kuat arus listrik diukur dengan amperemeter.

5. Sakelar digunakan untuk membuat rangkaian listrik menjadi tertutup atau terbuka.

6. Agar muatan listrik dapat mengalir terus-menerus, diperlukan sumber tegangan listrik.

7. Gaya gerak listrik disingkat ggl adalah beda potensial antara kutub-kutub sumber tegangan sebelum dipasang pada rangkaian listrik.

Gaya gerak listrik

Kamu telah mengetahui bahwa beda potensial pada baterai sebesar 1,5 V jika baterai tersebut dirangkaikan dengan lampu, ternyata beda potensialnya turun, sehingga kurang dari 1,5 V. Jadi, jika sumber tegangan dipasang pada rangkaian
tertutup, ternyata beda potensialnya turun.
Beda potensial antara kutub-kutub sumber tegangan sebelum dipasang pada rangkaian listrik disebut gaya gerak listrik, disingkat ggl. Sebagai contoh, gaya gerak listrik baterai sebesar 1,5 V. Sedangkan beda potensial antara kutub-kutub sumber tegangan setelah dipasang pada rangkaian disebut tegangan jepit. Secara umum tegangan jepit pada baterai lebih kecil daripada gaya gerak listriknya.

Mengukur Beda Potensial

Alat dan bahan
 Baterai
 Lampu
 Sakelar
 lampu

Cara kerja
1. Ukur beda potensial antara kutub-kutub baterai dengan menggunakan voltmeter,.
2. Rangkaikan lampu pada baterai sehingga lampu menyala. Ukur sekali lagi beda potensial antara kutubkutub baterai, Berhati-hatilah ketika memasang lampunya, jangan sampai jatuh.

Analisis dan diskusi
1. Berapa beda potensial yang kamu hasilkan pada langkah 1 dan 2.
2. Bandingkan kedua hasil pengukuran beda potensial yang kamu lakukan, apakah sama? Jelaskan mengapa hasilnya demikian.
3. Buat kesimpulan dari kegiatanmu.

Stop kontak

Berbagai peralatan listrik di rumahmu dirancang untuk menggunakan listrik dari PLN. Beda potensial listrik ini sebesar 220 volt, disebut tegangan jala-jala. Sumber
tegangan listrik ini dapat kamu jumpai pada stop kontak adalah timbal (Pb) dan timbale peroksida (PbO2) yang terletak dalam larutan asam sulfat (H2SO4). Reaksi kimia yang terjadi menyebabkan elektron terkumpul pada timbal, sehingga timbal sebagai kutub negatif dan timbal peroksida sebagai kutub positif.
Aki mobil umumnya mengandung 6 sel, tiap sel menghasilkan beda potensial 2 volt. Oleh karena itu, beda potensial yang dihasilkan aki mobil sebesar 12 volt. Jika digunakan, maka timbal dan timbal peroksida berangsur-angsur berubah menjadi timbal sulfat. Kedua kutub aki tersebut akhirnya tidak memiliki beda potensial lagi. Apa yang harus dilakukan, agar aki tersebut dapat berfungsi kembali? Dibandingkan baterai seng karbon, aki memiliki keunggulan, yaitu dapat diisi ulang.
Caranya dengan mengalirkan arus listrik melalui aki tersebut dari sumber tegangan lain dengan arah terbalik. Dengan cara ini, maka timbal sulfat tersebut kembali lagi
menjadi timbal dan timbal peroksida, maka aki siap dipakai lagi. Kemampuan aki yang dapat dipakai berulang-ulang dengan cara diisi lagi menjadikan aki tergolong sebagai elemen sekunder.

Sumber-sumber tegangan listrik (elemen)

Sumber tegangan listrik mengubah berbagai bentuk energi menjadi energi listrik. Contoh sumber tegangan listrik antara lain elemen volta, baterai, aki, dan stop kontak di dinding rumahmu.
a. Elemen volta
Tahun 1800 Alessandro Volta menemukan dua buah logam yang berbeda jenisnya diletakkan dalam bak berisi larutan elektrolit, maka akan timbul beda potensial antara kedua logam itu.
Lempeng tembaga dan seng diletakkan dalam bejana berisi asam sulfat encer. Reaksi kimia yang terjadi menyebabkan elektron terkumpul pada lempeng seng, akibatnya seng berfungsi sebagai kutub negatif. Sebaliknya lempeng tembaga sebagai kutub positif.
Jika elemen volta digunakan sebagai sumber tegangan, maka timbul gelembung-gelembung gas. Gelembung ini menghalangi aliran muatan, sehingga harus terus-menerus dihilangkan. Oleh karena itu, elemen volta tidak praktis digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

b. Baterai (sel kering)
Jika kamu membuka baterai, Baterai terdiri atas wadah seng yang berisi pasta kimia dengan batang karbon menggantung di tengah-tengah pasta itu.
Pasta tersebut berupa senyawa kimia MnO2 dan NH4Cl.
Jika kutub-kutub baterai dihubungkan dalam rangkaian, misalnya dengan lampu seperti Kegiatan 1, terjadi reaksi kimia dalam pasta dan seng. Sebagai hasilnya, elektronelektron terkumpul pada seng, menyebabkan seng berlaku sebagai kutub negatif, dan batang karbon yang terletak pada pasta berlaku sebagai kutub positif. Beda potensial antara kutub-kutub baterai ini sebesar 1,5 volt. Apabila baterai digunakan, lama-kelamaan muatan yang terkumpul pada seng semakin sedikit, dan beda potensialnya menurun.
Pada keadaan ini baterai biasanya dikatakan “habis” dan tidak dapat dipakai lagi. Karena bersifat sekali pakai, baterai dengan elektroda karbon dan seng disebut elemen primer.

Beda Potensial

Listrik yang kamu manfaatkan untuk menyalakan TV, radio, dan lampu bukan listrik statis. Peralatan tersebut memerlukan gerakan muatan listrik terus-menerus. Pada listrik statis, aliran muatan dengan cepat berhenti karena tidak ada lagi perbedaan potensial (tegangan). Oleh karena itu, harus ada sumber tegangan listrik. Sumber tegangan listrik yaitu peralatan yang dapat menghasilkan beda potensial listrik secara terus-menerus. Beda potensial listrik diukur dalam satuan volt (V). Alat yang digunakan adalah voltmeter.

Sakelar

Ketika hari menjelang malam, kamu menyalakan lampu listrik. Bagaimana cara menyalakan lampu listrik? Kamu menekan tombol sakelar dinding dan lampu menyala. Ingat, lampu menyala menunjukkan adanya arus listrik. Arus listrik timbul pada rangkaian tertutup. Jadi, sakelar digunakan untuk membuat rangkaian listrik menjadi tertutup atau terbuka.
Ada dua jenis sakelar, yaitu sakelar manual dan otomatis.
Sakelar manual menutup atau membuka rangkaian listrik dengan bantuan tangan. Sakelar untuk menyalakan lampu, sakelar pisau, merupakan contoh sakelar manual. Sedangkan sakelar otomatis bekerja dengan bantuan peralatan elektronik. Contoh sakelar otomatis adalah sakelar untuk menyalakan lampu pengatur lalu lintas dan sakelar untuk menyalakan lampu jalan.

Arus Listrik

Pada Bab Listrik Statis kamu telah mempelajari bahwa muatan listrik dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain. Sebagai contoh, jika kamu menyentuh benda bermuatan negatif, maka elektron-elektron akan berpindah dari benda itu ke
tubuhmu. Kilat yang kamu lihat sebenarnya juga merupakan perpindahan elektron-elektron. Namun, dapatkah kamu menyalakan lampu listrik dengan memanfaatkan benda bermuatan atau kilat? Kemungkinan besar tidak dapat, karena lampu tersebut memerlukan aliran elektron yang terus-menerus. Dalam blog ini kamu akan mempelajari cara-cara yang membuat electron dapat mengalir terus-menerus serta cara-cara mengendalikan aliran elektron tersebut.

Kegiatan 1
Cara-cara Menyalakan Lampu
Alat dan bahan
 baterai 1,5 V
 lampu
 kabel
 pisau kecil
 sakelar

Cara kerja
1. Kupas kedua ujung kabel dengan pisau kecil dan hari-hatilah jangan sampai tanganmu terluka.
2. Rangkai baterai, kabel, sakelar, dan lampu
3. Amati yang terjadi.

Analisis dan diskusi
1. Apakah lampu pada rangkaian tersebut menyala?
2. Diskusikan dengan temanmu, rumuskan cara merangkaikan baterai, lampu, sakelar, dan kabel, agar lampu tersebut menyala.
3. Ujilah cara yang kamu rumuskan. Ada berapa macam cara untuk menyalakan lampu yang kamu temukan? Gambarkan rangkaian yang berhasil menyalakan lampu tersebut.
4. Diskusikan dengan temanmu, apa kesamaan dari rangkaian-rangkaian yang kamu gambar? Selanjutnya tuliskan sebuah hipotesis untuk menjawab apa syarat yang diperlukan untuk menyalakan sebuah lampu listrik.
5. Buat kesimpulan dari kegiatanmu.


Seperti yang telah kamu lakukan dalam Kegiatan 1, jika lampu dihubungkan dengan kutub-kutub baterai melalui kawat, maka terbentuk rangkaian yang tidak memiliki pangkal dan ujung. Rangkaian seperti ini disebut rangkaian tertutup atau sirkuit. Pada keadaan ini lampu menyala. Hal ini menunjukkan dalam rangkaian tertutup terjadi aliran muatan listrik.
Aliran muatan listrik disebut arus listrik. Arah arus listrik pada kawat dari kutub positif baterai menuju kutub negative baterai. Besar arus listrik dinyatakan dengan kuat arus listrik, disimbolkan dengan I. Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang melalui penampang penghantar setiap sekon.
Jadi, 1 A = 1 C/s. Perhatikan bahwa 1 mA = 0,001 A dan 1 mikroampere (μA) = 0,000001 A. Kuat arus listrik diukur dengan menggunakan amperemeter.
Sedangkan untuk kuat arus yang kecil, digunakan galvanometer sebagai alat untuk mengukurnya.

ELEMEN DAN ARUS LISTRIK

Pernahkah kamu berpikir bahwa kamu telah memanfaatkan listrik dalam kehidupan sehari-hari? Lampu untuk belajar di malam hari dan setrika listrik untuk melicinkan pakaian merupakan contoh pemanfaatan listrik. Namun, tidakkah kamu bertanya-tanya apa yang menyebabkan peralatan tersebut berfungsi? Kamu akan tahu jawabannya setelah belajar tentang prinsip kerja elemen dan arus listrik serta penerapannya dalam blog ini.