Introduction.
Pembahasan listrik statis tentu berbeda dengan listrik dinamis. Pada pokok bahasan ini, kita akan mempelajari fenomena apa saja yang terjadi pada saat muatan listrik bergerak dari satu titik ke titik yang lain. Apa hal yang bisa ditemui dalam kehidupan sehari-hari mengenai listrik dinamis? Banyak sekali seperti bagaimana sebuah alat elektronik digerakkan dengan energi listrik. Mulai dari smartphone, laptop, hairdryer, lampu listrik, setrika, dll. Di era sekarang, kebutuhan akan energi listrik menjadi salah satu hal yang penting bagi kehidupan manusia. Bayangkan apa yang terjadi jika energi listrik tidak ada sekarang. Mungkin saja kita akan kembali di era lampu petromax dan kenthongan masih jaya, hahaha...
LISTRIK DINAMIS
Setelah dua tahun bertapa, akhirnya tulisan yang entah keberapa kembali keluar.
Yah, namanya juga moody. Kadang nulis, kadang nggak ngapa-ngapain, wkwkwk....
Well, untuk kali ini pembahasan hanya akan dibatasi pada empat hal utama. Listrik dimanis adalah materi yang cukup luas jangkauannya jadi untuk kali ini ane sangat membatasi materi yang dibahas. Kapan-kapan dilanjut kalau mood ane sedang bagus. Kalau kagak ya mungkin akan kembali bertapa seperti sebelumnya.
Oke, apa saja keempat hal itu?
Keempat hal itu adalah, konsep tentang tegangan, kuat arus, hambatan, dan daya listrik. Cuma itu, wkwkwk....
Sebenernya ini sudah banyak dibahas sih di situs-situs lain. Tapi entah kenapa ane lagi pengen bahas aja. Mau gimana lagi, namanya juga wangsit hunter. Jadi nulisnya kalau dapat wangsit suruh nulis.
Selanjutnya, tanpa basa basi lagi, mari kita mulai pembahasan yang pertama.
1. Kuat Arus (ampere)
Kita mulai dari konsep kuat arus. Secara matematis, kuat arus disimbolkan dengan (I) dan memiliki satuan ampere. Masalahnya, apa sih kuat arus itu? Yang disebut sebagai kuat arus itu sesuatu yang seperti apa?
Harus diakui, itu pertanyaan sederhana yang menyebalkan. Kenapa menyebalkan? Ya karena nggak semua orang bisa jawab. Jadi intinya kuat arus itu banyaknya muatan listrik yang melewati suatu penghantar tiap satu detik.
Bingung? Tentu saja....
Eh? Enggak bingung? Yaudah, sono pergi dari sini. Kalau udah tau kenapa masih disini? Pergi sono...
Bercanda eh, wkwkwk...
Sekarang kita analogikan selokan air. Kabel dianalogikan sebagai selokan, muatan listrik dianalogikan dengan air. Nah kuat arus itu ibarat berapa banyak liter air yang melewati selokan itu tiap detik.
Sekarang perhatikan gambar dibawah ini
Bisa dibayangkan ya?
Harusnya bisa sih...
Kalau belum paham, silahkan pergi ke selokan terdekat sambil bawa jaring. Yah, siapa tau dapet ikan apa gitu, kan lumayan buat dimasak.
Sekarang dari logika itu, kita buat menjadi pernyataan matematis. Gimana caranya? Perhatikan persamaan dibawah ini.
Masuk akal? Ya enggak lah, kalau nggak tahu apa arti dari semua simbol itu.
Sekarang pelan pelan, Q itu melambangkan banyaknya muatan. Satuannya adalah coloumb sedangkan t itu melambangkan waktu, satuannya sekon atau detik. Sekarang dilihat lagi definisi dari kuat arus.
Make sense? Harusnya sih iya....
Untuk bisa tahu berapa jumlah muatan tiap satu detiknya, maka kita harus tahu berapa jumlah muatan yang mengalir dalam X detik kemudian dibagi dengan X detik tersebut. Dengan demikian didapatkanlah jumlah muatan yang mengalir dalam satu detik.
Mau coba?
Misal banyaknya muatan yang mengalir dalam dua menit adalah 240 coloumb. Maka, satu detik pasti mengalir 2 coloumb. Oleh karena itu, kuat arusnya pasti 2 coloumb/detik atau 2 ampere.
Masih bingung? Kalau masih, silahkan kredit sapu lidi di warung mang jajang. Siapa tahu bisa tercerahkan.
Lanjut.....
2. Tegangan (volt)
Pertanyaan yang sama dengan sebelumnya, tegangan itu apa sih? Beberapa orang pasti masih belum bisa membayangkan, Pengertiannya sih, energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu muatan listrik.
Bingung? Pasti bingung....
Sama seperti sebelumnya, kita buat analogi.
Pertama, perhatikan gambar di bawah ini
Nah, satu buah muatan pindah dari titik A ke titik B. Pindah pasti butuh energi dong... iya gak? Nah, disini. Sekarang misalkan ane ingin mindahin 100 liter air melewati selokan. Satu muatan listrik disini dianalogikan dengan 10 liter air. Berarti tegangan itu seperti banyaknya energi yang diperlukan untuk mindahin tiap 10 liter air (Bukan 100 liter air secara keseluruhan). Misalkan untuk mindahin 100 liter air butuh 500 joule (energi). Maka setiap 10 liter kan butuh 5 joule.
Dengan demikian, 5 joule ini tegangannya... paham?
Kalau udah paham sih tinggal dibuat persamaan matematisnya....
Sekarang udah paham kan asal rumus itu darimana? W adalah energi, satuannya joule dan Q adalah jumlah muatan, satuannya coloumb.
Kadang-kadang, tegangan disebut juga dengan beda potensial. Pertanyaan lagi, mengapa tegangan disebut dengan beda potensial?
Konsep tegangan sebenarnya berbeda dengan beda potensial, hanya saja besar energinya (kuantitasnya) antara tegangan dan beda potensial itu sama. Sudut pandangnya berbeda. Jika tegangan itu besar energi yang digunakan untuk memindahkan satu muatan listrik dari A ke B, maka beda potensial itu seperti perbedaan energi potensial listrik di titik A dan B karena satu muatan listrik.
Besar energinya sama. Ingat hukum kekekalan energi mekanik? Sudut pandang tegangan itu mirip dengan energi kinetik, sedangkan sudut pandang beda potensial itu mirip dengan energi potensial.
Oke abaikan saja kalau misal masih bingung...
Agak ruwet buat dijelaskan soalnya (baca : males)
Ya mau gimana lagi, semakin banyak konsep yang dibahas, semakin panjang pula tulisannya.
3. Hambatan (ohm)
Poin ketiga adalah hambatan. Dia ini mirip dengan gaya gesek di mekanika klasik. Kalau dianalogikan dengan selokan sih, hambatan itu kayak sampah yang bisa mengganggu aliran air. Ada beberapa cara untuk menghitung besar hambatan. Yang paling mudah ya pakai ohmmeter. Sekarang kalau ditanya besar hambatan dalam sebuah rangkaian gimana? kalau misal resistornya cuma satu sih gampang aja. Masalahnya, kadang dalam satu rangkaian listrik itu sering ada lebih dari satu resistor. Resistor itu ada yang dipasang secara seri, paralel, bahkan kombinasi seri-paralel.
Untuk yang belum memahami arti "dirangkai secara seri" dan "dirangkai secara paralel" silahkan cari situs lain karena ane gak akan jelaskan disini (baca : males banget)
Ini kadang agak tricky. Tapi cara menghitung sebenarnya cuma ada dua.
Rangkaian seri :
Sedangkan untuk rangkaian paralel
Ah iya, untuk yang butuh latihan soal silahkan cari di situs lain.
Sebenarnya ini tergantung gimana memamami rangkaian, menentukan "ini seri atau paralel" kemudian kemampuan menghitung. Kalau itu semua cukup, dijamin nggak akan ada masalah.
Sekarang kita masuk ke bagian yang menarik
4. Bagaimana Hubungan Antara Kuat Arus, Tegangan dan Hambatan?
Sebelum kita masuk ke daya listrik, mari kita telaah dulu hal ini. Disini kita akan menggunakan istilah "berbanding lurus" dan "berbanding terbalik". Apa itu keduanya? Sekali lagi kalau tidak tahu silahkan cari di situs lain. (wkwkwk....)
Pertama kita cari tahu hubungan antara hambatan dan kuat arus.
Kita pakai lagi logika selokan tadi biar lebih gampang dipahami. Kuat arus kan artinya banyak air yang lewat tiap satu detik. Sekarang bayangkan selokan itu dipenuhi sampah. Pertanyaannya banyak air yang bisa lewat dalam satu detik semakin banyak atau sedikit jika sampah diperbanyak?
Semakin sedikit kan?
Berarti, semakin banyak sampah, air yang bisa lewat dalam satu detik menjadi semakin sedikit.
Kalau misal dikembalikan lagi ke konsep hambatan dan kuat arus, maka bisa dikatakan semakin besar hambatan, semakin kecil kuat arus. Sebaliknya, semakin kecil hambatan semakin besar kuat arus.
Sependapat?
Berarti mereka seperti berkebalikan kan? Nah di matematika, relasi kedua besaran itu bisa dikatakan sebagai "berbanding terbalik" dan disimbolkan seperti ini
Sekarang kita cari tahu hubungan antara hambatan dengan tegangan
Kita akan memakai kembali analogi selokan karena ane males buat memikirkan yang lain.
Tegangan disini kita analogikan sebagai energi yang digunakan buat mindahin 10 liter air sedangkan hambatan masih sama, dianalogikan sebagai sampah. Misal sampah diperbanyak, energi yang dipakai buat mindahin air semakin banyak atau sedikit?
Semakin banyak kan? Air kan jadi lebih susah buat lewat, maka energi yang dipakai buat mindahin udah pasti menjadi makin besar. Kalau kita kembalikan ke konsep awal hambatan dan tegangan maka bisa dikatakan : samakin besar hambatan maka semakin besar tegangan, sebaliknya semakin kecil hambatan semakin kecil pula tegangan.
Sependapat? semoga aja, wkwkwkwk....
Kalau misal kita ingin membuat simbol matematisnya gimana? Mudah aja, berarti kedua besaran itu berbanding lurus.
Terakhir, bagaimana hubungan antara tegangan dan kuat arus?
Nah, ini bagian menariknya karena biasanya disini terjadi kesalahan konsep.
Jawaban paling mudah ya, tidak ada hubungan antara keduanya.....
Beberapa orang terjebak di sini dengan mengatakan tegangan berbanding lurus dengan kuar arus. Padahal kalau dirunut lagi keduanya tidak ada hubungan seperti itu.
Itu sama saja mengatakan kalau energi yang digunakan untuk mindahin muatan dari titik A ke titik B makin besar, maka banyaknya muatan yang lewat dalam satu detik akan semakin banyak. Sekilas, kalimat itu masuk akal, tapi kalau dilihat lagi apa iya begitu? Yang satu ngomongin satu biji muatan yang satunya ngomongin (bisa jadi) banyak muatan. Semakin besar energi yang diperlukan buat mindahin satu muatan apakah membuat muatan yang lewat jadi banyak? Nggak kan...
Keduanya nggak berhubungan secara langsung tetapi dihubungkan secara tidak langsung oleh besaran hambatan.
So, apa kesimpulannya?
Secara matematis sih bisa ditulis seperti ini
Jadi sekarang lebih paham ya.... atau tambah bingung?
Ah, bingung juga bodo amat lah....
Ane aja sebelumnya juga bingung, masak orang lain nggak boleh bingung.
Yap inilah besaran yang terakhir. Artinya, semakin dekat pula buat ane mengatakan salam perpisahan.
Gimana? terharu? so sweet deh pokoknya.
Kalau nggak terharu ane gampar kalian semua pakai irisan bawang.
Pengertiannya apa sih? kalau sederhananya daya itu banyaknya energi yang diperlukan dalam satu sekon. Bingung? pastinya....
Sekarang ane tanya, setrika 250 watt itu artinya apaan? Tau nggak artinya?
Itu artinya setrika itu untuk tetap hidup butuh energi 250 joule setiap satu detik. Kalau misal setrika itu dihidupin selama 10 detik dia ngehabisin berapa energi? Ya udah jelas dia ngehabisin energi 2500 joule.
Sampai disini ada pertanyaan?
Tidak ya... tidak...
Kalau ada pun nggak akan ane jawab, jadi anggap aja tydyak adha.
Lanjut...
Lalu secara matematis gimana dong?
Ya tinggal disimbolkan lah...
Nah berarti pembahasannya selesai ya...
Persamaan-persamaan diatas sebenarnya masih bisa diotak atik secara matematis. Kan kalau ngerjain soal fisika kadang harus otak atik rumus biar yang ditanyakan bisa diselesaikan dari apa yang diketahui dari soal.
Nih contohnya, ane coba otak atik rumus daya
Apa cuma itu?
Yang lainnya masih banyak, tapi cari sendiri yah.....
wkwkwkwk......
Gak mau? Oke ane kasih satu lagi.
Btw, ane punya pertanyaan seputar daya. Misalkan sebuah setrika memiliki tulisan 250W/220V itu apa artinya?
Artinya, setrika akan menghabiskan 250 joule per detik dan untuk bisa menyala setrika akan butuh tegangan sebesar 220V.
Pertanyaannya, apakah alat listrik bisa bekerja jika tegangan dibawah atau diatas seharusnya? Jawabannya tergantung alas listrik yang dibicarakan. Pada dasarnya, ketika tegangan listrik terlalu tinggi atau melebihi ambang batas yang diperbolehkan, maka alat listrik tersebut menjadi mudah rusak. Logikanya, apabila sebuah keran air dihadapkan pada tekanan yang besar, maka keran tersebut akan bocor atau jebol kan? Sama saja sebenarnya....
Bagaimana dengan tegangan dibawah ambang batas? Kemungkinannya antara alat tidak bisa menyala atau bisa menyala tetapi tidak sempurna, tergantung alatnya.
Nah, pertanyaan menarik lagi.... kalau misal alatnya ternyata menyala, bagaimana dengan dayanya? Apakah jika tegangannya berbeda dayanya juga menjadi berbeda?
Secara matematis tentu saja iya....
Bagaimana cara menghitungnya?
Pertama, perhatikan persamaan daya berikut.
Kenapa diubah ke dalam persamaan yang melibatkan R (hambatan)?
Karena nilai R konstan tak peduli berapapun tegangannya.
Sekarang, kita ubah persamaannya menjadi seperti ini.
Gak ya... gak ada kan?
Oke gak ada....
Hihihihi.......
Oke sebagai salam penutup seperti biasa, ane akan mengucapkan....
Terima kasih.
Silahkan komen ya kalau misal ada yang salah.
Sertakan sumber juga, atau bakalan ane abaikan :)
Hihihihi.......
