FISIKA SMP KELAS IX

ELEMEN DAN ARUS LISTRIK

A.    ARUS LISTRIK

Arus listrik adalah aliran muatan listrik. Aliran muatan listrik dapat terjadi dalam rangkaian tertutup(dalam rangkaian ini lampu dapat menyala).

Arah arus listrik mengalir dari kutub positif baterai menuju ke kutub negatif baterai.

 Besar arus listrik dinyatakan dengan kuat arus listrik(I). Kuat arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang melalui penampang penghantar setiap sekon.

Dengan :          q=muatan listrik  (Coulomb(C))

                                     t=waktu(sekon(s))

                                     I=Kuat arus(ampere(A))

            1 A = 1 C/s. 1 mA =0,001 A dan 1 mikroampere (μA) = 0,000001 A.

Kuat arus listrik diukur dengan menggunakan Amperemeter, untuk yang kecil diukur dengan galvanometer. Merangkai amperemeter secara rangkaian seri. 

SAKELAR

Sakelar digunakan untuk membuat rangkaian listrik menjadi terbuka dan tertutup. Jika sakelar diubah ke dalam posisi menutup, maka lampu menyala dan sebaliknya. Jadi fungsi dari sakelar adalah untuk menyala dan mematikan lampu.  Ada 2 jenis sakelar yaitu:

1. Sakelar manual, membuka atau menutup rangkaian listrik dengan bantuan tangan. Contohnya : sakelar untuk menyalakan lampu dan sakelar pisau.

2. Sakelar otomatis, bekerja dengan bantuan peralatan elektronik. Contohnya :  sakelar untuk menyalakan lampu kalan.

B.     BEDA POTENSIAL

Pada listrik statis, aliran muatan dengan cepat berhenti karena tidak ada lagi perbedaan potensial(tegangan), karenanya harus ada sumber tegangan listrik(peralatan yang menghasilkan beda potensial terus-menerus). Beda potensial listrik diukur dalam satuan volt(V), alatnya yaitu voltmeter yang dirangkai dalam rangkaian paralel.┤├ adalah tanda sumber tegangan, ┤adalah kutub positif dan├ adalah kutub negatif.

1.sumber-sumber tegangan listrik

A.  Elemen volta

Tahun 1800 Alessandro Volta menemukan 2 logam yang beda jenisnya diletakkan di bak berisi larutan elektrolit, maka timbulah beda potensial. Lempeng tembaga (Co)  sebagai elektrode positif/anode dan seng (Zn)n sebagai elektrode negatif/katode,  asam sulfat encer (H2SO4) digunakan sebagai lerutan elektrolit di elemen ini. Elemen volta tidak praktis digunaakan di kehidupan sehari-hari.

B.     BATERAI (SEL KERING)

Baterai tersusun dari wadah seng ((Zn)(sebagai katode)) yang berisi pasta kimia (berupa senyawa kimia MnO2 dan NH4CI) dan batang karbon ((C)(sebagai anode)) yang menggantung ditengah pasta. Beda potensial antara kutub-kutub baterai sebesar 1,5 V, dan baterai bersifat sekali pakai.

C.     AKI (SEL BASAH)

Aki terdiri atas 2 lempeng logam berbeda yang diletakkan di cairan elektrolit. Contohnya, lempeng logam dimobil adalah timbal ((Pb) kutub negatif) dan timbal Peroksida ((PbO2) kutub positif) yang terletak dalam larutan asam sulfat(H2SO4) .Bila sudah tidak memiliki beda potensial lagi, aki dapat diisi ulang.

2.STOP KONTAK

Sumber tegangan listrik di rumah adalah stop kontak. Energi listrik dihasikan oleh generator listrik, lalu mengubah bentuk energi  lain seperti energi air, uap atau niklir menjadi energi listrik.

3. GAYA GERAK LISTRIK

Gaya garak listrik (ggl) adalah beda potensial antara kutub-kutub sumber tegangan sebelum dipasang pada rangkaian listrik. Secara umum tegangan jepit pada baterai lebih kecil daripada gaya gerak listriknya.

KEMAGNETAN

KEMAGNETAN

Lebih 2.000 tahun yang lalu ,orang Yunani yang hidup di Magnesia menemukan batu yang istimewa. Batu itu dapat menarik benda-benda yang mengandung logam. Bila digantungkan, batu berputar dan salah satu ujungnya berarah ke utara. Karena batu itu ditemukan di Magnesia, orang Yunani menamainya magnetit.

A.     SIFAT-SIFAT MAGNET

Kutub magnet adalah dua tempat di setiap magnet yang gaya magnetnya paling kuat. Kutub magnet ada dua, yaitu kutub utara (U/N (North=Utara))  dan kutub selatan (S/S(South=selatan)).

Bentuk-bentuk magnet

Gaya magnet berupa tarikan dan tolakan. Jika 2 kutub utara didekatkan, keduanya tolak menolak. Tapi, jika kutub utara dan selatan keduanya tarik-menarik.

                         Aturan untuk kutub magnet: kutub senama tolak-menolak, kutub tak sama tarik menarik.

tidak ada cara untuk mendapatkan satu kutub saja yang ada pada sebuah magnet. Tidak peduli berapa kali magnet dipotong, tiap potongnya tetap mempertahankan sifat-sifat kemagnetannya(yaitu memiliki 2 kutub, yaitu kutub utara dan kutub  selatan).

2. MEDAN MAGNET

Daerah disekitar magnet yang terdapat gaya-gaya magnet disebut medan magnet. Garis gaya magnet dapat digambarkan dengan cara menaburkan serbuk besi pada kertas yang diletakkan diatas magnet. Jika pada suatu tempat garis gaya magnetnya rapat, berarti gaya magnetnya kuat, dan juga sebaliknya. Garis gaya magnet tidak ada awal dan akhir. Jadi, medan magnet adalah daerah disekitar magnet yang masih bekerja gaya magnet,digambarkan oleh garis gaya magnet yang menyebar dari kutub-kutub magnet.

3. BAHAN MAGNETIK

Bahan-bahan magnetik dibagi menjadi 2, yaitu:

☻Bahan feromagnetik (dari bahasa latin, ferrum=besi) yaitu bahan yang dapat ditarik magnet dengan kuat ,dan juga dapat dibuat menjadi magnet. Contohnya besi, baja, nikel, dan kobalt.

☻Bahan paramagnetik yaitu bahan yang bahan yang ditarik magnet dengan gaya magnet yang lemah. Contohnya alumunium, platina, dan mangan.

4. PENJELASAN TENTANG GEJALA KEMAGNETAN

Sifat-sifat kemagnetan suatu bahan tergantung pada struktur atomnya. Daerah yang ditempati atom-atom yang medan magnetnya berarah sama disebut magnet elementer. Benda yang tidak bersifat magnet , magnet elementer-nya tersusun secara acak (kesegala arah), maka sifat magnetnya saling meniadakan. Sehingga benda itu tidak menghasilkan gaya magnet. Benda yang bersifat magnet memiliki magnet-magnet elementer yang menunjuk ke satu arah.

5. PEMBUATAN MAGNET

Cara pertama, dengan menggosokan besi dengan magnet dengan arah tetap. Magnet-magnet elementer besi yang semula berarah tidak teratur menjadi searah.

            Cara kedua, Induksi, dengan mendekatkan sebuah besi yang tidak bersifat magnet dan magnet yang cukup kuat.

            Cara ketiga, dengan mengalirkan arus listrik ada kawat,sehingga daerah di sekitar kawat akan timbul medan magnet.

B.     BUMI SEBAGAI MAGNET

William Gilbert,seorang ilmuwan mengajukan gagasan bahwa bumi bersifat magnet, dan kutub-kutub magnet bumi bisa dicari dan ditemukan. Dan benar, sekarang ilmuwan mengetahui bumi memiliki magnet batang raksasa yang terkubur di dalam bumi.

      Medan magnet bumi yang terkuat terletak di daerah kutub-kutub magnet bumi. Asal mulanya tidak terlalu dipahami, diperkirakan berasal dari gerakan inti bumi(mengandung nikel dan besi).

      Arah medan magnet bumi bumi tidak tetap. Pola kemagnetan pada lapisan batuan menunjukkan bahwa medan magnet bumi telah berputar beberapa kali, satu kali putaran setiap ½ juta tahun.Medan magnet ini banyak dimanfaatkan oleh hewan.

KOMPAS

Jarum kompas adalah magnet, jadi pasti memiliki kutub utara dan selatan. Medan magnet bumi mengerjakan gaya magnet kepada jarum kompas. Kutub utara jarum kompas menunjuk ke arah kutub utara geografis. Yang ditunjuk oleh kutub utara jarum kompas sebenarnya adalah kutub selatan magnet bumi, dan juga sebaliknya.

                  Kutub-kutub magnet bumi tidak berimpit dengan kutub-kutub geografisnya. Kutub selatan magnet bumi terletak di Kanada bagian utara (1.500 km dari kutub utara geografis). Sedangkan kutub utara magnet bumi di dekat Lingkar Antartika.

Kompas tidak persis menunjuk arah utara dan selatan. Kompas menunjuk arah kutub magnet bumi. Sudut antara kutub utara selatan magnet bumi (yang ditunjuk kompas) dengan kutub utara selatan geografis disebut deklinasi. Sedangkan sudut yang dibentuk jarum kompas Dengan bidang datar disebut inklinasi.

ELEKTROMAGNETIK

A.     Kemagnetan dari kelistrikan

1.      Penemuan Oersted

Hans Cristian Oersted (1820), percaya (selama bebera-pa tahun) bahwa adanya hubungan antara kelistrikan dan kemagnetan, tanpa bukti. Tahun 1829 ia menemukan bukti, saat jarum kompas di dekatkan kawat berarus, jarum berubah arah. Jika arus dibalik, jarum mengarah ke arah sebaliknya. Dan jika arus ditiadakan, jarum kompas kembali menunjuk arah utara selatan. Kesimpulannya adalah bahwa arus listik dapat meng-hasilkan medan magnet, Arus yang mengalir pada kawat medan magnet yang arahnya bergantung pada arah arus.

2.      MEDAN MAGNET dari SOLENOIDA

Solenoida adalah kumparan kawat yang panja-ng dan memiliki  banyak lilitan.  Solenoida menjadi magnet saat ada arus listrik, kutubnya tergantung pada arah arus. Medan magnet pada solenoida bisa diperbesar dengan 3 cara : menambah lilitan-nya, memperbesar arus listrik yang mengalir, dan menempatkan besi di dalam soleno-ida. Peningkatan medan magnet dengan memberikan inti besi pada solenoida bisa ratusan atau ribuan kali daripada tidak  menggunakan inti besi.

3.      GAYA MAGNETIK pada ARUS LISTRIK

Gaya Lorentz adalah gaya pada arus listrik yang dihasilkan oleh medan magnet. Besar dan arah gaya Lorenz (F L) yang bekerja pada sebuah penghentar dalam suatu medan magnet ditentukan oleh kuat medan magnet(B) ,yang mempengaruhi kuat arus(I) yang dibawa oleh penghantar, panjang penghantar (l), serta sudut arah arus dan medan magnet yang mempengaruhi(a).

                  FL= B I l sin a

Gaya lorentz yang bekerja pada sebuah penghantar dalam suatu medan magnet akan maksimum jika arus dan medan magnet saling tegak lurus (a = 90º).dituliskan:

      FL = B I l

                  Menentukan gaya arah lorentz dilakukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan, jika tangan kanan kita terbuka  maka arah gaya lorentz sesuai gaya arah telapak tangan.Arah arus  pada penghantar ditunjukkan oleh ibu jari, sedangkan arah medan magnet yang mempengaruhi sesuai dengan keempat jari yang lain.