Atom

 1.Atom Dan Elektron

Kita potong-potong suatu benda padat, misalnya tembaga, kedalam bagian-bagian yang selalu lebih kecil, dengan demikian maka pada akhirnya kita dapatkan suatu atom. Kata atom berasal dari bahasa Yunani dan berarti “tidak dapat dibagi”.Dalam beberapa waktu kemudian barulah dapat ditemukan buktinya melalui percobaan, bahwa benda padat tersusun atas atom. Dari banyak hasil percobaan ahli fisika seperti Rutherford dan Bohr menarik kesimpulan, bahwa suatu atom harus tersusun mirip seperti sistim tata surya kita  

Dari gambaran model ini atom terdiri atas matahari sebagai inti atom dan disekitar inti pada lintasan berbentuk lingkaran atau ellips beredar planet sebagaielektron-elektron. Lintasannya mengelilingi inti dan membentuk sesuatu yang disebut dengan kulit elektron.

2.Muatan listrik-pembawa muatan

Elektron mengelilingi inti atom dengan kecepatan yang sangat tinggi (± 2200 km/det.). Pada gerakan melingkar, meski berat elektron tidak seberapa, maka disini harus bertindak suatu gaya sentrifugal yang relatip besar, yang bekerja dan berusaha untuk melepaskan elektron keluar dari lintasannya. Sekarang tenaga apakah yang menahan elektron tetap pada lintasannya mengitari inti ?

Tenaga yang menahan bumi tetap pada lintasannya adalah grafitasi. Grafitasi antara elektron-elektron dan inti atom belum mencukupi, sebagaimana terbukti secara perhitungan, dan tidak dapat menahan elektron-elektron yang terjauh untuk tetap pada lintasannya. Oleh karena itu disini harus bertindak suatu tenaga lain, yaitu tenaga listrik.

Tenaga listrik semacam ini sederhana membuktikannya. Kita gosokkan penggaris mika (bahan sintetis/plastik) dengan suatu kain wol, maka pada bahan ini bekerja suatu gaya tarik terhadap kertas, yang pada prinsipnya lebih besar daripada tenaga grafitasi. 

Hal ini terbukti bahwa elektron-elektron tidak saling tarik-menarik, melainkan tolak-menolak. Demikian pula tingkah laku inti atom (gambar 1.3).

Gambar 1.3       Efek dinamis antara:        a) inti atom dan elektron

b) elektron-elektron

c) inti-inti atom

Oleh karena elektron-elektron saling tolak-menolak, inti atom dan elektron saling tarik-menarik, maka inti atom harus berbeda muatan dengan elektron, artinya membawa suatu jenis muatan yang berbeda dengan muatan elektron.

Muatan inti atom dinamakan muatan positip dan muatan elektron dinamakan muatan negatip. Dengan demikian untuk muatan listrik berlaku :

2.1.      Atom netral - Susunan atom

Atom hidrogen memperlihatkan susunan yang paling sederhana. Terdiri atas sebuah elektron dan sebuah proton(biasa disebut inti atom).

Elektron sebagai pembawa muatan listrik terkecil dinamakanmuatan elementer.

Gambar 1.5       Gambar skema atom:   

                            a) atom hidrogen

                            b) atom karbon

Muatan elementer negatip elektron sama besarnya dengan muatan elementer positip proton. Oleh karenanya muatan-muatan atom memiliki pengaruh yang persis sama. Atom secara listrik bersifat netral.

Atom karbon misalnya memiliki 6 elektron dan juga 6 proton. Selain proton inti atom juga mengandung bagian yang secara listrik bersifat netral, yang biasa disebut dengan netron. Proton dan netron menentukan berat atom yang sebenarnya .

Atom yang lain semuanya berjumlah 103 buah dengan susunan yang hampir sama. Pembagian elektron pada lintasan elektron berdasarkan pada aturan tertentu. Namun jumlah elektron tetap selalu sama dengan jumlah proton.

2.2.      Ion

Atom kehilangan sebuah elektron, dengan demikian maka atom tersebut memiliki lebih banyak muatan positipnya daripada muatan negatip. Atom yang secara utuh bermuatan positip, melaksanakan suatu reaksi listrik, yaitu menarik muatan negatip.

Atom yang ditambah/diberi sebuah elektron, maka secara utuh dia bermuatan negatip dan menarik muatan positip.

Atom yang bermuatan seperti ini sebaliknya dapat juga menarik muatan yang berbeda, berarti atom tersebut bergerak. Atas dasar inilah maka atom seperti ini dinamakanion  (ion = berjalan, bhs. Yunani).





SEKIAN

Hukum Kirchhoff

Hukum Kirchhoff

Hukum Kirchhoff pertama (hukum titik simpul)

Pada rangkaian parallel selalu menghasilkan apa yang disebut dengan titik percabangan, yang juga dikenal sebagaititik simpul.

Pada titik tersebut arusnya bercabang. Dalam hal ini sesuai dengan aturan tertentu.

Contoh:

Gambar 2.18     Percabangan arus

Kita amati misalnya pada titik A beberapa arus sebagaimana diperlihatkan, maka ditemukan bahwa arus I₁ dan I₂ mengalir masuk menuju titik simpul A, sedangkan arus I₃, I₄ dan I₅mengalir keluar (meninggalkannya). Disini terbukti bahwa nilai arus yang masuk besarnya sama dengan nilai arus yang keluar.

Hukum Kirchhoff pertama (titik simpul):

Disetiap titik simpul (cabang), jumlah arus yang masuk besarnya sama dengan jumlah arus yang keluar.

I₁ + I₂ = I₃ + I₄ + I₅

Dengan bantuan rumus ini, maka arus yang belum diketahui pada suatu titik percabangan arus, dapat ditentukan besarnya.

Contoh:

Berapa besarnya arus I₂ pada rangkaian dibawah ini ?

Gambar 2.19     Rangkaian parallel

Jawab:    I = I₁ + I₂ + I₃    dijabarkan ke I₂ menjadi;

I₂ = I - I₁ - I₃ ;           I₂ = 12 A - 5 A - 4 A = 3 A

4.2.     Hukum Kirchhoff kedua (hukum jala-jala)

Pada suatu rangkaian arus tertutup (jala-jala) terdapat suatu pembagian tegangan yang sangat tertentu. Pembagian tegangan tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus yang sesuai.

Contoh:

Gambar 2.20 Rangkaian arus dengan dua sumber tegangan

Kedua sumber tegangan dengan tegangan sumber U_S1 danU_S2 elektron-elektronnya menggabungkan diri dalam memberikan pengaruhnya secara keseluruhan. Disini sumber tegangan tersebut bereaksi dalam arah yang sama. Mereka mengendalikan arus I sesuai dengan tahanan yang ada.

Arus I merupakan penyebab terjadinya tegangan jatuh pada tahanan R₁, R_{2 ,} R₃

Pada suatu persamaan antara tegangan sumber dengan tegangan jatuh diketahui, bahwa hal tersebut sama besarnya, artinya yaitu tegangan sumber terbagi kedalam rangkaian arus secara keseluruhan.

Dari situ dapat disimpulkan hukum Kirchhoff kedua (hukum jala-jala):

Disetiap rangkaian arus tertutup, jumlah tegangan sumber besarnya sama dengan jumlah semua tegangan jatuh.

U_S1 + U_S2 = I . R₁ + I . R₂ + I . R₃

Dalam praktiknya suatu rangkaian arus biasanya hanya terdiri atas sebuah tegangan sumber dan satu atau beberapa beban.

Gambar 2.21  Rangkaian arus dengan sebuah sumber tegangan

Disini berlaku:

U_S = I . R₁ + I . R₂

Kita hubungkan lampu seperti yang tersebut diatas pada suatu kotak kontak, dengan demikian maka tegangan klem Ukotak kontak dalam hal ini berfungsi sebagai tegangan sumber U_S.

Gambar 2.22 Rangkaian arus dengan suatu tegangan klem

Maka berlaku:

U = I . R₁ + I . R₂;      disederhanakan menjadi: U = I  (R₁ + R₂)

Hukum Kirchhoff kedua (hukum jala-jala) dapat digunakan untuk bermacam-macam. Dia memungkinkan untuk menentukan suatu tegangan sumber yang belum diketahui, arus atau suatu tahanan.

Contoh:

Berapa besarnya nilai arus yang ditunjukkan amperemeter pada rangkaian dibawah ini ?

Gambar 2.23 Rangkaian arus dengan amperemeter

U_S1 + U_S2 + U_S3 = I . R₁ + I . R₂

U_S1 + U_S2 + U_S3 = I . (R₁ + R₂)

Jawaban:

Tegangan sumber semuanya berpengaruh dengan arah yang sama, pengaruhnya saling menggabungkan diri. Maka berlaku hukum Kirchhoff kedua (hukum jala-jala)

Arah Arus Listrik

Arah arus Listrik

1.  Arah arus elektron

Kita buat suatu rangkaian arus listrik tertutup, dengan demikian didapatkan suatu proses sebagai berikut :

Pada kutub negatip pembangkit tegangan (kelebihan elektron), elektro
n bebas pada ujung penghantar didorong menuju beban. Pada kutub positip (kekurangan elektron) elektron bebas pada ujung penghantar yang lain tertarik. Dengan demikian secara umum terjadi arus elektron dengan arah tertentu.

gambar arah arus elektron 

Arah Arus Listrik (elektron) mengalir dari kutub negatip pembangkit tegangan melalui beban menuju kutub positip.

2.  Arah arus Listrik secara teknik

Pengetahuan teori elektron zaman dulu menduga bahwa sebagai penanggung jawab terhadap mekanisme penghantaran didalam logam adalah pembawa muatan positip dan oleh karenanya arus mengalir dari kutub positip melalui beban menuju kutub negatip. 
Jadi berlawanan dengan arah arus Listrik elektron yang sebenarnya sebagaimana diutarakan dimuka. Meskipun pada saat ini telah dibuktikan adanya kekeliruan anggapan pada

mulanya, namun didalam teknik listrik untuk praktisnya anggapan arah arus tersebut tetap dipertahankan. Sehingga ditemui adanya perbedaan antara arah arus Listrik (elektron) terhadap arah arus secara teknik atau secara umum juga disebut arah arus.

 Arah Arus listrik mengalir dari kutub positip pembangkit tegangan melalui beban menuju kutub negatip.

Gambar 1.12     Arah arus elektron dan Arah arus secara teknik 

Jenis-jenis Arus Listrik

Jenis-jenis arus listrik

Secara prinsip jenis-jenis arus listrik  dibedakan menjadi 2 yaitu :  
1.arus searah (direct current) 
2.arus bolak-balik dan arus bergelombang (alternating current).

1.Arus listrik searah

Tegangan yang bekerja pada rangkaian arus listrik tertutup selalu dengan arah yang sama, maka arus listrik yang mengalir arahnya juga sama. Biasa disebut dengan arus searah (simbol normalisasi : ¾ ).

Arus listrik searah adalah arus listrik yang mengalir dengan arah dan besar yang tetap/konstan.

Berarti bahwa pembawa muatan listrik bergerak dengan arah arus listrik tertentu.

Grafik arus fungsi waktu (grafik garis)

Besarnya arus listrik pada saat yang berbeda diperlihatkan pada suatu grafik (grafik arus fungsi waktu). Untuk maksud ini sumbu horisontal sebagai waktu (misal 1s, 2s, 3s dst.) dan sumbu vertikal sebagai arusnya (misal 1A, 2A, 3A dst.)

Besarnya arus listrik yang sekarang ditetapkan pada 1, 2 atau 3 sekon, untuk masing-masing waktu yang berlaku ditarik garis lurus keatas atau kebawah (lihat gambar 1.14). Kita hubungkan titik yang sesuai dengan suatu garis, dengan demikian maka didapatkan suatu grafik arus fungsi waktu (grafik garis). Gambar grafik seperti ini dapat dibuat secara jelas dengan suatu oscilloscope.

2.Arus listrik bolak-balik

Tegangan pada suatu rangkaian arus, arahnya berubah-ubah dengan suatu irama/ritme tertentu, dengan demikian maka arah dan besarnya arus selalu berubah-ubah pula. Biasa disebut arus listrik bolak-balik (simbol normalisasi : ~ ).

  

Berarti bahwa elektron bebasnya bergerak maju dan mundur

Gambar 1.15 Grafik Arus listrik Bolak-Balik 

Disini pada arus bolak-balik, sebagaimana digunakan didalam praktik, arahnya selalu berubah-ubah (misalnya 50 kali tiap sekon), elektron-elektron didalam penghantar kawat hanya sedikit berayun/bergerak maju dan mundur.

Arus Bergelombang

Suatu arus listrik yang besarnya selalu berubah, tetapi arah arus listrik tersebut tetap konstan, maka 
dalam hal ini berhubungan dengan suatu arus listrik yang terdiri atas sebagian arus  listrik searah dan sebagian yang lain berupa arus bolak-balik. Biasa disebut sebagai arus 
bergelombang (alternating current).

Arus bergelombang adalah suatu arus yang terdiri atas sebagian arus searah dan sebagian arus bolak-balik.

Salah satu bentuk lain dari arus bergelombang yang sering ditemukan dalam praktik yaitu berupa pulsa arus searah (lihat gambar 1.16a)

Arus hanya dapat diketahui dan ditetapkan melalui reaksi atau efek yang ditimbulkannya.

• Reaksi panas

Arus listrik selalu  memanasi penghantarnya.

Didalam kawat logam misalnya, elektron-elektron saling bertumbukan dengan ion-ion atom, bersamaan dengan itu elektron tersebut memberikan sebagian energi geraknya kepada ion-ion atom dan memperkuat asutan panas ion-ion atom, yang berhubungan dengan kenaikan temperatur.

Penggunaan reaksi panas arus listrik ini misalnya pada open pemanas, solder, kompor, seterika dan sekering lebur.

• Reaksi cahaya

Pada lampu pijar reaksi panas arus listrik mengakibatkan kawat membara dan dengan demikian menjadi bersinar, artinya sebagai efek samping dari cahaya.

Reaksi cahaya secara langsung ini ditemukan pada penggunaan tabung cahaya, lampu mercury, lampu neon dan lampu indikator (negative glow lamp).

• Reaksi kemagnitan

Gas seperti neon, argon atau uap mercury dipicu/diprakarsai oleh arus listrik sehingga menjadi bersinar.

Percobaan : Suatu magnit jarum diletakkan dekat dengan penghanta
r yang berarus.
Gambar 1.17 Reaksi Kemagnitan arus Listrik 

Perhatikan : Jarum magnit disimpangkan !

Arus listrik selalu membangkitkan medan magnit.

Medan magnit melaksanakan suatu tenaga tarik terhadap besi. Medan magnit saling berpengaruh satu sama lain dan saling tolak-menolak atau tarik-menarik.

Penggunaan reaksi kemagnitan seperti ini misalnya pada motor listrik, speaker, alat ukur, 
pengangkat/kerekan magnit, bel, relay dan kontaktor.

• Reaksi kimia arus listrik

Percobaan :
Dua buah kawat dihubungkan ke sumber tegangan arus searah (misalnya akkumulator) dan ujung-ujung yang bersih dimasukkan kedalam bejana berisi air, yang sedikit mengandung asam (misalnya ditambah asam belerang)
Gambar 1.18 Reaksi Kimia Arus Listrik

Pada kedua kawat terbentuk gas-gas yang naik keatas. Hal tersebut berhubungan dengan hidrogen dan oksigen. Hidrogen dan oksigen merupakan unsur-unsur kimia dari air. Jadi air terurai dengan perantaraan arus listrik.

Arus listrik menguraikan zat cair yang bersifat penghantar.

Pada penyembuhan secara listrik, arus digunakan untuk memberikan kejutan listrik (electro shock).

Penggunaan reaksi kimia arus listrik yaitu dapat ditemukan pada elektrolisa, pada galvanisasi, pada pengisian akkumulator.

• Reaksi pada makhluk hidup

Dengan persyaratan tertentu, misalkan seseorang menyentuh dua buah penghantar listrik tanpa isolasi, maka arus dapat mengalir melalui tubuh manusia. Arus listrik tersebut membangkitkan atau bahkan menimbulkan “sentakan/sengatan listrik”
Pada penyembuhan secara listrik arus digunakan untuk memberikan kejutan (elektro shock).






sekian terima kasih   

Rapat Arus Listrik

Salam sejahtera sobat2 q sekalian,,,kali ini saya akan membahas tentang rapat arus(kelanjutan dari postingan sebelumnya) ...baik langsung saja kita ke T K P,,,,,LOH LOH LOH 



Rapat Arus listrik di dalam penghantar listrik
Percobaan :
Kawat konstantan diameter 0,2 mm dan kawat konstantan lain diameter 0,4 mm salah satu ujungnya dikopel, kedua ujung yang lain dihubungkan ke auto trafo. Arus listrik dinaikkan sedikit demi sedikit hingga kawat mulai membara.
   
gambar 1.13 arus listrik pada penghantar dgn penampang yang berbeda

Kawat dengan luas penampang kecil telah membara, sementara itu kawat yang luas penampangnya besar masih belum memperlihatkan reaksi panas.

Meskipun pada kedua kawat mengalir arus listrik yang sama, penghantar dengan luas penampang kecil panasnya lebih kuat. Jadi untuk pemanasan kawat tidak hanya dipengaruhi oleh reaksi arus saja tetapi juga oleh luas penampang kawat. Semakin rapat arus listrik dorongan arus listrik  didalam penghantar, semakin keras pula tumbukan yang terjadi antara elektron dengan ion-ion atom, maka pemanasannya menjadi lebih kuat. Pemanasan penghantar praktis tergantung pada rapat arus listrik. Dari sinilah digunakan istilah Rapat arus Listrik (simbol S).

Satuan rapat arus listrik oleh karenanya adalah  A/mm²

Pada penentuan penghantar logam, kumparan dan komponen-komponen lain yang berhubungan dengan pemanasan yang diijinkan pada komponen tersebut maka Rapat arus  Listrik merupakan suatu besaran konstruksi yang penting.

Contoh :

Sebuah penghantar tembaga dengan luas penampang 2,5 mm²  sesuai PUIL boleh dibebani dengan 16 A.

Berapa besarnya rapat arus Listrik pada penghantar tersebut ?

 Jawaban:

A/mm²



Gambar 1.14  Grafik arus listrik Searah