For Students: Sifat Dasar Listrik

Pengertian Energi Listrik

Energi adalah "kemampuan untuk melakukan pekerjaan". Energi ada dalam berbagai bentuk, seperti "energi potensial", "energi kinetik", "energi panas", "energi cahaya", dan "energi kimia". Listrik adalah salah satu bentuk energi.

Berbagai bentuk Energi

Hukum Kekekalan Energi

Ketika energi diubah menjadi energi lain, jumlah energi sebelum dan sesudah konversi selalu konstan. Hal ini disebut hukum kekekalan energi. Contohnya pada mesin bakar, ketika bensin dibakar di dalam silinder mesin pembakaran internal, energi kimia bensin diubah menjadi energi panas. Energi panas ini digunakan untuk memutar roda menjadi energi kinetik pada batang piston (connecting rod) dan poros engkol (crankshaft) mesin. Dengan cara sepeti ini, energi berubah bentuk menjadi energi kimia, energi panas, dan energi kinetik, tetapi jumlah energi itu sendiri dipertahankan tanpa perubahan. Dalam pembangkit listrik tenaga air, energi potensial air diubah menjadi energi kinetik menggunakan turbin, dan kemudian energi kinetik tersebut digunakan untuk memutar generator

untuk menghasilkan energi listrik.

Hukum kekekalan energi

Karakteristik Listrik

1. Muatan Listrik

Zat yang memiliki sifat-sifat listrik disebut muatan listrik. Elektron adalah jenis muatan listrik yang paling umum yang membawa listrik negatif dan menciptakan aliran listrik saat bergerak bebas dalam bentuk elektron bebas. Selain elektron, proton yang bermuatan listrik positif dan zat ion juga merupakan muatan listrik. Jumlah listrik yang dimiliki muatan listrik disebut Jumlah Muatan Listrik, dan diukur dalam satuan yang disebut Coulomb (C).

Elektron bebas

Baca juga :

Hukum Coulomb

Muatan dan Energi Listrik

Jenis dan Karakteristik Listrik

2. Medan Listrik

Ruang tempat energi muatan tertentu bekerja disebut medan listrik. Medan listrik ini diwakili oleh garis-garis imajiner yang disebut garis medan listrik. Garis medan listrik berasal dari muatan positif dan memasuki muatan negatif.

Muatan listrik dan medan listrik

3. Tegangan Listrik

Potensial Listrik (Electric Potential)

Muatan lain yang bertempat di dalam medan listrik yang diciptakan oleh satu muatan akan mengalami gaya. Gaya ini disebut gaya Coulomb dan sebanding dengan hasil kali dua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak. Jumlah kerja yang diperlukan untuk membawa satu unit muatan positif (+1C), yang berada pada jarak tak terbatas di mana gaya medan listrik tidak berpengaruh, ke lokasi tertentu di dalam medan listrik tertentu disebut potensial listrik. Dengan kata lain, potensial listrik dapat dikatakan sebagai energi potensial yang dimiliki oleh satuan muatan listrik dalam medan elektrostatik. Oleh karena itu, potensial listrik adalah jumlah kerja dalam joule [J] yang dibagi dengan jumlah muatan listrik [C]. Ini disebut potensial listrik dan satuannya adalah volt [V].

Potensial listrik dan tegangan listrik (Perbedaan potensial)

Perbedaan potensial (Tegangan listrik)

Dalam praktiknya, potensial listrik jarang digunakan sebagai nilai absolut, dan sering digunakan untuk membandingkan perbedaan potensial antara dua titik dalam medan listrik atau sirkuit listrik. Ini disebut perbedaan potensial atau tegangan listrik, dan satuannya adalah volt [V], sama dengan potensial listrik. Potensial listrik dapat dengan mudah dipahami dengan membandingkannya dengan ketinggian air seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Seperti halnya air yang mengalir dari tingkat yang tinggi ke tingkat yang rendah, listrik juga mengalir dari tingkat yang tinggi ke tingkat yang rendah.


Ketinggian air dan potensial listrik:(a)Air mengalir dari tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah,(b)Listrik mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah

Untuk penjelasan selengkapnya bisa dilihat di Energi Potensial Dan Potensial Listrik

4. Arus Listrik

Arus listrik adalah aliran muatan yang didefinisikan sebagai jumlah muatan yang mengalir dalam satuan waktu. Satuan arus listrik adalah Ampere [A], dan 1A berarti 1 Coulomb muatan mengalir dalam 1 detik. Aliran muatan listrik biasanya terjadi melalui konduktor seperti kabel listrik, juga terjadi pada ion dan plasma yang memiliki sifat elektrolit. Arus listrik umumnya disebabkan oleh pergerakan elektron bebas, dan elektron bebas tidak bergerak sendiri di dalam konduktor, tetapi bergerak dengan mentransfer energi (potensial listrik) secara berurutan ke elektron terluar dari atom-atom yang berdekatan seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Aliran arus listrik

5. Gaya Gerak Listrik (Tegangan Listrik) dan Aliran Arus Listrik

Perbedaan potensial (tegangan listrik) adalah gaya asli yang menyebabkan arus listrik mengalir. Karena alasan ini, tegangan listrik juga disebut gaya gerak listrik. Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini, jika ketinggian air dalam dua tangki sama (potensial listriknya sama), air tidak akan mengalir melalui pipa yang menghubungkan kedua tangki. Demikian pula, jika perbedaan potensial (tegangan listrik) antara dua titik dalam suatu rangkaian sama, tidak ada arus yang akan mengalir. Permukaan arus listrik tidak mengalir. Tegangan listrik Keadaan seperti itu disebut keadaan ekuipotensialitas (equipotentiality).

Gaya gerak listrik (tegangan listrik) dan aliran arus listrik

6. Tenaga Listrik

Tenaga listrik mengacu pada jumlah total pekerjaan yang dapat dilakukan oleh listrik. Oleh karena itu, daya dinyatakan sebagai produk dari kualitas (tegangan) dan kuantitas (arus) listrik. Satuannya adalah watt [W]. Arus listrik adalah jumlah muatan yang mengalir per detik, jadi 1 watt adalah jumlah pekerjaan yang dapat dilakukan listrik per detik. Oleh karena itu, secara praktis, jumlah kerja yang dilakukan oleh listrik dalam satu jam diwakili oleh watt-hour [Wh] atau kilowatt-hour [kWh], yang dihitung dengan mengalikan jumlah listrik yang digunakan. Ini disebut sebagai Energi Listrik.

Besarnya kapasitas (energi) listrik untuk melakukan pekerjaan ditunjukkan dalam tegangan listrik. Arus dapat dianggap sebagai pembawa yang membawa energi ini. Secara metaforis, seperti yang diilustrasikan pada Gambar di bawah ini, arus adalah kurir dan tegangan adalah beban yang dihantarkan oleh kurir. Tegangan listrik adalah konsep kualitatif listrik, dan arus listrik dapat dianggap sebagai konsep kuantitatif listrik.