LISTRIK DINAMIS

Pengertian Listrik Dinamis

Jika dilihat dari istilah katanya, listrik dinamis (electrodinamic) berasal dari perpaduan kata listrik dan dinamis. Listrik ya listrik, sedang dinamis artinya berubah-ubah atau bergerak. Jadi bisa disimpulkan listrik dinamis adalah listrik yang bergerak atau mengalir atau sering disebut dengan arus listrik. Arus listrik ini berasal dari aliran elektron yang berlangsung secara terus-menerus dari kutub negatif ke kutub positif, dari potensial tinggi ke potensial yang lebih rendah dari sumber tegangan (beda potensial). Arus listrik itu sendiri terbagi menjadi dua jenis, yaitu arus bolak-balik (AC) dan arus searah (DC). Sedangkan, jumlah arus listrik yang mengalir dalam waktu tertentu disebut dengan kuat arus listrik (I).

Arus listrik yang mengalir tersebut dipengaruhi oleh beda potensial dan besar hambatan. Semakin besar besar nilai dari sumber tegangan, maka semakin besar pula jumlah arus yang mengalir. Tetapi, jika hambatannya diperbesar, maka aliran arus itu akan berkurang. Kira-kira seperti itulah yang dijelaskan dalam hukum ohm. Hukum ohm itu adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara kuat arus listrik, sumber tegangan, dan besar hambatan. Akan kita lihat formulasinya dalam rumus dibawah.

Rumus Listrik Dinamis

Rumus-rumus yang ada dalam perhitungan listrik dinamis adalah rumus yang berkaitan dengan besaran-besaran yang terlibat di dalamnya. Besaran-besaran tersebut terdiri dari, kuat arus listrik, beda potensial, dan hambatan listrik. Selain itu, digunakan juga formulasi dari hukum ohm. Berikut ini kami tampilkan satu per satu rumusnya:

Rumus Kuat Arus Listrik (I)

Kuat arus listrik disimbolkan dengan I, memiliki satuan Ampere (A), dirumuskan:

I = Q / t

Keterangan:

• I = kuat arus listrik (A)

• Q = jumlah muatan listrik (Coulomb)

• t = selang waktu (s)

Rumus beda potensial atau sumber tegangan (V)

Beda potensial atau sumber tegangan disimbolkan dengan V, memiliki satuan Volt (V), dirumuskan:

V = W / Q

Keterangan:

• V = beda potensia atau sumber tegangan listrik (Volt)

• W = energi (Joule)

• Q = muatan (Coulomb)

Rumus hambatan listrik (R)

Hambatan atau resistor disimbolkan dengan R, memiliki satuan ohm, dirumuskan:

R = ρ . l / A

Keterangan:

• R = hambatan listrik (ohm)

• ρ = hambatan jenis (ohm.mm2/m)

• A = luas penampang kawat (m2)

Rumus hukum ohm

Hukum ohm adalah hukum yang menghubungkan antara kuat arus listrik, beda potensial, dan hambatan. Rumus hukum ohm:

I = V / R atau R = V / I, atau V = I . R

Keterangan simbolnya baca pada keterangan simbol rumus sebelumnya.

Contoh Soal

Berikut ini adalah soal-soal yang berhubungan dengan listrik dinamis:

Kuat arus di dalam sepotong kawat penghantar adalah 10 A. Berapa menit waktu yang diperlukan oleh muatan sebesar 4.800 coulomb untuk mengalir melalui penampang tersebut?

Jawaban:

Diketahui:

I = 10 A

Q = 4.800 coulomb

Ditanyakan:

t...?

Penyelesaian:

I = Q / t

t = Q / I = 4.800 C / 10 A = 480 s atau 8 menit.

listrik statis

listrik statis 

Pengertian dan Sejarah Listrik Statis

Listrik statis (dalam bahasa inggris disebut electrostatic) adalah ilmu yang mempelajari pengumpulan muatan listrik dan sifat-sifatnya pada suatu benda. Jika dilihat dari asal katanya, kata listrik diikuti dengan kata "statis" yang berarti "diam". Hal ini mengisyaratkan bahwa listrik statis berkaitan dengan gejala kelistrikan yang diam atau tidak mengalir. Listrik statis tidak dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain, melainkan hanya menyala sekejap di satu tempat. Jadi, listrik statis tidak dapat menghasilkan arus listrik.

Dalam sejarah kelistrikan, listrik inilah yang pertamakali ditemukan oleh para ahli terdahulu. Listrik yang kita nikmati sekarang ini merupakan hasil pengembangan dari listrik statis ini. Listrik statis pertama kali ditemukan oleh ahli matematika berkebangsaan Yunani Kuno, Thales of Miletus (625-547 SM). Kala itu, beliau mengambil batu berwarna kuning yang disebut dengan batu ambar. Thales kemudian menggosok-gosokkan batu tersebut dengan kain wol. Tanpa diduga, bulu ayam yang berada di sekitarnya tertarik dan menempel.

Dalam penggosokan tersebut, ternyata Thales telah memberikan muatan listrik ke batu ambar melalui kain wol. Muatan inilah yang menyebabkan bulu ayam yang berada di sekitar batu ambar tertarik dan menempel pada batu ambar tersebut. Inilah kemudian menjadi sejarah awal ditemukannya listrik statis.

 

Contoh Proses Terjadinya Listrik Statis

Peristiwa listrik statis dapat terjadi baik pada isolator maupun konduktor. Peristiwa listrik statis terjadi setelah adanya materi yang menjadi bermuatan karena proses gesekan (gosokan). Diistilahkan dengan charging by friction, atau menjadi bermuatan karena gesekan. Gesekan atau gosokan antara dua materi ini akan membuat electron dari atom materi yang satu berpindah ke atom materi yang lain, sehingga kedua materi menjadi bermuatan. Materi yang melepaskan elektronnya, menjadi bermuatan positif, sebaliknya bermuatan negatif. Jadi, perpindahan elektron pada peristiwa listrik statis terjadi karena proses gesekan atau gosokan.

Setelah materi menjadi bermuatan listrik maka terjadilah peristiwa listrik statis, seperti penggaris plastik bermuatan menarik serpihan kertas. Penggaris plastik yang awalnya tidak bermuatan atau netral digosok-gosok dengan kain wol, elektron-elektron yang ada pada kain wol akan berpindah ke penggaris plastik tersebut. Akibatnya, penggaris plastik disebut sebagai benda yang bermuatan listrik negatif. Ketika penggaris tersebut didekatkan ke sobekan kertas, sobekan kertas akan tertarik oleh penggaris. Hal tersebut menunjukkan bahwa benda yang bermuatan listrik negatif dapat menarik benda-benda ringan di sekitarnya yang bermuatan listrik positif.

Selain penggaris plastik, contoh peristiwa listrik statis yang lain adalah rambut panjang berdiri saat menyentuh kubah generator Van de graff, terjadinya petir dengan kilat cahaya disertai suara guruh, dan sebagainya. Pada hakikatnya fenomena listrik statis ini terjadi sebagai upaya pelepasan muatan (discharge) dari materinya yang bermuatan listrik untuk kembali menjadi netral.

Manfaat/Penerapan Listrik Statis

Penerapan listrik statis sudah dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari. Penerapan tersebut mendatangkan manfaat bagi kehidupan manusia. Berikut ini beberapa contoh penerapan dari listrik statis:

Selain penggaris plastik, contoh peristiwa listrik statis yang lain adalah rambut panjang berdiri saat menyentuh kubah generator Van de graff, terjadinya petir dengan kilat cahaya disertai suara guruh, dan sebagainya. Pada hakikatnya fenomena listrik statis ini terjadi sebagai upaya pelepasan muatan (discharge) dari materinya yang bermuatan listrik untuk kembali menjadi netral.

1. Alat Penggumpal Asap untuk Mengurangi Polusi

Pada tahun 1906, seorang kimiawan Amerika, Frederick Gardner Cottrel, berhasil menemukan suatu alat yang berfungsi untuk menggumpalkan asap yang keluar dari cerobong asam pabrik sehingga dapat menekan polusi udara. Alat sederhana ini bekerja berdasarkan prinsip gaya Coulomb dan induksi muatan. Caranya adalah dengan memasang dua logam yang mempunyai muatan besar tetapi berlawanan tanda pada cerobong asap pabrik. Partikel asap yang mengalir melewati cerobong akan terinduksi sehingga memiliki muatan induksi. Muatan yang dihasilkan ada yang positif dan ada yang negatif. Partikel asap tersebut akan tarik menarik sehingga membentuk partikel yang lebih besar dan berat. Bertambahnya berat partikel mengakibatkan partikel tidak ikut mengalir ke atas bersama asap. Partikel itu akan jatuh di dasar cerobong.

2. Pengecatan Mobil

Pada saat cat disemprot, butiran halus cat akan memiliki muatan karena bergesekan dengan udara. Permukaan mobil yang akan dicat diberi muatan yang berlawanan dengan muatan butir-butir cat agar butiran cat dapat tertarik ke permukaan mobil tersebut. Cara ini sangat efektif diterapkan pada permukaan yang tidak rata. Hal ini terjadi karena butir cat menempel dengan mengikuti medan listrik yang ada. Akibatnya, butir-butir cat akan menutupi semua permukaan mobil yang mungkin tersembunyi dari semprotan cat. Dengan demikian, cara ini dapat menghasilkan hasil pengecatan yang rata dan menjangkau tempat yang tersembunyi.

3. Mesin Fotokopi

Mesin fotokopi memiliki bagian utama berupa pelat foto konduktif. Pelat ini tidak mampu menghantarkan listrik ketika berada dalam ruang yang gelap. Pelat konduktif ini baru akan menghantarkan listrik jika dikenai cahaya. Mula-mula pelat foto konduktif diinduksi dengan menggerakkan kawat bermuatan listrik negative di sepanjang permukaannya. Dengan begitu, di permukaan pelat foto itu akan terbentuk muatan induksi yang bermuatan positif. Ketika kertas yang akan difotokopi disinari, pantulan cahaya mengenai pelat foto konduktif yang telah mengandung muatan induksi. Akibatnya, terbentuk muatan listrik persis seperti pada kertas yang akan dikopi. Kemudian, tinta yang bermuatan negatif disemprotkan pada pelat. Selanjutnya, tinta itu dipindahkan ke kertas lain untuk membuat fotokopinya. Ketas ini dipanaskan agar tinta menempel kuat.

 

                                                               TERMODINAMIKA
A. PENGERTIAN TERMODINAMIKA

Termodinamika berasal dari bahasa Yunani dimana Thermos yang artinya panas dan Dynamic yang artinya perubahan. Termodinamika merupakan ilmu yang menggambarkan usaha  untuk mengubah kalor (perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi serta sifat-sifat pendukungnya. Termodinamika berhubungan erat dengan fisika energi, panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Termodinamika juga berhubungan dengan mekanika statik. Cabang ilmu fisika ini mempelajari pertukaran energi dalam bentuk kalor dan kerja, sistem pembatas dan lingkungan. Aplikasi dan penerapan termodinamika dapat terjadi pada tubuh manusia, peristiwa meniup kopi panas, perkakas elektronik, Refrigerator, mobil, pembangkit listrik dan industri.

B.PRINSIP TERMODINAMIKA

Prinsip termodinamika sebenarnya adalah hal alami yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, termodinamika direkayasa sedemikian rupa sehingga menjadi bentuk mekanisme yang dapat membantu manusia dalam kegiatannya. Aplikasi termodinamika yang begitu luas dimungkinkan karena perkembangan ilmu termodinamika sejak abad 17. Pengembangan ilmu termodinamika dimulai dengan pendekatan makroskopik yaitu perilaku umum partikel zat yang menjadi media pembawa energi.

C. HUKUM HUKUM TERMODINAMIKA

Termodinamika memiliki hukum-hukum pendukungnya. Hukum-hukum ini menjelaskan bagaimana dan apa saja konsep yang harus diperhatikan. Seperti peristiwa perpindahan panas dan kerja pada proses termodinamika. Sejak perumusannya, hukum-hukum ini telah menjadi hukum penting dalam dunia fisika yang berhubungan dengan termodinamika. Penerapan hukum-hukum ini juga diperlukan dalam berbagai bidang seperti bidang ilmu lingkungan, otomotif, ilmu pangan, ilmu kimaia dan lain-lain. Berikut hukum-hukum termodinamika :

Hukum I termodinamika (Kekekalan Energi dalam Sistem)

Energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Manusia hanya dapat mengubah bentuk energi dari bentuk energi satu ke energi lainnya. Dalam termodinamika, apabila sesuatu diberikan kalor, maka kalor tersebut akan berguna untukusaha luar dan mengubah energi dalam.

Bunyi Hukum I Termodinamika “untuk setiap proses apabila kalor Q diberikan kepada sistem dan sistem melakukan usaha W, maka akan terjadi perubahan energi dalam ΔU = Q – W”.

Dimana U menunjukkan sifat dari sebuah sistem, sedangkan W dan Q tidak. W dan Q bukan fungsi Variabel keadaan, tetapi termasuk dalam proses termodinamika yang dapat merubah keadaan. U merupakan fungsi variabel keadaan (P,V,T,n).

W bertanda positif jika sistem melakukan usaha terhadap lingkungan dan negatif jika menerima usaha lingkungan.

HUKUM TERMODINAMIKA 1

Q bertanda positif jika sistem menerima kalor dari lingkungan dan negatif jika melepas kalor pada lingkungan.

Perubahan energi dari sebuah sistem hanya tergantung pada transfer panas ke dalam sistem dan kerja yang dilakukan oleh sistem dan tidak bergantung pada proses yang terjadi. Pada hukum ini tidak ada petunjuk adanya arah perubahan dan batasan-batasan lain.

Hukum II termodinamika (Arah reaksi sistem dan batasan)

Hukum kedua ini membatasi perubahan energi mana yang dapat terjadi dan yang tidak. Pembatasan ini dinyatakan dengan berbagi cara, yaitu :

Hukum II termodinamika dalam menyatakan aliran kalorKalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya.

Hukum II termodinamika dalam pernyataan tentang mesin kalor

Tidak mungkin membuat suatu mesin kalor yang bekerja dalam suatu siklus yang semata-mata menyerap kalor dari sebuah reservoir dan mengubah seluruhnya menjadi usaha luar.

Hukum II termodinamika dalam pernyataan entropi (besaran termodinamika yang menyertai perubhan setiap keadaan dari awal sampai akhir sistem dan menyatakan ketidakteraturan suatu sistem)

Total entropi semesta tidak berubah ketika proses reversibel terjadi dan bertambah ketia proses irreversible terjadi.

Hukum III termodinamika

Hukum ketiga termodinamika terkait dengan temperatur nol absolut. Hukum ini menyatakan bahwa pada saat suatu sistem mencapai temperatur nol absolut (temperatur Kelvin) semua proses akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum.hukum ini jugga menyatakn bahwa entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol.

D. KESETIMBANGAN TERMODINAMIKA

Sebuah benda dapat dikatakan dalam keadaan kesetimbangan termodinamika bila nilai dari besaran keadaan makroskopiknya tidak lagi berubah dalam jangka waktu yang lama. Termodinamika hanya akan meninjau besaran dalam keadaan sistem yang setimbang. Termodinamika tidak meninjau bagaimana proses perubahan sistem mencapai kondisi kesetimbangan termodinamika, karena itu tidak ada variabel waktu dalam realisasi-realisasi termodinamika.

Tetapi, dalam keadaan nyata, kesetimbangan termodinamika adalah hal yang mustahil terjadi. Hal ini dikarenakan sebuah benda tidak akan lepas dari interaksinya dengan lingkungan yang mempengaruhi keadaan benda  sehingga perubahan dapat terjadi begitu cepat. Pengecualian jika kondisi benda mendekati kesetimbangan termodinamika, realisasi termodinamika dapat ditrerapkan. Sebagai contoh hukum radiasi benda hitam dapat diterapkan pada matahari dan bintang walau tidak benar-benar dalam keadaan setimbang. Sehingga analisa spektrum gelombang dapat dilakukan.

1. Kesetimbangan Termal

Pencapaian kesetimbangan termal terjadi apabila dalam kondisi adanya kemungkinan interaksi antara partikel kedua sistem, tidak ada total perpindahan energi panas antara keduanya  (tidak ada lagiperubahan makro). Relasi kesetimbangan termal adalah suatu relasiekuivalensi sehingga dapat dikelompokkan benda-benda yang berada dalam keadaan setimbang termal dan memiliki parameter. Fakta ini dikenal sebagai hukum ke nol termodinamika. Benda yang mencapai kesetimbangan termal satu sama lainnya,diartikan memiliki temperatur yang sama. Termodinamika ke nol ini menjelaskan adanya besaran temperatur. Besaran temperatur tidak bergantung pada nilai partikel.

Walaupun sebuah benda tidak secara keseluruhan berada dalam kesetimbangan termal, bagian-bagian dari benda tersebut mungkin berada dalam keadaan kesetimbangan termal lokal.

2. Kesetimbangan Mekanik

Jika didalam sebuah sistem terdapat kesetimbangan sedemikian sehingga tidak terjadi perubahan (makro) volume sistem dan lingkungan maka dapat dikatakan bahwa sistem dan lingkungan berada dalam keadaan kesetimbangan mekanik. Pada kondisi ini, sistem dan lingkungan akan memiliki nilai tekanan P yang sama.

3. Kesetimbangan Jumlah Partikel

Sebuah sistem akan dikatakan setimbang jumlah partikelnya jika partikel yang keluar masuk sistem dalam jumlah yang sama, maka terdapat kesetimbangan jumlah partikel antara sistem dan lingkungan. Ketika itu antara sistem dan lingkungan akan memiliki tekanan yang sama.

E. KONSEP DASAR TERMODINAMIKA

Pembagian dalam termodinamika mengarah kepada pembagian dunia menjadi sistem yang dibatasi oleh kenyataan atau keidealan batasannya. Sistem yang tidak termasuk dalam pertimbangan digolongkan sebagai lingkungan. Dan pembagian yang sistem menjadi subsistem menjadi sistem sangat mungkin terjadi, atau bisa jadi pembentukan sistem yang lebih besar. Biasanya sistem ini bisa diuraikan menjadi beberapa parameter. Dari prinsip-prinsip dasar termodinamika secara umum bisa diturunkan hubungan antara kuantitas misal, koefisian ekspansi, kompresibilitas, panas jenis, transformasi panas dan koefisien elektrik terutama sifat-sifat yang dipengaruhi temperatur.