RANGKAIAN LISTRIK

RANGKAIAN
LISTRIK
BAYU SAPTA HARI
DAFTAR ISI
1. Gejala Listrik Statis
2. Arus Listrik
3. Sumber Arus Listrik
4. Rangkaian Listrik
5. Daya dan Energi Listrik
6. Arus Listrik Bolak-Balik
Glosarium
Daftar Pustaka
2
Rangkaian Listrik
1. Gejala Listrik Statis
Gejala kelistrikan diawali dengan diamatinya benda-benda yang
secara tidak terduga mampu saling tarik-menarik. Batang plastik
yang sudah digosok-gosokkan ke kain yang halus teramati mampu
menarik potongan-potongan kecil kertas. Di alam telah
berlangsung gejala kelistrikan yang dahsyat pada saat terjadi petir
di angkasa. Petir merupakan gejala kelistrikan yang mengandung
energi yang sangat besar dan dapat membahayakan bagi yang
dikenainya.
Gejala kelistrikan yang diamati pada petir dan pada potongan
kertas yang dapat ditarik oleh batang plastik merupakan contoh
dari gejala listrik statis. Pengetahuan tentang listrik statis berguna
dalam memahami gejala kelistrikan yang lebih luas yang meliputi
listrik dinamis dan rangkaian listrik.
Benda Bermuatan Listrik
Setiap benda tersusun oleh partikel-partikel yang lebih kecil.
Partikel zat yang ukurannya paling kecil dan tidak dapat dibagibagi lagi disebut atom. Namun, atom ternyata terdiri atas bagianbagian yang lebih kecil. Tiap atom tersusun dari inti atom dan
elektron. Inti atom (nukleus) terdiri atas proton dan neutron.
Adapun, elektron bergerak mengelilingi inti atom pada lintasannya
dan mendapat gaya tarik inti atom. Partikel yang bermuatan
negatif disebut elektron. Partikel yang bermuatan positif disebut
proton. Massa proton dan elektron lebih besar dibandingkan
dengan massa elektron.
Rangkaian Listrik
3
Gambar 1.1 Atom yang terdiri dari inti dan elektron
Gaya ikat inti terhadap elektron antara bahan satu dengan
bahan yang lain berbeda. Karena sesuatu hal, elektron dapat lepas
dari lintasannya dan berpindah ke atom lain. Perpindahan elektron
tersebut menyebabkan perubahan muatan suatu atom.
Berdasarkan hal itu atom dapat berada dalam satu dari tiga
keadaan, yaitu bermuatan negatif, bermuatan positif, atau netral.
Atom dikatakan bermuatan negatif jika kelebihan elektron,
sedangkan atom dikatakan bermuatan positif, jika kekurangan
elektron. Adapun, yang dikatakan atom netral jika jumlah proton
dan elektronnya sama. Di sini elektron menjadi acuan karena
elektronlah yang mudah lepas atau berpindah dari satu atom ke
atom yang lain.
Muatan listrik tidak dapat dilihat oleh mata tetapi efeknya
dapat dirasakan dan diamati gejalanya. Besar muatan listrik proton
dan elektron adalah sama, tetapi jenisnya yang berbeda. Muatan
positif (proton) ditandai dengan tanda plus “+“ sedangkan muatan
negatif (elektron) ditandai tanda minus “ – “.
Tiga buah benda di bawah ini memiliki jumlah muatan yang
berbeda. Benda pertama memiliki masing-masing 5 muatan positif
dan muatan negatif. Karena jumlah proton (+) sama dengan jumlah
elektron (−), maka benda tersebut termasuk benda netral. Benda
kedua memiliki 6 muatan positif dan 4 muatan negatif. Benda ini
dikatakan bermuatan positif karena jumlah proton (+) lebih banyak
4
Rangkaian Listrik
daripada jumlah elektron (−) atau benda kekurangan elektron.
Benda ketiga memiliki 4 muatan positif dan 6 muatan negatif.
Benda ini dikatakan bermuatan negatif. Ini karena jumlah proton
(+) lebih sedikit daripada jumlah elektron (−) atau benda kelebihan
elektron.
(a)
(b)
(c)
Gambar 1.2 (a) benda bermuatan negatif (b) benda netral (c) benda
bermuatan positif
Gejala Listrik Statis
Mungkinkah kita menarik suatu benda tanpa perlu menyentuhnya?
Jika kamu dapat melakukan hal ini tentu saja kamu akan merasa
senang dan bangga. Secara fisika dengan berdasarkan pada prinsip
listrik statis hal ini mungkin untuk dilakukan. Ya, dengan listrik
statis kamu akan dapat menarik benda tanpa perlu menyentuh
atau meraihnya. Menarik bukan?
Coba kamu siapkan sebuah penggaris mika atau plastik dan
potongan atau sobekan kertas yang kecil-kecil. Coba kamu gosokgosokkan penggaris tersebut pada rambut. Setelah itu dekatkan
penggaris itu pada sobekan-sobekan kecil kertas. Apa yang terjadi?
Sobekan kertas itu akan tertarik ke penggaris dan menempel pada
penggaris. Menarik bukan?
Bagaimana potongan-potongan kecil kertas dapat menempel
di penggaris mika. Pada saat kamu menggosok penggaris ke
rambutmu yang kering, ada perpindahan muatan listrik dari rambut
ke penggaris. Pada mulanya rambut dan penggaris bersifat netral.
Pada saat kamu menggosokkan penggaris pada rambutmu,
sejumlah atom di dalam rambutmu terganggu, sejumlah elektron
di dalam rambutmu terlepas dan berpindah ke penggarismu.
Akibatnya, penggarismu memperoleh tambahan elektron, dan
penggarismu itu tidak lagi netral, tetapi memiliki muatan negatif.
Rangkaian Listrik
5
Rambutmu kehilangan elektron, sehingga rambutmu itu
bermuatan positif.
Ini merupakan salah satu contoh dari suatu gejala listrik statis
yang diperoleh dengan cara menggosok. Listrik statis adalah
berkumpulnya muatan listrik pada suatu benda. Sekarang coba
kamu pikirkan contoh-contoh lain tentang listrik statis.
Saling Pengaruh antara Benda-benda Bermuatan Listrik
Apakah yang menyebabkan benda-benda bermuatan listrik positif
atau negatif? Mari kita tinjau kembali gejala penggaris yang dapat
menarik sobekan kertas yang sudah dibahas sebelumnya. Sebelum
kamu menggosok penggaris dengan rambut, muatan listrik
penggaris itu netral. Atom-atom penggaris tersebut memiliki
jumlah proton dan elektron yang sama. Pada saat kamu menggosok penggaris tersebut dengan rambut, gosokan itu menyebabkan elektron-elektron pindah dari rambut ke penggaris. Dengan
membuat lebih banyak elektron terkumpul pada penggaris, kamu
memberikan muatan listrik negatif pada penggaris tersebut.
Penggaris itu bermuatan negatif, dan rambut tersebut bermuatan
positif.
Benda-benda seperti penggaris tersebut mendapatkan
tambahan elektron, sedangkan rambut kehilangan elektron. Kita
mengatakan kedua benda itu dimuati secara listrik statis. dari sini
bisa dikatakan bahwa listrik statis adalah terkumpulnya muatanmuatan listrik pada suatu benda. Jadi, benda-benda memperoleh
muatan listrik statis akibat kontak atau persentuhan satu sama lain,
seperti pada saat kamu menggosok penggaris dengan kain atau
rambut.
Benda-benda yang bermuatan listrik dapat saling berinteraksi.
Interaksi ini dapat berupa tarikan atau tolakan. Sebagaimana
potongan kertas kecil yang dapat tertarik dan menempel pada
penggaris yang telah bermuatan listrik. Benda-benda bermuatan
sejenis akan tolak menolak, sedangkan benda-benda yang
bermuatan tidak sejenis akan tarik menarik. Ini juga berarti bahwa
ada gaya yang bekerja antara dua atau lebih benda yang
bermuatan.
6
Rangkaian Listrik
Gambar 1.3 Benda dengan muatan berbeda akan tarik menarik, sedangkan
benda dengan muatan sama akan saling tolak menolak
Hukum Coulomb tentang Muatan Listrik
Kamu telah melihat bahwa terdapat interaksi atau gaya di antara
benda-benda yang bermuatan. Gaya itu berupa tarik menarik
antara dua muatan berbeda jenis atau tolak menolak antara dua
muatan yang sejenis. Berdasarkan penelitian diperoleh bahwa
besar gaya ini bergantung pada besar muatan dan jarak antara
kedua muatan tersebut.
Pada tahun 1785 seorang ahli fisika bangsa
Perancis yang bernama Charles Coulomb (17361806) telah menyelidiki hubungan antara besaranbesaran tersebut di atas. Jenis peralatan yang
digunakan oleh Coulomb tampak pada Gambar.
Batang yang diisolasi dengan bola-bola konduktor
kecil A dan A’, digantungkan melalui kawat tipis.
Bola yang sama yaitu B, ditempatkan di dekat bola
A. Ketika bola A dan bola B bersama-sama
disentuh dengan benda yang bermuatan, maka
muatan menyebar ke kedua bola (bola A dan B)
secara merata. Karena kedua bola A dan B
1.4 Diagram
memiliki ukuran yang sama, maka kedua bola Gambar
percobaan Coulomb
Rangkaian Listrik
7
tersebut menerima muatan dengan jumlah yang
sama.
Notasi untuk muatan adalah q. Oleh
karena itu, besarnya muatan pada bolabola A dan B dapat dituliskan dengan
notasi qA dan qB. Coulomb menemukan
bagaimana gaya antara kedua bola yang
bermuatan, A dan B tergantung pada
jarak tertentu. Pertama ia dengan hatihati mengukur besarnya gaya yang
diperlukan untuk memutar kawat yang
digantung melalui sudut yang diberikan.
Dia kemudian menempatkan muatan
Gambar 1.5 charles coulomb yang sama pada bola A dan B serta
mengubah jarak antara keduanya r.
Gaya menggerakkan A dari posisi diamnya, memutar kawat
yang digantung. Dengan mengukur pembelokan A, Coulomb dapat
menghitung gaya tolakan. Colomb menunjukkan bahwa gaya F
berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (r) antara kedua pusat
bola. Secara matematis, hal ini dinyatakan sebagai
1
2
F~ r
Untuk menyelidiki bagaimana gaya bergantung pada
besarnya muatan, Coulomb harus mengubah muatan bola.
Pertama-tama Coulomb memberi muatan A dan B sama seperti
sebelumnya. Kemudian Coulomb menambahkan bola lain yang
tidak bermuatan, dengan ukuran yang sama dengan B. Ketika bola
tersebut disentuhkan ke bola B, maka kedua bola membagi muatan
yang telah ada dengan bola B. Karena keduanya memiliki ukuran
yang sama, maka bola B sekarang hanya memiliki separuh muatan
semula. Oleh karena itu, muatan pada bola B hanya separuh
muatan bola A. Setelah bola lain yang disentuhkan ke bola B
tersebut dijauhkan dari bola B, maka Coulomb menemukan bahwa
gaya antara A dan B menjadi separuh dari gaya antara A dan B
semula (gaya antara A dan B sebelum adanya bola yang tidak
bermuatan). Ia menyimpulkan bahwa gaya F, berbanding lurus
8
Rangkaian Listrik
dengan muatan-muatannya. Secara matematis, hal ini dapat ditulis
sebagai
F ~ qA qB
Kesimpulan dari penelitian yang dilakukan oleh Coulomb
dapat dinyatakan dengan pernyataan berikut ini. pernyataan ini
yang sekarang dikenal sebagai hukum Coulomb.
Besarnya gaya antara muatan qA dan muatan qB, yang
dipisahkan oleh jarak r, adalah berbanding lurus dengan besarnya
kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak
antara muatan-muatan tersebut.
Medan Listrik
Sebelumnya telah dibahas bahwa setiap benda bermuatan listrik.
Jika benda A yang bermuatan listrik diletakkan di suatu ruang yang
di dalamnya sudah ada benda B. Jika benda B bermuatan listrik,
benda A akan mengalami gaya listrik juga. Ruang di sekitar A
maupun B disebut medan listrik. Jadi, yang dimaksud dengan
medan listrik (E) adalah ruangan di sekitar benda bermuatan listrik
yang mengalami gaya listrik.
Gambar 1.6 Medan listrik dari suatu muatan listrik
Rangkaian Listrik
9
Jika suatu benda yang bermuatan listrik diletakkan di suatu
ruangan, maka dalam ruangan tersebut terdapat medan listrik. Jika
benda lain yang bermuatan listrik diletakkan di ruang tersebut,
maka kedua benda akan mengalami gaya.
Jika muatan kedua benda sejenis, maka gaya yang terjadi
adalah gaya tolak-menolak dan jika kedua benda mempunyai
muatan yang tidak sejenis, maka gaya yang terjadi adalah gaya
tarik-menarik.
Medan listrik dilukiskan dengan garis-garis gaya listrik yang
arahnya dari kutub positif ke kutub negatif. Kuat medan listrik
bergantung pada kerapatan garis-garis gaya listrik. Besar kuat
medan listrik dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut.
Elektroskop
Elektroskop adalah alat yang dapat
digunakan untuk mendeteksi muatan.
Sebagaimana diperlihatkan Gambar 1.7, di
dalam sebuah peti kaca terdapat dua buah
daun elektroskop yang dapat bergerak
(kadang-kadang yang dapat bergerak hanya
satu daun saja), biasanya dibuat dari emas.
Daun-daun elektroskop ini dihubungkan ke
sebuah bola logam yang berada di luar peti
kaca melalui suatu konduktor yang terisolasi
dari peti. Apabila benda yang bermuatan
Gambar 1.7 elektroskop
positif didekatkan ke bola logam, maka
pemisahan muatan terjadi melalui induksi, elektron-elektron ditarik
naik menuju bola, sehingga kedua daun elektroskop bermuatan
positif dan saling menolak. Proses demikian disebut memuati
dengan cara induksi.
Adapun, jika bola dimuati dengan cara konduksi, maka bola
logam konduktor, dan kedua daun elektroskop memperoleh
muatan positif karena ditinggalkan elektron-elektron yang bergerak
menuju benda bermuatan positif tersebut, sebagaimana
ditunjukkan oleh Gambar. Pada setiap kasus, makin besar muatan,
maka makin lebar pemisahan daun-daun elektroskop.
10
Rangkaian Listrik
Perlu dicatat bahwa dengan cara ini, kamu tidak dapat
menentukan tanda muatan. Ini karena dalam setiap kasus, kedua
daun elektroskop saling menolak satu dengan yang lain. Meskipun
demikian, suatu elektroskop dapat digunakan untuk menentukan
“tanda muatan” jika pertama-tama pemisahan muatan dilakukan
dengan cara konduksi, misalnya elektroskop bermuatan negatif,
sebagaimana ditunjukkan pada Gambar. Jika benda bermuatan
negatif didekatkan, maka lebih banyak elektron diinduksi untuk
bergerak ke bawah menuju daun-daun elektroskop sehingga
kedua daun ini terpisah lebih lebar. Sebaliknya, jika muatan positif
didekatkan, maka elektron-elektron akan diinduksi untuk bergerak
ke atas, sehingga menjadi lebih negatif dan jarak pisah kedua daun
ini menjadi berkurang (menjadi lebih sempit).
Gambar 1.8 Elektroskop konduksi
Pengosongan Muatan Listrik
Pada saat hujan turun, terkadang kamu akan melihat petir? Petir
menimbulkan kilatan cahaya yang diikuti dengan suara dahsyat di
udara. Apabila seseorang tersambar petir, maka tubuh orang
tersebut akan terbakar. Akibat berbahayanya petir, maka gedunggedung bertingkat yang cukup tinggi dilengkapi dengan
penangkal petir. Apa yang menyebabkan terjadinya petir?
Mengapa tubuh orang yang tersambar petir terbakar? Mengapa
gedung-gedung bertingkat yang tinggi dilengkapi dengan
penangkal petir?
Rangkaian Listrik
11
Gambar 1.9 Petir yang terlihat di angkasa
Petir merupakan gejala alam yang timbul karena
berkumpulnya sejumlah besar elektron yang disebut listrik statis.
Kita akan mempelajari dan mendiskusikan bagaimana cara
memperoleh listrik statis secara sederhana dan cara
pengosongannya sebagaimana petir dan manfaat penangkal petir.
Loncatan muatan listrik terjadi pada saat muatan listrik
bergerak secara bersama-sama. Kejadian ini disebut pengosongan
listrik statis. Petir merupakan salah satu contoh proses
pengosongan. Pengosongan itu ditunjukkan oleh sambaran petir.
Pengosongan terjadi apabila tersedia suatu jalan bagi elektronelektron untuk mengalir dari suatu benda bermuatan ke benda lain.
Perpindahan muatan listrik statis dari satu benda ke benda lain
disebut penetralan atau pengosongan muatan statis. Pengosongan
itu lazim juga disebut pentanahan, karena muatan itu sering
12
Rangkaian Listrik
dikosongkan dengan cara menyalurkan ke tanah. Pengosongan
muatan statis di udara dapat terjadi sangat besar sehingga
menimbulkan suara dahsyat yang kita sebut petir. Proses terjadinya
petir dijelaskan dalam Gambar 1.9.
Gambar 1.10 Proses terjadinya petir
Pengosongan tanpa Menimbulkan Kerusakan
Batang logam penangkal petir sering
dipasang di atas atap rumah bertingkat
atau di atas bangunan tinggi, dan
dihubungkan ke dalam tanah melalui kabel
logam. Penangkal petir, melindungi rumah
dan bangunan tinggi tersebut dari
kerusakan oleh energi listrik yang besar di
dalam
petir.
Penangkal
petir
ini
menyediakan suatu jalan aman, melalui
pentanahan, agar arus listrik petir mengalir
masuk ke dalam tanah, bukan melewati
rumah atau bangunan lain. Pernahkah kamu
melihat bangunan tinggi yang dilengkapi
dengan penangkal petir seperti Gambar
1.10. Penangkal petir itu merupakan contoh
pengosongan muatan listrik statis yang
tidak menimbulkan kerusakan.
Rangkaian Listrik
Gambar 1.11 Gedung yang
dilengkapi penangkal petir
13
Generator Van de Graff
Generator Van de Graff adalah mesin pembangkit listrik yang biasa
dipakai untuk penelitian di laboratorium. Salah satu contoh
generator Van de Graff yang ada di Indonesia terdapat di Pusat
Peragaan Iptek di Taman Mini Indonesia Indah. Meskipun jarang
ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, kamu dapat mengetahui
perihal generator tersebut melalui uraian berikut. Generator Van de
Graff terdiri atas:
a. dua ujung runcing yang terdapat di bagian atas dan bawah,
b. sebuah silinder logam yang terdapat di bagian bawah,
c. sebuah silinder polietilen yang terdapat di bagian atas,
d. sabuk karet yang menghubungkan kedua silinder,
e. konduktor berongga berbentuk bola (kubah).
Gambar 1.12 Generator van de Graff
Generator Van de Graff prinsip kerjanya sama dengan
menghasilkan muatan listrik dengan cara menggosok (metode
gesekan). Gesekan antara sabuk karet dengan silinder logam
bagian bawah menimbulkan muatan listrik negatif pada sabuk
karet. Gesekan antara sabuk karet dengan silinder politilen bagian
atas menimbulkan muatan listrik positif pada sabuk karet. Gerakan
sabuk karet ke atas membawa muatan negatif mengalir ke kubah
14
Rangkaian Listrik
melalui ujung runcing di bagian atas. Elektron akan tersebar
menempati seluruh permukaan kubah. Pada kubah bagian dalam
tidak terdapat elektron. Adapun, gerakan sabuk karet ke bawah
membawa muatan positif. Muatan positif sabuk karet ini mengalir
melalui ujung runcing bawah ke tanah untuk dinetralkan. Silinder
logam bawah dijalankan dengan motor listrik, sehingga sabuk
karet terus-menerus bergerak, menghasilkan muatan negatif
mengalir ke kubah, sehingga terbentuk muatan listrik yang besar
pada kubah generator Van de Graff.
Mesin Fotokopi
Pasti kamu sering pergi ke kios fotokopi, bukan? Kamu seringkali
perlu memfotokopi dokumen seperti kartu pelajar, akta kelahiran,
atau buku. Kamu tentu sudah merasakan pentingnya mesin
fotokopi dalam kehidupan kita. Dengan mesin fotokopi kita dapat
dengan mudah memperbanyak sebuah dokumen. Tahukah kamu
bahwa mesin fotokopi bekerja berdasarkan prinsip listrik statis?
Gambar 1.13 Mesin fotokopi dapat dijumpai di kantor-kantor. Mesin fotokopi
digunakan untuk memperbanyak dokumen
Rangkaian Listrik
15
Mesin fotokopi adalah peralatan kantor yang membuat
salinan ke atas kertas dari dokumen, buku, dan sumber lain. Mesin
fotokopi zaman sekarang menggunakan xerografi, sebuah proses
kering yang bekerja dengan bantuan listrik dan panas. Mesin
fotokopi lainnya dapat menggunakan tinta.
Gambar 1.14 Mesin fotokopi modern sekarang juga dapat
digunakan untuk mencetak dokumen dari komputer, menscan
gambar, dan mengirim faksimili.
Secara ringkas proses yang terjadi di dalam mesin fotokopi
adalah sebagai berikut. Lampu expose menghasilkan cahaya yang
sangat terang untuk menyinari dokumen yang sudah diletakkan di
atas kaca dengan posisi terbalik ke bawah pada kaca. Gambar pada
dokumen kemudian akan dipantulkan melalui lensa, kemudian
lensa akan mengarahkan gambar tersebut ke arah tabung drum.
Tabung drum adalah silinder dari bahan aluminium yang dilapisi
selenium yang sangat sensitif terhadap cahaya.
16
Rangkaian Listrik
Gambar yang lebih terang pada permukaan drum akan
mengakibatkan elektron-elektron muncul dan menetralkan ion-ion
positif yang dihasilkan oleh kawat pijar (corona wire) sebelah atas
drum (kawat 1), sehingga pada permukaan yang terang tidak ada
elektron yang yang bermuatan, sedangkan pada cahaya yang yang
lebih gelap akan menghasilkan tidak terjadi perubahan muatan,
tetap bermuatan positif.
Serbuk berwarna hitam (toner) bermuatan positif yang berada
pada developer, akan tertarik oleh ion positif pada permukaan
drum. Tegangan tinggi DC yang diberikan pada kawat pijar (corona
wire) membuat drum bermuatan positif, kawat pijar (corona wire)
terdapat dua buah, satu terdapat diatas drum (kawat 1), dan di
bawah drum (kawat 2).
Selembar kertas yang dilewatkan di bawah drum ketika drum
berputar, sebelum kertas mencapai drum terlebih dahulu kertas
dijadikan bermuatan positif oleh kawat 2, sehingga toner yang
menempel pada kertas akan tertarik dengan sangat kuat ke kertas,
karena gaya tarik muatan positif pada kertas lebih kuat dari pada
muatan positif pada drum ditambah lagi dengan gaya gravitasi
Berikutnya kertas akan di lewatkan melalui dua buah rol panas
yang bertekanan, panas dari kedua rol tersebut akan melelahkan
toner yang kemudian akan menempel erat ke kertas.peristiwa ini
akan menghasilkan copian atau salinan gambar yang sama persis
dengan aslinya. Setelah toner turun ke kertas drum akan terus
berputar sampai melewati blade (cleaning blade) pembersih drum
kemudian melalui kawat 1 (primary corona wire), sehingga drum
kembali bermuatan positif dan siap kembali disinari terus
berulang-ulang.
Rangkaian Listrik
17
2. Arus Listrik
Listrik mempengaruhi kehidupan sehari-hari manusia di seluruh
dunia. Sebagian besar dari kita bergantung pada peralatan listrik
untuk membuat hidup kita lebih aman, lebih sehat, lebih mudah,
dan lebih nyaman. Lampu lalu lintas, penerangan listrik, radio, dan
mobil mainan merupakan sebagian kecil peralatan tersebut.
Peralatan listrik tersebut di atas dapat bekerja karena adanya arus
listrik yang disebabkan oleh aliran elektron dalam sistem rangkaian
listrik dalam peralatan listrik. Dapatkah kamu menyebutkan
peralatan listrik lain yang membutuhkan listrik?
Gambar 2.1 Peralatan-peralatan di atas bekerja karena aliran listrik yang
dihasilkan baterai
18
Rangkaian Listrik
Sebelumnya telah dibahas bahwa elektron-elektron dapat
bergerak atau pindah dari rambut ke sisir, sehingga sisir itu
bermuatan negatif. Dapatkah kamu menyalakan sebuah lampupijar dengan menempelkan sisir itu pada lampu pijar tersebut?
Tentunya tidak dapat, karena lampu itu memerlukan aliran elektron
secara terus-menerus agar tetap menyala. Elektron membutuhkan
jalan yang tidak putus untuk mengalir dari satu tempat ke tempat
lain.
Pernahkah kamu melihat bagian dalam sebuah ponsel atau
pemutar musik digital pada saat perangkat-perangkat itu
dibongkar? Jika pernah, kamu kemungkinan pernah melihat
komponen-komponen listrik kecil dari pemutar musik digital itu
yang terhubung satu sama lain.
Gambar 2.2 menunjukkan bagian dalam dari sebuah pemutar
musik digital dan jam digital. Cara kerja peralatan ini rumit. Para
ilmuwan, insinyur, dan teknisi menghabiskan bertahun-tahun untuk
mengembangkan peralatan tersebut. Namun aliran listrik di dalam
seluruh peralatan tersebut dikendalikan oleh hukum-hukum
sederhana yang akan kamu pelajari dalam bab ini. Banyak
peralatan di sekitarmu yang menggunakan listrik untuk menghasilkan cahaya, panas, atau gerak.
Gambar 2.2 Komponen-komponen elektronik dari sebuah ponsel
Rangkaian Listrik
19
Arus Listrik dan Beda Potensial
Pada bab sebelumnya kamu sudah mempelajari muatan listrik pada
suatu benda. Dua benda atau dua tempat yang memiliki besar
muatan listrik berbeda dapat menimbulkan arus listrik. Benda atau
tempat yang muatan listrik positifnya lebih banyak dikatakan
mempunyai potensial lebih tinggi. Adapun, benda atau tempat
yang muatan listrik negatifnya lebih banyak dikatakan mempunyai
potensial lebih rendah.
Dua tempat yang mempunyai beda potensial dapat
menyebabkan terjadinya arus listrik. Syaratnya, kedua tempat itu
dihubungkan dengan suatu penghantar. Dalam kehidupan seharihari, beda potensial sering dinyatakan sebagai tegangan.
Selanjutnya perhatikan Gambar.
Gambar 2.3 Dua benda yang memiliki perbedaan potensial
Pada Gambar di atas, titik A dikatakan lebih positif atau
berpotensial lebih tinggi daripada titik B. Arus listrik yang terjadi
berasal dari A menuju B. Arus listrik terjadi karena adanya usaha
penyeimbangan potensial antara A dan B. Dengan demikian dapat
dikatakan, arus listrik seakan-akan berupa arus muatan positif. Arah
arus listrik berasal dari tempat berpotensial tinggi ke tempat yang
berpotensial lebih rendah. Pada kenyataannya muatan listrik yang
dapat berpindah bukan muatan positif, melainkan muatan negatif
atau elektron. Karena itu, yang terjadi sebenarnya adalah terjadinya
aliran elektron dari tempat berpotensial lebih rendah ke tempat
yang berpotensial lebih tinggi. Jadi berdasarkan uraian di atas, arus
listrik terjadi jika ada perpindahan elektron. Kedua benda bermuatan tersebut, jika dihubungkan melalui kabel akan
menghasilkan arus listrik.
20
Rangkaian Listrik
Arus listrik merupakan aliran muatan dari potensial tinggi ke
potensial rendah. Besar kuat arus listrik adalah besar muatan listrik
per satuan waktu. Secara matematis besar kuat arus listrik dapat
ditulis dalam rumus
Q
I=
t
Dimana I adalah besar kuat arus, Q adalah besar muatan listrik, dan
t adalah waktu tempuh.
Kamu sudah mengetahui bahwa perbedaan potensial akan
mengakibatkan perpindahan elektron. Banyaknya energi listrik
yang diperlukan untuk mengalirkan setiap muatan listrik dari
ujung-ujung penghantar disebut beda potensial listrik atau
tegangan listrik. Ini berarti tegangan adalah energi listrik dibagi
muatan listrik. Secara matematik dapat dinyatakan sebagai
W
V
Q
Dimana V adalah beda potensial listrik, W adalah energi listrik, dan
Q adalah muatan listrik. Dengan demikian, beda potensial adalah
besarnya energi listrik yang diperlukan untuk memindahkan
muatan listrik.
Daya Hantar Listrik
Kamu sudah mengetahui bahwa dua ujung penghantar yang
mempunyai beda potensial dapat mengalirkan arus listrik.
Menurutmu, apakah arus yang mengalir dalam penghantar
tersebut tidak mengalami hambatan apapun? Untuk mengetahui
jawabannya, ikutilah uraian berikut.
Di dalam kawat penghantar, arus listrik dihasilkan oleh aliran
elektron. Muatan positif tidak bergerak karena terikat kuat di dalam
inti atom. Ketika ujung-ujung kawat penghantar mendapat beda
potensial, elektron akan mengalir melalui ruang di antara sela-sela
muatan positif yang diam. Tumbukan elektron dengan muatan
positif sering terjadi sehingga menghambat aliran elektron dan
mengurangi arus listrik yang dihasilkan. Makin panjang kawat
penghantar makin banyak tumbukan elektron yang dialami,
sehingga makin besar pula hambatan yang dialami elektron.
Rangkaian Listrik
21
Gambar 2.4 Aliran elektron di antara muatan positif
Oleh karena itu, hambatan kawat penghantar dipengaruhi
oleh panjang kawat. Selain itu, hambatan kawat juga dipengaruhi
oleh luas penampang kawat dan jenis kawat.
Penyelidikan lebih lanjut menunjukkan bahwa hambatan
kawat penghantar sebanding dengan panjang kawat. Kawat yang
panjang hambatannya besar sehingga menyebabkan kuat arus
kecil. Besar hambatan kawat penghantar bergantung pada jenis
kawat. Kawat yang jenisnya berbeda, hambatannya juga berbeda.
Hal itu dikarenakan kawat yang hambatan jenisnya besar akan
menyebabkan hambatan kawat penghantar juga besar. Hambatan
jenis beberapa jenis bahan disajikan pada Tabel.
Tabel 2.1 Hambatan jenis beberapa bahan
Jenis bahan
Hambatan
Jenis bahan
Jenis (Ωm)
Perak
5,9 × 10-8
Wolfram
-8
Tembaga
1,68 × 10
Germanium
-8
Aluminium
2,65 × 10
Silikon
-8
Platina
10,6 × 10
Kayu
-7
Baja
4,0 × 10
Karet
-7
Mangan
4,4 × 10
Kaca
-6
Nikrom
1,2 × 10
Mika
-5
Karbon
3,5 × 10
Kuarsa
22
Hambatan
Jenis (Ωm)
5,5 × 10-5
4,5 × 10-1
2,0 × 10-1
10 – 1011
1,0 × 1013
1012 – 1013
2,0 × 1015
1,0 × 1018
Rangkaian Listrik
Untuk dua kawat sejenis dengan panjang yang sama, tetapi
luas penampangnya berbeda maka dihasilkan hambatan yang
berbeda pula. Hambatan makin kecil, apabila luas penampang
kawat besar. Ini berarti hambatan berbanding terbalik dengan luas
penampang kawat.
Hubungan antara hambatan kawat penghantar, panjang
kawat, luas penampang kawat, dan jenis kawat secara matematis
dirumuskan.
l
R= 
A
Dengan R adalah hambatan kawat, ρ adalah hambatan jenis kawat,
l adalah panjang kawat, dan A adalah luas penampang kawat.
Apakah pengaruh penggunaan kawat penghantar yang
panjang pada jaringan listrik PLN? Penggunaan kawat penghantar
yang panjang menyebabkan turunnya tegangan listrik. Tegangan
listrik yang diberikan pada kawat yang panjang tidak dapat
mengubah besar hambatan, tetapi hanya mengubah besar arus
listrik yang mengalir melalui kawat itu. Jika kawat penghantar itu
panjang, kuat arus listrik yang mengalir kecil seiring turunnya
tegangan listrik.
Gambar 2.5 Menara transmisi listrik tegangan tinggi
Rangkaian Listrik
23
Oleh karena itu diperlukan tegangan yang tinggi untuk
mengalirkan arus listrik. Hal ini diterapkan pada jaringan kabel
listrik yang panjangnya mencapai ratusan kilometer. Agar listrik
dapat dinikmati konsumen diperlukan tegangan listrik yang tinggi
sampai ribuan megavolt.
Hambatan jenis setiap bahan berbeda-beda. Bahan yang
mempunyai hambatan jenis besar memiliki hambatan yang besar
pula, sehingga sulit menghantarkan arus listrik. Berdasarkan daya
hantar listriknya (konduktivitas listrik), bahan dibedakan menjadi
tiga, yaitu konduktor, isolator, dan semikonduktor.
Konduktor
Konduktor adalah suatu bahan yang memungkinkan elektronelektron bergerak dengan mudah melalui bahan tersebut. Logam
seperti tembaga dan perak terbuat dari atom-atom yang tidak
memegang secara kuat elektron-elektronnya, sehingga elektronelektron bergerak dengan mudah melalui bahan yang terbuat dari
jenis bahan ini. Oleh karena alasan tersebut, kawat listrik yang pada
umumnya terbuat dari tembaga merupakan konduktor yang baik.
Perak juga menghantarkan listrik amat baik, namun perak jauh
lebih mahal daripada tembaga.
Isolator
Apakah yang membungkus kawat
yang
menghubungkan
radio
dengan stop-kontak di dinding?
Kawat itu biasanya dibungkus
dengan bahan sejenis plastik, yaitu
suatu bahan isolasi. Isolator
adalah
bahan
yang
tidak
memungkinkan elektron-elektron
mengalir dengan mudah melalui
bahan tersebut. Selain plastik,
Gambar 2.6 Plastik dan karet untuk stop kayu, karet, dan kaca merupakan
kontak karena plastik dan karet merupakan isolator yang baik.
isolator
24
Rangkaian Listrik
Semikonduktor
Semikonduktor adalah bahan yang daya hantar
listriknya berada di antara konduktor dan
isolator. Semikonduktor memiliki elektronelektron pada kulit terluar terikat kuat oleh
gaya inti atom. Namun tidak sekuat seperti
pada isolator. Bahan yang termasuk jenis
semikonduktor adalah karbon, silikon dan
germanium. Karbon digunakan untuk membuat
komponen elektronika, seperti resistor. Silikon
dan germanium digunakan untuk membuat Gambar 2.7 IC dan komponen
komponen
elektronika,
seperti
diode, elektronika terbuat dari bahan
semikonduktor
transistor, dan IC (integrated circuit).
Arus Listrik dalam Rangkaian Sederhana
Listrik hanya dapat mengalir di dalam suatu rangkaian tertutup.
Satu rangkaian tertutup terdiri dari baterai sebagai sumber
tegangan yang dihubungkan kedua kutubnya dengan kawat
penghantar. Susunan rangkaian semacam ini terdapat di setiap alat
yang kita gunakan sehari-hari seperti ponsel, pemutar musik
digital, atau lampu senter.
Apa yang kita butuhkan untuk menghasilkan listrik yang dapat
menyalakan lampu atau menyalakan pemutar musik digital?
Pertama, kita membutuhkan kawat penghantar. Kedua, kita
membutuhkan baterai sebagai sumber gaya gerak listrik untuk
membuat elektron di dalam kawat bergerak. Ketiga, kamu harus
menyediakan suatu jalan tidakputus, berupa rangkaian tertutup
untuk elektron-elektron.
Sebagai contoh, Gambar 2.8 adalah sebuah rangkaian
tertutup. Listrik yang kamu gunakan itu disebut listrik dinamis.
Sekarang perhatikan Gambar. Lampu itu tidak menyala karena
salah satu kawat tidak terhubung dengan lampu. Suatu rangkaian
dengan celah merupakan rangkaian terputus atau terbuka. Pada
sebuah rangkaian terbuka tidak ada jalan untuk elektron
mengalir, dan elektron-elektron itu tidak dapat mengalir untuk
menyalakan lampu atau mennyalakan ponsel.
Rangkaian Listrik
25
Gambar 2.8 Rangkaian tertutup sederhana berupa
baterai, kawat penghantar, dan lampu
Pikirkan kembali tentang kegiatan dengan sisir rambut
pembahasan tentang listrik statis. Kamu membuat elektronelektron mengumpul pada sisir tersebut pada saat kamu
menggosok sisir tersebut dengan kain wol. Kumpulan elektron
pada sisir tersebut merupakan listrik statis, yaitu listrik yang tinggal
di satu tempat.
Sekarang perhatikan pembahasan dari gambar. Kamu
membuat elektron-elektron mengalir mengelilingi suatu rangkaian.
Bagaimana arah elektron-elektron mengalir mengelilingi rangkaian
tersebut? Elektron mengalir dari suatu tempat yang memiliki lebih
banyak elektron, yaitu kutub negatif baterai ke suatu tempat yang
memiliki lebih sedikit elektron, yaitu kutub positif baterai. Gambar
2.9 menunjukkan arus elektron mengalir dari kutub negatif ke
kutub positif.
26
Rangkaian Listrik
Gambar 2.9 aliran elektron dan arah
arus dalam rangkaian tertutup
Gambar 2.10 Georg simon
ohm
Akibat aliran elektron yang mengelilingi suatu rangkaian,
maka timbullah arus listrik. Jadi, arus listrik adalah elektronelektron yang mengalir. Para ilmuwan berpikir arus listrik mengalir
dari kutub positif baterai ke kutub negatif baterai. Arah arus listrik
seperti ini menjadi kesepakatan. Jadi, arah arus elektron
berlawanan dengan arah arus listrik. Tampak pula bahwa arah arus
listrik tersebut.
Hukum Ohm
Arus listrik dapat mengalir pada rangkaian listrik apabila dalam
rangkaian itu terdapat beda potensial dan rangkaiannya tertutup.
Hubungan antara kuat arus listrik dengan beda potensial listrik
pertama kali diteliti oleh ahli Fisika dari Jerman bernama Georg
Simon Ohm (1789–1854). Hasil penelitiannya dikenal dengan nama
Hukum Ohm.
Hukum Ohm menjelaskan bagaimana beda potensial atau
tegangan dari sebuah sumber arus, kuat arus listrik, dan resistansi
suatu rangkaian saling terkait. Hukum Ohm menyatakan jika
tegangan pada suatu rangkaian dinaikkan, arus dalam rangkaian
akan naik; dan jika tegangan diturunkan, arus akan turun. Contoh,
jika tegangan ditambah dua kali, arus akan bertambah dua kali. Ini
artinya kuat arus sebanding dengan tegangan.
Rangkaian Listrik
27
Hukum Ohm juga memperlihatkan bahwa jika tegangan
dijaga konstan, resistansi penghantar yang lebih kecil akan
menghasilkan arus yang lebih besar dan resistansi rangkaian yang
lebih besar akan menghasilkan arus yang lebih kecil. Contoh, jika
resistansi dinaikkan dua kali dari 10 Ω menjadi 20 Ω, maka arusnya
menjadi setengahnya. Ini berarti kuat arus berbanding terbalik
dengan hambatan listrik.
Rumus untuk Kuat Arus Listrik
Menggunakan hukum Ohm, kuat arus listrik dalam suatu rangkaian
dapat ditentukan dengan persamaan:
I
V
R
dimana I menyatakan kuat arus, V menyatakan tegangan, dan R
menyatakan resistansi atau hambatan.
Untuk resistansi yang tetap, jika tegangan yang diberikan ke
rangkaian dinaikkan, arus akan naik; dan jika tegangan diturunkan
arus akan turun.
Adapun, untuk tegangan yang tetap, jika hambatan yang
dipasang pada rangkaian dinaikkan, arus akan naik; dan jika
hambatan diturunkan arus akan turun.
28
Rangkaian Listrik
3. Sumber Arus Listrik
Kamu tentunya mempunyai banyak pengalaman dalam
memanfaatkan listrik. Setiap waktu kamu menghidupkan lampu,
ponsel, pemutar listrik digital, televisi, kendaraan bermotor, atau
menyalakan lampu senter, ini semua memanfaatkan listrik.
Bagaimana listrik dapat mengalir? Apa yang membuat listrik dapat
mengalir dan menyalakan lampu serta semua alat listrik lainnya?
Bagaimana jika baterai dari ponsel atau alat pemutar musik
digital milikmu dilepas? Apakah alat-alat tersebut dapat menyala
dan digunakan? Tentu saja alat-alat listrik tidak dapat digunakan
tanpa adanya baterai. Dalam hal ini baterai merupakan sebuah
sumber arus listrik.
Secara umum, setiap rangkaian memerlukan sumber arus
listrik agar arus dapat mengalir di dalam rangkaian tersebut.
Pembahasan berikut ini akan menjelaskan tentang sumber arus
listrik. Mari kita perhatikan pembahasannya secara saksama.
Rangkaian Listrik
29
Setiap Peralatan Memerlukan Baterai
Pernahkah kamu memperhatikan bahwa putaran sebuah jam
dinding melambat setelah beberapa waktu? Kamu kemungkinan
juga pernah memperhatikan lampu senter yang cahayanya redup
setelah digunakan lama. Kamu tentu segera sadar bahwa bateraibaterainya habis dan harus diganti. Beberapa peralatan listrik dapat
dihubungkan ke stop-kontak listrik di dinding atau dapat
menggunakan baterai untuk energi yang dibutuhkan untuk
menjalankannya. Ponsel dan pemutar musik digital juga
menggunakan baterai sebagai sumber listriknya dimana baterai ini
dapat diisi kembali. Baterai hanyalah salah satu contoh dari sumber
arus listrik.
(b)
(a)
Gambar 3.1 Berbagai macam baterai (a) baterai biasa (b) baterai ponsel
Sumber Arus Listrik
Gambar 3.2 Generator, salah
satu sumber arus listrik AC
30
Kamu
sudah
mengetahui
bagaimana
terjadinya arus listrik. Selain itu kamu juga
sudah mengenal komponen yang dapat
membantu gerakan elektron dalam suatu
rangkaian. Suatu komponen yang berfungsi
sebagai tempat untuk mengubah satu jenis
energi, misalnya energi kimia dan energi
gerak, menjadi energi listrik disebut sumber
arus listrik. Contohnya baterai, akumulator,
dan generator.
Rangkaian Listrik
Sumber arus listrik dibedakan menjadi dua, yaitu
sumber arus listrik bolak-balik (AC) dan sumber arus
listrik searah (DC). Sumber arus listrik AC dihasilkan oleh
dinamo arus AC dan generator. Ada beberapa macam
sumber arus searah, di antaranya adalah sel volta, elemen
kering (baterai), akumulator, solar sel, dan dinamo arus
searah. Elemen volta, batu baterai, dan akumulator
merupakan sumber arus searah yang dihasilkan oleh
reaksi kimia. Oleh karena itu, elemen volta, batu baterai,
dan akumulator sering disebut elektrokimia. Hal ini
karena alat tersebut mengubah energi kimia menjadi
energi listrik.
Gambar 3.3
Akumulator (Aki)
Elemen dibedakan menjadi dua, yaitu elemen
primer dan elemen sekunder. Elemen primer adalah
elemen yang setelah habis muatannya tidak dapat
diisi kembali. Contohnya elemen volta dan baterai.
Elemen sekunder adalah elemen yang setelah habis
muatannya dapat diisi kembali. Contohnya
akumulator (aki). Pada elemen volta, baterai, dan
Gambar 3.4 Baterai
akumulator terdapat tiga bagian utama, yaitu
a.
anode, elektrode positif yang memiliki potensial tinggi,
b. katode, elektrode negatif yang memiliki potensial rendah,
c.
larutan elektrolit, cairan yang dapat menghantarkan arus
listrik.
Untuk lebih memahami prinsip kerja beberapa contoh
elektrokimia, ikutilah uraian berikut.
Elemen Volta
Elemen Volta dikembangkan pertama kali oleh ahli fisika Italia
bernama Allesandro Volta (1790-1800) dengan menggunakan
sebuah bejana yang diisi larutan asam sulfat (H2SO4) dan dua
logam tembaga (Cu) dan seng (Zn). Elemen Volta terdiri atas
a. kutub positif (anode) terbuat dari tembaga (Cu),
b. kutub negatif (katode) terbuat dari seng (Zn),
c. larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4).
Rangkaian Listrik
31
Lempeng
tembaga
memiliki
potensial tinggi, sedangkan lempeng
seng memiliki potensial rendah. Jika
kedua lempeng logam itu dihubungkan
melalui lampu, lampu akan menyala. Hal
ini membuktikan adanya arus listrik yang
mengalir pada lampu. Ketika lampu
menyala, larutan elektrolit akan bereaksi
dengan logam tembaga maupun seng
sehingga
menghasilkan
sejumlah
Gambar 3.5 Elemen volta sebagai
elektron yang mengalir dari seng
sumber arus
menuju tembaga.
Reaksi kimia pada elemen Volta akan menghasilkan
gelembung-gelembung gas hidrogen (H2). Gas hidrogen tidak
dapat bereaksi dengan tembaga, sehingga gas hidrogen hanya
menempel dan menutupi lempeng tembaga yang bersifat isolator
listrik. Hal ini menyebabkan terhalangnya aliran elektron dari seng
menuju tembaga maupun arus listrik dari tembaga menuju seng.
Peristiwa
Tertutupnya lempeng tembaga oleh gelembung-gelembung
gas hidrogen disebut polarisasi. Adanya polarisasi gas hidrogen
pada lempeng tembaga menyebabkan elemen Volta mampu
mengalirkan arus listrik hanya sebentar. Tegangan yang dihasilkan
setiap elemen Volta sekitar 1,1 volt. Penggunaan larutan elektrolit
yang berupa cairan merupakan kelemahan elemen Volta karena
dapat membasahi peralatan lainnya.
Baterai Sel Kering
Baterai yang paling kamu kenal dan banyak digunakan adalah
baterai sel kering. Baterai disebut juga elemen kering. Elemen
kering pertama kali dibuat oleh Leclance. Bagian utama baterai sel
kering adalah
a.
kutub positif (anode) terbuat dari batang karbon (C),
b. kutub negatif (katode) terbuat dari seng (Zn),
c.
larutan elektrolit terbuat dari amonium klorida (NH4Cl),
d. dispolarisator terbuat dari mangan dioksida (MnO2).
32
Rangkaian Listrik
Perhatikan sel kering yang ditunjukkan pada Gambar 3.6.
Wadah atau kemasan seng dari sel kering tersebut membungkus
pasta bahan kimia lembab dengan sebuah batang karbon padat
dipasang di tengah. Batang karbon bekerja sebagai kutub positif
dan wadah seng sebagai kutub negatif. Sel kering dapat bekerja
sebagai sebuah pompa elektron karena sel tersebut mempunyai
beda potensial antara terminal positif dan negatif. Apakah yang
menyebabkan beda potensial ini?
Gambar 3.6 Diagram bagian dalam
sebuah baterai
Gambar 3.7 Sebuah contoh elemen kering
yang bisa menghasilkan listrik untuk
menyalakan lampu kecil
Apabila dua kutub sebuah sel kering dihubungkan dalam
suatu rangkaian, seperti dalam sebuah lampu senter, maka terjadi
reaksi kimia yang melibatkan batang karbon, seng, dan beberapa
bahan kimia di dalam pasta tersebut. Sebagai hasilnya, batang
karbon tersebut kekurangan elektron dan menjadi bermuatan
positif (+), sehingga membentuk kutub positif (+) sel kering
tersebut. Elektron-elektron yang mengumpul pada seng, membuat
seng kelebihan elektron dan menjadi kutub negatif (−) sel kering
tersebut. Perbedaan potensial antara dua terminal tersebut
menyebabkan arus mengalir melalui suatu rangkaian tertutup.
Rangkaian Listrik
33
Setiap baterai menghasilkan tegangan 1,5 volt. Elemen kering
(baterai) banyak dijual di toko karena memiliki keunggulan antara
lain (awet), praktis karena bentuk sesuai kebutuhan, dan tidak
membasahi peralatan karena elektrolitnya berupa pasta (kering).
Kamu dapat menghubungkan secara seri dua sel atau lebih
menjadi satu untuk menghasilkan tegangan lebih tinggi. Dapatkah
kamu menyebutkan sebuah alat listrik di rumah atau di sekolahmu
yang memerlukan lebih dari satu sel kering untuk menjalankannya.
Baterai Sel Basah
Baterai dapat juga berupa hubungan seri sel basah. Sel basah,
seperti ditunjukkan pada Gambar, berisi dua plat yang terbuat dari
logam yang berbeda yang dicelupkan di dalam suatu larutan asam
sulfat. Bagian utama sel basah, yaitu
a.
kutup positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbO2),
b. kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (Pb),
c.
larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) dengan
kepekatan 30%.
Pernahkah kamu memperhatikan sel
basah atau yang lazim juga disebut aki di
bawah tutup mesin sebuah mobil?
Kebanyakan aki mobil, terdiri dari rangkaian
seri enam sel basah terbuat dari plat timah
hitam dan dioksida timah hitam yang
tercelup dalam larutan asam sulfat. Reaksi
kimia dalam tiap-tiap sel menghasilkan
suatu beda potensial sekitar 2 V. Apabila di
dalam sebuah aki terdapat 6 sel basah,
maka secara keseluruhan aki tersebut
memberikan potensial total sebesar 12 V.
Pada saat mobil berjalan, dinamo mobil
Gambar 3.8 Aki sebagai sel basah
membantu mengisi ulang aki sehingga
beda potensial aki tersebut menjadi tidak
habis.
34
Rangkaian Listrik
Proses Pengosongan Akumulator
Pada saat akumulator digunakan, terjadi perubahan energi kimia
menjadi energi listrik dan terjadi perubahan anode, katode dan
elektrolitnya. Pada anode terjadi perubahan yaitu timbal dioksida
(PbO2) menjadi timbal sulfat (PbSO4). Perubahan yang terjadi pada
katode adalah timbal murni (Pb) menjadi timbal sulfat (PbSO4).
Adapun pada larutan elektrolit terjadi perubahan, yaitu asam sulfat
pekat menjadi encer, karena pada pengosongan akumulator
terbentuk air (H2O).
Ketika akumulator digunakan, terjadi reaksi antara larutan
elektrolit dengan timbal dioksida dan timbal murni sehingga
menghasilkan elektron dan air.
Pada saat akumulator digunakan, baik anode maupun katode
perlahan-lahan akan berubah menjadi timbal sulfat (PbSO4). Jika
hal itu terjadi, maka kedua kutubnya memiliki potensial sama dan
arus listrik berhenti mengalir. Terbentuknya air pada reaksi kimia
menyebabkan kepekatan asam sulfat berkurang, sehingga
mengurangi massa jenisnya. Keadaan ini dikatakan akumulator
kosong (habis).
Proses Pengisian Akumulator
Akumulator termasuk elemen sekunder,
sehingga setelah habis dapat diisi
kembali. Pengisian akumulator sering
disebut penyetruman akumulator. Pada
saat penyetruman akumulator terjadi
perubahan energi listrik menjadi energi
kimia. Perubahan yang terjadi pada
anode, yaitu timbal sulfat (PbSO4)
berubah menjadi timbal dioksida (PbO2).
Perubahan pada anode, yaitu timbal
sulfat (PbSO4) berubah menjadi timbal
murni (Pb). Kepekatan asam sulfat akan
berubah dari encer menjadi pekat,
karena ketika akumulator disetrum
terjadi penguapan air.
Rangkaian Listrik
Gambar 3.9 Aki mobil dapat diisi
kembali. Prosesnya disebut
penyetruman Aki
35
Akumulator dapat diisi kembali yang dinamakan proses
penyetruman aki. Bagaimanakah cara menyetrum akumulator?
Untuk menyetrum akumulator diperlukan sumber tegangan DC lain
yang memiliki beda potensial yang lebih besar. Misalnya
akumulator 6 volt kosong harus disetrum dengan sumber arus
yang tegangannya lebih dari 6 volt. Kutub-kutub akumulator
dihubungkan dengan kutub sumber tegangan. Kutub positif
sumber tegangan dihubungkan dengan kutub positif akumulator.
Adapun, kutub negatif sumber tegangan dihubungkan dengan
kutub negatif akumulator. Rangkaian ini menyebabkan aliran
elektron sumber tegangan DC berlawanan dengan arah aliran
elektron akumulator.
Elektron-elektron pada akumulator dipaksa kembali ke
elektrode akumulator semula, sehingga dapat membalik reaksi
kimia pada kedua elektrodenya. Agar hasil penyetruman
akumulator lebih baik, maka arus yang digunakan untuk mengisi
kecil dan waktu pengisian lama. Besarnya arus listrik diatur dengan
reostat. Pada saat pengisian terjadi penguapan asam sulfat,
sehingga menambah kepekatan asam sulfat dan permukaan asam
sulfat turun. Oleh sebab itu, perlu ditambah air akumulator
kembali.
Gaya Gerak Listrik
Gambar 3.10 Gaya gerak listrik
36
Pernahkah kamu memperhatikan tulisan
1,5 V pada baterai, atau 6 V dan 12 V
pada akumulator? Besaran 1,5 V, 6 V atau
12 V yang tertulis pada badan baterai atau
akumulator menunjukkan gaya gerak
listrik (GGL) dari baterai. Gaya gerak listrik
merupakan beda potensial listrik dari
baterai yang dipasang pada rangkaian.
Untuk
membantumu
memahami
pengertian gaya gerak listrik, perhatikan
Gambar 3.10 dan perhatikan pula
penjelasannya.
Rangkaian Listrik
Jika sakelar (sk) ditutup, elektron di kutub negatif baterai akan
bergerak melalui penghantar menuju kutub positif. Selama dalam
perjalanannya, elektron mendapat tambahan energi dari gaya tarik
kutub positif. Namun, energi itu akan habis karena adanya
tumbukan antarelektron; di dalam lampu tumbukan itu
mengakibatkan filamen berpijar dan mengeluarkan cahaya.
Sesampainya di kutub positif, elektron tetap cenderung bergerak
menuju ke kutub negatif kembali. Namun, hal itu sulit jika tidak ada
bantuan energi luar. Energi luar tersebut berupa energi dari baterai
berupa energi kimia. Energi yang diperlukan untuk memindah
elektron di dalam sumber arus itulah yang disebut gaya gerak
listrik (GGL).
Pada Gambar 3.11, tegangan terukur pada titik AB (misalnya
menggunakan voltmeter) ketika sakelar terbuka merupakan GGL
baterai. Adapun tegangan terukur ketika sakelar tertutup
merupakan tegangan jepit. Nilai tegangan jepit selalu lebih kecil
daripada gaya gerak listrik. Tahukah kamu mengapa demikian?
Mengukur Kuat Arus
Kuat arus dalam suatu cabang atau suatu bagian dalam suatu
rangkaian dapat diukur menggunakan sebuah ampermeter.
Apabila Anda ingin mengukur kuat arus yang melalui hambatan,
Anda harus menempatkan amperemeter secara seri dengan
hambatan. Karena itu arus dalam rangkaian akan turun jika
hambatan ampermeter dinaikkan, maka hambatan sebuah
ampermeter sebaiknya sangat kecil.
Gambar 3.11
Mengukur arus listrik
dengan ampermeter
Rangkaian Listrik
37
Gambar berikut menunjukkan sebuah ampermeter ideal,
hambatan nol pada meter ditempatkan secara paralel dengan
hambatan 0,01 Ω. Hambatan amperemeter jauh lebih kecil
daripada nilai hambatan luar. Arus akan menurun dari 1,0 A
menjadi 0,9995 A.
Pembacaan Nilai Arus Listrik pada Ampermeter
Langkah pembacaan harga arus listrik yang terukur pada
ampermeter adalah (1) membaca skala yang ditunjuk oleh jarum
penunjuk, (2) membagi harga yang ditunjuk oleh skala tersebut
dengan harga skala maksimum, (3) mengalikan hasil bagi pada
langkah (2) tersebut dengan harga batas ukur yang dipilih. Sebagai
contoh, apabila batas ukur yang dipilih 10 A, berarti harga
maksimum adalah 10 A maka harga arus listrik yang terukur oleh
amperemeter adalah:
(4/5) x 10 A = 8 A
atau (0,8/1) x 10 A = 8 A
Mengukur Tegangan Listrik
Alat lainnya dikenal sebagai voltmeter, yang digunakan untuk
mengukur tegangan yang melewati beberapa bagian dalam suatu
rangkaian. Untuk menentukan tegangan yang melewati sebuah
hambatan, hubungkan voltmeter secara paralel dengan hambatan.
Terminal negatif meter harus dihubungkan ke sisi negatif dari
rangkaian dan terminal positif meter harus dihubungkan ke sisi
positif rangkaian. Hambatan suatu voltmeter sebaiknya sangat
besar, sehingga memungkinkan perubahan arus dan tegangan
dalam rangkaian kecil.
Gambar 3.12
Mengukur tegangan
dengan voltmeter
38
Rangkaian Listrik
Perhatikan rangkaian seperti diperlihatkan pada Gambar 3.11.
Sebuah ciri khusus voltmeter yang ideal terdiri atas hambatan nol
pada meter yang disusun seri dengan hambatan 10 kW. Ketika
hambatan ini dihubungkan paralel dengan RB, hambatan pengganti
gabungannya jauh lebih kecil daripada RB saja. Jadi, hambatan total
rangkaian menurun, sehingga menaikkan arus. RA tidak berubah,
tetapi arus tetap naik, sehingga menaikkan tegangan yang
melewati RA. Karena voltmeter dihubungkan dengan ujung-ujung
hambatan RB, maka tegangan antara ujung-ujung hambatan RB
tersebut menjadi lebih menurun. Hambatan yang besar pada
voltmeter memperkecil tegangan. Menggunakan voltmeter dengan
hambatan 10000 ohm mengubah tegangan antara ujung-ujung RB
dari 10 V menjadi 9,9995 V. Multimeter elektronik modern
hambatannya sangat besar yakni 107 Ω dan menghasilkan
perubahan tegangan yang sangat kecil.
Gambar 3.13 Voltmeter digital
untuk mengukur tegangan
pada suatu rangkaian
Rangkaian Listrik
39
Pembacaan Nilai Tegangan Listrik pada Voltmeter
Pembacaan nilai tegangan listrik yang terukur pada voltmeter
dilakukan dengan cara membagi nilai yang ditunjuk oleh jarum
penunjuk dengan skala maksimum yang sesuai pada voltmeter dan
mengalikannya dengan batas ukur yang dipilih. Sebagai contoh,
apabila batas ukur yang di pilih 15 V, maka nilai tegangan listrik
yang terukur oleh voltmeter adalah
(12/15) x 15 V = 12 V
atau
(4/5) x 15 V = 12 V
40
Rangkaian Listrik
4. Rangkaian Listrik
Amati berbagai peralatan listrik di sekitarmu. Lampu, pendingin,
komputer, dan setrika listrik, dihubungkan dengan sumber
tegangan listrik dan membentuk rangkaian listrik. Rangkaian
tersebut dibentuk sesuai dengan tujuannya dan bergantung pada
bagaimana bagian-bagian rangkaian (sumber tegangan, kawat
penghubung, dan hambatan-hambatan) disusun.
Gambar 4.1 Sebuah rangkaian listrik sederhana berupa
sumber tegangan (baterai), kawat penghantar, sakelar
sebagai pemutus rangkaian, dan sebuah lampu.
Rangkaian Listrik
41
Hukum Ohm dalam Rangkaian Tertutup
Sekarang perhatikan rangkaian sebuah hambatan dengan baterai
1,5 V seperti Gambar 4.2. Kamu dapat memperbesar kuat arus pada
hambatan (R), dengan cara memperkecil hambatan. Namun jika
hambatan (R) kecil, ternyata kuat arus tidak dapat membesar lagi
secara beraturan jika R diperkecil. Hal ini terjadi karena di dalam
baterai terdapat hambatan. Hambatan yang terdapat di dalam
sumber tegangan disebut hambatan dalam. Adapun hambatan (R)
yang kamu pasang di luar sumber tegangan disebut hambatan luar.
Jika hambatan dalam ditulis dalam rangkaian, maka penggambaran
rangkaian menjadi seperti Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Rangkaian dengan hambatan dalam
Arus dalam rangkaian di atas akan melewati hambatan luar (R)
dan hambatan dalam (r). Oleh karena itu, hambatan totalnya
merupakan gabungan hambatan luar (R) dan hambatan dalam (r),
yaitu R + r. Sesuai dengan hukum Ohm maka kuat arus dalam
rangkaian tersebut menjadi tegangan baterai dibagi gabungan
hambatan.
Akibat adanya hambatan dalam, maka tegangan baterai
setelah dipasang pada rangkaian lebih kecil daripada gaya gerak
listriknya. Beda potensial antara kutub-kutub baterai setelah
dipasang hambatan luar disebut tegangan jepit.
42
Rangkaian Listrik
Rangkaian Hambatan Listrik
Secara umum rangkaian hambatan dikelompokkan menjadi
rangkaian hambatan seri, hambatan paralel, ataupun gabungan
keduanya. Untuk membuat rangkaian hambatan seri ataupun
paralel minimal diperlukan dua hambatan. Adapun, untuk
membuat rangkaian hambatan kombinasi seri-paralel minimal
diperlukan tiga hambatan. Jenis-jenis rangkaian hambatan tersebut
memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Oleh karena
itu, jenis rangkaian hambatan yang dipilih bergantung pada
tujuannya.
Rangkaian Seri
Rangkaian lampu seperti gambar disebut rangkaian seri. Ini disebut
rangkaian seri karena lampu dipasang secara berantai atau berseri.
Karena bagian-bagian dari suatu rangkaian seri disambung satu
setelah yang lain, besarnya arus yang mengalir sama untuk seluruh
bagian rangkaian. Apabila kamu menghubungkan dua
amperemeter ke dalam rangkaian, kedua amperemeter itu akan
menunjukkan harga yang sama.
Gambar 4.3 Rangkaian seri dua buah lampu
Rangkaian Listrik
43
Apa yang terjadi jika salah satu bagian rangkaian seri
terputus? Dalam rangkaian seri arus listrik hanya mempunyai satu
jalan yang dapat dilewati. karena itu apabila ada bagian yang
terputus, berarti rangkaian dalam keadaan terbuka dan arus pasti
tidak mengalir.
Bagaimana Cara Kerja Lampu Senter?
Banyak lampu senter menggunakan dua sel kering yang
dihubungkan seri seperti ditunjukkan pada Gambar 4.4, bagianbagian yang membentuk rangkaian lampu senter adalah baterai,
konduktor, lampu pijar, dan sakelar.
Gambar 4.4 Rangkaian lampu senter
Pertama, saat mendorong sakelar ke belakang ini artinya
menciptakan suatu rangkaian terbuka. Tidak ada arus mengalir.
Senter itu mati. Kedua, saat mendorong sakelar ke depan ini berarti
menciptakan suatu rangkaian tertutup. Arus mengalir dari salah
satu ujung baterai ke lampu. Filamen di dalam lampu menjadi
sangat panas dan memijar. Lampu senter menyala.
Arus mengelilingi rangkaian dengan mengalir melalui kawat
menuju ujung lain baterai itu. Mendorong sakelar itu kembali ke
kedudukan terbuka akan membuka rangkaian dan mematikan
lampu tersebut.
Berapakah Besar Tegangan dan Kuat Arus dalam
Rangkaian Seri?
Dalam rangkaian seri seperti Gambar 4.4, besar tegangan sumber,
Vsumber, adalah sama dengan jumlah tegangan pada lampu A dan B,
Vsumber = VA + VB
44
Rangkaian Listrik
Karena arus I yang melalui lampu-lampu tersebut sama besar,
maka VA = IRA dan VB = IRB. Oleh karena itu, Vsumber = IRA + IRB atau
Vsumber = I(RA + RB). Arus yang mengalir melalui rangkaian tersebut
dapat dihitung dengan rumus berikut ini.
V
I  sumber
RA  RB
Persamaan ini berlaku untuk setiap jumlah hambatan seri,
tidak hanya dua. Arus yang sama akan tetap mengalir bila satu
resistor tunggal, R, mempunyai hambatan yang sama dengan
jumlah hambatan dua lampu tersebut. Hambatan seperti itu
disebut hambatan ekuivalen rangkaian atau sirkuit tersebut. Untuk
hambatan seri, hambatan ekuivalen sama dengan jumlah seluruh
hambatan yang dihubungkan seri.
untuk dua hambatan yang dihubungkan seri R = RA + RB
untuk tiga hambatan yang dihubungkan seri R = RA + RB + RC
dan seterusnya.
Perhatikan bahwa hambatan ekuivalen selalu lebih besar
daripada setiap hambatan tunggal yang dihubungkan seri tersebut.
Oleh karena itu, jika tegangan baterai tidak berubah, penambahan
lebih banyak alat secara seri selalu menurunkan arus tersebut.
Untuk menghitung arus, I, yang mengalir dalam suatu rangkaian
seri, pertama-tama hitunglah hambatan ekuivalen, RS, dan
kemudian gunakan persamaan berikut ini untuk menghitung I.
V
I  sumber
RS
Rangkaian Paralel
Jika dua buah lampu disusun secara sejajar, lampu-lampu tersebut
disusun secara paralel. Perhatikan rangkaian pada Gambar 4.6.
Pada rangkaian tersebut, arus listrik dari baterai dapat melalui
setiap lampu. Suatu rangkaian, dimana ada beberapa jalan berbeda
yang dapat dialiri arus disebut rangkaian paralel.
Rangkaian Listrik
45
Gambar 4.5 Rangkaian paralel lampu-lampu
Pada Gambar 4.5, dua buah resistor disusun secara paralel
dan ujung-ujung ketiga resistor dihubungkan secara bersamasama ke sumber tegangan. Di sini arus memiliki dua jalan yang
berbeda untuk melewati tiap-tiap resistor. Berapakah arus yang
melalui tiap-tiap resistor? Ini bergantung pada hambatan setiap
resistor.
Sebagai contoh, perhatikan gambar 4.6. Terdapat tiga buah
resistor dengan hambatan 12 Ω, 24 Ω, dan 48 Ω. Beda potensial
setiap resistor adalah 12 V. Arus yang melalui sebuah resistor
diberikan oleh I = V/R, sehingga kita dapat menghitung arus yang
melalui resistor 48 Ω adalah I = (12 V)/(48 Ω ) = 0,25 A. Kuat arus
yang melalui dua resistor yang lain, dapat dihitung dengan cara
yang sama.
Gambar 4.6 tiga buah resistor disusun paralel
46
Rangkaian Listrik
Apakah yang akan terjadi jika hambatan 12 Ω diambil dari
rangkaian? Apakah arus yang melewati hambatan 48 Ω berubah?
Apakah arus hanya bergantung pada beda potensial dan
hambatannya? Apakah kasus ini juga sama jika dilakukan pada
hambatan 24 Ω. Cabang sebuah rangkaian paralel tidak
bergantung satu dengan yang lain. Lampu yang lain tetap menyala,
meskipun salah satu lampu dilepas. Kuat arus total pada rangkaian
paralel merupakan jumlah dari kuat arus masing-masing jalur. Kuat
arus total pada rangkaian adalah (0,25 A + 0,5 A + 1 A) = 1,75 A.
Hambatan pengganti pada rangkaian dapat ditentukan
dengan persamaan :
1
1 1
1
 

RP R1 R2 R3
Perlu dicatat bahwa hambatan ekuivalen (RP) ini adalah lebih
kecil daripada hambatan tiap-tiap resistor dari ketiga resistor yang
dihubungkan secara paralel dalam rangkaian tersebut. Penempatan
dua atau lebih resistor dalam rangkaian paralel, selalu mengurangi
besar hambatan pengganti pada rangkaian tersebut. Hambatan
tersebut menurun karena setiap resistor baru menambah jalur arus
baru, dan meningkatkan arus total karena beda potensial tidak
berubah.
Untuk menghitung hambatan pengganti pada rangkaian
paralel, pertama-tama kita harus tahu bahwa arus total adalah
jumlah arus yang melalui cabang.
Jika IA, IB, dan IC adalah arus yang melalui cabang dan I adalah
arus total, maka
I = IA + IB + IC
Beda potensial di antara ujung-ujung tiap-tiap resistor adalah
sama, sehingga arus yang melalui tiap-tiap resistor, misalnya RA
dapat ditentukan dari
IA = V/RA
Rangkaian Listrik
47
5. Daya dan Energi
Listrik
Bila kamu memiliki ponsel atau pemutar musik digital, maka kamu
harus selalu mengisi ulang (recharge) peralatan tersebut. Ini karena
energi listrik yang dihasilkan baterai yang digunakan oleh ponsel
lama-kelamaan akan semakin habis. Kamu pun tidak akan pernah
bosan mengisi ulang baterai ponselmu itu agar selalu dapat
digunakan. Berapa sebenarnya daya listrik yang dibutuhkan ponsel
atau pemutar musik digitalmu itu?
Gambar 5.1 Ponsel harus selalu
diisi ulang agar selalu dapat
digunakan
48
Rangkaian Listrik
Daya Listrik
Apa yang kamu pikirkan pada saat mendengar kata daya? Daya
memiliki banyak arti yang berbeda. Saat kamu mempelajari tentang
Energi dan Usaha, kamu telah paham bahwa daya adalah
kemampuan melakukan usaha. Listrik dapat melakukan usaha
untuk kita. Energi listrik dengan mudah diubah menjadi jenis energi
lain. Sebagai contoh, daun-daun sebuah kipas angin dapat
berputar dan mendinginkan kamu pada saat energi listrik diubah
menjadi energi mekanik. Setrika listrik mengubah energi listrik
menjadi energi panas. Daya listrik adalah jumlah energi listrik yang
digunakan tiap detik.
Gambar 5.2 kipas angin
menghasilkan energi putaran
dari energi listrik
Tiap alat listrik yang berbeda menggunakan energi yang
berbeda. Alat-alat listrik sering diiklankan dengan menunjukkan
pemakaian dayanya, yang bergantung pada jumlah energi yang
dibutuhkan tiap-tiap alat tersebut untuk menjalankannya. Elemen
pemanas listrik dalam setrika listrik dan pemasak air listrik memiliki
daya listrik besar. Namun, alat-alat tersebut tidak dihidupkan terusmenerus. Alat-alat yang dihidupkan lama bahkan sering terusmenerus, seperti lemari es, umumnya menggunakan lebih banyak
energi. Tabel 5.1 menunjukkan kebutuhan daya dari beberapa alat
listrik, dan Gambar 5.3 menunjukkan sebuah label dengan
informasi daya.
Rangkaian Listrik
49
Tabel 5.1 Energi yang Digunakan oleh Alat-alat Listrik Rumah
Tangga
Alat Listrik
Lampu-pijar 100-watt
Stereo
lemari es/freezer
Lampu neon 40-watt
Televisi (berwarna)
Pengering rambut
Oven microwave
Lama
Pemakaian
(Jam/hari)
6
2,5
10,00
1
3,25
0,25
0,50
Penggunaan
Daya
(watt)
100
109
615
40
200
1000
700
Energi
(kWh/hari)
0,60
0,27
6,15
0,04
0,65
0,25
0,35
Gambar 5.3 Label daya pada alat listrik
Penghitungan Daya
Daya listrik dinyatakan dalam satuan watt (W) atau kilowatt (kW).
Jumlah daya yang digunakan oleh sebuah alat listrik berbanding
lurus dengan beda potensial dan kuat arus listriknya, dan dapat
dihitung dengan cara mengalikan beda potensial dengan arus.
P=V×I
dimana P adalah daya (watt), V adalah tegangan (volt), dan I adalah
arus listrik (ampere)
50
Rangkaian Listrik
Satu watt daya dihasilkan apabila arus satu ampere mengalir
melalui suatu rangkaian dengan beda potensial satu volt.
Perhatikan lagi Tabel 5.1. Alat listrik manakah yang memerlukan
daya listrik paling besar untuk menjalankannya? Kamu dapat
menjawab pertanyaan tersebut dengan memperhatikan jumlah
watt yang tertulis untuk alat tersebut pada kolom penggunaan
daya.
Daya Listrik pada Suatu Alat Listrik
Alat listrik yang dijual di toko biasanya sudah tercantum daya dan
tegangan yang dibutuhkan alat itu. Misalnya, lampu bertuliskan 60
W/220 V, setrika bertuliskan 300 W/220 V, dan pompa air
bertuliskan 125 W/220 V.
Lampu bertuliskan 60 W/220 V artinya lampu akan menyala
dengan baik, jika dipasang pada tegangan 220 volt dan selama 1
detik banyaknya energi listrik yang diubah menjadi energi cahaya
60 joule. Jika lampu dipasang pada tegangan lebih besar dari 220 V
maka lampu akan rusak. Sebaliknya, jika dipasang pada tegangan
kurang dari 220 V, lampu menyala kurang terang.
Gambar 5.4 Setrika listrik
memerlukan daya sekitar 300 W
Rangkaian Listrik
51
Ada kalanya alat-alat listrik tidak mencantumkan daya
listriknya, tetapi tertulis tegangan dan kuat arus. Misalnya, motor
listrik bertuliskan 220 V - 0,5 A. Artinya motor akan bekerja dengan
baik jika dipasang pada tegangan 220 volt dan akan mengalir arus
listrik.
Energi Listrik
Energi listrik dapat berubah menjadi bentuk energi lain. Untuk
mengubah energi listrik menjadi energi lain diperlukan alat listrik.
Setrika merupakan alat listrik yang memiliki hambatan, jika
digunakan memerlukan tegangan, arus listrik, dan waktu
penggunaan. Hambatan, tegangan, kuat arus, dan waktu itulah
yang memengaruhi besar energi listrik.
Gambar 5.5 Dapatkah kamu menyebutkan energi apa saja yang digunakan
oleh orang dalam gambar di atas?
Bagaimanakah merumuskan hubungan energi listrik dengan
hambatan, tegangan, kuat arus, dan waktu? dapat dikatakan bahwa
besar energi listrik bergantung oleh tegangan listrik, kuat arus
listrik, dan waktu listrik mengalir. Energi listrik akan makin besar,
jika tegangan dan kuat arus makin besar serta selang waktu makin
lama.
52
Rangkaian Listrik
Mengapa hemat energi merupakan sikap hidup yang perlu
ditumbuhkan? Hampir semua energi listrik dihasilkan dari sumber
daya alam, yang terbatas jumlahnya. Energi listrik tidak gratis,
kamu harus membayar untuk mendapatkan energi listrik. Seluruh
listrik yang digunakan di rumahmu diukur dengan alat yang
disebut meter listrik.
Kamu mungkin pernah memperhatikan bahwa meter listrik di
rumahmu memiliki piringan yang berputar cepat pada saat kamu
banyak menggunakan listrik dan berhenti pada saat tidak ada
pemakaian listrik. Jumlah energi listrik yang kamu pergunakan
bergantung pada daya yang dibutuhkan oleh alat-alat listrik di
rumahmu dan berapa lama alat listrik itu digunakan. Sebagai
contoh, kamu dapat menghitung jumlah energi yang digunakan
sebuah lemari es dalam satu hari dengan mengalikan daya yang
dibutuhkan dengan jumlah waktu lemari es itu menggunakan daya
listrik.
Gambar 5.6 meter listrik
Satuan energi listrik adalah joule (J) kilowatt-jam (kWh). Satu
joule sama dengan satu watt (W) daya yang digunakan selama satu
detik. Satu kilowatt-jam sama dengan 1000 watt daya yang
digunakan selama satu jam. Perusahaan listrik memberikan
rekening tagihan kepadamu setiap bulan untuk tiap kilowatt-jam
daya yang kamu gunakan. Kamu dapat menghitung besar tagihan
itu dengan mengalikan jumlah energi yang dipakai dengan harga
tiap kilowatt-jam. Tabel 5.2 menunjukkan beberapa contoh biaya
menjalankan alat-alat listrik.
Rangkaian Listrik
53
Tabel 5.2 Contoh biaya menjalankan alat-alat listrik di rumah
Lemari es Televisi
(freezer)
(berwarna)
Rata-rata daya dalam watt (watt)
Jam penggunaan tiap hari (jam)
Jam penggunaan tiap bulan (jam)
Watt-jam tiap bulan (watt-jam)
Penggunaan kWh tiap bulan (kWh)
Tarif per kWh (Rp)
Rekening per bulan (Rp)
615
10
300
184500
184,5
200
36900
200
3,25
97,5
19500
19,5
200
3900
Lampupijar
100-watt
100
6
180
18000
18
200
3600
Perubahan Energi Listrik
Manusia menggunakan sumber-sumber energi yang disediakan
alam sejak dulu. Dari sekian banyak bentuk energi yang kita
ketahui, energi listrik merupakan salah satu bentuk energi yang
paling mudah diubah ke dalam bentuk energi yang lain. Oleh
karena itu, setiap ditemukan bentuk energi baru, orang cenderung
mengubahnya menjadi berbentuk energi listrik sebelum
dimanfaatkan.
Satu bentuk energi dapat berubah ke bentuk energi yang lain.
Untuk mengubah bentuk energi listrik diperlukan alat listrik. Energi
listrik dapat diubah ke berbagai bentuk energi antara lain energi
cahaya, energi kalor, energi bunyi, energi kinetik, dan energi kimia.
Perubahan bentuk energi listrik selalu memenuhi hukum
kekekalan energi. Hukum tersebut berbunyi energi tidak dapat
diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya dapat
berubah dari bentuk energi satu ke bentuk energi yang lain.
Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Cahaya
Ambillah sebuah lampu pijar, dan coba perhatikan. Ternyata, pada
lampu tertulis 20 W/220 V. Kemudian hubungkan dengan stop
kontak listrik PLN. Apa yang terjadi? Ternyata, lampu menyala.
Perubahan bentuk energi apakah yang terjadi pada lampu pijar?
54
Rangkaian Listrik
Lampu pijar dan lampu neon merupakan alat listrik yang
dapat mengubah energi listrik menjadi energi cahaya dan energi
kalor. Di dalam ruang kaca lampu pijar, terdapat filamen yang
mudah terbakar yang terbuat dari kawat wolfram halus yang dibuat
spiral. Di dalam bola kaca diisi gas argon dan nitrogen bertekanan
rendah yang berguna untuk menyerap energi kalor dari filamen
yang berpijar, sehingga filamen tidak cepat putus. Ketika arus listrik
mengalir, filamen berpijar sampai suhu 1.000 OC menghasilkan
cahaya dan kalor. Lampu ini apabila digunakan terasa panas karena
banyak energi listrik yang berubah menjadi energi kalor, sehingga
lampu tidak hemat listrik.
Gambar 5.7 Lampu adalah
contoh alat yang mengubah
energi listrik menjadi energi
cahaya
Lampu tabung (TL) sering disebut lampu neon. Lampu ini
terbuat dari tabung kaca yang bentuknya bermacam-macam. Di
dalam tabung kaca diisi gas raksa dan pada kedua ujungnya
terdapat elektrode. Jika kedua elektrode dihubungkan dengan
tegangan tinggi menyebabkan terjadinya loncatan elektron yang
menimbulkan api listrik. Loncatan elektron ini dapat menyebabkan
gas raksa memancarkan sinar ultraviolet yang tidak tampak oleh
mata. Agar sinar yang dihasilkan dapat dilihat, dinding tabung kaca
bagian dalam dilapisi zat fluoresensi. Dinding kaca berlapis zat itu
akan memendarkan cahaya ketika terkena sinar ultraviolet. Cahaya
yang dipancarkan berupa cahaya putih dan tidak panas.
Rangkaian Listrik
55
Dibandingkan lampu pijar, lampu TL memiliki kelebihan. Pada
lampu TL lebih banyak energi listrik yang berubah menjadi energi
cahaya. Lampu ini hemat listrik karena kalor yang ditimbulkan kecil
dan tidak terlalu panas ruang di sekitarnya. Sekarang ini, lampu
jenis TL dibuat dalam berbagai bentuk dan memiliki keunggulan
hemat energi.
Perubahan Energi Listrik Menjadi Energi Kalor
Ambillah sebuah setrika listrik atau solder dan hubungkan dengan
stop kontak listrik PLN dan tunggu beberapa saat. Mengapa dasar
setrika terasa panas? Dari manakah asalnya panas? Perubahan
bentuk energi apakah yang terjadi pada setrika?
Setrika listrik dan solder merupakan alat yang dapat
mengubah energi listrik menjadi energi kalor (panas). Bagian dalam
setrika listrik terdapat elemen pemanas yang terbuat dari bahan
konduktor yang hambatan jenisnya besar. Elemen pemanas
diletakkan di antara alas berupa besi dengan penutup setrika yang
dipisahkan bahan isolator. Ketika dialiri arus listrik, elemen tersebut
akan menghasilkan energi kalor dan suhunya naik. Energi kalor
yang dihasilkan dihantarkan ke lapisan besi, sehingga lapisan besi
ikut panas.
(a)
(b)
Gambar 5.8 (a) Setrika dan (b) heater adalah alat-alat yang
mengubah listrik menjadi panas
56
Rangkaian Listrik
Solder listrik merupakan alat untuk memasang komponen
elektronika pada papan rangkai. Bagian dalam solder listrik berisi
elemen pemanas yang terbuat dari bahan konduktor yang
hambatan jenisnya besar. Elemen pemanas diletakkan di dalam
selubung solder. Ketika dialiri arus listrik, elemen tersebut akan
menghasilkan energi kalor dan suhunya naik. Energi kalor yang
dihasilkan dihantarkan ke mata solder. Logam mata solder memiliki
titik lebur yang lebih tinggi daripada titik lebur timah solder. Suhu
solder yang terlalu tinggi akan merusak komponen solder.
Gambar 5.9 solder menghasilkan panas dari listrik
Menggunakan Listrik Secara Efektif
Sumber energi ada yang dapat diperbarui dan ada pula yang tidak
dapat diperbarui. Sebagian besar sumber energi yang kita gunakan
di rumah dan untuk angkutan merupakan sumber energi yang
tidak dapat diperbarui. Para ahli menunjukkan bahwa minyak bumi
dan batu bara di dunia ini akan habis dalam kurun waktu tertentu.
Akibatnya pada suatu saat akan terjadi krisis energi. Karena jumlah
permintaan energi selalu bertambah, satu saat permintaan ini
melebihi batas energi yang tersedia di bumi.
Rangkaian Listrik
57
Salah satu alternatif adalah dengan menggunakan energi
alternatif selain minyak bumi. Tenaga angin dan ombak atau
gelombang laut adalah dua di antara alternatif yang ada. Angin
dan ombak merupakan sumber energi yang dapat diperbarui
karena tersedia di alam. Listrik dapat dihasilkan dari dua sumber
energi alternatif ini.
(b)
Gambar 5.10 (a) listrik tenaga angin dan
(b) listrik tenaga ombak
(a)
Walaupun energi listrik yang disediakan PLN cukup besar
namun belum mencukupi kebutuhan listrik secara nasional. Karena
masih terdapat daerah di tanah air ini yang belum mendapat suplai
listrik. Pemerintah terus mengembangkan penyediaan energi listrik
guna pemerataan penggunaan listrik untuk meningkatkan
perkembangan industri di seluruh tanah air.
Sumber energi yang terbatas dan banyaknya permintaan listrik
di tanah air mendorong kita untuk menghemat energi di antaranya
penghematan energi listrik. Pemanfaatan energi listrik secara efektif
perlu digalakkan kepada seluruh pengguna energi listrik.
58
Rangkaian Listrik
Gambar 5.11 Salah satu cara menghemat listrik adalah dengan
merancang ruang dengan ventilasi yang cukup
Jatah daya listrik yang diberikan PLN perlu
dimanfaatkan sebaik-baiknya. Berikut ini beberapa
usaha penghematan energi listrik.
• Mematikan saklar alat listrik yang tidak digunakan.
• Menyalakan lampu setelah gelap.
• Menggganti lampu pijar dengan lampu TL.
• Memilih alat-alat listrik yang berdaya rendah.
• Membuat ruangan berjendela.
• Mencari sumber-sumber energi
alternatif yang dapat diperbarui.
• Menemukan alat-alat baru yang
menggunakan tenaga surya.
(a)
Gambar 5.12 menggunakan (a) lampu hemat
energi dan (b) panel surya sebagai usaha
untuk menghemat listrik
(b)
Rangkaian Listrik
59
6. Arus Bolak-Balik
Sumber listrik AC di rumahmu berasal dari tempat yang jauh. Arus
listrik tersebut mengalir melalui kawat bertegangan listrik sangat
tinggi untuk memperkecil energi listrik yang terbuang sia-sia.
Sebelum memasuki rumahmu, tegangan listrik tersebut diturunkan
hingga sebesar 220 Volt. Untuk maksud tersebut, arus listrik
dilewatkan pada alat yang bernama transformator. Agar arus listrik
dapat dinaikkan atau diturunkan tegangannya, listrik dialirkan
dalam bentuk arus bolak-balik.
Gambar 6.1 Gardu listrik terdiri dari transformator besar untuk
mengubah besar arus listrik sebelum disalurkan ke rumah-rumah
60
Rangkaian Listrik
Arus Bolak-balik
Arus dan tegangan yang kita bicarakan sejauh ini dapat
digolongkan sebagai arus searah. Arus dan tegangan ini dihasilkan
dari sumber tegangan berupa baterai atau akumulator (aki). Arus
dan tegangan searah mempunyai nilai yang kecil. Tentu saja
tegangan yang kecil tidak memadai untuk memenuhi kebutuhan
listrik sehari-hari. Dalam hal ini listrik yang digunakan berupa arus
bolak-balik.
Listrik yang kita gunakan sehari-hari disediakan oleh PLN.
Sumber listriknya berupa pembangkit listrik yang besar yang
mampu menghasilkan listrik dengan daya sampai jutaan watt atau
dalam kisaran megawatt. Pembangkit listriknya dapat berupa PLTA
yang menggunakan tenaga air, PLTU yang menggunakan tenaga
uap, atau PLTG yang menggunakan tenaga gas. Letak pembangkit
listrik ini biasanya di tempat yang jauh sehingga memerlukan suatu
jalur pengiriman listrik. Jalur pengiriman listrik ini disebut jalur
transmisi daya listrik.
Gambar 6.2 Jalur transmisi daya listrik
Rangkaian Listrik
61
Di sinilah kita memerlukan suatu arus bolak-balik. Berbeda
dengan arus searah yang nilainya selalu tetap, arus bolak-balik
memiliki nilai yang berubah-ubah. Ini menguntungkan karena
dalam perjalanannya dari pembangkit ke pengguna, listrik akan
selalu diubah-ubah besarnya sesuai dengan kebutuhan di setiap
tempat.
Dari sini, kamu telah mengetahui bahwa arus dan tegangan
dapat berada dalam dua keadaan, yaitu arus searah dan arus
bolak-balik. Arus searah memiliki besar arus atau tegangan yang
selalu tetap, sedangkan arus bolak-balik memiliki besar arus atau
tegangan yang berubah-ubah.
Generator
Bagaimana listrik untuk rumahmu dihasilkan? Sebagian besar
energi listrik yang kita gunakan sehari-hari dihasilkan oleh
generator. Generator memanfaatkan induksi elektromagnetik untuk
menghasilkan listrik.
Gambar 6.3 Sebuah alat sederhana
yang memanfaatkan gejala induksi
untuk menghasilkan listrik
Perhatikan Gambar 6.3 di atas. Alat pada gambar itu
menunjukkan perangkat generator sederhana yang dapat
menghasilkan listrik melalui gerak putar kumparan di dalam medan
magnet. Listrik akan dihasilkan bila kumparan diputar di dalam
medan magnet. Gejala ini disebut induksi elektromagnetik.
62
Rangkaian Listrik
Gambar di bawah menunjukkan diagram dari sebuah
generator. Pada saat kumparan berputar, kumparan memotong
garis gaya magnet. Seperti telah kamu temukan, jika kumparan
memotong garis gaya magnet, arus induksi akan timbul pada
kumparan tersebut. Setelah kumparan berputar 1/2 putaran, sisisisi kumparan melintas di dekat kutub magnet yang berlawanan
dengan semula, menyebabkan arah arus induksi berubah. Sebagai
hasilnya arah arus yang dihasilkan kumparan tersebut berubahubah. Arus yang dihasilkan generator disebut arus bolak-balik atau
arus AC (Alternating Current).
Gambar 6.4 Generator arus bolak-balik
Apa yang dapat digunakan untuk memutar kumparan
generator? Pada generator kecil, misalnya generator untuk lampu
sepedamu, energi untuk memutarnya berasal dari putaran roda
sepedamu. Namun pada pembangkit listrik, orang memanfaatkan
turbin. Turbin memanfaatkan energi kinetik air terjun, angin, atau
uap untuk memutar kumparan generator.
Transformator
Transformator adalah alat yang dipergunakan untuk menaikkan
atau menurunkan tegangan arus bolak balik. Transformator dapat
berfungsi berdasarkan prinsip arus bolak balik pada suatu
kumparan dan menghasilkan arus induksi pada kumparan kedua.
Rangkaian Listrik
63
Transformator sangat penting untuk penyaluran listrik.
Pembangkit listrik biasanya letaknya sangat jauh dari rumah
penduduk. Listrik disalurkan pada jarak yang jauh, sehingga
terdapat kehilangan energi. Pada tegangan yang tinggi dan arus
yang rendah, listrik dapat disalurkan dengan kehilangan energi
yang lebih kecil. Tetapi jika pembangkit listrik membangkitkan
tegangan rendah, bagaimana memperoleh listrik tegangan tinggi?
Listrik tegangan tinggi diperoleh dengan menaikkan tegangan
menggunakan transformator step-up. Setelah dinaikkan, tegangan
tersebut disalurkan ke pelanggan. Tegangan tersebut kemudian
diturunkan lagi dengan menggunakan transformator step-down
untuk disalurkan ke rumah penduduk. Transformator ini biasanya
terdapat di gardu listrik milik PLN yang berfungsi membagi listrik
ke rumah-rumah.
Gambar 6.5 Trafo yang ada di gardu listrik
Transformator step-up digunakan juga pada pesawat televisi
untuk menaikkan tegangan 220 volt menjadi tegangan 20.000 volt.
Transformator step-down digunakan pada radio, tape recorder,
dan komputer.
64
Rangkaian Listrik
Penggunaan Transformator
Banyak peralatan listrik di rumah yang menggunakan
transformator step down. Trafo tersebut berfungsi untuk
menurunkan tegangan listrik PLN yang besarnya 220 V menjadi
tegangan lebih rendah sesuai dengan kebutuhan. Sebelum masuk
rangkaian elektronik pada alat, tegangan 220 V dari PLN
dihubungkan dengan trafo step down terlebih dahulu untuk
diturunkan. Misalnya kebutuhan peralatan listrik 25 V. Jika alat itu
langsung dihubungkan dengan PLN, alat itu akan rusak atau
terbakar. Namun, apabila alat itu dipasang trafo step down yang
mampu mengubah tegangan 220 V menjadi 25 V, alat itu akan
terhindar dari kerusakan. Ada beberapa alat yang menggunakan
transformator antara lain power supply (catu daya), adaptor, dan
transmisi daya listrik jarak jauh.
Transformator sebagai Power Supply
Tahukah kamu bahwa komputer (PC) yang kamu pakai setiap hari
memiliki satu komponen penting yang disebut power supply? Apa
fungsi power supply? Komponen ini yang akan membagi listrik ke
setiap bagian dari komputer. Bagian dalam komputer memerlukan
tegangan listrik yang kecil sehingga tidak boleh langsung
disambungkan dengan listrik dari PLN. Power supply ini yang akan
menurunkan tegangan dari listrik PLN sampai ke nilai yang sesuai
dengan komponen-komponen di dalam komputer.
Gambar 6.6 Trafo dapat kita temukan
di dalam alat listrik seperti TV
Rangkaian Listrik
Gambar 6.7 Trafo sebagai bagian dari
power supply
65
Catu daya atau power supply merupakan alat yang digunakan
untuk menghasilkan tegangan AC yang rendah. Catu daya
menggunakan trafo step down yang berfungsi untuk menurunkan
tegangan 220 V menjadi nilai tegangan AC yang besarnya antara 2
V sampai 12 V.
Transformator sebagai Adaptor
Tahukah kamu charger yang digunakan untuk mengisi ulang listrik
dari batere di dalam ponsel? Kamu tentu sangat mengerti begitu
pentingnya charger ini buat kita. Jika charger digunakan untuk
ponsel, adaptor adalah alat dengan fungsi serupa dengan charger
bagi laptop. Baik charger maupun adaptor berfungsi menghubungkan komponen listrik dengan listrik PLN. Trafo digunakan dalam
charger dan adaptor.
Adaptor terdiri atas trafo step down dan rangkaian penyearah
arus listrik yang berupa diode. Adaptor merupakan catu daya yang
ditambah dengan penyearah arus. Fungsi penyearah arus adalah
mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC.
Gambar 6.8 Charger atau adaptor untuk isi ulang baterai
laptop juga menggunakan transformator
66
Rangkaian Listrik
Transmisi Daya Listrik Jarak Jauh
Pembangkit listrik biasanya dibangun jauh dari permukiman
penduduk. Proses pengiriman daya listrik kepada pelanggan listrik
(konsumen) yang jaraknya jauh disebut transmisi daya listrik jarak
jauh. Untuk menyalurkan energi listrik ke konsumen yang jauh,
tegangan yang dihasilkan generator pembangkit listrik perlu
dinaikkan mencapai ratusan ribu volt. Untuk itu, diperlukan trafo
step up. Tegangan tinggi ditransmisikan melalui kabel jaringan
listrik yang panjang menuju konsumen. Sebelum masuk ke rumahrumah penduduk tegangan diturunkan menggunakan trafo step
down hingga menghasilkan 220 V.
Gambar 6.9 Transmisi listrik dari pembangkit ke perumahan
Transmisi daya listrik jarak jauh dapat dilakukan dengan
menggunakan tegangan besar dan arus yang kecil. Dengan cara itu
akan diperoleh beberapa keuntungan, yaitu energi yang hilang
dalam perjalanan dapat dikurangi dan kawat penghantar yang
diperlukan dapat lebih kecil serta harganya lebih murah.
Rangkaian Listrik
67
Gambar 6.10 Bendungan yang digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga
air
Listrik di Rumahmu
Apakah kamu mempunyai generator di rumahmu yang
memberikan semua kebutuhan listrik yang kamu perlukan?
Mungkin tidak. Kamu memperoleh listrik dari pembangkit listrik,
seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Generator ini
jauh lebih rumit daripada generator yang dibahas di atas. Di bawah
ini diberikan contoh generator yang terdapat di dalam pembangkit
listrik tenaga air.
Gambar 6.11
Diagram dari generator
68
Rangkaian Listrik
Diperlukan sumber energi
mekanis untuk memutar kumparan.
Kumparan biasanya dihubungkan
ke turbin. Turbin adalah roda besar
yang diputar oleh dorongan air,
angin ataupun uap. Generator
mengubah energi mekanis ini
menjadi
energi
listrik
yang
disalurkan ke rumahmu.
Gambar 6.12
Turbin dari sebuah Generator
Rangkaian Listrik
69
Glosarium
Amperemeter alat untuk mengukur besar kuat arus listrik yang
mengalir di dalam rangkaian tertutup.
Arus Listrik aliran elektron-elektron di dalam konduktor.
Daya Listrik kecepatan energi listrik diubah menjadi bentuk energi
lain.
Elektroskop alat yang digunakan untuk mendeteksi muatanmuatan listrik
Galvanometer alat ukur listrik untuk mendeteksi adanya arus listrik
yang kecil kekuatannya.
Gaya Gerak Listrik beda potensial sumber tegangan sebelum
mengalirkan arus listrik yang diukur dalam volt
Generator alat untuk menghasilkan arus listrik dengan mengubah
energi mekanik menjadi energi listrik.
Hukum Coulomb hukum yang menghubungkan besarnya gaya
antara dua muatan listrik yang terpisah oleh jarak d
Hukum Ohm hukum yang menghubungkan tegangan hambatan
dan kuat Arus
Hambatan kecenderungan suatu benda untuk melawan aliran
muatan listrik, mengubah energi listrik menjadi energi bentuk lain.
Isolator bahan yang tidak memungkinkan elektron-elektron
mengalir dengan mudah di dalamnya.
70
Rangkaian Listrik
Konduktor bahan yang dapat mengalirkan elektron
Kuat arus listrik muatan listrik yang mengalir melalui penghantar
tiap sekon.
Listrik dinamis aliran elektron dari tempat yang mempunyai
energi potensial lebih tinggi ke tempat berenergi potensial rendah
di dalam suatu rangkaian.
Listrik statis berkumpulnya muatan listrik pada suatu benda.
Muatan negatif benda menerima elektron sehingga jumlah
elektron lebih banyak
Muatan positif benda kehilangan sebagian elektronnya sehingga
jumlah proton lebih banyak
Pengosongan muatan penghilangan
terkumpul pada suatu benda.
muatan
listrik
yang
Petir loncatan muatan listrik statis yang besar antara awan dan
bumi.
Rangkaian tertutup ujung-ujung sumber tegangan dan beban
terhubung sehingga memungkinkan elektron-elektron mengalir
Transformator alat yang mengubah tegangan (menaikkan atau
menurunkan) arus listrik bolak-balik.
Turbin roda besar yang diputar
Watt-jam daya yang dihasilkan apabila arus satu ampere mengalir
melalui suatu rangkaian dengan beda potensial satu volt.
Rangkaian Listrik
71
Daftar Pustaka
Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Edisi Kelima. Jakarta: Erlangga.
Halliday, Resnick. 1994. Fisika Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.
Ilmu Pengetahuan Populer. 2005. Grolier International, Inc.
Jendela IPTEK. 2000. Jakarta: Balai Pustaka
Johnson, Keith. 2001. Physics for You. United Kingdom: Nelson
Thornes. Ltd.
Kamus Fisika Bergambar. 2004. Jakarta: Erlangga.
Kamus Kimia Bergambar. 2004. Jakarta: Erlangga.
Oxford Ensiklopedi Pelajar. 1995. Jakarta: Grolier-Widyadara.
Physics Today. 1995. World Book, Inc.
The World Book Encyclopedia. 1995. Chicago: World Book.
Tipler, Paul A. 1998. Fisika. Jakarta: Erlangga.
72
Rangkaian Listrik