BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Listrik dapat dikatakan sebagai suatu bentuk hasil teknologi yang sangat vital dalam kehidupan manusia. Semakin lama tidak ada satupun alat kebutuhan manusia yang tidak membutuhkan listrik, oleh karena itu manusia selalu berfikir bagaimana menciptakan dan menggunakan energi listrik secara efektif dan efesien. Namun, penggunaan listrik secara berlebihan akan membawa dampak negatif bagi kehidupan. Pada dasarnya energi listrik tidak dapat diperbaharui. Apabila manusia tidak dapat menggunakannya secara efektif dan efisien, maka energi listrik akan cepat habis. Secara tidak langsung, hal ini juga akan memperbesar efek pemanasan global yang mengancam kehidupan manusia. Semakin banyak penggunaan alat-alat listrik, maka semakin banyak pula gas rumah kaca yang dihasilkan bumi. Kemudahan yang ditawarkan oleh energi listrik, tidak selamanya menguntungkan manusia. Manusia terkadang melakukan hal-hal ceroboh, seperti pencurian listrik yang dapat menyebabkan terjadinya korsleting listrik. Korsleting listrik tidak bisa dianggap sebagai hal sepele karena dapat menimbulkan kebakaran. Berdasarkan uraian di atas maka penulis ingin menjabarkan tentang konsep dasar kelistrikan, mencakup masalah arus listrik sampai pada pemanfaatan energi listrik dalam kehidupan sehari-hari, serta mengenai penghematan energi listrik. SUMBER ENERGI LISTRIK 1 1.2 Rumusan Pertanyaan Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka rumusan masalah dari makalah ini adalah: 1. Apa yang dimaksud dengan kelistrikan? 2. Apa saja sumber energi listrik? 3. Apa yang dimaksud dengan konduktor, isolator? 4. Bagaimana sifat-sifat dari konduktor dan isolator? 5. Apa saja perubahan dari energi listrik itu? 6. Bagaimana penerapan energi listrik baik konduktor dan isolator dalam kehidupan sehari-hari? 1.3 Tujuan Penulisan Berdasarkan rumusan masalah di atas maka tujuan yang dapat dirumuskan dalam pembuatan makalah ini antara lain untuk mengetahui: 1. Pengertian dari kelistrikan. 2. Sumber-sumber energi listrik dalam kehidupan sehari-hari. 3. Pengertian dan benda-benda yang termasuk dalam konduktor dan isolator. 4. Sifat-sifat dari konduktor dan isolator. 5. Berbagai perubahan energi listrik. 6. Penerapan energi listrik baik konduktor dan isolator dalam kehidupan seharihari. SUMBER ENERGI LISTRIK 2 BAB II PEMBAHASAN DAN PENERAPAN 2.1 Pengertian Listrik Menurut Wikipedia, Listrik adalah kondisi dari partikel subatomik tertentu, seperti elektron dan proton, yang menyebabkan penarikan dan penolakan gaya di antaranya. Atau menurut pengertian lainnya, Listrik adalah sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Listrik memungkinkan terjadinya banyak fenomena fisika yang dikenal luas, seperti petir, medan listrik, dan arus listrik. Listrik digunakan dengan luas di dalam aplikasi-aplikasi industri seperti elektronik dan tenaga listrik. Listrik memberi kenaikan terhadap empat gaya dasar alami (gaya gravitasi, gaya elektromagnetisme, gaya nuklir lemah dan gaya nuklir kuat). “Jumlah listrik” juga dikenal dengan istilah “Muatan Listrik” atau “Jumlah Muatan”. Ada dua jenis muatan listrik: positif dan negatif. Melalui eksperimen, muatan-sejenis saling menolak dan muatan-lawan jenis saling menarik satu sama lain. Jika listrik mengalir melalui bahan khusus, misalnya dari wolfram dan tungsten, cahaya pijar akan dipancarkan oleh logam itu. Bahan-bahan seperti itu dipakai dalam bola lampu. Setiap kali listrik mengalir melalui bahan yang mempunyai hambatan, maka akan dilepaskan panas. Semakin besar arus listrik, maka panas yang timbul akan berlipat. Sifat ini dipakai pada elemen setrika dan kompor listrik. Sedangkan pada listrik arus bolak-balik, listrik juga bisa mengalir ke bumi. Hal ini disebabkan oleh sistem perlistrikan yang menggunakan bumi sebagai acuan tegangan netral (ground). Karena itu jika kita memegang sumber listrik dan kaki kita menginjak bumi atau tangan kita menyentuh dinding, membuat listrik mengalir dari tangan ke kaki sehingga kita akan mengalami kejutan listrik (“terkena strum”). Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Ada dua jenis muatan listrik, yaitu muatan listrik negatif dan positif. Suatu benda SUMBER ENERGI LISTRIK 3 bermuatan listrik negatif jika kelebihan elektron, dan bermuatan listrik positif jika kekurangan elektron. Secara alami, muatan listrik positif selalu mengalir dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial rendah. Aliran ini disebut sebagai arah arus listrik konvensional. Akan tetapi sebenarnya muatan listrik yang bergerak di dalam konduktor bukanlah muatan listrik positif, tetapi muatan listrik negatif (elektron) dan arah aliran elektron berlawanan dengan arah aliran muatan positif. 2.2 Sumber Energi Listrik Sumber energi listrik adalah benda yang dapat menimbulkan arus listrik. Beberapa contoh sumber energi listrik adalah: 1. Batu Baterai atau Elemen Kering Baterai yang biasa dijual (disposable/sekali pakai) mempunyai tegangan listrik 1,5 volt. Ada juga yang dinamakan rechargeable battery, yaitu baterai yang dapat diisi ulang, seperti yang biasa terdapat pada telepon genggam. Baterai sekali pakai disebut elemen primer karena tidak dapat dimuati (diisi atau diestrum) kembali jika muatannya habis. Sedangkan baterai isi ulang disebut dengan elemen sekunder karena dapat dimuati (diisi atau diestrum) kembali jika muatannya habis. Susunan dasar elemen kering terdiri dari: a. batang karbon sebagai elektoda positif (kutub positif atau anoda), b. pembungkus pembungkus batang karbon yang terbuat dari seng sebagai elektroda negatif (kutub negatif atau katoda), c. larutan amonium klorida sebagai larutan elektrolit, yaitu larutan yang menghantarkan listrik, d. mangan dioksida bercampur dengan serbuk karbon sebagai depolarisator, yaitu pelindung larutan elektrolit. Pelopor pembuatan baterai sebagai sumber energi listrik adalah Alesandro Volta (1745-1827). Alesandro Volta membuat suatu elemen yang terdiri dari lempeng seng, lempeng tembaga, dan larutan asam sulfat. Elemen tersebut diberi SUMBER ENERGI LISTRIK 4 nama elemen volta. Elemen volta disempurnakan lagi oleh seorang kimiawan Perancis bernama Georges Leclanche. Pada tahun 1860an Goerges membuat rancangan elemen dari seng, karbon dan larutan yang dibuat dari campuran salamoniak dan seng klorida berbentuk pasta. Elemen leclanche mirip dengan baterai yang kita kenal sekarang. 2. Akumulator Akumulator (aki) atau baterai basah terdiri atas lempengan logam timbal dan timbal peroksida yang dicelupkan ke dalam larutan asam sulfat. Di dalam akumulator, logam timbal dan timbal peroksida bereaksi dengan asam sulfat, sehingga hasil dari reaksi kimia itu lempengan logam timbal menjadi kutub negatif dan lempengan logam peroksida menjadi kutub positif. Perbedaan potensial antara kutub positif dan kutub negatif accu, di antaranya 2 volt, 4 volt, 6 volt, 8 volt, 10, volt, 12 volt, dan sebagainya. Dalam aki terdapat elemen dan sel untuk penyimpan arus yang mengandung asam sulfat (H2SO4). Tiap sel berisikan pelat positif dan pelat negatif Pada pelat positif terkandung oksid timah coklat (Pb 02), sedangkan pelat negative mengandung timah (Pb). Pelat-pelat ditempatkan pada batang penghubung. Pemisah atau separator menjadi isolasi diantara pelat itu, dibuat agar baterai acid mudah beredar disekeliling pelat. Bila ketiga unsur kimia ini berinteraksi, muncullah arus listrik. Ketika akumulator dipakai, kumpulan timbal melepaskan muatan elektron sewaktu pelat positif dan pelat negatif keduanya perlahan-lahan diubah menjadi timbal sulfat. Reaksi kimia yang terjadi mengencerkan asam sulfat sehingga massa jenisnya berkurang. Pada nilai massa jenis tertentu, akumulator tidak dapat melepaskan muatan. Agar akumulator dapat digunakan kembali, maka harus dimuati (diisi) dan kadang juga ditambah air murni. Aki banyak dipakai sebagai sumber energi listrik pada kendaraan bermotor. Aki dipakai untuk menyalakan lampu, klakson dan menghidupkan mesin. SUMBER ENERGI LISTRIK 5 Pada pengisian aki terjadi perubahan energy listrik menjadi energy kimia, sedangkan sewaktu aki bekerja (dipakai) terjadi hal sebaliknya, yaitu perubahan energi kimia menjadi energi listrik. 3. Dinamo Dinamo terdiri atas magnet yang berbentuk U dan suatu kumparan. Kumparan di pasang di sekitar magnet yang berputar. Bila dinamo pada sepeda berputar, kumparan yang berada di tengah magnet ikut berputar. Perputaran magnet itu menyebabkan timbulnya arus listrik. Jadi, dinamo mengubah energi gerak menjadi energi listrik. 4. Generator Generator adalah sumber energi listrik yang lebih besar dibanding dinamo. Generator dipakai pada pusat pembangkit listrik sebagai sumber energi, generator dihubungkan dengan turbin. Turbin adalah roda besar yang berputar cepat sekali. Turbin diputar dengan memanfaatkan tenaga air dari bendungan/dam. Tegangan listrik yang dihasilkan oleh PLTA sangat tinggi, yaitu sekitar 10.000 – 20.000 volt. Ketika dialirkan ke rumah-rumah tegangannya diturunkan menggunakan transformator atau trafo menjadi 110 – 220 volt. Tranformator atau trafo adalah alat listrik yang dapat menaikkan dan menurunkan tegangan listrik. Trafo yang dapat menaikkan tegangan listrik disebut trafo step up. Sedangkan trafo yang dapat menurunkan tegangan listrik disebut trafo step down. 2.3 Pengertian dan benda-benda yang termasuk Konduktor dan Isolator Listrik Kita sering menggunakan alat-alat yang terbuat dari kertas, plastik, karet, lilin, kayu, alumunium, bahkan bahan yang terbuat dari besi dan baja pada alat-alat listrik SUMBER ENERGI LISTRIK 6 dalam kehidupan sehari-hari. Bahan - bahan yang berhubungan dengan arus listrik dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu: 1. Konduktor adalah suatu bahan yang mudah menghantar muatan listrik. Dalam bahan-bahan yang tergolong konduktor, elektron-elektron pada setiap atom tidak diikat dengan kuat sehingga elektron-elektron dapat bergerak bebas di dalam atom. Elektron-elektron bebas inilah yang menyebabkan bahan-bahan konduktor mudah mengantarkan (mengalirkan) muatan listrik. Misalnya: logam, perak, alumunium, tembaga, besi, emas, dll. Dari bahan - bahan yang paling bagus untuk mengalirkan arus listrik adalah emas. Karena pada bahan konduktor mempunyai banyak sekali elektron bebas, dan yang paling banyak elektron bebasnya adalah emas. 2. Isolator adalah suatu bahan yang sulit menghantar muatan listrik. Dalam bahanbahan isolator, elektron-elektron pada setiap atom diikat dengan kuat sehingga pada keadaan normal elektron-elektron tidak bebas bergerak. Karena elektron-elektron tidak mudah berpindah, maka isolator sulit mengalirkan arus listrik. Akan tetapi, jika isolator diberi tegangan besar maka elektron dapat berpindah. Jadi pada tegangan tinggi isolator dapat berfungsi sebagai konduktor. Misalnya : gelas, kaca, karet, kayu, dll. 3. Semikonduktor adalah suatu bahan yang pada kondisi tertentu akan bersifat sebagai isolator dan pada kondisi lain akan bersifat sebagai konduktor. Bahan – bahan semikonduktor akan bersifat isolator jika dalam temperatur yang rendah dan akan bersifat konduktor jika dalam temperatur tinggi. Dalam temperatur rendah seluruh lintasan elektron terisi penuh oleh elektron dan ketika dalam temperatur tinggi akan ada ikatan - ikatan yang pecah sehingga menyebabkan adanya elektron - elektron bebas. Misalnya: germaniun, silikon, dll. SUMBER ENERGI LISTRIK 7 2.4 Sifat-sifat Konduktor dan Isolator listrik Konduktor Konduktor bahan Isolator yang mudah Isolator menghantarkan arus listrik yang sulit menghantarkan arus listrik Bahan konduktor memiliki hambatan Bahan kecil karena hambatan jenisnya kecil. bahan isolator memiliki hambatan besar karena hambatan jenisnya besar. logamMmacam-macam isolator yaitu: − -Kayu, dimanfaatkan untuk penghantar yang paling cocok untuk membuat peralatan dapur misalnya bahan membuat alat masak seperti sendok nasi. − -Plastik, dimanfaatkan untuk penggorengan, panci dst membuat peralatan dapur misalnya gelas dan piring − -Kain, digunakan untuk bahan alat atau serbet − -Styrofom, digunakan untuk mengemas makan dan minuman hangat. − -Ebonit, digunakan untuk pegangan agar tidak cepat panas, misalnya pegangan ceret dan pamci. − - Karet, biasanya dicampur dengan bahan plastik, misalnya pada pegangan seterika Aluminium 2.5 adalah jenis Penerapan energi listrik baik konduktor dan isolator dalam kehidupan sehari-hari Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Ketika kamu menggosok kedua telapak tangan, kamu akan merasakan panas dari tanganmu karena energi gerak yang dihasilkan dari kedua telapak tangan berubah menjadi energi panas. SUMBER ENERGI LISTRIK 8 Saat ini kita sudah memanfaatkan berbagai energi listrik untuk keperluan sehari-hari. Pemanfaatan listrik tersebut ditandai dengan adanya perubahan energi listrik. Energi listrik dapat diubah menjadi energi panas, energi gerak, energi bunyi, dan energi cahaya. 1. Energi Listrik Menjadi Energi Panas Energi listrik dapat diubah menjadi energi panas atau kalor. Berbagai alat yang dapat merubah energi listrik menjadi energi panas, misalnya: pemanas, solder, setrika, dan kompor listrik. Alat yang mengubah energi listrik menjadi energi panas dilengkapi dengan elemen pemanas. listrik yang mengalir melalaui elemen pemanas diubah menjadi energi panas. Elemen pemanas terbuat dari bahan yang mempunyai tahanan tinggi, sehingga listrik yang mengalir melalui bahan tersebut berubah menjadi panas. Bagian-bagian utama setrika listrik adalah sebagai berikut: a. elemen pemanas b. pemegang setrika, terbuat dari bahan isolator. c.kabel penghubung; d. logam besi/ baja. 2. Energi Listrik Menjadi Energi Gerak Alat yang mengubah energi listrik menjadi energi gerak pada umumnya menggunakan motor listrik. Pada motor listrik, arus listrik mengalir melalui kumparan untuk menimbulkan medan magnet, sehingga as motor berputa. Putaran as motor inilah yang dimanfaatkan untuk menggerakan kipas angin, bor listrik, belender, mobil – mobilan, dan alat lain. SUMBER ENERGI LISTRIK 9 3. Energi Listrik Menjadi Energi Bunyi Energi listrik diubah menjadi energi bunyi. Misalnya, pada tape recorder, sirine, televisi, serta amplifier. Pada radio, energi listrik digunakan untuk mengubah gelombang magnet listrik (electromagnet) yang ditangkap oleh antena radio menjadi energi bunyi. Energi bunyi yang dihasilkan kemudian diperkuat dan dikeluarkan melalui speaker. 4. Energi Listrik Menjadi Energi Cahaya Energi listrik juga dapat berubah menjadi energi cahaya contohnya adalah lampu pijar dan lampu TL. a. Lampu Pijar Bagian-bagian utama lampu pijar adalah sebagai berikut: 1) elemen pemanas, berupa filamen tungsten atau wolfram 2) gas argon dan nitrogen. Elemen pemanas mudah sekali terbakar. Untuk mengatasinya, bola lampu diisi dengan gas argon dan nitrogen, yaitu gas yang tidak bereaksi dengan logam sehingga filamen tidak terbakar. Ketika dialiri arus listrik, filamen dapat berpijar sampai suhu 1.000. Pijaran filamen inilah yang menghasilkan panas dan cahaya. b. Lampu TL Bagian utama lampu neon adalah tabung kaca hampa udara yang diisi dengan uap raksa. Pada kedua ujung tabung, terdapat dua elektrode. Jika pada kedua elektrode ini diberi tegangan, terjadi aliran elektron. Aliran elektron ini menyebabkan uap raksa memancarkan sinar ultraviolet (tidak tampak oleh mata). Karena dinding tabung bagian dalam dilapisi dengan zat yang dapat berpendar maka ketika dinding tersebut terkena sinar ultraviolet akan memendarkan (memancarkan) cahaya, cahaya inilah yang rnenerangi ruangan di sekitarnya. SUMBER ENERGI LISTRIK 10 Percobaan tentang Konduktor dan Isolator Dua buah baterai sebagai sumber listrik dihubungkan ke lampu dengan menggunakan kabel yang disambung dengan klip kertas dari logam. Lampu tersebut akan menyala karena arus listrik mengalir dari baterai ke lampu. Dalam hal ini, klip kertas disebut sebagai konduktor karena mampu mengalirkan listrik. Apa yang terjadi pada lampu ketika klip kertas logam diganti dengan kawat, karet, atau sedotan plastik? Jika klip kertas logam diganti dengan karet dan sedotan plastik, lampu tidak menyala. Hal ini menunjukkan bahwa karet dan sedotan plastik tidak dapat menghantarkan listrik. Oleh karena itulah, karet dan sedotan plastik digolongkan sebagai bahan isolator. SUMBER ENERGI LISTRIK 11 Lakukan kegiatan ini untuk mengetahui apakah suatu benda merupakan konduktor atau isolator. Sediakan benda-benda berikut. Batu baterai Lampu 5 watt Kabel Klip kertas logam, plastik, karet, kertas, kain, kapas, uang logam, batu, seng, dan kaca. Cara kerja: Buatlah rangkaian listrik seperti gambar di atas. Pastikan lampu dapat menyala. Gantilah klip kertas logam dengan plastik, karet, kertas, kain, kapas, uang logam, batu, seng, dan kaca. Kemudian, amati keadaan lampu. Catat hasil pengamatanmu dalam tabel berikut. Nama Barang Klip Kertas Keadaan Lampu Lampu menyala Golongan Konduktor Plastik Lampu tidak menyala Isolator Karet Lampu tidak menyala Isolator Kertas Lampu tidak menyala Isolator Kain Lampu tidak menyala Isolator Kapas Lampu tidak menyala Isolator Uang Logam Lampu tidak menyala Isolator Batu Lampu tidak menyala Isolator Seng Lampu menyala Kaca Lampu tidak menyala Isolator Konduktor SUMBER ENERGI LISTRIK 12 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Kelistrikan adalah sifat benda yang muncul dari adanya muatan listrik. Sumber energi listrik adalah benda yang dapat menimbulkan arus listrik. Sumber energy listrik ada yang kecil dan ada yang besar. Beberapa contoh sumber energi listrik adalah: baterai, aki, dinamo, dan generator. Dalam kehidupan sehari-hari banyak digunakan bahan - bahan yang berhubungan dengan arus listrik dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu: 1. Konduktor Misalnya: perak, alumunium, tembaga, besi, emas, dll. 2. Isolator Misalnya : gelas, kaca, karet, kayu, dll. 3. Semikonduktor Misalnya: germaniun, silikon, dll. Pemanfaatan energi listrik dalam kehidupan sehari-hari sangat besar. Pemanfaatan listrik tersebut ditandai dengan adanya perubahan energi listrik. Energi listrik dapat diubah menjadi energi panas, energi gerak, energi bunyi, dan energi cahaya. Namun, harus diingat bahwa energi listrik bukanlah energi yang dapat diperbaharui. Itu berarti, ketika menggunakan energi listrik harus efisien dan efektif. 3.2 Saran Sebagai calon guru Sekolah Dasar, hendaknya perlu memahami pentingnya pemahaman konsep kelistrikan dan penerapan serta pemanfaatannya dalam kehidupan sehari-hari dengan baik untuk menghindari kesalahan konsep SUMBER ENERGI LISTRIK 13 (misconception) dalam pembelajaran tentang materi kelistrikan kelak di Sekolah Dasar. DAFTAR PUSTAKA Alit Swamardika. 2005. “Simulasi Kontrol Lampu Lalu Lintas Sistem Detektor dengan Menggunakan PLC untuk Persimpangan Jalan Waribang-Wr. Supratman Denpasar”, (Online) (http://ejournal.unud.ac.id/abstrak/gus%20alit%20_4_.pdf di akses pada 9/15/2015 10:52 PM) Harianto. 2004. Sains Untuk Sekolah Dasar Kelas IV. Jakarta: Erlangga Haryanto. 2007. Sains Untuk Sekolah Dasar Kelas II. Jakarta: Erlangga Ibayati, Yayat. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam: SD/MI Kelas VI. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional Kanginan, M. 2003. Fisika SLTP 3A. Jakarta: Erlangga Panut. 2007. Dunia IPA Ilmu Pengetahuan Alam. Bogor: Yudistira --. 2003. Fisika SLTP 2B. Jakarta: Erlangga Rositawaty, S. 2008. Senang belajar Ilmu Pengetahuan Alam 6: untuk Kelas VI Sekolah Dasar/Madrasah Ibtidaiyah. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional Santi Wulan, D. 2007. “Perubahan Energi Listrik“, (Online) (http://tamanbelajarku.wordpress.com/2007/03/28/perubahan-energi-listrik/ di akses pada 9/11/2015 3:22 PM) Sulistyanto, Heri. 2008. Ilmu pengetahuan alam 6: untuk sd dan mi kelas VI. Jakarta: Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional The Salvation. 2007. “Cara Kerja Lampu 'Lalu Lintas'”, (Online) (http://alisalvation.blogspot.com/2010/06/cara-kerja-lampu-lalu-lintas.html di akses pada 9/15/2015 10:54 PM) (http://www.e-dukasi.net/file_storage/pengetahuan_populer/PP_7/Image/hal4.png_di akses pada 14 September 2015_9:35) SUMBER ENERGI LISTRIK 14 NN. 2008. “Energi Dan Daya Listrik”, (http://www.crayonpedia.org/mw/Energi_Dan_Daya_Listrik_9.1 di 9/15/2015 10:52 PM) (Online) akses pada NN. 2011. “Listrik”, (Online) (http://id.wikipedia.org/wiki/Listrik di akses pada 9/11/2015 5:30 PM) NN. 2011. “Konduktor, Isolator, dan Semikonduktor’, (http://www.listrik.jw.lt/Konduktor%20Isolator%20Dan%20Semikondu pada 9/12/2015 4:17:09 PM) Yusuf. . “Penerapan Konsep Dasar Listrik & Elektronika”, (yusuf11031995.files.wordpress.com/.../penerapan-konsep-dasar-listrikelektronika.ppt – di akses pada 9/11/2015 3:21 PM) (Online) di akses (Online) SUMBER ENERGI LISTRIK 15