Rangkuman Materi IPA kelas 9 Bab 5
Kelistrikan dan Teknologi Listrik di Lingkungan
A. Konsep Listrik Statis
1. Muatan Listrik
Listrik erat kaitannya dengan elektron dan proton.
Jika benda bermuatan listrik positif didekatkan dengan benda bermuatan listrik negatif maka akan saling tarik menarik.
Sebaliknya jika bermuatan sama akan tolak menolak.
Interaksi tersebut merupakan gejala sederhana listrik statis.
2. Hukum Coloumb
Ilmuwan Perancis, Charles Augustin Couloumb (1736 – 1806), menyelidiki hubungan gaya tolak menolak atau tarik menarik dua benda bermuatan listrik terhadap besar muatan listrik dan jaraknya menggunakan alat neraca puntir.
Berdasarkan percobaan tersebut, Couloumb menyimpulkan bahwa besar gaya listrik antara dua benda bermuatan adalah :
Maka secara sistematis, rumusan gaya Couloumb (Fc) dapat dituliskan sebagai berikut :
Perhatikan contoh soal dibawah ini :
3. Medan Listrik.
Medan listrik adalah daerah di sekitar muatan yang masih kuat menimbulkan gaya listrik terhadap muatan lain.
Medan listrik digambarkan oleh serangkaian garis gaya listrik yang arahnya keluar atau masuk ke dalam muatan.
Perhatikan gambar dibawah ini :
Secara sistematis dapat dituliskan sebagai berikut:
Perhatikan contoh soal dibawah ini :
4. Beda Potensial dan Energi Listrik
Menurut Benjamin Franklin, petir adalah kilatan cahaya yang muncul akibat perpindahan muatan negatif (elektron) antara awan dan awan, atau antara awan dan bumi.
Rumus beda potensial dapat dituliskan sebagai berikut :
Perhatikan juga contoh soal dibawah ini :
5. Kelistrikan Pada Sel Saraf.
Tubuh manusia juga dialiri oleh arus listrik.
Bidang khusus yang mempelajari tentang aliran impuls listrik pada tubuh manusia disebut biolistrik.
Sistem saraf terdiri atas sel-sel saraf berfungsi untuk menerima, mengolah, dan mengirim rangsangan yang diterima oleh panca indera. Rangsangan ini disebut impuls.
Berikut ini merupakan bagian-bagian dari saraf beserta penjelasan fungsinya :
- Dendrit : menerima impuls dari sel lain dan meneruskannya ke badan sel.
- Badan sel : meneruskan impuls dari dendrit ke akson.
- Akson / Neurit : meneruskan impuls dari badan sel saraf ke sel saraf lain atau sel otot atau sel kelenjar.
- Myelin : mempercepat impuls saraf dengan membantu terjadinya loncatan muatan.
- Nodus Ranvier : tempat terjadinya tarik-menarik muatan listrik di membran sel.
6. Hantaran Listrik
a. Konduktor Listrik
Konduktor listrik adalah benda-benda yang dapat menghantarkan listrik dengan baik.
Contoh konduktor listrik adalah tembaga, perak, dan emas.
b. Isolator Listrik
Isolator listrik adalah benda-benda yang buruk atau tidak dapat digunakan untuk menghantarkan listrik.
Contoh isolator listrik adalah plastik dan karet.
c. Semi-konduktor Listrik
Semi-konduktor listrik adalah benda yang pada suhu rendah bersifat sebagai isolator sedangkan pada suhu tinggi bersifat sebagai konduktor.
Contoh semi-konduktor listrik adalah karbon, silikon, dan germanium.
Secara sistematis terdapat hubungan antara hambatan pada kawat dengan luas penampangnya, ditulis sebagai berikut :
7. Hewan-Hewan Penghasil Listrik
Seperti manusia, hewan pun dapat menghasilkan listrik sebagai impuls rangsang dalam tubuhnya untuk menanggapi rangsangan, bergerak, berburu mangsa, melawan predator, atau bahkan navigasi.
Contoh hewan yang menghasilkan listrik adalah :
- Ikan belalai gajah
- Ikan pari elektrik
- Hiu kepala martil
- Echidnas
- Belut listrik
- Lele elktrik
B. Listrik Dinamis
1. Arus Listrik
Pernahkah kalian berpikir tentang lampu di rumah?
Mengapa ketika saklar dibuka lampu menyala sedangkan ketika saklar ditutup lampu mati?
Itu semua karena adanya arus listrik yang mengalir menuju lampu sehingga dapat menyala.
Arus listrik mengalir karena pada ujung-ujung rangkaian ada perbedaan potensial listrik.
Pada rangkaian listrik tertutup, besar arus listrik yang mengalir pada rangkaian dapat ditentukan dengan menghitung besar muatan listrik yang mengalir pada rangkaian setiap detiknya.
Secara sistematis dapat dituliskan sebagai berikut :
2. Rangkaian Listrik
Rangkaian listrik secara umum dapat dibagi dua, yaitu rangkaian seri dan rangkaian paralel.
Rangkaian seri adalah rangkaian yang tidak memiliki cabang.
Rangkaian paralel adalah rangkaian yang memiliki cabang.
Pada suatu rangkaian listrik, hambatan listrik juga dapat dipasang secara seri maupun paralel.
Mari kita bahas satu persatu hambatan listrik tersebut.
a. Rangkaian Hambatan Listrik Seri.
Pada rangkaian seri kuat arusnya bernilai sama tetapi tegangannya berbeda-beda, sehingga :
Berikut ini adalah contoh gambar hambatan seri :
b. Rangkaian Hambatan Listrik Paralel.
Pada rangkaian listrik paralel, tegangan listrik bernilai sama tetapi besar kuat arusnya berbeda, sehingga :
Berikut ini adalah contoh gambar rangkaian hambatan paralel:
3. Karakteristik Rangkaian Listrik.
a. Hukum Kirchoff
Menurut hukum kirchoff, besar arus listrik yang masuk ke dalam titik cabang kawat penghantar nilainya sama dengan besar arus listrik yang keluar dari titik cabang kawat penghantar tersebut.
Perhatikan gambar dibawah ini :
Secara sistematis, hukum kirchoff dapat ditulis sebagai berikut :
b. Rangkaian GGL dan Hukum Ohm pada Rangkaian Tertutup.
Baterai baru yang belum dipakai umumnya memiliki Gaya Gerak Listrik (GGL) = 1,5V.
Jika baterai dihubungkan dengan suatu rangkaian sehingga ada listrik yang mengalir, maka tegangan antara kutub-kutub baterai disebut tegangan jepit.
Menurut Ohm, besar kuat arus yang mengalir pada rangkaian tertutup adalah :
