sumber arus listrik ore no

7/25/2019 Sumber Arus Listrik ore no

1/21

ELEMEN DANARUS LISTRIKBab8 8(Sumber: www.mahatmiya)Pernahkah kamu berpikir bahwa kamu telah memanfaat-kan listrik dalam kehidupan sehari-hari? Lampu untuk belajardi malam hari dan setrika listrik untuk melicinkan pakaianmerupakan contoh pemanfaatan listrik. Namun, tidakkahkamu bertanya-tanya apa yang menyebabkan peralatantersebut berfungsi? Kamu akan tahu jawabannya setelahbelajar tentang prinsip kerja elemen dan arus listrik serta pe-nerapannya dalam bab ini.


2/21

Peta Konsep

menghasilkanElemenprimerBeda potensialArus listrikmenimbulkancontohdisebut disebutSumber teganganlistrik (elemen)ElemenvoltaBateraiAkiElemensekunderKata-Kata KunciSoal Prasyarat.Apakah satuan dari muatan listrik?.Rangkaian listrik di rumahmu mempunyai sumber tegangan

listrik. Sebutkan sumber tegangan listrik yang dapat menyalakanlampu rumahmu sehingga tidak gelap.Arus listrikBeda potensialSumber teganganlistrikTegangan jepit150Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX


3/21

A. Arus Listrik A. Arus ListrikPada Bab Listrik Statis kamu telah mempelajari bahwamuatan listrik dapat berpindah dari satu tempat ke tempat lain.Sebagai contoh, jika kamu menyentuh benda bermuatan negatif,maka elektron-elektron akan berpindah dari benda itu ketubuhmu. Kilat yang kamu lihat sebenarnya juga merupakanperpindahan elektron-elektron. Namun, dapatkah kamu menyalakanlampu listrik dengan memanfaatkan benda bermuatanatau kilat? Kemungkinan besar tidak dapat, karena lampu tersebutmemerlukan aliran elektron yang terus-menerus. Dalam babini kamu akan mempelajari cara-cara yang membuat elektrondapat mengalir terus-menerus serta cara-cara mengendalikanaliran elektron tersebut.

Kegiatan 1Bab 8 Elemen dan Arus Listrik 151Cara-cara Menyalakan LampuAlat dan bahan..baterai 1,5 V ..lampu..kabel ..pisau kecil..sakelarCara kerja1. Kupas kedua ujung kabel

dengan pisau kecil danhari-hatilah jangan sampaitanganmu terluka.2. Rangkai baterai, kabel,sakelar, dan lampu sepertigambar di samping.3. Amati yang terjadi.Analisis dan diskusi1. Apakah lampu pada rangkaian tersebut menyala?2. Diskusikan dengan temanmu, rumuskan cara merangkaikanbaterai, lampu, sakelar, dan kabel, agar lampu tersebutmenyala.Baterai

(+) (-)FilamenKabelBola lampu Sakelar


4/21

3. Ujilah cara yang kamu rumuskan. Ada berapa macamcara untuk menyalakan lampu yang kamu temukan?Gambarkan rangkaian yang berhasil menyalakan lamputersebut.4. Diskusikan dengan temanmu, apa kesamaan darirangkaian-rangkaian yang kamu gambar? Selanjutnyatuliskan sebuah hipotesis untuk menjawab apa syaratyang diperlukan untuk menyalakan sebuah lampu listrik.5. Buat kesimpulan dari kegiatanmu.Gambar 8.1

(a) Arus listrik timbulpada rangkaiantertutup,

(b) Aliran muatan listriktidak terjadi dalamrangkaian terbuka.Seperti yang telah kamu lakukan dalam Kegiatan 1,jika lampu dihubungkan dengan kutub-kutub baterai melaluikawat, maka terbentuk rangkaian yang tidak memiliki pangkaldan ujung. Rangkaian seperti ini disebut rangkaian tertutupatau sirkuit. Pada keadaan ini lampu menyala. Hal ini menunjukkan

dalam rangkaian tertutup terjadi aliran muatan listrik.

Aliran muatan listrik disebut arus listrik. Arah arus listrikpada kawat dari kutub positif baterai menuju kutub negatifbaterai. Arah arus listrik dalam rangkaian tertutup diperlihatkanpada Gambar 8.1(a).

(a)(b)Besar arus listrik dinyatakan dengan kuat arus listrik,disimbolkan dengan I. Kuat arus listrik adalah banyaknyamuatan listrik yang melalui penampang penghantar setiap sekon.

q

I =

t

denganq = muatan listrik .............................. coulomb (C)t = waktu ........................................... sekon (s)I = kuat arus ...................................... ampere (A)

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

152


5/21

Jadi, 1 A = 1 C/s. Perhatikan bahwa 1 mA = 0,001 Adan 1 mikroampere (A) = 0,000001 A.

Kuat arus listrik diukur dengan menggunakan ampere-meter. Sedangkan untuk kuat arus yang kecil, digunakangalvanometer sebagai alat untuk mengukurnya. Perhatikancara merangkai amperemeter untuk mengukur kuat aruslistrik pada Gambar 8.2.

(b)(a) LampumenyalaAmperemeterBateraiGambar 8.2(a) Cara mengukur kuatarus listrik, (b) Diagramrangkaian.Kuat arus pada sebuah rangkaian listrik sebesar 200 mA. Berapabesar muatan listrik yang mengalir pada rangkaian itu setiapmenitnya?

Diketahui : kuat arus, I = 200 mA = 200 0,001 A = 0,2 Awaktu, t = 1 menit = 60 s

Ditanya : muatan listrik yang mengalir, q?

Jawab

q

I =

tq = I tq = 0,2 A 60 s

=12As = 12 CJadi, muatan listrik yang mengalir adalah 12 C.

Sakelar

Ketika hari menjelang malam, kamu menyalakan lampulistrik. Bagaimana cara menyalakan lampu listrik? Kamumenekan tombol sakelar dinding dan lampu menyala. Ingat,lampu menyala menunjukkan adanya arus listrik. Arus listrik

Bab 8 Elemen dan Arus Listrik

153


6/21

Gambar 8.3

Jika sakelar diubah kedalam posisi menutup,maka lampu menyala.Sebaliknya jika sakelarmembuka, lampu mati.Apa fungsi sakelartersebut?

timbul pada rangkaian tertutup. Jadi, sakelar digunakan untukmembuat rangkaian listrik menjadi tertutup atau terbuka.Perhatikan fungsi sakelar pada Gambar 8.3.

Ada dua jenis sakelar, yaitusakelar manual dan otomatis.Sakelar manual menutup ataumembuka rangkaian listrik denganbantuan tangan. Sakelar untukmenyalakan lampu, sakelar pisaupada Gambar 8.3, merupakancontoh sakelar manual. Sedangkan

sakelar otomatis bekerja dengan

bantuan peralatan elektronik. Contoh sakelar otomatis adalahsakelar untuk menyalakan lampu pengatur lalu lintas dansakelar untuk menyalakan lampu jalan.

B.B.B.B.B. Beda PotensialBeda PotensialBeda PotensialBeda PotensialBeda Potensial1Tulis jawaban pada buku kerjamu.

1.Apakah yang dimaksud dengan kuat arus listrik?

2.Apakah perbedaan dari amperemeter dengan galvanometer?3.Apakah rangkaian listrik yang ada di rumahmu terdapatsakelar? Jika ada, maka sebutkan fungsi dari sakelar tersebut.4.Kuat arus dalam sebuah rangkaian listrik sebesar 450 mA.Berapakah muatan listrik yang mengalir setiap 5 menit?5.Jika muatan yang mengalir dalam kawat penghantaradalah 180 C setiap jamnya, maka berapakah kuat arusdalam penghantar tersebut?Listrik yang kamu manfaatkan untuk menyalakan TV,

radio, dan lampu bukan listrik statis. Peralatan tersebutmemerlukan gerakan muatan listrik terus-menerus. Padalistrik statis, aliran muatan dengan cepat berhenti karena tidak

154Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX


7/21

ada lagi perbedaan potensial (tegangan). Oleh karena itu, harusada sumber tegangan listrik. Sumber tegangan listrik yaituperalatan yang dapat menghasilkan beda potensial listriksecara terus-menerus. Beda potensial listrik diukur dalamsatuan volt (V). Alat yang digunakan adalah voltmeter.

Dalam rangkaian listrik, sumber tegangan disimbolkan

dengan tanda

atau disederhanakan menjadi

, dengan

-

+

tanda

menunjukkan kutub positif dan tanda

menunjukkan

kutub negatif.

Kamu dapat mengukur beda potensial listrik antara duatempat pada rangkaian, dengan cara seperti Gambar 8.4.

(a)(b)VoltmeterLampuBateraiVV1. Sumber-sumber tegangan listrik (elemen)

Sumber tegangan listrik mengubah berbagai bentukenergi menjadi energi listrik. Contoh sumber tegangan listrikantara lain elemen volta, baterai, aki, dan stop kontak di dindingrumahmu.

a. Elemen voltaTahun 1800 Alessandro

LempengVolta menemukan dua tembaga Larutan Lempengseng

buah logam yang ber-asam

sulfat

beda jenisnya diletakkandalam bak berisi larutanelektrolit, maka akantimbul beda potensialantara kedua logam itu.Perhatikan Gambar 8.5.


8/21

Mengidentifikasi sumbertegangan listrik

Elemen volta, baterai, aki,dan stop kontak merupakancontoh dari sumber teganganlistrik. Adakah contohsumber tegangan listriklainnya? Coba kamu bacaliteratur lain atau browsingdi internet.

Gambar 8.4

(a) Cara mengukurbeda potensial antaratitik A dan B, (b)Diagram rangkaiannya.Gambar 8.5

Elemen volta.


155


9/21

Lempeng tembaga dan seng diletakkan dalam bejana berisiasam sulfat encer. Reaksi kimia yang terjadi menyebabkanelektron terkumpul pada lempeng seng, akibatnya sengberfungsi sebagai kutub negatif. Sebaliknya lempengtembaga sebagai kutub positif.

Jika elemen volta digunakan sebagai sumber tegangan,maka timbul gelembung-gelembung gas. Gelembung inimenghalangi aliran muatan, sehingga harus terus-menerusdihilangkan. Oleh karena itu, elemen volta tidak praktisdigunakan dalam kehidupan sehari-hari.

b. Baterai (sel kering)Jika kamu membuka baterai,kamu akan menemukan

Isolator

plastik susunan yang mirip denganGambar 8.6. Baterai terdirisengKutubpositifWadah dariPasta atas wadah seng yang berisi

kimia

pasta kimia dengan batangkarbon menggantung di

Batang

karbon tengah-tengah pasta itu.

Gambar 8.6

Pasta tersebut berupa

Bagian-bagian baterai.Kutub senyawa kimia MnO2 dan

negatif

NH4Cl.Jika kutub-kutub baterai dihubungkan dalam rangkaian,misalnya dengan lampu seperti Kegiatan 1, terjadi reaksikimia dalam pasta dan seng. Sebagai hasilnya, elektronelektronterkumpul pada seng, menyebabkan seng berlakusebagai kutub negatif, dan batang karbon yang terletakpada pasta berlaku sebagai kutub positif. Beda potensial

antara kutub-kutub baterai ini sebesar 1,5 volt. Apabilabaterai digunakan, lama-kelamaan muatan yang terkumpulpada seng semakin sedikit, dan beda potensialnya menurun.Pada keadaan ini baterai biasanya dikatakan habisdantidak dapat dipakai lagi. Karena bersifat sekali pakai, bateraidengan elektroda karbon dan seng disebut elemen primer.

c. Aki (sel basah)Aki sering disebut sel basah. Sel basah terdiri atas dualempeng logam yang berbeda diletakkan dalam cairan


10/21

elektrolit. Sebagai contoh, lempeng logam pada aki mobil

156Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX


11/21

adalah timbal (Pb) dan timbalperoksida (PbO2) yang terletakdalam larutan asam

Lempeng

sulfat (H2SO4). Reaksi kimiatimbal

peroksida

yang terjadi menyebabkan

(katoda)

elektron terkumpul padatimbal, sehingga timbalsebagai kutub negatif dantimbal peroksida sebagaikutub positif.

Aki mobil umumnya

Lempeng

mengandung 6 sel, tiap

timbalLarutan asamsulfat

sel menghasilkan beda (anoda)potensial 2 volt. Oleh karena itu, beda potensial yangdihasilkan aki mobil sebesar 12 volt. Jika digunakan, maka

timbal dan timbal peroksida berangsur-angsur berubahmenjadi timbal sulfat. Kedua kutub aki tersebut akhirnyatidak memiliki bedapotensial lagi. Apa yang

Sumber tegangan

harus dilakukan, agar akitersebut dapat berfungsikembali? Dibandingkanbaterai seng karbon, akimemiliki keunggulan, Timbal Timbal

peroksida

yaitu dapat diisi ulang.Caranya dengan mengalirkanarus listrik melalui Larutan asam

sulfat

aki tersebut dari sumbertegangan lain dengan arah terbalik seperti Gambar 8.8.


12/21

Dengan cara ini, maka timbal sulfat tersebut kembali lagimenjadi timbal dan timbal peroksida, maka aki siap dipakailagi. Kemampuan aki yang dapat dipakai berulang-ulangdengan cara diisi lagi menjadikan aki tergolong sebagaielemen sekunder.

2. Stop kontakBerbagai peralatan listrik di rumahmu dirancang untukmenggunakan listrik dari PLN. Beda potensial listrik inisebesar 220 volt, disebut tegangan jala-jala. Sumbertegangan listrik ini dapat kamu jumpai pada stop kontak

Gambar 8.7

Bagian-bagian aki.

Gambar 8.8

Bagan proses pengisianaki.


157


13/21

VoltmeterLampuBateraiVVMengukur Beda PotensialAlat dan bahan..baterai..lampu..sakelar..lampuCara kerja1. Ukur beda potensial antarakutub-kutub baterai denganmenggunakan voltmeter,seperti gambar di samping.2. Rangkaikan lampu padabaterai sehingga lampumenyala. Ukur sekali lagibeda potensial antara kutub-kutub baterai, sepertirangkaian di samping.Berhati-hatilah ketika

memasang lampunya,jangan sampai jatuh.VoltmeterLampuBateraiVVMengukur Beda PotensialAlat dan bahan..baterai..lampu..sakelar..lampu

Cara kerja1. Ukur beda potensial antarakutub-kutub baterai denganmenggunakan voltmeter,seperti gambar di samping.2. Rangkaikan lampu padabaterai sehingga lampumenyala. Ukur sekali lagibeda potensial antara kutub-kutub baterai, sepertirangkaian di samping.Berhati-hatilah ketikamemasang lampunya,

jangan sampai jatuh.Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX

158

Gambar 8.9

Stop kontak merupakansumber tegangan listrikyang berasal dari PLN.


14/21

(Sumber: Dok. Penerbit)

Kegiatan 2di dinding rumahmu, seperti

Gambar 8.9.

Energi listrik ini dihasilkanoleh generator listrik. Generatorlistrik mengubah bentuk energilain seperti energi air, uap ataunuklir menjadi energi listrik.Kamu akan belajar lebih banyak

tentang generator ini pada Bab Elektromagnetik.


15/21

Analisis dan diskusi1. Berapa beda potensial yang kamu hasilkan pada langkah1 dan 2.2. Bandingkan kedua hasil pengukuran beda potensial yangkamu lakukan, apakah sama? Jelaskan mengapa hasilnyademikian.3. Buat kesimpulan dari kegiatanmu.Analisis dan diskusi1. Berapa beda potensial yang kamu hasilkan pada langkah1 dan 2.2. Bandingkan kedua hasil pengukuran beda potensial yangkamu lakukan, apakah sama? Jelaskan mengapa hasilnyademikian.3. Buat kesimpulan dari kegiatanmu.3. Gaya gerak listrikKamu telah mengetahui bahwa beda potensial padabaterai sebesar 1,5 V jika baterai tersebut dirangkaikan denganlampu, ternyata beda potensialnya turun, sehingga kurangdari 1,5 V. Jadi, jika sumber tegangan dipasang pada rangkaiantertutup, ternyata beda potensialnya turun.

Beda potensial antara kutub-kutub sumber tegangansebelum dipasang pada rangkaian listrik disebut gaya gerak

listrik, disingkat ggl. Sebagai contoh, gaya gerak listrik bateraisebesar 1,5 V. Sedangkan beda potensial antara kutub-kutubsumber tegangan setelah dipasang pada rangkaian disebuttegangan jepit. Secara umum tegangan jepit pada baterailebih kecil daripada gaya gerak listriknya.

2Tulis jawaban pada buku kerjamu.

1.Sebutkan contoh sumber tegangan listrik yang ada dirumahmu.2.

Apa fungsi dari sumber tegangan listrik?3.Mengapa baterai disebut elemen primer?4.Apa perbedaan dari gaya gerak listrik dengan tegangan jepit?5.Kamu telah mengetahui apa itu amperemeter dan voltmeter.Mengapa pemasangan amperemeter dan voltmeter dirangkaian listrik posisinya berbeda? Perhatikan Gambar 8.2dan 8.4.Bab 8 Elemen dan Arus Listrik

159


16/21

Buat poster yang menunjukkan bagian-bagian baterai selkering dan apa fungsi bagian-bagian tersebut.Buat poster yang menunjukkan bagian-bagian baterai selkering dan apa fungsi bagian-bagian tersebut.1.Arus listrik adalah aliran muatan listrik.2.Arus listrik timbul dalam rangkaian tertutup.3.Kuat arus listrik adalah muatan listrik yang mengalir melalui penghantar tiapsekon.4.Kuat arus listrik diukur dengan amperemeter.5.Sakelar digunakan untuk membuat rangkaian listrik menjadi tertutup atauterbuka.6.Agar muatan listrik dapat mengalir terus-menerus, diperlukan sumbertegangan listrik.7.Gaya gerak listrik disingkat ggl adalah beda potensial antara kutub-kutubsumber tegangan sebelum dipasang pada rangkaian listrik.160

Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX


17/21

valuasiEA. Pengecekan KonsepvaluasiEA. Pengecekan KonsepPilih salah satu jawaban yang tepat. Tulis jawaban pada buku kerjamu.

1.Muatan listrik 120 C berpindah melaluikawat penghantar yang menghubungkankedua kutub sumber teganganselama 5 menit. Kuat arus listriknyaadalah ....a. 0,04 A c. 0,5 Ab. 0,4 A d. 2,5 A2.Fungsi batang karbon pada bateraiadalah ....a. sebagai kutub positifb. timbulnya polarisasic. sebagai larutan elektrolitd. sebagai kutub negatif3.Rangkaian berikut yang tepat untuk

mengukur kuat arus listrik adalah ....a.AA+-+-c.A+-b.

d.4. Satu mikroampere sama dengan ....a. 0,000001 Ab. 0,001 Ac. 1.000 Ad. 1.000.000 AA+-5.Perhatikan bagan baterai di bawah ini.Batang karbon ditunjukkan oleh1

angka ....

2

a. 1b. 23

c. 3


18/21

d. 44

6.Gambar rangkaian listrik di bawah iniyang dapat menyalakan lampu jikakedua baterainya sama adalah ....a.c.b.d.7.Sebuah baterai dihubungkan dengansebuah lampu dengan menggunakankawat penghantar, sehingga lampu menyala.Kutub-kutub baterai dihubungkandengan voltmeter, seperti gambardi bawah ini. Angka yang ditunjukkanjarum voltmeter tersebut merupakan ....a. kuat arusb. gaya gerak listrikc. tegangan jepitd. energi listrikV


161


19/21

8.Rangkaian yang tidak timbul aruslistrik adalah ....a.c.b.d.9.Elemen volta, baterai, dan aki mengubah... menjadi energi listrik.a.energi mekanikb.energi potensial gravitasic.energi kimiad.energi panas10.Ketika hendak tidur, kamu mematikanlampu di ruang tamu dengan menekantombol sakelar. Yang kamu lakukantersebut pada dasarnya adalah ....a.

membuat rangkaian menjadi terbukab.membuat rangkaian menjadi tertutupc.mengambil sumber tegangan darirangkaiand.mengambil penghantar dari rangkaianB. Pemahaman KonsepTulis jawaban pertanyaan di bawah ini di buku kerjamu.

1.Apa yang dimaksud dengan arus listrik? 4. Sebuah kawat penghantar dialiri

muatan sebesar 130 C setiap dua2.Kuat arus dalam sebuah rangkaianjamnya. Hitung kuat arus dalam

listrik sebesar 500 mA. Berapa muatan

penghantar tersebut.

listrik yang mengalir `setiap 7 menit?

5.Bagaimana kamu dapat mengetahui

3.Bandingkan dan cari perbedaan bateraibahwa muatan listrik mengalir dalam

dan aki sebagai sumber tegangan.

rangkaian listrik di sentermu?

..Apakah kamu kesulitan ketika belajar materi bab ini?

..Coba kamu cari informasi di internet tentang materi ini.


20/21

Kemudian buat resume berdasarkan pemahamanmu.Apakah resume yang kamu hasilkan sama denganpemahamanmu setelah belajar bab ini?162Mari Belajar IPA 3 untuk SMP/MTs Kelas IX


21/21

sumber arus listrik ore no

Documents