ENERGI LISTRIK DAN CONTOH PERUBAHANNYA DALAM KEHIDUPAN

Energi Listrik dan contoh perubahannya, Arus Listrik, Rangkaian Listrik, Sumber Listrik  dan Manfaat listrik serta Bahaya listrik dalam Kehidupan

Posted o

A.   Energi Listrik dan Contoh Perubahannya dalam Kehidupan

Energi bersifat kekal. Artinya, energi tidak dapat diciptakan maupun dimusnahkan. Selama jutaan tahun, energi hanya berubah bentuk dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Oleh manusia, energi diubah bentuknya untuk meringankan pekerjaan sehari-hari. Contohnya, televisi yang mengubah energi listrik menjadi energi cahaya dan bunyi. Atau kompor yang mengubah energi kimia dalam bentuk gas dan minyak goreng yang diubah kompor menjadi energi panas untuk memasak. 

Penggunaan energi listrik bergantung pada besarnya daya listrik pada berbagai peralatan yang digunakan.

Apabila digunakan secara bersama-sama, maka peralatan listrik yang berdaya besar akan membutuhkan energi listrik yang besar juga dibandingkan dengan peralatan sejenis yang berdaya kecil.

Selain bergantung pada daya listrik, besarnya energi listrik juga tergantung pada lamanya peralatan tersebut digunakan. Jika semakin lama peralatan digunakan, energi listrik yang diperlukan juga semakin besar.

Untuk penggunaan sehari-hari, biasanya daya listrik diukur dalam satuan kilowatt (kW) dan waktu diukur dalam satuan jam (hour, disingkat h). Jika satuan-satuan ini yang digunakan, maka energi listrik bermuatan kilowatt (kWh).

Meter listrik (kWh meter) merupakan alat yang digunakan untuk mengukur penggunaan energi listrik rumah tangga.

Setiap bulan, petugas PLN akan mencatat angka yang tertera pada kWh meter. Selisih angka yang tercatat merupakan energi listrik yang digunakan pada bulan tersebut.

Perubahan Energi Listrik dalam Kehidupan

Energi listrik dapat dimanfaatkan dalam berbagai hal setelah diubah ke dalam bentuk energi yang lain.

1. Energi listrik diubah menjadi energi cahaya

Hasil dari perubahan energi listrik menjadi energi cahaya dapat dilihat secara nyata pada peristiwa menyalanya lampu yang dihubungkan dengan jaringan listrik PLN.

Lampu dapat menyala karena adanya filamen di dalamnya. Proses ionik akibat adanya beda potensial di dalam ruang hampa lampu menyebabkan lampu dapat menyala.

2.  Energi listrik diubah menjadi energi gerak

Proses perubahan energi listrik menjadi energi gerak dapat dilihat pada saat menghidupkan kipas angin.

Kipas angin dapat perputar karena adanya energi listrik yang diubah oleh komponen-komponen magnet di dalam kipas tersebut menjadi energi gerak.

3.  Energi listrik diubah menjadi energi panas

Perubahan energi listrik menjadi energi panas dapat dilihat pada beberapa peralatan rumah tangga, misalnya seterika listrik, kompor listrik, dan solder.

Peralatan tersebut memanfaatkan kawat yang memiliki hambatan jenis besar, misalnya kawat nikel atau nikrom.

B.  Arus Listrik

Arus listrik adalah aliran muatan listrik pada rangkaian tertutup yang mengalir dari tempat yang berpotensial tinggi ke tempat yang berpotensial rendah. Tempat yang berpotensial tinggi disebut kutub positif dan tempat berpotensial rendah disebut kutub negatif.

Perbedaan potensial antara kutub negatif dan kutub positif disebut tegangan listrik atau potensial listrik. Satuan tegangan listrik adalah volt yang diukur menggunakan alat voltmeter. Alat pengukur yang merupakan penggabungan dari amperemeter, voltmeter, dan ohmmeter disebut avometer atau multimeter.

C. Rangkaian Listrik

Rangkaian listrik adalah suatu hubungan sumber listrik dengan alat-alat listrik lainnya yang mempunyai fungsi-fungsi tertentu. Contoh alat-alat listrik yang sering digunakan dalam rangkaian listrik sederhana adalah sakelar dan lampu. Sakelar adalah alat listrik yang berfungsi menghubungkan dan memutuskan arus listrik.

Rangkaian listrik adalah susunan alat-alat listrik yang dihubungkan dengan sumber listrik sehingga menghasilkan arus listrik. Arus listrik adalah aliran muatan listrik dari kutub positif (tegangan tinggi) ke kutub negatif (tegangan rendah).

Berdasarkan mengalir tidaknya arus, rangkaian listrik dibagi menjadi dua macam:

1. Rangkaian Terbuka: susunan alat-alat listrik yang terputus sehingga arus listrik tidak mengalir.

2. Rangkaian Tertutup: susunan alat-alat listrik yang menyebabkan arus mengalir.

gambar 1 sumber: www.google.com

gambar 1(a) menunjukan rangkaian terbuka yang mengakibatkan arus tidak mengalir dan lampu mati

gambar 1(b) menunjukan rangkaian tertutup yang mengakibatkan arus mengalir dan lampu menyala

Berdasarkan susunan hubungan alat-alat listrik maka rangkaian listrik tersusun dengan tiga cara, yaitu rangkaian seri, rangkaian paralel, dan rangkaian campuran.

Berdasarkan pemasangannya, rangkaian listrik dibedakan menjadi tiga macam:

1.   Rangkaian Seri

      Rangkaian seri adalah susunan atau rangkaian alat-alat listrik yang disusun secara berurutan tanpa adanya cabang.

gambar 2 sumber: www.google.com

gambar 2a menunjukan lampu yang dipasang seri
gambar 2a menunjukan baterai yang dipasang seri

Berdasarkan contoh rangkaian seri di atas, maka ciri-ciri rangkaian seri adalah sebagai berikut.

Arus listrik mengalir tanpa melalui cabang. 

Arus listrik yang mengalir melalui lampu 1 melalui lampu 2,

 demikian pula yang melalui baterai 1 dan baterai 2.

Jika salah satu alat listrik di lepas atau rusak maka arus listrik akan putus- 

-Keuntungan Rangkaian Seri: nyala lampu lebih terang

- Kerugian Rangkaian Seri: baterai cepat habis (boros)

jika satu lampu mati, yang lain ikut mati

2. Rangkaian Paralel

Rangkaian Paralel: susunan alat-alat listrik yang dipasang secara bercabang.

gambar 3(a) menunjukan lampu yang dipasang paralel
gambar 3(b) menunjukan baterai yang dipasang paralel


- Keuntungan Rangkaian Paralel: baterai lebih awet, jika satu lampu mati, yang lain tetap menyala
- Kerugian Rangkaian: nyala lampu lebih redup

3. Rangkaian Campuran: susunan alat-alat listrik yang dipasang secara seri dan paralel.

gambar 4 sumber: www.google.com

gambar 4 menunjukan lampu yang dipasang campuran.

gambar 4 merupakan rangkaian tertutup sehingga arus mengalir

 

Dari gambar 4 dapat kita simpulkan sebagai berikut:
a. Lampu A dengan Lampu B dipasang secara Seri
b. Lampu A dengan Lampu C dipasang secara Paralel
c. Lampu B dengan Lampu C dipasang secara Paralel
d. Lampu D dipasang secara seri dengan lampu A/B/C
e. Jika Lampu D mati, maka lampu yang lain akan mati
f. Jika lampu A mati, maka Lampu B mati, Lampu C dan D tetap Menyala
g. Jika Lampu C mati, maka Lampu A, B, dan C akan tetap Menyala

Rangkaian campuran adalah rangkaian perpaduan antara rangkaian seri dan paralel.

D. Konduktor dan Isolator

Benda yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik disebut konduktor, umumnya terbuat dari logam seperti tembaga, besi, alumunium, seng dan sebagainya. Sedangkan benda-benda penghantar arus listrik yang buruk disebut isolator, umumnya terbuat dari bahan bukan logam seperti plastik, kayu, udara, kertas, air dan sebagainya.

 D. Sumber-Sumber Listrik

Sumber listrik adalah alat listrik yang dapat menghasilkan arus listrik atau energy listrik. Beberapa sumber listrik yang sering digunakan di antaranya batu baterai, accumulator, dinamo dan generator.

1. Batu baterai

Batu baterai atau baterai kering terdiri atas wadah seng yang berisi campuran selmiak, serbuk arang, batu kiwi serta batang karbon. Zat -zat kimia tersebut bereaksi sehingga wadah seng menjadi kutub negatif dan batang karbon menjadi kutub positif. Perbedaan tegangan antara kutub positif dan kutub negative sebanyak 1,5 volt.


Jika baterai kering dipakai, kekuatan listriknya akan semakin melemah yang akhirnya akan habis. Baterai ini tidak dapat digunakan lagi. Pada saat baterai kering digunakan terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik.


2. Accumulator

Accumulator (aki) atau baterai basah terdiri atas lempengan logam timbal dan timbal peroksida yang dicelupkan ke dalam larutan asam sulfat. Di dalam accumulator, 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.

Setelah accumulator digunakan beberapa lama, kemampuannya menghasilkan energi listrik semakin berkurang dan akhirnya habis. Kemampuannya dapat diperbaharui kembali dengan cara melakukan penyetruman. Caranya, kutub positif accu dihubungkan dengan kutub positif dan kutub negatif accu dihubungkan dengan kutub negatif sumber listrik searah lainnya. Pada saat accu digunakan terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik, sedangkan pada saat penyetruman terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia.


3. Dinamo dan generator

Dinamo sepeda terdiri atas kumparan yang ditempatkan di tengah medan magnet U. ketika kepala dinamo berputar, kumparan akan turut berputar. Perputaran kumparan di dalam medan magnet menghasilkan energi listrik. Jadi, dinamo mengubah energi gerak menjadi energi listrik.

Sumber listrik lainnya yang mengubah energi gerak menjadi energi listrik adalah generator. Untuk menghasilkan energi listrik yang lebih besar digunakan generator yang besar. Generator besar digerakkan oleh kincir besar atau turbin.

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.

E. Manfaat dan Bahaya Energi Listrik

Manfaat Energi Listrik

1. Energi listrik berubah menjadi energi kalor/panas, contohnya setrika listrik. Setrika listrik lebih mudah dipakai dibandingkan dengan setrika konvensional yang menggunakan arang yang dibakar.

2.  Energi listrik berubah menjadi energi cahaya, contohnya bola lampu atau lampu neon. Bandingkan betapa rumitnya jika kita menggunakan lampu petromak atau lampu minyak yang menggunakan bahan bakar minyak tanah. Pada lampu petromak terjadi perubahan energi kimia menjadi energi cahaya.

3. Energi listrik menjadi energi gerak, contohnya kipas angin. Bandingkan jika kita menggunakan kipas, maka tenaga yang dibutuhkan lebih banyak dan terjadi perubahan energi kimia dari makanan menjadi energi gerak.

Bahaya Energi Listrik

Di antara kerugian yang paling besar adalah hubungan singkat atau konsleting yang dapat mengakibatkan kebakaran. Pada saat kortsluiting, arus listrtik tidak mengalir melalui alat-alat listrik sehingga energi listrik diubah menjadi energi panas oleh kawat penghantar. Jika energi panas itu sangat besar maka kabel/kawat akan berpijar yang akhirnya menimbulkan kebakaran.

Untuk mencegah bahaya kebakaran atau kerusakan karena korsluiting maka digunakan sekering. Sekering terdiri atas seutas kawat logam timah hitam yang dibungkus dengan porselen atau kaca sebagai isolator.

F. Penghematan Energi Listrik

Cara untuk menghemat energi listrik di antaranya adalah:

Menggunakan listrik seperlunya, misalnya pada saat menghidupkan televisi atau radio, kita
• tidak membiarkannya tetap hidup sementara kita sudah tidak menonton atau mendengarkan siaran radio.
• Menggunakan lampu dengan daya yang rendah sesuai dengan kebutuhan.
• Tidak terlalu sering menghidupkan dan mematikan alat listrik dengan daya tinggi, misalnya setrika.
• Tidak lupa mematikan lampu pada saat bangun pagi.